[经验]

FPGA零基础学习之Vivado-超声波驱动设计

2023-11-1 17:48:29

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大侠好，欢迎来到FPGA技术江湖。本系列将带来FPGA的系统性学习，从最基本的数字电路基础开始，最详细操作步骤，最直白的言语描述，手把手的“傻瓜式”讲解，让电子、信息、通信类专业学生、初入职场小白及打算进阶提升的职业开发者都可以有系统性学习的机会。

系统性的掌握技术开发以及相关要求，对个人就业以及职业发展都有着潜在的帮助，希望对大家有所帮助。本次带来Vivado系列，超声波驱动设计。话不多说，上货。

超声波驱动设计

一、简介

声音是我们日常生活中不可缺少的一种信号，在传递信息的同时，也在生活中的各个领域有较多的应用。根据声音的频率，我们将声音大致划分为三个阶段，人耳的听力范围，一般在20Hz~20000Hz之间。低于这个范围，我们称之为次声波；高于这个范围，称之为超声波。超声波的应用比较广泛，比如：超声波检查、超声波碎石、超声波清洗、超声波测速、超声波测距等等。此次我们就来研究一下它的其中一项应用：超声波测距。

我们用到的试验模块为HC-SR04超声波模块，它的测量距离在2cm~400cm之间。测量精度在3mm左右。模块包含了超声波的发射器、接收器和控制电路。超声波发射器在启动后会发出固定频率的方波，用声波去测量距离，不需要我们接触被测物体，在空间上使得我们测距变得方便很多。

二、工作原理

1、采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号，测量周期建议在60ms以上，以防止发射的信号对回响信号造成影响。

2、模块会自动发送8个40Khz的方波信号，接收器自动检测是否有回响信号返回。

3、有信号返回时，通过IO口ECHO输出一个高电平信号，高电平持续的时间就是方波从发射到返回的时间。测量距离=（高电平时间*声速（340m/s））/2；

在此需要我们注意的事，发射器是自动发送方波信号的，而且会自动检测是否有信号返回，这让我们省去了一大部分工作，使得测量变得简单。其次，在计算测量距离时，我们要将计算出来的结果除以2，因为我们测得的时间是往返的时间，也就是双倍的路程。

三、实物图