M547-点拨开发板配套资料-至简设计系列_基于FPGA的超声波测距系统
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1 32 8
8
意义
系统时钟，时钟频率 为 50M 低电平复位信号
测得距离
数码管段选，当前要 显示的内容
数码管位选，选择当 前要显示的数码管
11
超声波模块解析
每隔1秒测一次距离 在第10微秒时产生trig信号，宽度为10微秒 在第0.9秒的时候，对距离进行计算，得到结果。
12
超声波模块解析
时钟计数器cnt0：用来对1秒时间进行计时。加1条件为1，表示 上电后一直计数；结束条件为：50_000_000，表示1秒时间到了。
echo是异步信号，不能直接使用。 假设echo_2就是echo同步后的信号。
15
超声波模块解析
超声波模块测距计算
超声波测试距离=高电平时间*声速/2 =h_cnt*20*声速/2 =h_cnt*10*340/10^6
=h_cnt*34/101^64
超声波模块解析
(distance/10)%10取distance十 位上的数
5
超声波外设模块
➢ 电压转换：电压转换为超声波信号 ➢ 运算放大器：放大电压 ➢ 主控芯片：获取准确时间 ➢ 接口：trig、echo、GND、VCC
6
FPGA的连接（MP801）
以MP801开发板为例
超声波模块 VCC GND trig
echo
FPGA 5V VCC
GND J18
K17
备注
电压要正确 共地
可用FPGA其 他管脚 可用FPGA其 他管脚
7
超声波测距过程
8
FPGA模块划分
FPGA的超声波测距系统结构图
9
超声波模块
控制触发信号trig,计算接收回响信号echo为高电平 的时间，由echo的脉冲宽度得到距离。
信号
方向
位宽
意义
clk
I
1
系统时钟，时钟频率为 50M
rst_n
I
1
低电平复位信号
数码管显示模块解析
05 数码管基础循环显示 http://fpgabbs.com/thread-399-11.html (出处: 明德扬论坛)
17
18
效果展示
THANKS
19
echo
I
1
输出回响信号
trig
O
1
高电平的触发信号
s_g
O
4
距离毫米值的个位
s_s
O
4
距离毫米值的十位
s_b
O
4
距离毫米值的百位
s_q
O
4Baidu Nhomakorabea
距离毫米值的千位
10
数码管显示模块
对所测距离在数码管上显示。
信号 clk
rst_n segment_data
segment
seg_sel
方向 I
I I O
O
位宽 1
基于FPGA的超声波测距系统
主讲人：黄海能
1
FPGA超声波测距系统设计目标
使用超声波测量距离 数码管距离数值
2
3
超声波定义
人耳朵：20~20000赫兹 频率大于20000赫兹的声波
4
超声波外设模块
➢ 结构：超声波头、晶振
接收头(R)：接收超声波，压电晶片产电压 晶振：给主控芯片提供时钟信号 发送头(T)：给压电晶片施加电压脉冲
距离计数器h_cnt：用来计算回响电平的时间。加1条件为：echo； 没有结束时刻，但又清零时刻：1秒时间到。
13
超声波模块解析
时钟计数器cnt0：用来对1秒 时间进行计时。加1条件为1， 表示上电后一直计数；结束条 件为：50_000_000，表示1秒 时间到了。
14
超声波模块解析
距离计数器h_cnt：用来计算回响 电平的时间。加1条件为：echo；没 有结束时刻，但又清零时刻：1秒时 间到。
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意义
系统时钟，时钟频率 为 50M 低电平复位信号
测得距离
数码管段选，当前要 显示的内容
数码管位选，选择当 前要显示的数码管
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超声波模块解析
每隔1秒测一次距离 在第10微秒时产生trig信号，宽度为10微秒 在第0.9秒的时候，对距离进行计算，得到结果。
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超声波模块解析
时钟计数器cnt0：用来对1秒时间进行计时。加1条件为1，表示 上电后一直计数；结束条件为：50_000_000，表示1秒时间到了。
echo是异步信号，不能直接使用。 假设echo_2就是echo同步后的信号。
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超声波模块解析
超声波模块测距计算
超声波测试距离=高电平时间*声速/2 =h_cnt*20*声速/2 =h_cnt*10*340/10^6
=h_cnt*34/101^64
超声波模块解析
(distance/10)%10取distance十 位上的数
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超声波外设模块
➢ 电压转换：电压转换为超声波信号 ➢ 运算放大器：放大电压 ➢ 主控芯片：获取准确时间 ➢ 接口：trig、echo、GND、VCC
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FPGA的连接（MP801）
以MP801开发板为例
超声波模块 VCC GND trig
echo
FPGA 5V VCC
GND J18
K17
备注
电压要正确 共地
可用FPGA其 他管脚 可用FPGA其 他管脚
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超声波测距过程
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FPGA模块划分
FPGA的超声波测距系统结构图
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超声波模块
控制触发信号trig,计算接收回响信号echo为高电平 的时间，由echo的脉冲宽度得到距离。
信号
方向
位宽
意义
clk
I
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系统时钟，时钟频率为 50M
rst_n
I
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低电平复位信号
数码管显示模块解析
05 数码管基础循环显示 http://fpgabbs.com/thread-399-11.html (出处: 明德扬论坛)
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效果展示
THANKS
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echo
I
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输出回响信号
trig
O
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高电平的触发信号
s_g
O
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距离毫米值的个位
s_s
O
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距离毫米值的十位
s_b
O
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距离毫米值的百位
s_q
O
4Baidu Nhomakorabea
距离毫米值的千位
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数码管显示模块
对所测距离在数码管上显示。
信号 clk
rst_n segment_data
segment
seg_sel
方向 I
I I O
O
位宽 1
基于FPGA的超声波测距系统
主讲人：黄海能
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FPGA超声波测距系统设计目标
使用超声波测量距离 数码管距离数值
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超声波定义
人耳朵：20~20000赫兹 频率大于20000赫兹的声波
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超声波外设模块
➢ 结构：超声波头、晶振
接收头(R)：接收超声波，压电晶片产电压 晶振：给主控芯片提供时钟信号 发送头(T)：给压电晶片施加电压脉冲
距离计数器h_cnt：用来计算回响电平的时间。加1条件为：echo； 没有结束时刻，但又清零时刻：1秒时间到。
13
超声波模块解析
时钟计数器cnt0：用来对1秒 时间进行计时。加1条件为1， 表示上电后一直计数；结束条 件为：50_000_000，表示1秒 时间到了。
14
超声波模块解析
距离计数器h_cnt：用来计算回响 电平的时间。加1条件为：echo；没 有结束时刻，但又清零时刻：1秒时 间到。