基于FPGA的超聲波雙向測距報(bào)警系統(tǒng)

2014年華中科技大學(xué)xilinx-依元素科技FPGA電子設(shè)計(jì)大賽

基于FPGA的超聲波雙向測距報(bào)警系統(tǒng)華中科技大學(xué)光電信息學(xué)院光信1202班周武胡宇煒

胡佰強(qiáng)指導(dǎo)老師：羅杰2015.1.8設(shè)計(jì)目標(biāo)系統(tǒng)方案功能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵問題作品展示心得體會利用Basys2開發(fā)板控制超聲波模塊發(fā)射與接收超聲波，通過計(jì)數(shù)器來測量超聲波從發(fā)射到接受的時(shí)間，從而計(jì)算得到距離；通過按鍵調(diào)整警戒距離，比較測得的距離與警戒距離的差別。當(dāng)測得的距離小于警戒距離時(shí)，就讓蜂鳴器鳴響警報(bào)，同時(shí)根據(jù)測得的距離與警戒距離的相差的程度，控制不同數(shù)目的LED燈閃爍；將測得距離和警戒距離都顯示在LCD1602液晶顯示屏上；兩個超聲波模塊各測一個方向的距離，兩個方向共用一個蜂鳴器鳴響警報(bào)，但LED燈閃爍警報(bào)分開使用。設(shè)計(jì)目標(biāo)：系統(tǒng)方案：系統(tǒng)總體框圖警報(bào)距離通過開發(fā)板上的按鍵輸入，LED報(bào)警燈采用開發(fā)板上的LED燈；超聲波模塊、1602顯示屏、蜂鳴器從開發(fā)板I/O接入。功能實(shí)現(xiàn)：能較精確地測得目標(biāo)到超聲波模塊的距離（精確到cm）；能通過按鍵調(diào)整警戒距離，當(dāng)測得距離小于警戒距離時(shí)，蜂鳴器鳴響警報(bào)，當(dāng)測得距離小于警戒距離的1/2、1/3、1/4時(shí)，分別閃爍1、2、3、4個LED燈警報(bào)；兩個方向共用一個蜂鳴器警報(bào)，但LED燈警報(bào)分開；在LCD1602顯示屏上能顯示兩個方向的測得距離與警戒距離。由超聲波模塊返回信號得到距離返回信號高電平時(shí)間=超聲波發(fā)射到接收的時(shí)間=2*測量距離時(shí)間高電平計(jì)數(shù)間隔=0.02/340s=588.82us高電平時(shí)間=計(jì)數(shù)值*588.82us=計(jì)數(shù)值*0.02/340s測量距離=高電平時(shí)間*340/2=（計(jì)數(shù)值*0.02/340）*340/2=計(jì)數(shù)值*0.01m

=計(jì)數(shù)值cm在1602顯示屏上顯示相關(guān)內(nèi)容學(xué)會運(yùn)用LCD1602的指令即可，注意LCD1602指令執(zhí)行的延時(shí)判斷測量距離與警戒距離的相差的程度測量距離乘以2、3、4倍再分別與警戒距離比較關(guān)鍵問題：作品展示：

一開始，我們?nèi)齻€人只是抱著試一試的心態(tài)報(bào)名參加了這個比賽，因?yàn)槲覀兏杏X自己的理論基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，對于Verilog語言也沒有很多的接觸，只在數(shù)電的課本上看過，而實(shí)際運(yùn)用卻很少。花費(fèi)了一段時(shí)間，我們才確定了做超聲波測距及報(bào)警的項(xiàng)目，覺得這個項(xiàng)目實(shí)用性較強(qiáng)，難度對于我們來說恰到好處。

在主體代碼的編寫過程中，出現(xiàn)的問題不是很大，都是一些小問題，通過軟件的提示和仔細(xì)的查找修改就可以解決。在仔細(xì)閱讀了HC-SR04超聲波測距模塊的使用說明后，連接外部電路也沒有太大的問題。而在LCD1602液晶顯示屏的使用過程中，出現(xiàn)了比較大的問題。由于對該種顯示屏之前沒有接觸以及沒有好好閱讀相關(guān)資料，導(dǎo)致編寫代碼的時(shí)候指令之間沒有時(shí)間間隔，顯示出現(xiàn)混亂。經(jīng)過一段時(shí)間的研究之后我們才糾正了這個錯誤。