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文檔簡(jiǎn)介
EDA技術(shù)課程大作業(yè)
設(shè)計(jì)題目：汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：______________________________
學(xué)號(hào)：___________________________
專業(yè)班級(jí):___________________________
2023年6月2日
汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)
1.設(shè)計(jì)背景和設(shè)計(jì)方案
1.1設(shè)計(jì)背景
隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，狀態(tài)機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)
代交通越來(lái)越擁擠，安全問(wèn)題日益突出，在這種情況下汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)成
為解決交通安全問(wèn)題一種好的途徑。
隨著著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,EDA技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它是一種高
級(jí)、快速、有效的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)。EDA將大量的電路功能集成到一個(gè)芯
片中,并且可以由用戶自行設(shè)計(jì)邏輯功能，提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。運(yùn)用ED
A技術(shù)可以方便、快捷設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)就是運(yùn)用EDA技術(shù)，根據(jù)狀態(tài)
機(jī)原理實(shí)現(xiàn)了汽車尾燈常用控制。
1.2設(shè)計(jì)方案
1.2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定
根據(jù)現(xiàn)代交通規(guī)則，汽車尾燈控制器應(yīng)滿足以下基本規(guī)定：
(1).汽車正常使用是指示燈不亮
(2).汽車右轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)的一盞燈亮
(3).汽車左轉(zhuǎn)時(shí)，左側(cè)的一盞燈亮
(4).汽車剎車時(shí)，左右兩側(cè)的指示燈同時(shí)亮
(5).汽車夜間行駛時(shí)，左右兩側(cè)的指示燈同時(shí)一直亮，供照明使用
1.2.2系統(tǒng)組成及原理圖
汽車尾燈控制器就是一個(gè)狀態(tài)機(jī)的實(shí)例。當(dāng)汽車正常行駛時(shí)所有指示燈都不
亮;當(dāng)汽車向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，汽車右側(cè)的指示燈RD1亮;當(dāng)汽車向左側(cè)轉(zhuǎn)彎時(shí)，汽車左
側(cè)的指示燈LD1亮；當(dāng)汽車剎車時(shí)，汽車右側(cè)的指示燈RD2和汽車左側(cè)的指示
燈LD2同時(shí)亮;當(dāng)汽車在夜間行駛時(shí)，汽車右側(cè)的指示燈RD3和汽車左側(cè)的指示
燈LD3同時(shí)一直亮。通過(guò)設(shè)立系統(tǒng)的輸入信號(hào)：系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK,汽車左轉(zhuǎn)
彎控制信號(hào)LEFT,汽車右轉(zhuǎn)彎控制信號(hào)RIGHT,剎車信號(hào)BRAKE,夜間行駛
信號(hào)NIGHT和系統(tǒng)的輸出信號(hào):汽車左側(cè)3盞指示燈LD1、LD2、LD3和汽車
右側(cè)3盞指
RDKRD2、RD3實(shí)現(xiàn)以上功能。系統(tǒng)的整體組裝設(shè)計(jì)原理如圖1所示。
2.方案實(shí)行
汽車尾燈控制器有4個(gè)模塊組成，分別為:時(shí)鐘分頻模塊、汽車尾燈主控模
塊，左邊燈控制模塊和右邊燈控制模塊，以下介紹各模塊的具體設(shè)計(jì)。
2.1時(shí)鐘分頻模塊
整個(gè)時(shí)鐘分頻模塊的工作框圖如圖2所示。
SN
圖2時(shí)鐘分頻模塊工作框圖
時(shí)鐘分頻模塊由VHDL程序來(lái)實(shí)現(xiàn),下面是其中的一段VHDL代碼:
ARCHITECTUREARTOFSZIS
SIGNALCOUNT:STD_LOGIC_VECT0R(7DOWNTO0)；
BEGIN
PROCESS(CLK)
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
COUNT<=COUNT+1；
ENDIF;
ENDPROCESS;
CP<=COUNT(3)；
ENDART;
2.2汽車尾燈主控模塊
汽車尾燈主控模塊工作框圖如圖3所示。
圖3主控模塊工作框圖
汽車尾燈主控模塊由VHDL程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，下面是其中的一段VHDL代碼:
ARC11ITECTUREARTOFCTRLIS
BEGIN
NIGHT_LED<=NIGHT；
BRAKE_LED<=BAKE；
PROCESS(LEFT,RIGHT)
VARIABLETEMP:STD_LOGIC_VECTOR(1DOW
NTO0)；
BEGIN
TEMP:=LEFT&RIGHT;
CASETEMPIS
WHEN"00"=>LP<='0,;RP<=ZO';LR<=/O';
WHEN"01"=>LP<='O';RP<=,1'；LR<='0'；
WHEN"10"=>LP<=z1'；RP<='0'；LR<='0';
WHENOTHERS=>LP<='Oz;RP<=ZO';LR<=1；
ENDCASE;
ENDPROCESS；
ENDART；
2.3左邊燈控制模塊
左邊燈控制模塊的工作框圖如圖4所示。
圖4左邊燈控制模塊的工作框圖
左邊燈控制模塊由VHDL程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，下面是其中的一段VHDL代碼:
ARCHITECTUREARTOFLCIS
BEGIN
LEDB<=BRAKE;
LEDN<=NIGHT;
PROCESS(CLK,LP,LR)
BEGIN
IFCLKZEVENTANDCLK=TTHEN
IF(LR='0')THEN
IF(LP='0")THEN
LEDL<='0';
ELSE
LEDL<=Z1'；
ENDIF;
ELSE
LEDL<='0';
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDART;
2.4右邊燈控制模塊
右邊燈控制模塊的工作框圖如圖5所示。
圖5右邊燈控制模塊的工作框圖
右邊燈控制模塊由VHDL程序來(lái)實(shí)現(xiàn),下面是其中的一段VHDL代碼:
ARCHITECTUREARTOFRCIS
BEGIN
LEDB<=BRAKE;
LEDN<=NIGHT;
PROCESS(CLK,RP,LR)
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
IF(LR='O')THEN
IF(RP='Oz)THEN
LEDR<='0'；
ELSE
LEDR<='1';
ENDIF;
ELSE
LEDR<='0z；
ENDIF；
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDART;
3.結(jié)果和結(jié)論
3.1分頻模塊仿真及分析
分頻模塊由VHDL程序?qū)崿F(xiàn)后，其仿真圖如圖6所示。
NameValue100.0ns200.0ns300.0ns400.0ns500.0ns600.0ns700.0ns800.0ns900.0ns1.
2cp0II
圖6分頻模塊仿真圖
對(duì)其仿真圖進(jìn)行仿真分析：如圖所示，一方面生成一個(gè)600ns的時(shí)鐘脈沖,
通過(guò)時(shí)鐘分頻把600ns的脈沖提成一個(gè)40ns的脈沖，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)同步。
3.2汽車尾燈主控模塊仿真及分析
汽車尾燈主控模塊由VHDL程序?qū)崿F(xiàn)后,其仿真圖如圖7所示。
對(duì)時(shí)序仿真圖進(jìn)行分析:RIGHT,LEFT,NIGHT,BRAKE為輸入信號(hào)，RIGH
T為1表達(dá)右轉(zhuǎn),LEFT為1表達(dá)左轉(zhuǎn),NIGHT為1表達(dá)夜間行路，BRAKE為1
表達(dá)剎車。RP.LP,NIGHT_LED,BRAKE_LED為輸出信號(hào)。如圖所示：當(dāng)RIGHT
為1時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)RP為1的信號(hào)脈沖輸出，當(dāng)LEFT為1時(shí),產(chǎn)生一個(gè)LP為1
的信號(hào)脈沖輸出，當(dāng)NIGHT為1時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)NIGHT_LED為1的信號(hào)脈沖輸
出。當(dāng)BRAKE為1時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)BRAKE_LED為1的信號(hào)脈沖輸出。
3.3左邊燈控制模塊仿真及分析
左邊燈控制模塊由VHDL程序?qū)崿F(xiàn)后，其仿真圖如圖8所示。
圖8左邊燈控制模塊時(shí)序仿真圖
對(duì)時(shí)序仿真圖進(jìn)行分析：LP,LR,NIGHT,BRAKE為輸入信號(hào)，LP為1表達(dá)左
轉(zhuǎn),LR為1表達(dá)右轉(zhuǎn)，NIGHT為1表達(dá)夜間行路,BRAKE為1表達(dá)剎車。LEDL,
LEDB,LEDN為輸出信號(hào),表達(dá)汽車左側(cè)的三盞燈。如圖所示：當(dāng)LP為1時(shí)，LED
L輸出為1表達(dá)左側(cè)燈亮，當(dāng)BRAKE為1時(shí),LEDB輸出為1表達(dá)左側(cè)燈亮，當(dāng)
NIGHT為1時(shí),LEDN輸出為1表達(dá)左側(cè)燈亮。當(dāng)LR為1時(shí),左側(cè)三盞燈輸出均
為0。即沒有燈亮。
3.4右邊燈控制模塊仿真及分析
右邊燈控制模塊由VHDL程序?qū)崿F(xiàn)后，其仿真圖如圖9所示。
對(duì)時(shí)序仿真圖進(jìn)行分析:RP，LR,NIGHT,BRAKE為輸入信號(hào)，LR為1表
達(dá)左轉(zhuǎn),RP為1表達(dá)右轉(zhuǎn)，NIGHT為1表達(dá)夜間行路,BRAKE為1表達(dá)剎車。
LEDR,LEDB,LEDN為輸出信號(hào)，表達(dá)汽車右側(cè)的三盞燈。如圖所示：當(dāng)RP為1
時(shí)，LEDR輸出為1表達(dá)右側(cè)燈亮，當(dāng)BRAKE為1時(shí),LEDB輸出為1表達(dá)右側(cè)
燈亮,當(dāng)NIGHT為1時(shí),LEDN輸出為1表達(dá)右側(cè)燈亮。當(dāng)LR為1時(shí),右側(cè)三盞
燈輸出均為0。即沒有燈亮。
3.5整個(gè)系統(tǒng)仿真及分析
按圖1組裝系統(tǒng)后的仿真圖如圖10所示。
圖10整個(gè)系統(tǒng)仿真圖
對(duì)時(shí)序仿真圖進(jìn)行分析:RIGHT,LEFT,NIGHT,BRAKE為輸入信號(hào)，RI
GHT為1表達(dá)右轉(zhuǎn)，LEFT為1表達(dá)左轉(zhuǎn)，NIGHT為1表達(dá)夜間行路,BRAKE為1
表達(dá)剎車。RD1,RD2,RD3為輸出信號(hào)，表達(dá)汽車右側(cè)的三盞燈。LD1,LD2,LD3
為輸出信號(hào),表達(dá)汽車左側(cè)的三盞燈。如圖所示：當(dāng)RIGHT為1時(shí)，RD1輸出為
1表達(dá)右側(cè)燈亮,當(dāng)LEFT為1時(shí),LD1為輸出為1表達(dá)左側(cè)燈亮,當(dāng)NIGHT為1
時(shí)，LD2,RD2輸出均為1,表達(dá)左，右兩側(cè)各有一盞燈亮。當(dāng)BRAKE為1時(shí),LD
3,RD3輸出均為1,表達(dá)左，右兩側(cè)各有一盞燈亮。
4.附件
4.1各個(gè)模塊程序
4.1.1主控模塊
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；
ENTITYCTRLIS
PORT(LEFT,RIGHT,BRAKE,NIGHT：INSTD_LOGIC;
LP,RP,LR,BRAKE_LED,NIGHT_LED：OUTSTD_LOG
IC)；
END；
ARCHITECTUREARTOFCTRLIS
BEGIN
NIGHT_LED<=NIGHT;
BRAKE_LED<=BAKE;
PROCESS(LEFT,RIGHT)
VARIABLETEMP:STD_LOGIC_VECTOR(1DOW
NTO0);
BEGIN
TEMP：=LEFT&RIGHT;
CASETEMPIS
WHEN"00"=>LP<='0";RP<-0z;LR<='0';
WHEN"01"=>LP<='0'；RP<='l';LR<='0/;
WHEN"10"=>LP<='1';RP<='0'；LR<='O';
WHENOTHERS=>LP<='OZ；RP<='OZ;LR<='1/；
ENDCASE;
ENDPROCESS;
ENDART;
4.1.2時(shí)鐘分頻模塊
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL；
ENTITYSZIS
PORT(CLK:INSTD_LOGIC；
CP:OUTSTD_LOGIC)；
END;
ARCHITECTUREARTOFSZIS
SIGNALCOUNTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);
BEGIN
PROCESS(CLK)
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
COUNT<=COUNT+1;
ENDIF;
ENDPROCESS；
CP<=COUNT(3)；
ENDART；
4.1.3右邊燈控制模塊
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYRCIS
PORT(CLK,RP,LR-BRAKE,NIGHT：INSTD_LOGIC;
LEDR,LEDB,LEDN:OUTSTD_LOGIC);
END;
ARCHITECTUREARTOFRCIS
BEGIN
LEDB<=BRAKE;
LEDN<=NIGHT;
PROCESS(CLK,RP,LR)
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1/THEN
IF(LR='0')THEN
IF(RP='O')THEN
LEDR<='O';
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