實驗內容與任務：
根據所學知識，設計一套基于單片機控制的智能超聲波測厚系統。基本要求為：
（1）產生振動頻率為 20 kHz 的超聲波脈沖。
（2）通過產生階梯波和小斜波，獲得步進系統的取樣信號，經 A/D 轉換成界面波和底波的數字量，并存貯于存儲器中。
（3）當被測厚度小于 100 mm 時，要求測厚系統的測量精度為 0.01 mm，步進時間為 1.2 µs。
在上述基礎上，進行深層次的開發。要求如下：
（1）當被測厚度大于 100 mm 時，要求通過“擴展延遲”，保證覆蓋整個測量范圍，從而實現寬范圍的高精度測量。
（2）實現自動測厚、測速的功能。
超聲波測厚原理
當振動頻率為 20 kHz 以上的超聲波在均勻介質中傳播時，其傳播速度不變且基本沿直線傳播。但當它通過一種介質和另一種介質分界面時，部分超聲波將反射會形成回波。超聲波測厚就是根據超聲波進入被測介質和退出被測介質時所產生回波之間的時間間隔來測算被測介質的厚度。
考核要求與方法
本實驗考核的節點、時間、標準及考核方法。
（1）基本要求。設計與總結報告：方案設計與論證，操作過程，電路圖，測試方法與數據，結果分析。時間 2 h，得分 10 分。
發射端：① 產生振動頻率為 20 kHz 的超聲波脈沖是否達到所規定的技術指標；② 階梯波和小斜波的產生，獲得步進系統的取樣信號，考察是否達到所規定的技術指標；③ 單片機的控制是否達到規定的技術參數指標。時間 16 h，得分 35 分。接收端：① A/D 數據是否達到規定的技術參數指標；② 設計存貯電路和顯示電路，是否達到所規定的技術指標；③ 數字濾波能否削弱漂移因素的影響。時間 16 h，得分 35 分。
（2）創新設計。①“擴展延遲”電路，能否保證覆蓋整個測量范圍，從而實現寬范圍的高精度測量；② 所設計的測厚系統能否實現自動測厚、測速的功能。時間 6 h，得分 15 分。
（3）討論與交流。① 單片機在本系統中的作用；② 比較分析如何保證測厚系統覆蓋整個測量范圍，如何實現寬范圍的高精度測量。時間 1 h，得分 5 分。
結語
該實驗項目的主導思想是在教師指導下提倡學生自主設計與自主實驗，通過該實驗可提高學生的設計與研究興趣，全面培養學生設計單片機應用控制系統的能力[1-10]，加強他們的實踐及獨立動手技能，并使學生的創新能力得到不斷增強。實驗涉及超聲波測厚、數據處理、微機原理、數字電路、模擬電子線路、單片機系統設計等多門學科，極大地提高了學生的實踐動手技能。
