实验内容与任务：
根据所学知识，设计一套基于单片机控制的智能超声波测厚系统。基本要求为：
（1）产生振动频率为 20 kHz 的超声波脉冲。
（2）通过产生阶梯波和小斜波，获得步进系统的取样信号，经 A/D 转换成界面波和底波的数字量，并存贮于存储器中。
（3）当被测厚度小于 100 mm 时，要求测厚系统的测量精度为 0.01 mm，步进时间为 1.2 µs。
在上述基础上，进行深层次的开发。要求如下：
（1）当被测厚度大于 100 mm 时，要求通过“扩展延迟”，保证覆盖整个测量范围，从而实现宽范围的高精度测量。
（2）实现自动测厚、测速的功能。
超声波测厚原理
当振动频率为 20 kHz 以上的超声波在均匀介质中传播时，其传播速度不变且基本沿直线传播。但当它通过一种介质和另一种介质分界面时，部分超声波将反射会形成回波。超声波测厚就是根据超声波进入被测介质和退出被测介质时所产生回波之间的时间间隔来测算被测介质的厚度。
考核要求与方法
本实验考核的节点、时间、标准及考核方法。
（1）基本要求。设计与总结报告：方案设计与论证，操作过程，电路图，测试方法与数据，结果分析。时间 2 h，得分 10 分。
发射端：① 产生振动频率为 20 kHz 的超声波脉冲是否达到所规定的技术指标；② 阶梯波和小斜波的产生，获得步进系统的取样信号，考察是否达到所规定的技术指标；③ 单片机的控制是否达到规定的技术参数指标。时间 16 h，得分 35 分。接收端：① A/D 数据是否达到规定的技术参数指标；② 设计存贮电路和显示电路，是否达到所规定的技术指标；③ 数字滤波能否削弱漂移因素的影响。时间 16 h，得分 35 分。
（2）创新设计。①“扩展延迟”电路，能否保证覆盖整个测量范围，从而实现宽范围的高精度测量；② 所设计的测厚系统能否实现自动测厚、测速的功能。时间 6 h，得分 15 分。
（3）讨论与交流。① 单片机在本系统中的作用；② 比较分析如何保证测厚系统覆盖整个测量范围，如何实现宽范围的高精度测量。时间 1 h，得分 5 分。
结语
该实验项目的主导思想是在教师指导下提倡学生自主设计与自主实验，通过该实验可提高学生的设计与研究兴趣，全面培养学生设计单片机应用控制系统的能力[1-10]，加强他们的实践及独立动手技能，并使学生的创新能力得到不断增强。实验涉及超声波测厚、数据处理、微机原理、数字电路、模拟电子线路、单片机系统设计等多门学科，极大地提高了学生的实践动手技能。
