毕业设计论文-基于asp的搜索引擎开发(含源程序代码)(含源程序代码)

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1、东北大学计算机科学与工程学院可编程逻辑器件及EDA技术课程设计基于FPGA的超声波测距电路和其扩展应用可编程逻辑器件及EDA技术课程设计——基于FPGA的超声波测距电路和其扩展应用摘要本课设使用FPGA和其他模块为硬件基础，以VHDL为硬件描述语言进行超声波测距电路的搭建，完成数码管精度为2厘米的实时显示，并且在基本电路的基础上使用蜂鸣器扩展出“倒车雷达”功能，在距离不同的区间内蜂鸣器会响出不同的频率的声音，总体是距离越小，频率越高。过程中，进行了需求分析，可行性分析，模块建构和调试下载等过程，从中学到很多工程实践过程中的知识。关键字：FPGA；QuartusII；超声波测距；倒车雷达；

2、VHDL目录一、需求分析3二、功能描述3三、可行性分析31.器件可行性分析32.功能可行性实现33.数据操作可行性4四、模块化建构41.分频模块freq42.触发模块launch53.接收模块receive54.扫描模块scan55.显示模块display66.计算模块measure67.功能开关switch6五、编程下载6编程6下载6六、课设感悟7附录8一、需求分析：本次课程设计要求用PFGA和所学VHDL知识进行设计具有某种具体功能的电路系统。我本次课设选题为：基于FPGA的超声波测距电路和其扩展应用。用以实践在课堂上所学知识内容，加深理解。超声波测距是一般的电路系统，在生活中有很多

3、应用，比如倒车雷达和扫地机器人自动避障等。此功能在单片机上实现更为方便，成本也更低。但此次课设使用FPGA用硬件描述语言来构建此电路是对FPGA本身功能和各模块使用的学习和提升。二、功能描述:使在数码管上实时显示障碍物与测试模块的距离，要求显示米、分米和厘米位，数码管精度为2厘米，实时显示，并且在基本电路的基础上使用蜂鸣器扩展出“倒车雷达”功能，在距离不同的区间内蜂鸣器会响出不同的频率的声音，总体是距离越小，频率越高。此功能在单片机上实现更为方便，成本也更低。但此次课设使用FPGA用硬件描述语言来构建电路是对FPGA本身功能和各模块使用学习的提升。三、可行性分析要实现以上所描述的功能，我

4、们可以从三方面进行可行性分析：1.器件可行性分析>FPGAFPGA型号为EP4CE6E22C8N，其Totallogicelements为6272，满足大多数开发要求。>PERIPHERAL”特权同学“开发板（SF-CY4）,晶振（25MHZ），拨码开关4个，共阴极数码管（LG3641AH），蜂鸣器，按键等。>超声波测距模块网上所购得超声波测距标准模块HC-SR04。         感应角度不大于15度；      探测距离2cm-450cm ，高精度可达0.2cm； 2.功能可行性实现用FPGA产生一满足超声波模块的触发信号，使之开始工作，等待接受回声信号。回声引脚接受到回声信号后，

5、开始记录整个高电平所持续时间，再根据脉冲周期计算的超声波往返的总时间，用公式S=340*T/2来计算相对距离（340为默认声速，可调）。再开关选择打开时，蜂鸣器开始工作，根据超声波返回高电平信号记录周期数，设定判断距离标准。到达某特定标准区间就产生一个特定频率信号给蜂鸣器，使之发出特定频率。3.数据操作可行性VHDL语言可以调用的IEEE库，其中常用的IEEE.STD_LOGIC_1164IEEE.STD_LOGIC_ARITHIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED包含大多数数学运算需求和数据的类型转换，在此提出类型转换资料，方便今后的使用四、模块化建构根据功能要求可以分析需要建

6、立的模块如下图：接下来进行逐步分析构建：1.分频模块freq板子提供的晶振为25MHZ，而其他有关时钟的模块，考虑人眼视觉暂留，触发时间和所需精度要求，可以选取时钟频率分别为100KHZ和1KHZ。采用“计数取反”的方法进行分频。“计数分频”是指计数N个取反一次逻辑信号会产生周期为2N的频率信号，达到分频目的。25MHZ为100KHZ的250倍，因而从0到124计数。25MHZ为1KHZ的25000倍，因而从0到12499计数。2.触发模块launch以分频模块提供的100KHZ为时钟，周期为10微秒，其中高电平为5微秒。已知超声波模块完成触发需要大于10微秒的高电平，所以需要至少两个周

7、期（上升沿触发）。另外，发射触发后需要等待接收到信号并进行处理再发射下一次触发，才能保证系统实时性。不然会出现返回信号混叠引起计算错误。再者，每次发射接收数据所需时间要保证两个方面：第一，发射周期要保证大于返回高电平持续的两倍；第二，数据刷新速度要适应人眼视觉感官。第一个方面得不到保证会影响实时性。第二个方面得不到保证会使人感觉数据变化突兀。因而，占空比不为50%，且可大致画时序图如下：器件最大距离为4.5m，计量时钟为100KHZ