1. 研究目的与意义及国内外研究现状

1.研究目的

利用at89c51单片机作为控制芯片，通过超声波传感器t40、r40将调制过后的高频方波发送，并在接收端接收解调滤波还原以得到发送数据，从而实现以超声波为数据传输媒介的短距离数据传输方式。要求尽量简化传输系统，使用简单的元件设计组成。并在proteus中进行数据通信部分的仿真试验。主要达成目标：

（1）掌握51系列单片机的引脚功能及各种中断应用。

2. 研究的基本内容

采用单片机作为主要的控制芯片，选取24m晶振电容以及电源组成单片机最小系统电路，机器周期为1μs。利用51单片机的定时器模块产生高频方波作为声波发送信号的载波。这里我们采用单片机的定时器0作为时钟，利用定时器中断0的中断程序对p1^0口电平不断取反实现频率为40k的方波输出。利用单片机的串口端作为数据的收发端，tx口发送数据，并对高频载波进行调制，调制方式为ask调制。超声波信号通过超声波传感器t40发送，通过信道后，由r40接收后，将小信号三级放大再进行解调滤波，得到的信号转入rx串口接收，由单片机进行下一步操作。

单片机方面选用at89c51单片机，它具有在线编程功能，低功耗的特点能在3v超低压工作，成本较低，容易操作。调制方面选取ask调制方式，由于我们采用的是超声波传输信号，超声波相对光速来说非常慢，环境中的多径效应对波形的相位影响较大，故不适宜采用psk调制方法。而对于fsk，由于超声波发射器t40是采用共振模式工作的，对于非40k的载波信号不能引起它的共振，故而不能发出。而对于ask调制方式，在高电平时有40k的载波信号发出，低电平时没有信号发出。系统容易实现，且包络检波即可解调，电路简单。接收电路方面使用三个三极管组成三级信号放大器，解调电路适用简单的检波滤波电路即可。

软件方面，使用keilc51编译软件完成软件的书写编译及调试修改，keil软件针对单片机设计比较方便且界面简单。仿真阶段适用proteus对单片机系统进行仿真模拟，由于proteus不支持超声波模块，所以在仿真中对单片机进行直接通信，忽略无线信道。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

方案：

1. 收集、查阅相关技术资料，消化吸收，融会贯通，形成多种方案，设想、并分析选择出较合理的方案。

2. 对方案进行分析对比作出选择，选择最优的进行设计。

4. 参考文献

1.高绍斌；《基于声波的近距离无线通信系统研究与设计》；太原理工大学；2014年

2.何承洪；《基于海洋探测的超声通信系统设计与实现》；华南理工大学；2013年

3.冉嘉，刘东栋，赵良；《基于多通道声波通信技术的移动终端定位系统》；google patents；2013年