文档介绍：南通大学电子信息学院
实验报告册
实验课程名称： 硬件描述语言课程设计
课 题： 超声波测距
班 级： 集091
姓 名： 杨龙龙
学 号： 0911002072
2011 —— 2012 学年第 二 学期
目录
一 概述……………………………………………………………… 1
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超声波的特性……………………………………………… 1
设计的意义………………………………………………… 1
超声波测距系统在国外的发展…………………………… 2
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二 功能……………………………………………………………… 3
三 设计方案…………………………………………………………… 3
超声波测距原理…………………………………………… 3
软件系统设计框图………………………………………… 5
四 设计与仿真………………………………………………………… 6
频率产生………………………………………………………6
信号的发送与接收……………………………………………9
距离的显示………………………………………………… 11
五 结束语…………………………………………………………… 13
六 参考文献……………………………………………………………13
七 附件…………………………………………………………………14
完整代码…………………………………………………… 14
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CX20106A的引脚注释……………………………………… 20
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一 概述
科技飞速发展时至今日，超声波测距广泛应用于工业，农业，交通，环境，安全防护能源测量等科学领域，超声波测距的测量精度、测量距离，可靠性等性能指标对于提高相关应用系统的测控精度、可靠性，提高生产效率、促进科学技术的发展都具有极为重要的作用。随着经济的迅速发展，交通系统日益庞大，交通安全问题越来越被重视，安全防护现在变成为一个重要议题。近几年，船舶运输事故频发，复杂的水运环境，如大雨、大雾或夜间行驶常常导致航道的能见度降低，造成碰撞事故。由于超声波测距技术具有在黑暗、灰尘、烟雾等恶劣的环境下正常工作的特性，将超声波测距引入航运系统能切实可行的缓解这一问题
超声波测距系统的设计结构多种多样，性能差异也各异。
目前市面上主流的超声波测距系统大多是以8位或者16位单片机为主空芯片，产生驱动信号，并负责接收处理回波，控制现实通讯。这样处理成本固然降低了，但是测量精度，和测量距离，以及时序的控制能力有限。
超声波测距的核心在于超声波信号的收发部分，传统单片机内部指令运行时存在较大延时误差其精度无法满足精密测量的要求，本设计将FPGA(现场可编程门阵列)引入超声波测距系统的设计内，利用其较高的运行速度和丰富的片内资源，取代单片机，提高对超声波工作频率的控制精度以及对超声波收发渡越时间的测量精度。
当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为20----20000赫兹。当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”16J。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短。
超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，传播速度仅为光波的百万分之一，纵向分辨率较高．超声波对色彩、光照度、外界光线和电磁场不敏感，对于被测物处于黑暗、有灰尘或烟雾、强电磁干扰、有毒等恶劣的环境下超声波有很强的适应能力。
由于超声波的能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，声波传播速度在相当大范围内与频率无关等独特优点超声波被视为测距技术的一种良好选择在军事，工业，交通上上有很多的应用。
设计意义
距离在很多场合和控制中需要实时检测，所以，测距就成为数据采集中重要的一环。尽管测距有多种方式，比如：激光测距、微波测距、红外线测距和超声波测距等。但是超声波测距不失为一种简单可行的方法。虽然超声波测距电路多种