ZRtech Altera CycloneIV FPGA开发板--超声波测距

本帖最后由 南盗 于 2014-7-9 20:09 编辑


前段时间幸运的抢到一块FPGA开发板，感谢版主，感谢论坛和zrtech。
之前本想写SDRAM的，发现之前有人写过，而我在测试的时候有一个字节不对，现在还在排查，先弄个超声波测距吧。
平台：ZRtechAltera CycloneIV FPGA开发板
开发环境：quartusII 11.1sp2
实现目标：利用超声波检测障碍物距离，然后用数码管显示。
一：超声波原理与FPGA设计
（1）超声波模块接线：     +5V接VCC
                     触发信号输入（10us的TTL脉冲） Trig,对应FPGA输出
                     回响信号输出（输出TTL电平信号，与射程成比例） echo 对应FPGA输入
                     OUT不接（也有些超声波没有这个引脚）
                     GND接地
注意：不要带电连接。
（2）超声波模块时序图
  
需要提供一个短期的10us脉冲触发信号。该模块内部将发出8个40Khz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号，它是一个脉冲的宽度成正比的距离对象，为了保证发射信号对回响信号的影响，触发信号的周期最好60ms，太小了有影响，太大了测的不准。
       即FPGA提供一个trig信号，周期为60ms左右，高电平为10us。
  

       然后就是检测echo信号了，设回响电平的宽度为某x us，计算为x /58，单位是cm，即将测得的回响电平的宽度（us单位），除以58，就得到了障碍物的距离。这个公式很好理解，其实就是我们在初中物理的一个回声的公式s=ct/2，
        
我这里用了一个distance_cnt来保存echo的高电平长度，echo的高电平长度=distance_cnt*1000/48（ns，晶振为50m），化为us，为distance_cnt/48，
然后计算距离就是s= distance_cnt/48/58= distance_cnt/2784，这里我就用了一个除法器了。
  
然后就是得到了结果就保存到distance里面了，这里超声波的测量距离只有几米，因为，distance真正有效的就是【8：0】，分别分离出来：
  
然后数码管显示就可以了：

二：仿真
由于distance不是output，要在modelsim中加入进行观察。。
  
验算：580/58=10cm，当然这里只测试了一次。
三：上板验证：
无遮挡，检测的应该是距离天花板的。。。
  

故意用纸张遮挡：
  
我在程序中设置了<30的时候，beep就一直响。

Altera CycloneIV FPGA开发板