1。3  超声波简介

我们知道，当物体振动时会发出声音。声音的频率指的是一个东西每秒振动的次数。而人耳能够听到的声音频率是20~20000Hz。当声音的频率不属于这个范围的时候，我们便听不见声音了。也因为这样，我们才把声频大于20000Hz的叫做超声波。通常用于医学诊断的超声波频率为1～5兆赫。超声波具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远等特点。可用于测距，测速，清洗，焊接，碎石等。在医学，军事，工业，农业上有明显的作用[3]。

通过数据表示，当振动幅度一样的时候，那个物体的振动频率和能量成正比。冬天的时候，我国北方十分的干燥，就是利用这个原理制成了超声波加湿器进行室内保湿。

1。4  本设计研究的内容及目的

本次的设计方案采用的是现场可编程逻辑器件（FPGA），并且通过硬件描述语言（VHDL）在Altera公司的Quartus平台上完成基于FPGA的超声波测距仪的编程问题、功能仿真和时序分析。所以可以实现高可靠性和高测量精度等。

本文首先介绍了Quartus平台、VHDL的特点和结构以及FPGA的工作原理、设计流程、芯片选择。然后详细的介绍了超声波测距仪的制作过程以及对于各个模块的分析。本系统的组成为FPGA芯片、显示电路和超声波测距模块。

2  设计相关技术

2。1  EDA技术

自从20世纪90年代以来，微电子技术的发展速度令人惊讶，其工艺水平已经达到了深亚微米（Deep Submicron）级，可以让数百万甚至上千万的晶体管都集成在一个芯片上，也可以使得工作的速度达到Gb/s，以此为基础条件可以制造出具有比之前更大规模、更高速度和信息容量的芯片系统，同时这也对EDA系统的要求更加高一点，并且极大地促进了EDA技术的发展。在20世纪90年代以后，出现了第三代EDA技术，它不但使得系统的设计效率得到了极大的提高，而且可以让设计者无需去完成很多的其他配置类任务，以此可以集中精力构思创造性的方案与概念。

2。2  系统开发环境Quartus Ⅱ文献综述

Altera Quartus Ⅱ是一种可编程逻辑的设计环境,具有强大的设计能力以及易于使用的接口。

这行里唯一提供FPGA技术以及HardCopy器件共同去设计流程的设计环境就是Altera Quartus Ⅱ。工程师可以用相同价格不高的工具去功能验证和原型设计Stratix FPGA,并且能够设计HardCopy Stratix器件的性能和功耗,设计相应地最大吞吐量。

Altera 的Quartus Ⅱ可编程逻辑软件这个平台可以完成一组工作环境的要求。Quartus平台与Cadence、ExemplarLogic、MentorGraphics、Synopsys和Synplicity等EDA供应商的开发工具相互兼容。其使得LogicLock模块的设计功能得到了改善,添加FastFit编译选项,使得网络编辑的功能得到了促进,也使得调试的能力得到了提高。

支持MAX7000 / MAX3000等乘积项器件。