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勇敢的芯伴你玩轉Altera FPGA連載94：倒車(chē)雷達實(shí)例 特權同學(xué)，版權所有 配套例程和更多資料下載鏈接： http://pan.baidu.com/s/1i5LMUUD 
如圖10.24所示，倒車(chē)雷達的主要作用是在倒車(chē)時(shí)，利用超聲波原理，由車(chē)尾保險杠上的探頭發(fā)送超聲波撞擊障礙物后反射，從而計算出車(chē)體與障礙物之間的實(shí)際距離，再提示給駕駛者，使停車(chē)和倒車(chē)更容易、更安全。倒車(chē)雷達的提示方式可分為液晶、語(yǔ)言和聲音三種；接收方式有無(wú)線(xiàn)傳輸和有線(xiàn)傳輸等。
圖10.24 倒車(chē)雷達場(chǎng)景 該實(shí)例用到了CY4開(kāi)發(fā)板上蜂鳴器和外接的超聲波測距模塊。該系統功能如圖10.25所示，FPGA產(chǎn)生周期性的trig脈沖信號，使得超聲波模塊周期性發(fā)出測距脈沖，當這些脈沖發(fā)出后遇到障礙物返回，超聲波模塊將返回的脈沖處理整形后返回給FPGA，即echo信號。我們通過(guò)對echo信號的高脈沖保持時(shí)間就可以推算出超聲波脈沖和障礙物之間的距離。對于不同的距離，我們隨后就產(chǎn)生不同的蜂鳴器發(fā)聲頻率和保持時(shí)間。
圖10.25 倒車(chē)雷達接口示意 在本章前面幾節我們已經(jīng)探討過(guò)超聲波模塊的內部工作機理，這里重新給出距離S和時(shí)鐘周期數n之間的公式。 S為距離，單位cm，n為以10us做單位的脈沖數，它們的公式為： 25°C時(shí)，聲音在空氣中傳播的速度為346m/s。因此取距離s的單位是米（m），時(shí)間t的單位是秒（s），有 s = 346*t/2。 若取距離s的單位是毫米（mm），時(shí)間t的單位是10微秒（10us），有s*0.001 = 346*t*0.00001/2，即s = 1.73*t。 為了便于計算，取s =((1.73*256)*t)/256 = (443*t)/256 我們的超聲波測量到的距離和蜂鳴器發(fā)聲頻率、占空比關(guān)系如下表10.1所示。 表10.1 倒車(chē)雷達蜂鳴器發(fā)聲與距離關(guān)系表
本實(shí)例的系統功能框圖如圖10.26所示。在上一個(gè)實(shí)例的基礎上，我們增加了蜂鳴器發(fā)聲驅動(dòng)控制驅動(dòng)模塊，該模塊根據障礙物和超聲波測距模塊之間的實(shí)測距離，相應的驅動(dòng)蜂鳴器發(fā)出不同頻率的響聲。
圖10.26 倒車(chē)雷達實(shí)例功能框圖 FPGA工程模塊的層次劃分如圖10.27所示。
圖10.27 倒車(chē)雷達實(shí)例模塊層次 連接好下載線(xiàn)，給CY4開(kāi)發(fā)板供電。 打開(kāi)Quartus II，進(jìn)入Programmer下載界面，將本實(shí)例工程下的cy4.sof文件燒錄到FPGA中在線(xiàn)運行。 此時(shí)我們在超聲波測距模塊前面擺放平整的障礙物，可以看到數碼管上的數據會(huì )發(fā)生變化。這里顯示的數據，是以mm為單位，實(shí)際換算好的距離信息。大家可以很直觀(guān)的獲得當前障礙物和超聲波測距模塊之間的距離。此外，在超聲波測距模塊和障礙物距離不同的情況下，蜂鳴器會(huì )發(fā)出不同聲調的聲音，從我們設計角度看，應該是符合表10.1的規律。 |
