5。3 顶层及各模块模块图。 22

5。4 实物调试图。 25

第六章 总结与展望。 28

致  谢 29

参考文献 30

第一章  绪论

1。1 研究的背景和意义

超声波测距是一种非接触式的测量技术，由于其良好的性能，低廉的价格，易用性，指向性强，能源消耗的速度很慢，传输距离等优势，因此，在使用传感器技术和控制技术范围的情况下，超声波测距是最常见的一种。在汽车防撞，防盗报警，自动导航，工业测量和机器人等相关领域都有广泛应用。超声波测距在实践中，也有其局限性，尤其是在特殊的工作环境应该如何提高精确度需要进一步的研究，这对超声检测技术的意义重大。

传感器技术是现代信息科学的主要内容。计算机科学与技术，相当于人的大脑，通信工程相当于传感神经，而传感器技术相当于人的感官。例如，红外线传感器，超声波传感器、湿度传感器等，其具有测量应用广泛，使用群体普遍的特性。 FPGA控制超声波检测往往比较迅速，方便，简单，易于做到实时控制，精度高。

超声波测距系统主要适用于在汽车的倒车雷达、步行机器人避障、建筑工地和工业领域，如：液面测量、深度、长度等等。研究超声波测距系统的原理、研究和设计对自己的学习有重要意义，可以进一步提高自己的电子电路设计，深入了解FPGA可编程器件的应用水平。

作为高密度FPGA可编程器件，拥有更快的运行和功能，可以在运行中，对高性能超声波测距仪传感器的开发提供了新的解决方案。

基于FPGA的超声波测距系统的核心是接收发送部分，通过分析传统的单片机内部指令运行时存在较大的延迟错误而导致了其精度无法满足这样的缺陷，设计了一种基于超声波的FPGA高精度测量测距硬件系统，并使用FPGA超高速运行的全局时钟信号相结合的思想设计进行了分频处理，利用频率精确控制的超声波驱动信号来实现，并且频率计数的方式记录了超声波时差，实现了精确的测量方式，提高了测量的精度。

现代测试方法来实现的精度、灵敏度和范围等，在相当大程度上决定科学技术的发展水平。与此同时，科学技术和检测技术的发展水平越高，更能够为传感器技术提供的一种前提新的手段。现在的温度计传感器是一个组成的重要部分，它的灵敏度是一个重要决定部分，决定了温度计的精确度、测量范围的精确度、使用及控制。传感器被广泛使用，目前已开发出多种新型传感器。

1。2 国内外的研究现状

1。3 研究的内容和方法

本次课题的要求是设计一个基于FPGA的超声波测距系统设计，设计中，以FPGA为核心主控芯片、控制蜂鸣器报警的报警系统、控制变量的按键系统、测量距离的超声波发射接收模块等。完成后的系统具有能够实时显示测量距离的功能和报警功能，并且可以通过按键设置修改最大测量范围和最小测量范围[3]。

该项目是基于FPGA控制的超声波测距系统的研究，通过超声波发射器向指定的任何方向发射超声波，然后系统在超声波发送同时开始计时，按照超声波在空气中的传播原理，超声波距离的超声波模块会接收在经过途中的障碍物不会损失并且立即反射的超声波，在超声波系统接收到反射波后停止计时。在空气中超声波传播速度v，根据定时器记录时间t，则可以计算从发射点到障碍物计算的距离。

本项目利用FPGA中控制发射和从发射到接收往返时间的系统定时。开始发射超声波的同时，启动FPGA的内部定时器，利用定时器计数功能，设置中断进入和断开时间，记录超声波发射器和接收反射波的中断时间。当接收到的超声回波，接收电路这时会输出一个电压的跳变，FPGA的外部中断输入产生响应于外部中断请求的中断请求信号，执行外部中断服务程序，读取时间，计算距离，其结果输出到LED显示屏。