一种基于FPGA的超声波测距系统

发布时间：2017-06-29 07:10

  本文关键词：一种基于FPGA的超声波测距系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技进步,超声波测距技术已在各行各业中得到广泛的应用,特别是在安全预警、自动导航及车辆避障等对非接触性技术要求的领域。又由于超声测距具有使用便捷、安全性好和易于实时控制等优点,使得其慢慢的成为了一种主流测量技术。但是,在实际工作的具体条件下,超声波测距也存在明显的不足之处。现今市场上,该系统一般都是用传统单片机作为核心。虽然减少了资源耗费,但在测量精度和测量效率方面很大程度受到了限制。FPGA作为一种高精度逻辑器件,具有运行速度快,内部资源丰富、可重构性强等优点。这为实现高性能超声测距系统提出了新的思路。该文对高精度、实时性高的超声测距技术进行调研和研究,设计并且完成了一种基于FPGA的超声系统的设计及硬件实现。该系统能够有效地解决传统的超声波测距系统在可靠性、调试的便捷性、实时性和测量精度等方面存在的不足。本系统可以满足车辆避障、自动导航等对测距精度、运行速度、抗干扰性的需求。设计完成的该系统具有运行速度快、抗干扰性强、精度较高等优势。本文采用Top-To-Down的设计,将系统划分为时序发生器模块、波形发生器模块、高精度计数器模块、双核FFT计算模块和回波信号检测模块。
【关键词】：FPGA 超声波测距 双核FFT
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB559
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 前言7
• 1.2 超声波的特性7-8
• 1.3 超声波测距原理8
• 1.4 超声波传感器8-9
• 1.5 国内外对超声波测距的研究9-10
• 1.6 本章小结10-11
• 第二章 可编程逻辑器件简介11-19
• 2.1 FPGA对于设计的必要性11-12
• 2.2 可编程逻辑器件发展史12
• 2.3 可编程逻辑器件分类12-14
• 2.4 FPGA的工作原理及芯片结构14-16
• 2.4.1 FPGA的工作原理14
• 2.4.2 FPGA的芯片结构14-16
• 2.5 FPGA设计流程16-18
• 2.6 本章小结18-19
• 第三章 二维FFT处理器的设计与实现19-29
• 3.1 设计思路与原理19-26
• 3.1.1 原理分析19-20
• 3.1.2 SOPC简介20-24
• 3.1.3 Avalon总线ST模式介绍24-26
• 3.2 系统综合和仿真测试26-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第四章 系统设计29-35
• 4.1 系统设计的总体框架29-30
• 4.2 时序发生器模块30
• 4.3 回波识别模块30-32
• 4.4 双核FFT计算模块32-33
• 4.5 波形发生器模块33-34
• 4.6 高速计数器模块34-35
• 第五章 系统调试及结果检验35-41
• 5.1 整个系统联调35-37
• 5.1.1 嵌入式逻辑分析仪35
• 5.1.2 各模块调试波形35-37
• 5.2 调试中的问题及解决的办法37-38
• 5.3 测试结果与分析38-39
• 5.4 系统的性能分析39
• 5.5 本章小结39-41
• 第六章 总结与展望41-43
• 6.1 本文的主要工作与结论41
• 6.2 展望41-43
• 参考文献43-45
• 致谢45-47
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文47

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 顾峰;空气中超声波测距系统技术参数的设计和预报[J];声学技术;1989年04期

2 谭晓军;邵达成;;超声波测距技术在自动行走机器人中的应用[J];中山大学研究生学刊(自然科学版);2001年04期

3 吴慎山;聂惠娟;吴东芳;付会凯;;智能超声波测距系统的设计[J];河南师范大学学报(自然科学版);2007年02期

4 白顺先;;超声波测距系统的设计与实现[J];科技信息(学术研究);2007年27期

5 杜川;马玉磊;;基于超声波测距的破碎机鄂腔宽度的思考[J];科技信息;2010年03期

6 陈雁;;低功耗超声波测距系统的设计[J];安徽科技;2010年05期

7 李长阳;;超声波测距系统的电路设计[J];黑龙江科技信息;2010年33期

8 刘家亮;邵克勇;来斌;王伟;;基于调频信号的超声波测距在机器人的应用[J];今日科苑;2011年06期

9 李戈;孟祥杰;王晓华;王重秋;;国内超声波测距研究应用现状[J];测绘科学;2011年04期

10 戴华平;胡红亮;王旭;王玉涛;钱嘉伟;;基于耦合同步混沌系统的超声波测距方法[J];计算机工程;2013年05期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 李丹;王景中;;应用于机器人的超声波测距系统[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集（上册）[C];2007年

2 德爱玲;朱勇;宝大力;;基于单片机的超声波测距系统[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集（下册）[C];2008年

3 杨东勇;蒋静坪;;基于超声波测距的机器人局部导航[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年

4 王萍;万柏坤;;超声波精密定位的一种方法[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会（MCMI'2007）论文集（上册）[C];2007年

5 刘志勇;;超声波技术在药剂自动添加设备中的应用[A];2013年全国选煤技术交流会论文集[C];2013年

6 黄林;杨成忠;张君;李佳骏;;地磅系统车检器的设计与实现[A];浙江省信号处理学会2012学术年会论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 成都 贺炜;一款超声波测距电路的设计与制作[N];电子报;2013年

2 河南 宋战校 摘;超声波测距报警控制芯片4Y2[N];电子报;2002年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 潘仲明;大量程超声波测距系统研究[D];国防科学技术大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 汤传国;基于超声波测距的倒车雷达系统研究[D];长安大学;2015年

2 孔维正;本质安全超声波测距系统设计[D];太原理工大学;2016年

3 张旭;超声波与图像融合的矿用车辆倒车预警系统[D];太原理工大学;2016年

4 韩青;一种基于FPGA的超声波测距系统[D];云南大学;2016年

5 江瀚翔;基于超声波测距的TBM盘形滚刀磨损在线监测系统的研究[D];华北电力大学(北京);2016年

6 马壮;摊铺机超声波测距系统的研究[D];太原科技大学;2009年

7 邹轶;近距离高精度超声波测距系统的设计[D];大连理工大学;2009年

8 杨斌虎;伪随机序列相关的超声波测距系统研究[D];太原理工大学;2004年

9 张振生;基于温度补偿的超声波测距系统的研究[D];天津大学;2012年

10 杜新珂;超声波测距在智能导盲系统中的应用[D];南京理工大学;2012年

  本文关键词：一种基于FPGA的超声波测距系统，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：496976