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关于FPGA的超声波测距技术（二）

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简介：
本文为系列文章之一，深入探讨了基于FPGA的超声波测距系统的实现细节和技术要点，分析优化方案。 完成了试验一后，接下来的实验目标是测量距离并在数码管上显示结果。这次实验的关键在于准确测出回响电平高电平的宽度。

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  • 关于FPGA的超声波测距技术（二）
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    本文为系列文章之一，深入探讨了基于FPGA的超声波测距系统的实现细节和技术要点，分析优化方案。 完成了试验一后，接下来的实验目标是测量距离并在数码管上显示结果。这次实验的关键在于准确测出回响电平高电平的宽度。
     
  • 基于FPGA的超声波测距技术（一）
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    本系列文章探讨了基于FPGA的超声波测距技术原理与实现方法，首篇介绍了项目背景、系统架构及硬件设计基础。 我这个例子里面还没有将echo连接到FPGA，只是用示波器观察echo的波形。下一个实验才用来测量距离。
     
  • 基于超声波的测距技术
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    本研究探讨了利用超声波进行精确距离测量的技术原理与应用，分析其在自动化、机器人导航及无接触检测领域的优势和局限性。 基于51单片机的超声波测距详细C代码及代码详解，适合初学者学习。
     
  • 基于超声波的测距技术
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    本研究探讨了利用超声波进行非接触式距离测量的技术原理与应用，分析其在各类传感器中的实现方式及优势。 这是自制超声波仪器的实验报告，记录了所选芯片及元件图。
     
  • 基于ZigBee技术的超声波测距
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    本项目基于ZigBee无线通信技术，结合超声波测距原理，设计并实现了一种精确、高效的短距离测量系统。 使用CC2530内核的ZigBee开发板和SR04红外测距模块进行组网测距实验。
     
  • 基于超声波的测距与定位技术
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    本研究探讨了利用超声波进行精确距离测量和物体定位的技术原理及应用，涵盖了硬件设计、信号处理算法以及在多种环境中的性能评估。 利用C++实现的超声波测距和定位技术能够达到较高的精准度。
     
  • 关于超声波测距的论文
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    本文探讨了利用超声波技术进行非接触式距离测量的方法与应用。通过分析超声波信号的传播特性及其在不同介质中的衰减情况，提出了一种高精度、低延迟的测距算法，并对其实际应用场景进行了讨论和展望。 本设计采用AT89C51单片机为核心，开发了一款低成本、高精度且微型化的数字显示超声波测距仪，并对其硬件电路和软件进行了详细的设计。整个系统采用了模块化设计理念，包括主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序以及显示子程序等组成部分。通过综合分析处理各探头的信号，实现了超声波测距仪的各项功能需求。在此基础上制定了系统的总体设计方案，并最终完成了硬件和软件的功能实现。文中附有相关部分的硬件电路图及程序流程图以供参考。
     
  • TFT显示屏的超声波测距技术
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    本研究探索了在TFT显示屏上集成超声波测距技术的应用潜力，旨在提升设备的人机交互体验与精确度，为智能设备提供新颖的传感解决方案。 超声波测距技术是一种广泛应用在距离检测及物体定位中的非接触式测量方法，它基于发送与接收的超声波信号实现精准的距离计算。本项目采用STM32微控制器来执行这一过程，并将结果实时显示于TFT（薄膜晶体管）屏幕上。STM32系列微控制器以其卓越性能和丰富的外设接口而著称，特别适用于此类嵌入式应用。 理解超声波测距的基本原理至关重要：利用如HC-SR04这类的传感器发送脉冲信号，在空气中传播，并在遇到障碍物后反射回设备；通过测量发射与接收之间的时间差来计算距离。公式为“距离 = (343米/秒 * 时间) / 2”，其中时间是指超声波往返所需的实际时间。 在STM32中，定时器用于精确地记录上述过程中的关键数据点——启动时触发传感器发送信号；接收到回波后停止计时。此外，确保TRIG和ECHO引脚正确连接到微控制器的GPIO接口，并配置适当的中断处理程序也是必要的步骤之一。 TFT显示屏能够展示丰富的图形及文本信息，在此项目中我们将通过SPI或I2C协议与ILI9341等类型的显示驱动器通信来实现屏幕内容更新。开发过程中需编写相关驱动代码，设置好显示区域、颜色模式和坐标系统等参数以支持数据的可视化呈现。 具体来说，测得的距离值将被转换为易于理解的形式展示于屏幕上：一是直接转化为数字形式；二是制作刻度尺背景并根据测量结果在相应位置绘制指针或标记。为了实现这些功能，开发者需要深入掌握STM32 HAL库或者LL库的相关知识，并能够编写GPIO、定时器、中断服务程序以及SPI/I2C通信的代码。 本项目结合了嵌入式硬件控制技术、超声波测距算法和图形用户界面设计等多个方面内容。它不仅为开发人员提供了学习STM32底层编程的机会，同时还能让他们掌握一种实用传感器应用及可视化展示技能。
     
  • STM32F407ZGT6标准库的超声波测距技术
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    本项目基于STM32F407ZGT6微控制器，采用标准库函数实现超声波测距功能，适用于精准距离测量应用场景。 STM32F407ZGT6是一款基于ARM Cortex-M4内核的微控制器，由意法半导体（STMicroelectronics）生产。它广泛应用于各种嵌入式系统中，因其高性能、低功耗以及丰富的外设接口而备受青睐。在这个项目里，我们将探讨如何利用STM32F407ZGT6与HC-SR04超声波传感器进行测距。 HC-SR04是一种常用的非接触型距离测量设备，工作原理是通过发送和接收超声波脉冲来确定物体的距离。它的优点包括价格低廉、易于使用，并且能够准确地在短距离内完成任务。 当用STM32F407ZGT6与HC-SR04进行测距时，请注意以下关键点： 1. **GPIO配置**：为了使微控制器的GPIO端口能连接到HC-SR04传感器，需要设置Trig和Echo引脚。其中，Trig用于触发超声波脉冲发射；而Echo则接收返回信号，并通过初始化函数将其设定为推挽输出或输入模式。 2. **定时器配置**：STM32中的定时器可以用来精确计时，在发送超声波前需向Trig引脚发出至少10微秒的高电平脉冲。在接收到Echo反馈后，同样使用定时器来测量回波时间。 3. **信号处理与传输**：通过HAL库或标准库编写函数控制GPIO的操作以实现对HC-SR04的触发和数据接收功能，在发送完超声波之后等待一段时间（例如100微秒），然后开始监听Echo引脚的变化情况。 4. **时间测量及距离计算**：当检测到Echo信号从低电平转为高电平时，启动定时器；反之则停止。该时间段就是超声波单程所需的时间，根据公式“距离=速度×时间/2”（其中声音在空气中的传播速率为343米每秒）进行计算。 5. **数据过滤**：测量结果可能包含一些噪声影响精度，可通过平均滤波器、滑动窗口或其他数字信号处理方法来改善准确性。 6. **中断服务程序**：使用Echo引脚的电平变化触发中断可以减少CPU轮询的时间开销，并提高系统的响应速度。 7. **库的选择与应用**：无论是STM32的标准库还是HAL（硬件抽象层）库，它们都提供了方便易用的功能接口。其中，HAL为不同的微控制器提供一致性的编程方式；而标准库则因其轻量级特性更适合资源受限的应用场景。 8. **软件架构设计**：在实际项目中还需考虑多任务调度、数据展示和错误处理等环节的设计问题。例如，在某些情况下可以引入RTOS（实时操作系统）来管理不同的子系统，如超声波测距模块、数据显示界面以及其他辅助功能。 通过以上步骤的实施，我们能够构建一个基于STM32F407ZGT6与HC-SR04传感器的距离检测平台，并应用于机器人导航、自动化设备和安全监控等多种场景。
     
  • 基于FPGA的超声波距离测量.zip
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    本项目基于FPGA技术开发了一种高效的超声波距离测量系统，实现精确的距离数据采集与处理。该设计提供了一种可靠、实时性强的解决方案，适用于多种应用场景。 本资料来源于网络整理，仅供学习参考使用。如有侵权，请联系删除。 1. 资料包括论文和程序，其中大部分是Quartus工程，少数为ISE或Vivado工程，代码文件主要包含V文件。 2. 我会将每个小项目开源出来，并欢迎关注我的博客进行下载与学习。 3. 由于涉及的项目较多（共40多个），对于各个项目的具体要求和实现情况不再一一描述。 此外，密码锁等某些项目可能因使用不同语言或显示数码管数量的不同而包含多种程序。报告内容在专栏中仅展示了一部分，请访问相关链接获取详细信息。