基于FPGA的智能小车设计
fpga红外循迹小车原理
fpga红外循迹小车原理FPGA红外循迹小车原理引言：随着人工智能和自动化技术的不断发展，智能小车已经成为研究和实践的热点之一。
FPGA（现场可编程门阵列）作为一种灵活可编程的硬件平台，被广泛应用于智能小车的控制系统中。
本文将介绍基于FPGA的红外循迹小车原理及其工作流程。
一、红外循迹技术红外循迹技术是一种利用红外传感器进行路径检测的方法。
红外传感器能够感知周围环境中的红外线，通过检测红外线的强弱来确定小车当前的位置，从而实现路径的跟踪。
红外循迹小车通常由红外传感器、控制模块和执行模块组成。
二、FPGA的应用FPGA具有灵活性强、计算能力高等优点，因此被广泛应用于智能小车的控制系统中。
FPGA可以实现对红外传感器信号的采集、处理和控制策略的实时调整。
通过在FPGA中编写适应不同场景的控制算法，可以实现红外循迹小车的精确控制。
三、FPGA红外循迹小车原理1. 红外传感器信号采集红外传感器通过感知周围环境中的红外线来确定小车的位置。
FPGA作为控制系统的核心，负责对红外传感器信号进行采集。
采集到的信号经过模数转换器（ADC）转换为数字信号，然后传输到FPGA 中进行处理。
2. 信号处理FPGA中的处理模块负责对采集到的红外传感器信号进行处理。
首先，对信号进行滤波和放大，以提高信号的稳定性和可靠性。
然后，对信号进行二值化处理，将信号转换为高电平和低电平表示。
通过比较二值化后的信号，可以确定小车当前所处的轨迹位置。
3. 控制策略实现FPGA中的控制模块负责实现红外循迹小车的控制策略。
根据红外传感器信号的变化，控制模块可以调整小车的速度和方向。
通过编写适应不同场景的控制算法，可以实现小车的自动循迹。
四、FPGA红外循迹小车工作流程1. 信号采集阶段：红外传感器感知周围环境中的红外线，并将信号转换为模拟电压信号。
2. 信号处理阶段：模拟电压信号经过ADC转换为数字信号，并经过滤波和放大处理，得到稳定可靠的信号。
基于FPGA的红外循迹小车及计算器
FPGA实验报告第一部分：红外循迹小车一、实验要求：要求设计设计一辆智能小车的传感器信号处理模块、电机驱动模块和控制模块等，与车上的传感系统以及电机驱动电路相配合，实现小车自主运动的功能，其中各个系统模块均用VHDL或Verilog语言描述并在FPGA芯片中实现，小车传感器安装位置如图（1）。
图（1）小车启动后应循黑色轨迹运动，可直行、转弯，并能在较复杂路况下完成判断与通过。
二、方案设计1、模块设计小车的顶层文件主要由三大模块构成：产生时钟信号的时钟模块、对输入做出反应的控制模块、从控制模块接收信号并驱动电机的驱动模块。
模块的联结方式如图（2）。
图（2）时钟模块就是用计数器的方式对原始时钟信号分频得到想要的频率的时钟。
下面主要详细描述驱动模块与控制模块。
2、驱动模块驱动模块通过改变电机两个输入端的高低电平调节电机转动方向，通过改变pwm信号频率改变电机转动速度。
在模块中通过计数器计数的方式产生占空比不是50%的较高频的PWM信号。
例如实验中用占空比为30%的PWM信号，并将其取反以得到占空比70%的PWM信号。
若以in1、in2、pwm1为左轮的输入以及PWM信号；in3、in4、pwm2为右轮的输入以及PWM信号则让小车左转的Verilog语言描述为: in1=1;in2=0;pwm1=~F3_7;in3=1;in4=0;pwm2=F3_7;利用左右两轮的转速差实现转弯。
模块中设计了小车的4种运动方式：前进、左转、右转、后退，通过模块接收到的控制信号给出相应的输出。
其封装图如图（3）。
图（3）驱动模块封装图3、控制模块（1）、循迹策略的选择：本实验中小车的循迹策略主要有中间循迹与两侧循迹，其各自优缺点如下：中间循迹：优点：小车一直在轨道上，转弯时不会发生冲出跑到的情况，轨道对小车的控制力较强；缺点：小车传感器在轨道上的部分较多（一般情况下有4个接收管在轨道上方），对小车侧面的路况探测不够，导致一些较复杂的弯道，如井字弯不能很流畅地通过。
基于FPGA的嵌入式双轮自平衡小车系统设计
智能小车基于FPGA信号的产生最终版本
HEFEI UNIVERSITY智能小车控制信号的FPGA实现课程名称现代电子技术课程实践指导教师班级11电子二班姓名学号日期2014/12/23摘要本次设计是基于飞思卡尔智能车的设计思路和方法，之前我们用的是单片机芯片KL25控制智能车，当时由于我们是刚出来的一款新的芯片，所以资料不全，也没有上一届的资料，没有人咨询，通过将近一年的努力最终还是将这个做出来了。
而在本学期上SOPC的课程中，通过老师的讲解，让我认识到FPGA的芯片能做单片机所有能实现的功能，所以在课程设计前两个月我们组成员就向老师提出了想做这个课程设计的想法，就是将FPGA芯片取代单片机来控制智能小车，如果成功了就会实现单片机向FPGA芯片的转换的第一步，这样对于以后学习单片机和FPGA芯片的融会贯通有很大的帮助。
本次设计主要是围绕着CCD，电机驱动，舵机信号来做的，而这两个部分只有PWM波信号的控制，最核心的诗CCD信号的处理，这部分如果解决就基本解决总的问题了。
关键词:CCD, FPGA，PWM波ABSTRACTThis design is based on Freescale's Smart car design ideas and methods, before we use single chip KL25 control smart car, but because we are just out of a new chi p, so incomplete information, nor the last information, no one consulting, through the efforts of nearly a year will eventually do this out. And in the course of this semester SOPC through their lessons, so I do realize that the FPGA chip microcontroller t o achieve all the functions, so in the course design team members two months before we made it to the teacher wanted to do this curriculum design idea is to replace the single-chip FPGA chip to control the smart car, if successful, would be the first step towards single-chip FPGA chip to convert, so for future learning microcontroller and FPGA chip mastery of great help.The design is mainly around the CCD, motor drives, servo signal to do, and these two parts only control PWM wave signal, the core of the poem CCD signal processing, which is part of the total if solving the basic problem solving a..Keyword: acousto-optic signal, CCD, FPGA，PWM目录HEFEI UNIVERSITY (1)一、绪论 (5)1.1 课题背景 (5)1.2 基于FPGA的CCD光信号采集系统概述 (6)1.3 课题系统框图 (7)二、课程设计任务及要求 (7)2.1 设计任务 (7)2.2 设计要求 (7)2.3 功能设计 (8)三、整体设计思想 (8)3.1设计细化框图 (8)四、详细设计 (9)4.1 TSL1401 CCD工作原理 (9)4.1.1 TSL1401引脚描述 (9)4.1.2 功能描述 (9)4.1.3 积分时间or曝光时间 (10)4.1.4 自顶向下设计分割图 (12)4.2 设计思路 (12)4.2.1 舵机 (12)4.2.2 驱动 (13)4.2.3 CCD (15)4.3 设计步骤 (15)4.3.1 工程建立及存盘 (15)4.3.2 工程项目的编译 (15)4.3.3 目标芯片的选择 (16)五、时序仿真波形 (17)5.1 时序仿真 (17)5.1.1 舵机PWM1仿真图 (17)5.1.2 CCD PWM2仿真图 (18)5.1.3 电机驱动PWM3仿真图 (18)5.1.4 电机驱动PWM4仿真图 (18)5.1.5 AD驱动仿真波形 (19)5.2 引脚锁定 (19)六、设计总结 (20)七、参考文献目录 (20)八、附录（源程序） (21)8.1 CCD驱动程序 (21)8.2 电机驱动程序 (21)8.3 舵机驱动程序 (22)一、绪论1.1 课题背景声光学(Acousto_ Optic)是一门新兴的学科，主要是研究光与声相互作用的物理效应及其规律和应用。
基于FPGA的手势识别智能小车
四、软件设计
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4.2系统ISE框图 超声模块 ，WIFI模块，电机驱动模块 的RTL级电路
五、FPGA主控设计以及软件代码说明
• 5.1小车行走模块 • 1.综述 • 刚开始设计的小车为四轮四驱的，后来由
于电机的原因，四轮电机转弯半径特别大， 后来就改用三轮二驱的了，在小车后面加了 一个万向轮。本组的小车采用控制速度差从 而实现小车的转弯，轮子的速度是靠PWM 波的占空比的不同来调节的。两轮速度相同 且均正转实现小车前进，两轮速度相同且均 反转实现小车后退，右轮速度大于左轮速度 即可实现小车的左转，左轮速度大于右轮速 度可实现小车的右转。
三、硬件设计
• 3.2硬件实际电路 • 本小车采用以FPGA为主体控制芯片，而
超声模块，无线接收模块，电机驱动模块， 以及PC端的无线串口模块为负载模块的结 构。采用三电源，两层结构。6V（四节五 号电池）供小车；超声模块供电，5V充电 电池供BASYS2板供电；5VUSB移动电源 供无线路由供电。
制小车的工作模式、轨迹以及行进与停止。 • 利用WIFI模块进行PC端口与智能小车的通信，利用手 势来控制小车的左转与右转。 • 小车有自动和手动两种工作模式，在自动工作模式下，小 车能沿着一定的轨迹运动且能够自动避障或循迹。在手动工作 模式下，小车能够根据智能手机的方向控制键进行行走。 • 小车前方有一摄像头，可以将拍摄所得的数据返回给PC 端。
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Logo
一、项目描述
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1.3 硬件和软件开发工具简介
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硬件平台 考虑到FPGA具有实时性强、时序资源丰富的优点，我们在开发过程中使用的是 Digilent公司的BASYS2开发板，该开发板是围绕着Xilinx公司的一块Spartan-3E FPGA芯片搭建的，它提供了完整、随时可以使用的硬件平台，并且它适合于从基本逻辑 器件到复杂控制器件的各种主机电路。Basys2板上集成了大量的I/O设备、16个扩展 I/O口和FPGA所需的支持电路，让开发者能够方便搭建无数的设计电路。 软件平台 在小车端的软件开发工具主要是ISE Design Suite 13.4，ISE 是使用 XILINX的FPGA的必备的设计工具，它可以完成FPGA开发的全部流程，包括设计输 入、仿真、综合、布局布线、生成BIT文件、配置以及在线调试等，功能非常强大。ISE 除了功能完整、使用方便外，它的设计性能也非常好，它集成的时序收敛流程整合了增强 性物理综合优化，提供最的时钟布局、更好的封装和时序收敛映射，从而获得更高的设计 性能。先进的综合和实现算法将动态功耗降低了10%。另外，我们还使用了一款由 Digilent公司为BASYS2开发板开发的用于下载程序的软件Adept 2。
基于FPGA的智能小车系统
江苏大学硕士学位论文基于FPGA的智能小车系统姓名：芮晴波申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：赵不贿20070527２．２．５红外测温仪本系统使用的是ＺｙＴｅｍｐ公司的ＴＮ９红外测温计蚴。
其实物如图２．１１所示。
它的基本参数如表２．１所示：图２．１１ＴＮ９Ｆｉ９２．１ｌＴＮ９量程一３３～２２０℃／一２７～４２８下工作温度一ｌＯ～５０℃／１４～１２２下精度＋／－０．６℃反应时间１Ｓｅｃ麓量３９电压范围３ＶＯｆ＇５Ｖ表２．１红外测温计的特性参数Ｔａｂ２．１ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＰａｒａｍｅｔｅｒｏｆＩｎｆｒａｒｅｄＴｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ红外测温亦称红外辐射测温，是一种利用物体自身发射的红外辐射测量物体温度的技术。
绝对零度以上，所有物体都会发出红外线能量。
物体越热，其分子就愈加活跃，它所发出的红外线能量也就越多。
红外线温度仪包括的光学装置，可以收集来自物体的辐射红外线能量，并把该能量聚焦在探测器上。
能量经探测器转化为电信号，并被放大、显示出来“”“”。
红外测温系统的组成如图２．１２所示，它是由光学系统探测器、信号处理电路及显示终端等组成。
核心是红外探测器，它的基本原理是把入射的红外辐射能变换成可测量的其它形式的电信号。
厂＼被心卜红放信外号显探大■处理测嚣电测］萎庐／嚣路耀目标图２．１２红外测温系统构成Ｆｉｇ２．１２ｔｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｌｎｆｒａｒｅｄＳｙｓｔｅｍＳｕｍＩｔｅｍ＋ＭＳＢ＋ＬＳＢ＝ＳｕｍＣＲＯＤＨ，结束码２．２．６ＪＰＥＧ２３２摄像头ＪＰＥＧ２３２是一款具有视频捕捉和压缩功能的摄像头“”。
它的实物图如图２．１５所示。
串口１接信号地，串口２是ＪＰＥＧ２３２的串口接收端，串口３是发送端。
电源ｌ接地，电源２接＋５Ｖ电压。
图２．１５ＪＰＥＧ２３２实物图Ｆｉｇ２．１５ＪＰＥＧ２３２它的主要特性如下：（１）３０万像素ＣＭＯＳ图像传感器。
（２）输出标准ＪＰＧ格式彩色图像文件。
基于FPGA的智能小车设计
基于FPGA的智能小车设计高峻;高向海;张力行;王玉花【摘要】介绍基于FPGA的智能小车设计,小车包括在FPGA上构建以NiosⅡ嵌入式系统为核心的控制电路、传感器电路、动力及转向电路、LCM电路、温度和湿度测量电路、无线数据收发电路.在Nios Ⅱ集成开发环境(IDE)编写C语言程序,实现能远程遥控小车、自动避障、温度和湿度监测并无线传输至控制端的功能,其特点是能够无线控制小车和远程采集环境信息.%A way to devise an intelligent car based on FPGA is introduced.Nios Ⅱ embedded system taken as central control circuit, sencor circuit, LCM display circuit, temperature and humidity measuring circuit, and wireless data transceiving circuit is built with FPGA in the intteligent car.The C language program is written in Nios Ⅱ integrated development environment (IDE) to realize the car's functions of remote control, automatic avoidance of roadblocks,humidity/temperature monitoring, and data wireless transmission to the controller.Moreover, the highlight of this design is that the car can acquire environmental information remotely and transmit it to the controller wirelessly.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)005【总页数】3页(P141-143)【关键词】智能小车;FPGA;避障;Nios Ⅱ【作者】高峻;高向海;张力行;王玉花【作者单位】北方工业大学信息工程学院,北京100144;北方工业大学信息工程学院,北京100144;北方工业大学信息工程学院,北京100144;北方工业大学信息工程学院,北京100144【正文语种】中文【中图分类】TN92-34智能监控机器人是近年来机器人应用工程中一项前沿性的题目,智能化探测小车是智能行走机器人的一种[1]。
基于FPGA的小车定位系统的设计
基于FPGA的小车定位系统的设计引言：近年来，智能化的小车在各个领域的应用逐渐增多。
而在这些应用中，小车的定位系统是非常重要的一部分，对于小车的精确定位至关重要。
然而，传统的小车定位方式往往存在一些问题，如精度不高、复杂度高等。
因此，本文将基于FPGA（现场可编程门阵列）技术，设计一种高精度、简单化的小车定位系统。
一、系统设计思路：本系统设计的目标是实现对小车位置的高精度定位。
设计思路如下：1.采用激光雷达传感器进行小车位置检测，利用激光传感器获取小车周围环境的点云数据。
2.利用FPGA进行点云数据的预处理，包括数据滤波、降噪、边缘提取等操作，提高数据质量。
3.利用FPGA进行点云数据分析，获取小车相对于初始位置的位移和旋转角度。
4.利用FPGA进行局部地图构建，将当前位置的点云数据与之前的点云数据进行匹配，得到当前位置。
5.利用FPGA进行位置数据的实时更新和传输，将当前位置信息传输给小车的控制系统。
二、系统实现细节：1.激光雷达传感器：选择一种高精度的激光雷达传感器，能够提供高分辨率的点云数据。
2. FPGA开发平台：选择一款适合的FPGA开发平台，如Xilinx系列，用于实现各个模块的设计和开发。
3. FPGA程序设计：利用Verilog HDL或VHDL语言进行FPGA程序设计，包括点云数据的处理、分析和地图构建等模块。
4.数据预处理模块：设计数据滤波、降噪、边缘提取等算法，对原始点云数据进行处理，提高数据质量。
5.数据分析模块：设计点云数据分析算法，通过比对当前点云数据和初始点云数据，得到小车的位移和旋转角度。
6.地图构建模块：设计地图构建算法，将当前位置的点云数据与之前的点云数据进行匹配，得到当前位置。
7.位置数据实时传输：设计位置数据的实时更新和传输模块，将当前位置信息通过通信协议（如UART）传输给小车的控制系统。
三、系统优势与应用：1.高精度：通过激光雷达传感器的使用和FPGA的实时数据处理，实现对小车位置的高精度定位。
课程设计--智能小车控制信号的FPGA实现-精品
智能小车控制信号的FPGA实现课程名称现代电子技术课程实践指导教师班级11电子二班姓名学号日期2014/12/23摘要基于FPGA（现场可编程门阵列）的智能小车实现对一些危险，环境恶劣，远程处理的一些施工场地或者研究的时候进行监测、控制、处理相关危险的紧急情况。
可以帮助人类在无法生存的情况下完成一些检测任务。
本论文是研究SOPC（片上可编程系统）的基础上，提出了基于FPGA的智能车能自动采集赛道信息进行跑动的方案。
利用FPGA来实现各个模块所需要的信号。
论文主要包括三个部分：在对整个智能车分析需要哪些信号的基础上，设计了相应的软件程序。
通过QuartersⅡ编写相应的软件程序，第一部分是产生驱动CCD所需要的信号，这部分有一组PWM（脉冲宽度调制）波控制信号，A0（模拟电压输出）信号，SI（串行输入）输入信号，CLK（时钟信号）；最核心的是CCD（电荷耦合元件）信号的处理，这部分如果解决就基本解决总的问题了。
第二部分是电机驱动所需要的信号，这部分需要一组PWM波控制信号；第三部分是舵机信号所需要的信号，这部分需要一组PWM波控制信号。
关键词:CCD, FPGA，PWM，Smart carABSTRACTBased FPGA (field programmable gate array) of the smart car to achieve some dangerous, harsh environment, some of the construction site or remote processing time study to monitor, control, dealing with emergency situations related hazards. You can help people complete the task in the case of some tests can not survive.This thesis is to study the SOPC (system-on-chip programmable), based on the proposed FPGA-based smart car can automatically collect information running track program. Using FPGA to achieve the desired signal for each module.Dissertation consists of three parts: in which signals the need for the smart car based on the analysis, design the corresponding software program. By QuartersⅡpreparation of the corresponding software program, the first part is to generate a signal required for driving the CCD, this part has a plurality of PWM (pulse width modulation) wave control signal, A0 (analog voltage output) signal, SI (serial input) of the input signal, CLK (clock signal); the core of the CCD（Charge-coupled device）signal processing poem, if this part of the total solved basically solved the problem of the second part is the signal required for driving the motor, this part requires a set PWM wave control signal; part III servo signal is the desired signal, this part requires a set PWM wave control signal.Keyword: CCD, FPGA，PWM，Smart car目录HEFEI UNIVERSITY ............................................................................................................... 错误！未定义书签。
基于FPGA控制的智能小车的设计
犇犲狊犻犵狀狅犳犐狀狋犲犾犾犻犵犲狀狋犆犪狉犅犪狊犲犱狅狀犉犘犌犃
ＬｉＹｕｃｈｕａｎ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ） 犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｓｉｇｎａｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃａｒｗｉｔｈｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅ，ｔｒａｃｋｉｎｇ，ｒｅｍｏｔｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｓｐｅｅｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ａＣｙｃｌｏｎｅ２ｃｈｉｐｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｏｒｅｏｆＦＰＧＡ．Ｔｈｅｍｏｄｕｌａｒｄｅｓｉｇｎｃｏｎｃｅｐｔｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｐｒｏｇｒａｍｏｆｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃａｒ．Ｉｎｆｒａｒｅｄｔｕｂｅ，ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｅｎｓｏｒｓ，ＢｌｕｅｔｏｏｔｈｍｏｄｕｌｅｓａｎｄＨａｌｌｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅ ｕｓｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃａｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｈａｎｄｌｅｔｈｅｔｒａｃｋｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｍａｌｌｔｕｒｎｉｎｇｒａｄｉｕｓｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｇｅｎｔｃａｒｉｓｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｌｙｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎｅｓｔｈｅａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｒｅｌｅ ｖａｎｔｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅａｌｓｏｍｅａｓｕｒｅｄｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌｆｉｅｌｄｄｅｂｕｇｇｉｎｇ，ｓｕｃｈａｓｃａｒＴｕｒｎｏｖｅｒＴｉｍｅＴ ｗｈｅｎｔｕｒｎｉｎｇ．Ａｆｔｅｒｔｈｅ ｏｎ－ｓｉｔｅｓｙｓｔｅｍｔｅｓｔ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｓｍａｒｔｃａｒｉｓｒｕｎｎｉｎｇｓｍｏｏｔｈｌｙａｎｄｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． 犓犲狔狑狅狉犱狊：ＦＰＧＡ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃａｒ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；ｔｒａｃｋｉｎｇ；ａｖｏｉｄａｎｃｅ
课程设计说明书
课程设计说明书西华大学610039摘要：提出了“温室大棚监控系统”，“多功能的智能小车”，“人脸识别系统”等多个我很感兴趣的项目，并对它们进行了功能描述。
在分析这些项目的基础上，选取了“多功能的智能小车”项目。
针对该项目，提出了“基于stm32的智能小车”，“基于FPGA的智能小车”等多种方案。
基于时间和难度的考虑，选取了基于FPGA的智能小车方案。
分析了该项目的功能模块，确定了要完成该项目需要学习和掌握的测量、控制、计算机、通信等方面的知识。
在此基础上，计划了完成本项目的时间进度以及知识学习、储备安排。
关键词： FPGA智能小车测量控制计算机通信引言随着现代社会科技水平的高速发展，人们对生活的质量的要求也逐渐提高，因此对工智能领域的研究也越来越受到重视。
从古代进行交通和信息运输的战马到如今基本家家户户都拥有的汽车，交通方式在不断的进行变化，效率也在不断的进行提升。
但是如今频频发生的交通事故也让人头痛不已，造成了较多的人员伤亡和经济损失，以及比较不好的社会影响，大多是驾驶人本身操作不当所导致的。
于是现在的市场上急需一种可以实现自动循迹，避障，自动跟随功能的小车，这样可以大大减少甚至消除交通事故的发生。
而我要做的这一款小车模型的功能大致就是这样的，为以后大批量生产这种智能汽车打下研发和制造的基础。
相信在不久的将来这种智能汽车会在大众之间普及！1 选题随着社会的高速发展，人们的交通方式也在发生着显著的变化，从古时候的战马，到近代的自行车，以及到21世纪的汽车，使得交通运输和信息传递的效率显著提升。
而为了减少甚至避免交通事故的发生，一种能实现自动避障，循迹，跟随功能的智能小车想法应运而生。
主要可以分为基于stm32的智能小车和基于FPGA的智能小车。
1.1 项目描述●基于stm32的智能小车由ST（意法半导体）公司使用arm公司的cortex-M3为核心生产的32位的单片机，由于单片机的内部资源较为丰富，因此可以实现较多功能。
基于FPGA平衡小车的设计
图２设计流程图 ２ 。 １ 姿态 信息 采集 模块 为 实 现小车 的 直立 行走 ，需 要利 用ＭＰ Ｕ ６ ０ ５ ０ 姿 态传 感 器和 霍尔 正 交编 码 器采 集 以下信 息 ： （ Ｉ ）小车 倾角 速度 陀螺 仪信 号 ，获得 小 车的倾 角和 角速 度 。 （ ２ ）重 力 加速 度信 号 （ ｚ 轴 信 号 ），补偿 陀螺 仪 的漂移 。 （ ３ ） 小车 电机 转 速 脉 冲 信 号 ，获 得 小 车 运 动 速 度 和 位 置 信 息 ，进 行速 度控 制 。 ２ － ２ 卡尔 曼滤 波器 两 轮 自平 衡小 车 系统 具有 多变 量 、非线 性 、强耦 合 、参 数不 确 定 等特 性 ，是 一个 集动 态 决策和 规 划 、环境 感知 、行 为控 制 和执 行 等 多 种功 能 于 一 体 的综 合 复 杂 系统 ． 因此 ， 采集 小 车 的姿 态 信 息 很 困难 ，所 以我们 必 须增 加滤 波模 块 以排 除信 号噪 声和 动态 加速 度 的 干扰 。通 常滤 波分 为 一阶滤 波 、互补 滤波 和卡 尔 曼滤波 。 卡 尔 曼滤波 （ Ｋ ａ ｌ ｍａ ｎ ｉ ｆ ｌ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ）一种 利用 线性 系 统状 态方 程 ，
【 关键词 】Ｆ Ｐ Ｇ Ａ；平衡车；Ｐ Ｉ Ｄ算法；卡尔曼滤波
动 电路 驱动 直 流 电机 实现 电动 双轮 玩具 小车 的 姿态控 制 。控 制器 通 过Ｉ Ｉ ｃ 串 口通信 协 议 读取 传 感 器的 姿 态信 息 ，经 过 滤波 算 法 后进 行 数 据 的融合 分 析 ，得到 小车 的 姿态 ，再 通过 姿态 更 新后 ，进 入控 制 模 块 ，控 制 算法 根 据 小车 的 姿态 计 算 出驱 动 电机 所 需 的Ｐ Ｗ Ｍ 信号 ， 电机控 制 部 分主 要 算 法采 用 Ｐ Ｉ Ｄ 算 法 ，再 通过 双 闭环 反 馈 控制 （ 速 度 闭环 控制 和位 置 闭环控 制 ） ，使小车 稳 定运 行达到 动态 平衡 。
智能小车基于FPGA信号的产生
HEFEI UNIVERSITY智能小车控制信号的FPGA实现课程名称现代电子技术课程实践指导教师班级11电子二班姓名学号日期2014/12/23摘要现代通信和雷达应用领域中，宽带、高增益、实时并行处理是现代接收机性能的重要标志，但是以常规电子系统为基础的接收机很难满足这种高要求。
因而具有高速并行处理能力和特有的大带宽特性的声光系统就表现出巨大的潜在优势。
以声光器件为基础的接收机除了具有宽带、高增益、实时并行处理等特点之外还具有大容量、体积小、功耗低等优点。
这种接收技术已经越来越引起广泛的重视。
采用声光信号处理技术解决带宽、高增益和实时并行处理技术的问题具有重要意义。
声光信号采集系统的设计是整个声光系统的关键之一。
本文针对声光信号具有高速率、实时性、大带宽、高分辨率等特点，设计了一个基于FPGA和USB2.0的高速CCD声光信号采集系统。
详细的介绍了系统的CCD 声光信号采集模块、A/D模数转换模块、FPGA驱动及控制模块和USB接口传输模块的工作原理及其软硬件实现。
该系统是以Cyclone II系列FPGA芯片为核心，驱动线阵CCD器件TCD 1209D和控制CCD专用模数转换芯片AD9822工作，并在FPGA内部配置FIFO来缓存经过预处理和模数转换的数据，最后与USB接口控制芯片CY7C68013A通信，把数据传入上位机的硬盘文件中。
通过分析和计算采集的数据便可得出声光系统信号的参数。
与传统的采集系统相比本系统的稳定性和可靠性更高，传输速度更快，更灵活。
本课题完成了基于FPGA和USB2.0的高速CCD声光信号采集系统设计，并且进行了系统测试和数据分析。
实验结果表明系统达到了预定目标，为声光信号后处理提供了硬件平台。
关键词:声光信号，CCD, A/D, FPGA, USBABSTRACTIn modern communications and radar applications, broadband, high-gains and real-time parallel processing are the important symbols of the modern receiver.Conventional electron-based receiver is very difficult to achieve these requirements.Therefore, the acousto-optic system with high-speed parallel processing capabilities and the unique properties of large-bandwidth has shown significant potential advantages.The receiver based on the acousto-optic devices have features such as large capacity,small size, low power consumption in addition to broadband, high-gain, real-time parallel processing. This technology has attracted more and more extensive attention. It has great significance to solve the technical problem of broadband, high-gains and real-time parallel processing using the acousto-optic signal processing technology. The acousto-optic signal acquisition system has become a key technology of the acousto-optic system.In this paper, the high-speed CCD acoustic-optical signal acquisition system based on the FPGA and USB2.0 has been designed due to the acousto-optic signal with high-speed, real-time, large bandwidth, high-resolution, etc. The working principle and the implementation of hardware and software of the CCD system of acousto-optic signal acquisition module, the A/D analog-to-digital conversion module, the FPGA drive and control module, and the USB interface transmission module were introduced detailedly. The system uses FPGA chip Cyclone II as the core, drive CCD sensor TCD1209D ,control the work of chip AD9822，and cache data after retreatment and A/D digital-to-analog data conversion of AD9822 using the internal configuration FIFO buffer, at last put the data to the hard disk file of PC communications with the USB interface chip CY7C68013A. The signal parameters of the acoustic-optical system were confirmed by analyzing and calculating the data collected. The system is more stable, reliable and flexible, and the transmission speed is faster compared to the traditional acqmsition system.The high-speed CCD acoustic-optical signal acquisition system based on FPGA and USB2.0 was completed in this paper. The testing of the system and the analysis of 11 the data were conducted. The results show that the system has reached the expected target, as well as providing a hardware platform for acousto-optic signal processing.Keyword: acousto-optic signal, CCD, A/D, FPGA, USB目录HEFEI UNIVERSITY (1)一、绪论 (5)1.1 课题背景 (5)1.2 基于FPGA和USB2.0的高速CCD声光信号采集系统概述 (6)1.3 课题系统框图 (7)二、课程设计任务及要求 (8)2.1设计任务 (8)2.2设计要求 (8)2.3功能设计 (8)三、整体设计思想 (8)3.1性能指标及功能设计 (8)3.2设计细化框图 (10)四、详细设计 (10)4.1数字时钟的基本工作原理 (10)4.1.1时基T 产生电路 (10)4.1.2调时、调分信号的产生 (11)4.1.3计数显示电路 (12)4.1.4自顶向下设计分割图 (13)4.2设计思路 (13)4.2.1时钟计数 (13)4.2.2时间设置 (13)4.2.3清零功能 (14)4.3设计步骤 (14)4.3.1工程建立及存盘 (14)4.3.2工程项目的编译 (14)4.3.3目标芯片的选择 (15)五、时序仿真波形 (15)5.1时序仿真 (15)5.1.1秒仿真图 (16)5.1.2分仿真图 (16)5.1.3时仿真图 (16)5.2引脚锁定 (16)六、硬件测试 (17)6.1 整机电路 (17)6.2 整体波形图 (17)七、硬件测试 (18)八、实验结论 (18)九、设计总结 (18)十、参考文献目录 (19)十一、附录（源程序） (19)10.1 hour模块 (19)10.2 minute模块 (19)10.3 second模块 (20)一、绪论1.1 课题背景声光学(Acousto_ Optic)是一门新兴的学科，主要是研究光与声相互作用的物理效应及其规律和应用。
基于FPGA的蓝牙智能小车的设计与实现
2016年第19期（总第223期）教学实战基于FPGA的蓝牙智能小车的设计与实现曲靖师范学院 周庆芳【摘 要】针对传统的智能控制系统中传输介质依赖、实时性不高、安全性不好以及软硬件匹配工程浩大、成本高的问题，本系统基于蓝牙无线传输技术以及FPGA技术设计实现智能控制小车，充分利用蓝牙技术和FPGA的天然优势。
【关键词】FPGA 蓝牙智能小车 设计一、设计原理本实例以FPGA为下位机，智能手机为上位机，通过蓝牙接口实现智能手机与FPGA开发板的通信，进一步达到手机对小车的控制。
现代的大部分电子产品都基于可编程的中央处理器，这些处理器都可以与蓝牙芯片进行串口通信，蓝牙技术的适用性十分广泛。
基于蓝牙技术的智能控制系统，只需在载有处理器的下位机上增加蓝牙模块，配置通信协议，实现串口通信，就可以实现基于蓝牙技术的智能控制系统。
二、硬件设计（一）电机驱动模块的设计本系统使用L298N作为电机驱动芯片。
L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以同时驱动2个二相或1个四相步进电机，接收标准TTL逻辑准位信号，且可以直接透过电源来调节输出电压。
此芯片可直接由FPGA的IO端口来提供模拟时序信号。
ISEN A和ISEN B可与电流侦测用电阻连接来控制负载的电路；OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间可分别接2个步进电机；IN1～IN4输入控制电位来控制电机的正反转；使能端EN A和EN B则控制电机停转。
用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。
（二）超声波模块的设计本系统使用的超声波模块主要实现的功能是测距并返回数据。
超声波测距模块通过发射电路和接收电路测出时间差T，然后根据公式S=CT/2算出小车距离障碍物的距离S （其中C为超声波在空气中的传播速度）。
FPGA实时接收和处理距离信号，并将处理后的信号转换为控制指令。
当到达警报距离时，FPGA控制电机驱动模块使小车减速；当到达极限距离时， FPGA控制电机驱动模块使小车马上左转。
基于FPGA的多功能智能小车设计
Ｌ一 系统设计
【ｌ】国 集 成 电 路
Ｃ ｈｉｎ ａ Ｉｎｔｅｇ ｒａｔｅｄ Ｃ ｉｒｃｕｉｔ
智 能小 车作 为现代 机 器人 应用 的新 发 明 ，具有 这 里 主要包 括 以下 几种 模 式 应 用 于 工业 领 域 ，也 可 以 式 、遥控模式 、娱乐模式 、远程通信模式 、避障及撞车
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ＦＰＧＡ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔ ｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃａｒ ｗｉｔ ｈ ｆ ｌｅｘｉｂｌｅ ｆｕｎｃｔ ｉｏｎｓ ｉｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ａｓｓｉｓｔｉｎｇ ｂｙ ｐｅｒ ｉｐｈｅｒａｌ ｃｉｒｃｕｉｔｓ．ＯｐｅｎＭＶ ｍａｃｈｉｎｅ ｖｉｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｏ ｆ ｃａ ｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｒａｃｋｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ ｈａ ｓ ｔ ｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏ ｆ ｓｔｒｏｎｇ ａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒ ｆｅｒｅｎｃｅ，ａｃｃｕｒａｔｅ ｉｄｅｎｔｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎｔｉｃｉｐａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒ ｒｕｎｎｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔ ｈｅ ｏｂｓｔａｃｌｅ ａｖｏｉｄａ ｎ ｃｅ ｓｅｎｓｏｒ ｓｉｇ ｎ ａ ｌ，ｔ ｈ ｅ ｏｂｓｔ ａｃｌｅ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ｉｎ ｆｒｏｎｔ，ｌｅｆｔ ａ ｎ ｄ ｒｉｇｈｔ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｌｏｔｌｅｓｓ ｄｒｉｖｉｎｇ．Ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅａ ｌｉｚｅ ｔ ｈ ｅ ｔｅｘｔ ｍｅｓｓａｇｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｗｉｔ ｈ ｔ ｈｅ ｍｏｂｉｌｅ ｐｈｏｎｅ．Ａｔ ｔ ｈｅ ｓａｌｎｅ ｔｉｍｅ，ｔ ｈｅ ｃａｒ ｃａｎ ａ ｌｓｏ ｒｅａ ｌｉｚｅ ｔ ｈｅ ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｏｙｓ ｓｕｃｈａ ｓ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔ ｒｏｌ，ｐｌａｙｉｎｇｍｕｓｉｃ，ｄａ ｎ ｃｉｎｇｗｉｔ ｈ ｍｕｓｉｃ，ｆ ｌａ ｓｈｉｎｇｌｉｇｈｔｓａ ｎ ｄ ＳＯｏｎ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａ ｓ ｓｔ ｒｏｎｇ ｅｘｔｅｎｓｉｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｆ ｉｅｌｄ ａ ｎ ｄ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｕｓｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＦＰＧＡ；Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃａｒ； ，ＯｐｅｎＭＶ；Ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；Ｏｂｓｔａｃｌｅ ａｖｏｉｄａｎｃｅ
基于FPGA的智能车辆自动驾驶系统设计
基于FPGA的智能车辆自动驾驶系统设计智能车辆自动驾驶系统是当今科技领域的一项热门研究领域，它通过利用先进的计算机与传感器技术，使车辆具备了自主感知、决策和控制能力。
其中，基于现场可编程门阵列（FPGA）的智能车辆自动驾驶系统设计则成为了一种备受关注的解决方案。
本文将介绍基于FPGA 的智能车辆自动驾驶系统设计的关键技术和实现原理。
首先，智能车辆的自动驾驶系统需要具备感知能力。
为了实现车辆对周围环境的感知，系统需要搭载各种传感器，如摄像头、雷达和激光传感器等。
这些传感器可以实时地采集车辆周围的信息，例如道路状况、障碍物和其他车辆的位置等。
接下来，通过对传感器采集到的数据进行处理和分析，系统能够获取周围环境的相关信息。
在传感器采集到的数据处理环节中，FPGA技术发挥了重要作用。
FPGA是一种可重新配置的硬件设备，可以实现并行处理和高速计算。
这种特性使得FPGA成为智能车辆自动驾驶系统设计的理想选择。
通过在FPGA上实现感知算法，可以实现对传感器数据的实时处理，提取出车辆所处环境的关键信息。
例如，基于FPGA的图像处理算法可以实现车辆对道路标记、交通信号灯和行人的识别。
除了感知能力，智能车辆的自动驾驶系统还需要具备决策和控制能力。
在感知到周围环境后，系统需要根据当前情况做出合理的决策，并控制车辆执行相应的动作，如加速、刹车或转向等。
这就要求系统具备高效的决策算法和精确的控制机制。
在基于FPGA的智能车辆自动驾驶系统设计中，决策和控制算法可以通过FPGA的并行处理能力进行实时计算和执行。
例如，通过在FPGA上实现基于神经网络的深度学习算法，系统可以自动学习和总结驾驶规则，从而实现对不同驾驶情景的智能决策。
此外，在控制机制方面，FPGA的高速计算和实时性能也能够保证车辆对指令的快速响应，确保行驶的安全和稳定。
此外，基于FPGA的智能车辆自动驾驶系统设计还需要解决一些挑战和技术问题。
首先是系统的稳定性和可靠性。
FPGA智能小车设计
天水师范学院《基于EDA的小车控制器的设计》实践报告学院：物理与信息科学学院专业：电子信息科学与技术班级：11 级电信二班姓名：尹天林倪波波学号：20111060235 201110602192013年12月30日目录摘要 (1)1 引言 (1)1.1 选题背景 (1)1.1.1 智能小车简介 (1)1.1.2 FPGA在控制方面的应用 (2)1.2 本课题研究目的及意义 (3)1.2.1 研究目的 (3)1.2.2 研究意义 (3)2 总体方案说明 (3)2.1 设计目标 (3)2.2方案概述 (4)3 软件设计 (5)3.1 VHDL语言介绍 (5)3.2 Quartus II软件介绍 (6)3.3 分频器模块 (7)3.3.1 分频器的功能 (7)3.3.2 分频器的设计 (7)3.4 周期运行控制模块 (8)3.4.1 周期运行控制模块实现的功能 (8)3.4.2 状态机简介 (8)3.4.3 周期运行控制模块的设计 (9)3.5 避障模块 (11)3.5.1避障模块实现的的功能 (11)3.5.2 避障模块的设计 (11)3.6 遥控模块 (12)3.6.1 遥控模块的功能 (12)3.6.2 遥控模块的设计 (12)3.7循迹模块 (12)3.8驱动模块 (15)3.8.1 驱动模块的功能 (15)3.8.2 脉冲宽度调制调速基本原理 (15)3.8.3驱动模块的设计 (15)3.9模式选择模块 (16)3.10顶层图设计 (17)4 硬件设计 (18)4.2 检测电路 (18)4.3 遥控接收电路 (20)4.4 驱动电路 (21)4.4.1 直流电机驱动原理 (21)4.4.2 L298N电机驱动芯片及驱动电路 (22)4.5 模式选择电路 (23)5 设计结果 (23)5.1 硬件组装 (23)5.2 软硬件联合测试 (24)5.2.1 测试准备 (24)6 总结与展望 (25)附录A (27)摘要：现场可编程逻辑阵列（FPGA）具有可在线反复编程，开发周期短，并行处理，运算速度快，集成度高，可靠性高等特点，广泛应用于数字信号处理，工业控制，通信等各个领域。
基于FPGA的小车定位系统的设计
9 结束语
通过上述仿真图可以看出，本文设计的 FPGA 脉宽调制控 制方案，能产生 PWM 波形，通过 PWM 硬件生成电路产生 2 路 PWM 波，分别控制 2 组晶闸管的导通与截止，能够有效地控制
参考文献：
［1］ 孙戎，梁宜勇.FPGA 在直流电机调速中的应用 ［J］.重庆工学院学 报 ，2006 （5 ）.
本文中在小车上安装小磁铁在小车的导轨上放置霍尔元件当小车经过时因为小车上的磁铁会导致霍尔元件产生一个电压信号但是由于霍尔元件的感应面为扇形故为了提高小车位置检测的准确性将二个霍尔元件为一组当小车同时触碰两个霍尔元件时图4再将此信号反馈给fpga即可判断小车已经到达指定地点
第9卷%第5期 2010年 5 月
政，不能高效地进行信息共享和协同工作 。 采用新型的 web 开发框架 Ruby on Rails，设计并实现了一个高校学生信
息管理系统，该系统将学生信息分为核心数据和扩展数据，分别针对设计系统，提高了系统的可扩展性。
关 键 词 ：RoR；Ruby；MIS；信 息 管 理 系 统
中 图 分 类 号 ：TP311.52
U0DUs
（2）
其中 D 为占空比，Us 为电源电压，t1 为晶闸管导通的时间，
t2 为关断时间。 由上两式可知，当电源电压 Us 不变的情况下，电枢两端电
压的平均值 U0 取决于占空比 D 的大小，改变 D 值也就改变了
电枢两端电压的平均值， 从而达到控制电动机转速的目的，即
［2］ 吴凡 ，金建 勋 ，戴志 坚.FPGA 在直 流 电机 位 置 控 制 中 的 应 用 ［J］. 现 代 电 子 技 术 ，2009（10）.
［3］ 渐 开 旺 ，顾 伟 ，张 松.基 于 FPGA 的 直 流 电 机 调 速 控 制 器 的 设 计 ［J］.工 业 控 制 计 算 机 ，2007（5）.