基于fpga的超聲波測(cè)距電路和其擴(kuò)展應(yīng)用eda技術(shù)課程設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-07 13:44 本頁(yè)面
【正文】 寬度根據(jù)最大測(cè)距距離可確定為12位。 時(shí)序圖如下： 由上計(jì)算，在頻率為100KHZ的時(shí)鐘下，最大距離往返可以計(jì)數(shù)2647次，化成二進(jìn)制為：1010_0101_0111，也即最大計(jì)數(shù)為12位寬的二進(jìn)制表示。本模塊以1KHZ位時(shí)鐘信號(hào)，產(chǎn)生“1110”，“1101”，“1011”，“0111”，四個(gè)數(shù)碼管選擇信號(hào)，完成數(shù)碼管掃描的功能（數(shù)碼管為低選通，當(dāng)使用高選通時(shí)把上面對(duì)1和0進(jìn)行取反）。也相當(dāng)于4分頻，對(duì)每個(gè)數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，其頻率為1KHZ的四分之一。接下來(lái)傳給顯示模塊。顯示模塊有兩個(gè)總線輸入，一個(gè)是顯示選通信號(hào)（四位），另一個(gè)是數(shù)據(jù)輸入信號(hào)（三個(gè)四位信號(hào)，對(duì)應(yīng)高位，中位，低位）。顯示模塊里有兩個(gè)功能塊，第一個(gè)是進(jìn)行從BCD碼到數(shù)碼管的軟譯功能（區(qū)分?jǐn)?shù)碼管是共陰極還是共陽(yáng)極），要注意高位為米位，其小數(shù)點(diǎn)位需要點(diǎn)亮。第二個(gè)是完成高中低位和數(shù)碼管顯示的匹配。高位在2號(hào)位，中位在1號(hào)位，低位在0號(hào)位。計(jì)算模塊是完成周期計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)到米、分米和厘米的BCD碼轉(zhuǎn)換功能。首先，對(duì)12位寬度的二進(jìn)制進(jìn)行轉(zhuǎn)換，是指變成能進(jìn)行運(yùn)算的整數(shù)類型。再者，我們知道超聲波測(cè)距原理，S=340*T/2，所以可以用周期進(jìn)行運(yùn)算，并通過(guò)算法分離出三位十進(jìn)制數(shù)分別代表米、分米和厘米位，在對(duì)他們進(jìn)行轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制便于電路傳輸。此擴(kuò)展功能模塊，有很大的設(shè)計(jì)自由度。 設(shè)計(jì)輸入為12位寬度的原始計(jì)數(shù)，在此先進(jìn)行整型轉(zhuǎn)換。再根據(jù)所屬不同范圍產(chǎn)生不同的分頻功能，分頻結(jié)果輸出到蜂鳴器。也可以加入模塊的功能控制端口和間隔音效。五、編程下載編程： 編程采用模塊化設(shè)計(jì)的方法。根據(jù)功能和所需參數(shù)分別設(shè)計(jì)頂層和底層文件，通過(guò)原件例化聯(lián)系到一起。具體模塊代碼見(jiàn)附錄，最終結(jié)構(gòu)化效果如右。 下載：使用USB Blaster ，并進(jìn)行端口配置,注意下載時(shí)保證FPGA的正常供電。六、課設(shè)感悟本次課程設(shè)計(jì)的最后結(jié)果能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)最初設(shè)計(jì)的諸多功能，在實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性上也良好表現(xiàn)。最終實(shí)驗(yàn)板能顯示米、分米和厘米位，數(shù)碼管精度為2厘米，實(shí)時(shí)顯示，并且蜂鳴器擴(kuò)展出的“倒車?yán)走_(dá)”功能，能使蜂鳴器在不同距離區(qū)間響出不同的頻率的聲音，總體是距離越小，頻率越高。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)最有價(jià)值的東西不止是成功的喜悅，更有在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中調(diào)試中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題和處理問(wèn)題的經(jīng)歷，以及總結(jié)學(xué)習(xí)的工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，在此作以總結(jié)： ，一定要先在腦海或設(shè)計(jì)本上規(guī)劃好頂層各個(gè)模塊的功能實(shí)現(xiàn)和參數(shù)設(shè)置，也要設(shè)計(jì)好底層某一模塊具體功能的實(shí)現(xiàn)。不能想到哪里就做到哪里，這樣會(huì)在結(jié)合的時(shí)候非常浪費(fèi)時(shí)間！ ，確保能正常使用和兼容其他模塊。不能不驗(yàn)證就連接到整體系統(tǒng)中，一旦出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)不知道從哪里檢查問(wèn)題，也很浪費(fèi)時(shí)間！ ，這樣能節(jié)省很多設(shè)計(jì)時(shí)間，直接調(diào)用即可。 ，板級(jí)調(diào)試出現(xiàn)錯(cuò)誤或者與預(yù)想的結(jié)果不同時(shí)，可以從引腳到器件進(jìn)行一步步的分析，很可能是引腳映射錯(cuò)誤或者板子自身的問(wèn)題。 ，比如高觸發(fā)還是低觸發(fā)等。最后，非常感謝學(xué)院能給我們這樣的機(jī)會(huì)，具體的把課本知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐，在實(shí)踐中深刻理解知識(shí)和具體操作問(wèn)題。附錄HCSR04工作原理： （1）主要技術(shù)參數(shù)： 使用電壓：DC5V； 靜態(tài)電流：小于2mA； 電平輸出：高5V； 電平輸出：底0V； 感應(yīng)角度：不大于15度； 探測(cè)距離：2cm450cm 7:； 接線方式，VCC、trig（控制端）、echo（接收端）、GND。（2）工作原理： 采用IO觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)； 模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回； 有信號(hào)返回，通過(guò)IO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)library IEEE。use 。use 。use 。library altera。use 。entity system is port ( clk_in ,ECHO_N,SWITCH_N: in std_logic。 TRIG_N,BUZZ_N: out std_logic。 led_dig : out std_logic_vector(7 downto 0)。 led_sel : out std_logic_vector(3 downto 0) )。end system。architecture Behavioral of system issignal clk_100kHz,clk_1KHz,BUZZ:std_logic。signal led_sel_temp:std_logic_vector(3 downto 0)。signal s1,s2,m1,m2,m3:std_logic_vector(3 downto 0)。signal T,M:UNSIGNED(11 downto 0)。ponent freq_div is port(clk_in_25MHz:in std_logic。 clk_out_100KHz:out std_logic。 clk_out_1KHz:out std_logic)。end ponent。p
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