EDA课程设计——汽车尾灯控制器设计

课程设计课程设计名称：EDA课程设计专业班级学生姓名：学号：指导教师：课程设计时间：电子信息科学与技术专业课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目汽车尾灯控制器设计课题性质工程设计课题来源自拟课题指导教师同组姓名主要内容用EDA设计一个控制汽车尾部左右两侧各有的4盏指示灯。系统的输入信号包括：系统时钟信号CLK，汽车左转弯控制信号LEFT，汽车右转弯控制信号RIGHT，刹车信号BRAKE，夜间行驶信号NIGHT。分别控制汽车的左右三盏等灯LD1，LD2，LD3；RD1，RD2，RD3。任务要求①根据设计题目要求编写相应程序代码②对编写的VHDL程序代码进行编译和仿真③条件允许，完成硬件验证④总结设计内容，完成课程设计说明书参考文献[1]焦素敏.EDA课程设计指导书.郑州：河南工业大学，2008[2]焦素敏.EDA应用技术，清华大学出版社，2007[3]曹昕燕，周凤成等，EDA技术实验与课程设计，清华大学出版社，2006[4]卢杰，赖毅.VHDL与数字电路设计.北京：科学出版社，2001社，2006审查意见指导教师签字：教研室主任签字：2014年6月16日说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页汽车尾灯控制器设计引言随着集成电路和计算机技术的飞速发展，EDA技术应运而生，它是一种高级、快速、有效的电子设计自动化技术。EDA将大量的电路功能集成到一个芯片中，并且可以由用户自行设计逻辑功能，提高了系统的集成度和可靠性。运用EDA技术可以方便、快捷设计电路系统。本文基于EDA系统，在MAX+plusII软件平台上，完成了汽车尾灯电路的设计。采用VHDL硬件描述语言描述汽车尾灯电路，完成对电路的功能仿真。在设计过程中，重点探讨了汽车尾灯电路的设计思路和功能模块划分，通过分析仿真波形表明设计的汽车尾灯电路完成了预期的功能。1设计任务及要求1.1设计内容根据计算机中状态机原理，利用VHDL设计汽车尾灯控制器的各个模块，并使用EDA工具对各模块进行仿真验证。汽车尾灯控制器的设计分为4个模块：时钟分频模块、汽车尾灯主控模块，左边灯控制模块和右边灯控制模块。把各个模块整合后就形成了汽车尾灯控制器。通过输入系统时钟信号和相关的汽车控制信号，汽车尾灯将正确显示当前汽车的控制状态。1.2设计要求（1）汽车尾部左右两侧各有多盏指示灯。（2）汽车正常行驶时指示灯都不亮。（3）汽车右转弯时，右侧的一盏指示灯亮。（4）汽车左转弯时，左侧的一盏指示灯亮。（5）汽车刹车时，左右两侧的一盏指示灯同时亮。（6）汽车在夜间行驶时，左右两侧有指示灯同时一直亮，供照明使用。2设计原理及总体框图汽车尾灯控制器就是一个状态机的实例。当汽车正常行驶时所有指示灯都不亮；当汽车向右转弯时，汽车右侧的指示灯ldright亮；当汽车向左侧转弯时，汽车左侧的指示灯ldleft亮；当汽车刹车时，汽车右侧的指示灯ldbrake1和汽车左侧的指示灯ldbrake2同时亮；当汽车在夜间行驶时，汽车右侧的指示灯ldnight1和汽车左侧的指示灯ldnight2同时一直亮；当于大雾天行驶时右侧指示灯ldfoggy1和左侧指示灯ldfoggy2同时亮。通过设置系统的输入信号：系统时钟信号clk，汽车左转弯控制信号left，汽车右转弯控制信号right，刹车信号brake，夜间行驶信号night，雾灯信号foggy和系统的输出信号：汽车左侧4盏指示灯ldleft，dbrake1，dnight1，dfoggy1和汽车右侧4盏指示灯ldright，ldbrake2，ldnight2，ldfoggy2实现以上功能。系统的整体组装设计原理如图所示：3程序设计根据系统设计要求，系统设计采用自顶向下的设计方法，顶层设计采用原理图设计方案，它是由时钟分频模块、汽车尾灯主控模块、左边灯控制模块、右边灯控制模块四部分组成。系统的输入信号包括：系统时钟信号CLK，汽车左转弯控制信号LEFT，汽车右转弯控制信号RIGHT，刹车信号BRAKE，夜间行驶信号NIGHT。系统的输入信号包括：汽车左侧4盏指示灯LLED1，LLED2，LLED3，LLED4和汽车右侧4盏指示灯RLED1，RLED2，RLED3，RLED4。当汽车正常行驶时所有的指示灯都不亮，当汽车向左转时，汽车左边的指示灯LLED1亮，当汽车向右转时，汽车右边的指示灯RLED1亮，当汽车刹车时，左汽车行驶信号主控模块左灯控制模块右灯控制模块显示时钟系统设计整体框图右的LLED2、RLED2亮，当汽车夜间行驶时，汽车左右的LLED3、LLED4、RLED3、RLED4一直亮。3.1各组成模块原理及程序3.1.1汽车尾灯主控模块VHDL程序（CTRL.VHD）LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYCTRLISPORT(LEFT,RIGHT,BRAKE,NIGHT:INSTD_LOGIC;LP,RP,LR,BRAKE_LED,NIGHT_LED:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYCTRL;ARCHITECTUREARTOFCTRLISBEGINNIGHT_LED=NIGHT;BRAKE_LED=BRAKE;PROCESS(LEFT,RIGHT)VARIABLETEMP:STD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);BEGINTEMP:=LEFT&RIGHT;CASETEMPISWHEN00=LP='0';RP='0';LR='0';--当汽车直行时，左右灯都不亮WHEN01=LP='0';RP='1';LR='0';;--当汽车右拐时，右拐指示灯亮WHEN10=LP='1';RP='0';LR='0';--当汽车左拐时，左指示灯亮WHENOTHERS=LP='0';RP='0';LR='1';--当汽车刹车时，左右灯都亮ENDCASE;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREART;功能：该段程序用于对汽车尾灯进行整体控制，当输入为左转信号时，输出左侧灯控制信号；当输入为右转信号时，输出右侧灯控制信号；当同时输入LEFT和RIGHT信号时，输出错误控制信号。当输入为刹车信号时，输出刹车控制信号；当输入为夜间行驶信号时，输出为夜间行驶控制信号。3.1.2左边灯控制模块VHDL程序（LC.VHD）LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYLCISPORT(CLK,LP,LR,BRAKE,NIGHT:INSTD_LOGIC;LEDL,LEDB,LEDN:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYLC;ARCHITECTUREARTOFLCISBEGINLEDB=BRAKE;LEDN=NIGHT;PROCESS(CLK,LP,LR)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN--时钟上升沿有效IF(LR='0')THEN--没有刹车信号时IF(LP='0')THEN--没有左拐信号时LEDL='0';--左信号灯不亮ELSE--相反情况LEDL='1';ENDIF;ELSELEDL='0';ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREART;功能：本程序用于控制左侧灯的亮、灭和闪烁情况，当时钟上升沿信号和左侧灯控制信号或刹车控制信号或夜间行驶信号同时出现时，左侧相应的灯亮或出现闪烁。当错误控制信号出现时，LD1灯不亮。3.1.3右边灯控制模块VHDL程序（RC.VHD）LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYRCISPORT(CLK,RP,LR,BRAKE,NIGHT:INSTD_LOGIC;LEDR,LEDB,LEDN:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYRC;ARCHITECTUREARTOFRCISBEGINLEDB=BRAKE;LEDN=NIGHT;PROCESS(CLK,RP,LR)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN--检测时钟上升沿IF(LR='0')THENIF(RP='0')THENLEDR='0';ELSELEDR='1';ENDIF;ELSELEDR='0';ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREART;功能：本描述用于控制右侧灯的亮、灭和闪烁情况，当时钟上升沿信号和右侧灯控制信号或刹车控制信号或夜间行驶信号同时出现时，右侧相应的灯亮或出现闪烁。当错误控制信号出现时，RD1灯不亮。3.1.4时钟分频模块VHDL程序（SZ.VHD）LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYSZISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;--时钟输入CP:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYSZ;ARCHITECTUREARTOFSZISSIGNALCOUNT:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);--定义八位标准逻辑位矢量数据类型BEGINPROCESS(CLK)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN--检测时钟上升沿COUNT=COUNT+1;ENDIF;ENDPROCESS;CP=COUNT(3);--输出第五位ENDARCHITECTUREART;功能：这块的功能是对左右两边的LLED1、RLED1的闪烁时间间隔，以CLK为输入信号，CP为输出信号，在程序中定义一个八位节点信号COUNT来放计数值，当CLK的上升沿到来时就开始计数，最后将COUNT(3)给CP，实现对CLK的八分频。再将CP的电平信号分别和LEDL、LEDR电平与，最后用输出的电平来控制汽车左右的LLED1、RLED1，实现左右转的指示功能。3.1.5原理图顶层文件VHDL程序（tp.VHD）Libraryieee;Useieee.std_logic_1164.all;Useieee.std_logic_unsigned.all;EntitytpisPort(clk:instd_logic;Left:instd_logic;Right:instd_logic;Brake:instd_logic;Night:instd_logic;Ld1,ld2,ld3:outstd_logic;Rd1,rd2,rd3:outstd_logic);End;ArchitecturebhoftpisComponentszisPort(clk:instd_logic;Cp:outstd_logic);Endcomponent;ComponentctrlisPort(left,right,brake,night:instd_logic;Lp,rp,lr,brake_led,night_led:outstd_logic);Endcomponent;ComponentlcisPort(clk,lp,lr,brake,night:instd_logic;Ledl,ledb,ledn:outstd_logic);Endcomponent;ComponentrcisPort(clk,rp,lr,brake,night:instd_logic;Ledr,ledb,ledn:outstd_logic);Endcomponent;Signaltmp0,tmp1,tmp2,tmp3,tmp4:std_logic;Signalerr0,err1,err2,err3,err4,err5:std_logic;signalbm:std_logic;BeginU1:szportmap(clk,bm);U2:ctrlportmap(left,right,brake,night,tmp0,tmp1,tmp2,tmp3,tmp4);U3:lcportmap(clk,tmp0,tmp2,tmp