FPGA-超声波避障小车(ego1)

    基于FPGA的超声波避障小车，利用ego1的100HZ时钟，我们可以自己定义不同占空比的PWM来控制电机的转速和舵机的角度，我们可以通过自己写计时器获得超声波来回所需的时间来测量距离，根据距离的远近返回来控制电机的转速以及舵机转动的角度，我们也可以加上openmv识别色块的功能，来模拟小车识别红绿灯控制小车的出发和停止。结合以上描述，我们可以通过FPGA来实现一个颜色控制启动和停止的利用超声波测距来避障的小车。如下图

 

根据项目任务要求，我们可以大致把目标任务分为以下几点：

1.利用计数器来实现不同占空比的PWM输出。

2.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。

3.将超声波的数值显示到数码管上。

3.配置openMV终端，通过io口的高低电平来传输色块颜色信息。

为实现目标,我们在FPGA里设置了如下图所示的六个模块（vivado）

模块1：counter

分频模块实现每0.5s检测一次距离判断是否转向。

模块2：超声波模块

定时发布trig,并检测传来的echo信号，计数并转换为距离。

模块3：转换模块

转化模块将二进制的距离转化为四位二进制，方便后续数码管显示。

模块4：数码管模块

将转化过来的四位二进制距离在数码管上显示。

模块5：PWM模块（电机)

通过设置特定占空比的 PWM波来使电机达到相应速度，同时也接收openmv传来的开机关机命令。

模块6：PWM模块（舵机）

通过设置特定占空比的 PWM波来使舵机转到相应角度

硬件平台：

Ego-one(FPGA主控)：

电机（PWM控制）：

舵机（PWM控制）：

电池（供电）：

稳压板（稳压）：

电机驱动（将模拟信号转化为电机适配的信号）：

超声波（用于测距）：

Openmv摄像头（识别色块并且将信息传到ego1里）：

相应的，我们可以设计如下方案：

1.打开开关sw1,识别特定色块，小车前行（openmv+电机）

2.数码管显示前置超声波测距示数（超声波）

3.若前置超声波测距示数大于80cm,方向不变

若示数在80cm到40cm之间，方向转动一个小角度

若示数小于40cm，方向转动一个大角度（舵机）

4.转动方向判断：通过左右两个超声波测距比较，若舵机要转动角度，则往超声波测距大的方向转动，实现避障功能。

5.前置超声波的距离与电机的PWM占空比正相关（超声波+电机）

6.识别特定颜色色块，小车停止（openmv）

部分io口设置：

Io口	FPGA IO PIN	对应程序变量	作用
IO_L18N	G17	Go1	电机模拟信号
IO_L18P	H17	Go2	电机模拟信号
IO_L17N	J13	Go3	电机模拟信号
IO_L17P	K13	Go4	电机模拟信号
IO_L16N	D17	ECHO	超声波返回脉冲
IO_L16P	E17	TRIG	超声波发送脉冲
IO_L15N	G14	PWM	舵机模拟信号
IO_L14N	F16	ECHO1	超声波返回脉冲
IO_L14P	F15	TRIG1	超声波发送脉冲
IO_L13N	G16	ECHO2	超声波返回脉冲
IO_L13P	H16	TRIG2	超声波发送脉冲

                   

工程如下：

 project_chaoshengbo.srcs中放的是.v文件和约束文件

双击project_chaoshengbo.xpr可打开工程

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