基于FPGA的倒车控制系统设计.doc

摘要:车辆的出现为人们生活带来了巨大的便利，其中倒车系统对车辆来说十分重要。倒车控制即测量距离。从古至今，人们在测量距离方面付出了诸多努力，制作了测量的工具、研究了测量的方法等等。现如今我们生活在社会信息化时代，伴随着现代科技的迅猛发展，距离的测量也变得愈发方便，除了使用传统的测量工具，我们已经拥有了传感器技术，利用激光测距和超声波测距可以准确的得到所测的距离。超声波测距具有良好的方向性，穿透能力强，能量消耗缓慢，因此经常利用超声波进行距离的测量。

本次毕业设计借鉴了相位差测距的方法对超声波测距进行了改进，从而实现对倒车距离的控制。先通过鉴相器检测到发射信号与接收信号间当前的瞬时相位差（此值小于360度）；然后使用计数器计算相位差变化了多少个周期（360度）；最后对两个结果进行求和，即可测得具体的距离。相关系统程序的编写及功能的实现将使用VHDL语言在FPGA中进行。本系统可应用于汽车倒车系统中，为车辆的安全行驶提供了保障。同时本系统原理简单，易于实现，成本低廉，可以推广至日常生活中使用。

关键词：倒车测距；超声波；相位差；FPGA

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题背景-1

1.1.1 FPGA技术相关背景-1

1.1.2 传感器技术相关背景-1

1.2 研究内容-1

2 方案分析与设计-2

2.1 功能分析-2

2.2 工作原理-2

2.3 系统流程图-3

3 硬件电路设计-4

3.1 电源电路-4

3.2 超声波发射电路-4

3.3 超声波接收电路-5

3.4 积分比较电路-6

3.5 FPGA核心板电路-7

3.6 电压转化电路-8

3.7 数码管显示电路-9

3.8 声光报警电路-10

3.9 系统原理电路及PCB图-11

4 系统软件设计-13

4.1 软件原理框图-13

4.2 系统模块功能-13

4.2.1 40KHz分频模块-13

4.2.2 数字鉴相模块-14

4.2.3 相位等分计数模块-15

4.2.4 乘加器模块-16

4.2.5 二进制转BCD码模块-17

4.2.6 数码管显示模块-18

4.2.7 声光报警模块-19

4.3 系统顶层设计生成-20

5 仿真波形-21

5.1 40KHz分频模块-21

5.2 数字鉴相模块-21

5.3 相位等分计数模块-21

5.4 乘加器模块-22

5.5 二进制码转BCD码模块-22

5.6 显示模块-22

5.7 声光报警模块-23

5.8 系统仿真波形图-23

结    论-25

参 考 文 献-26

附录A 系统完整程序代码-27

致    谢-35