摘要：市场上目前有着大量的超声波测距仪，但其中大多数的信号发生器是用传统单片机来驱动信号的，固然使用的成本低廉，但是其测量的精度往往难以令人感到满意。FPGA是一种高密度的可编程器件，其特点是具有丰富的内部资源以及较快的运行速度等。正因为如此，本文设计了一款超声波测距仪，目的在于提高测量精度，所以设计以FPGA为信号发生器。因为超声波信号的收发是超声波测距的核心，为了提高测量精度，本文设计了软件和硬件系统，此硬件系统基于FPGA,并且由于FPGA的运行速度十分的高，所以采取了分频的手法分频处理了全局时钟信号，达到了精确控制发射时的频率的目的。利用这个方案设计的超声波测距仪具有可靠性高、测量精度高等优点。通过硬件实物的设计，基本已经实现了这个功能。

关键词：超声波测距系统，VHDL，FPGA

目录

摘要

Abstract

1  前言-4

1.1  选题背景-4

1.2课题研究的意义-4

1.3  超声波简介-5

1.4  本设计研究的内容及目的-5

2  设计相关技术-5

2.1  EDA技术-5

2.2  系统开发环境Quartus Ⅱ-6

2.3  系统编程语言VHDL-6

3  FPGA简介-6

3.1  FPGA概述-6

3.2  FPGA工作原理-7

3.3  FPGA型号的选择-8

4  设计方案-8

4.1  设计方案论证-9

4.2  系统整体设计原理-9

4.3  超声波传感器-10

5  系统硬件的设计-10

5.1  超声波发射电路-10

5.2  超声波接收电路-11

5.3  显示电路-12

5.4  供电电路-13

6  系统软件的设计-13

6.1  40kHz脉冲产生电路-14

6.2  回波信号检测及数据读取-14

6.3  LCD显示器电路-14

6.4  仿真波形图-15

7  系统硬件与调试-15

结论-17

参考文献-18

致谢-19

附录-20

附录一：分频模块-20

附录二：LCD1602显示电路-21

附录三：超声波模块回波测量-24