【案例】超声波测距系统设计

1.1 总体设计

1.1.1 概述

学习了明德扬至简设计法和明德扬设计规范，本人用FPGA设计了一个测距系统。该系统采用超声波进行测量距离再在数码管上显示。在本案例的设计过程中包括了超声波的驱动、三线式数码管显示等技术。经过逐步改进、调试等一系列工作后，最终完成了此设计，并进行上板验证，下面将完整的设计记录与大家分享。

1.1.2 设计目标

此系统将实时显示前方障碍与装置之间的距离。

1.1.3 系统结构框图

系统结构框图如下所示：

1.1.4 模块功能

hc_sr04模块实现功能：
该模块通过控制触发信号trig（10us的TTL）使内部循环发出8个40KHZ脉冲即驱动超声波，接收回响信号echo，通过echo得到距离。

显示模块实现功能：
该模块完成了对所测距离通过数码管对其显示。

1.1.5顶层信号

1.1.6顶层代码

module top(
clk ,
rst_n ,
echo ,

trig   ,
sel,
    seg
);


input               clk     ;
input               rst_n   ;
input               echo    ;


output              trig    ;

     
     wire    [3:0]       s_g     ;
     wire    [3:0]       s_s     ;
     wire    [3:0]       s_b     ;
     wire    [3:0]       s_q     ;
     output  [7:0]       sel     ;
     output  [7:0]       seg     ;
     
     hc_sr04 hc_sr04_1(
            .clk      (clk)   ,
            .rst_n    (rst_n) ,
            .echo     (echo)  ,

            .trig     (trig)  ,
    .s_g      (s_g ),
    .s_s      (s_s ),
    .s_b      (s_b ),
    .s_q      (s_q ) 
);

seg_disp u_seg_disp(
    .clk         (clk  ),
    .rst_n       (rst_n),
    .segment_data({s_q,s_b,s_s,s_g}),
    .segment     (seg  ),
    .seg_sel     (sel  ) 
);
     

     

    endmodule

1.2 hc_sr04模块设计

1.2.1 接口信号

1.2.2 设计思路

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