汽车尾灯论文.docx
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汽车尾灯论文
北方民族大学
课程设计报告
院（部、中心）电气信息工程学院
姓名学号
专业信息工程 班级班
同组人员
课程名称
设计题目名称汽车尾灯控制电路的设计
起止时间 2012年10月8日—2012年10月13日
成绩
指导教师签名
北方民族大学教务处制
摘要
本课程设计根据计算机中状态机原理，采用EDA技术设计了简易的汽车尾灯控制器。
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式，它由时钟分频模块、汽车尾灯主控模块，左边灯控制模块和右边灯控制模块四部分组成。
系统实现采用硬件描述语言VHDL把系统电路按模块化方式进行设计，然后进行编译、时序仿真等。
本文详细地介绍了整个设计流程。
关键字EDA、汽车尾灯控制器、时钟分频
摘要2
引言3
第1章系统总体设计4
1.1设计的目的4
1.2设计的基本内容5
第2章系统的设计过程5
2.1系统需求分析5
2.2系统的工作原理6
2.3各组成模块原理及程序7
2.31时钟分频模块8
2.32汽车尾灯主控模块8
2.33左边灯控制模块10
2.3.4右边灯控制模块11
第3章系统仿真12
3.1分频模块仿真及分析12
3.2汽车尾灯主控模块仿真及分析12
3.3左边灯控制模块仿真及分析13
3.4右边灯控制模块仿真及分析13
3.5整个系统仿真及分析13
第4章结论14
参考文献15
引言
随着人们生活水平的不断提高，汽车的消费量越来越大。
因为人们也越来越忙，无论是夜晚还是阴雨、大雾等天气原因的影响，人们都开着车在纵横交错的马路上行驶。
为了提高人们在阴雨天气或者夜晚在纵横交错的马路上行驶的安全系数，也为了减少交通事故的发生，我们采用了先进的EDA技术、QuartusⅡ、VHDL语言，设计了基于FPGA的汽车尾灯控制系统。
这一控制电路，结构简单、性能稳定、操作方便、抗干扰能力强。
将它用于现代汽车领域，不受大雾、阴雨、夜晚的影响，可以提高安全行驶，减少交通事故的发生。
在本课程设计根据状态机原理实现了汽车尾灯常用控制。
第1章系统总体设计
1.1设计的目的
本次设计的目的就是通过实践深入理解EDA技术[2]并掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想。
通过学习的VHDL语言结合电子电路的设计知识理论联系实际，掌握所学的课程知识和基本单元电路的综合设计应用。
通过对实用汽车尾灯控制器[3]的设计，巩固和综合运用所学知识，提高IC设计能力，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。
1.2设计的基本内容
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。
第2章系统的设计过程
2.1系统需求分析
根据现代交通规则，汽车尾灯控制器应满足以下基本要求：
1、正常行驶时6个灯全灭
2、左转弯时，左边3个灯循环闪烁
3、右转弯时，右边3个灯循环闪烁
4、刹车时，6个尾灯同时闪烁
5、停车时，6个尾灯同时闪烁
2.2系统的工作原理
汽车尾灯控制器就是一个状态机的实例。
用6个发光二极管模拟汽车尾灯（左右各3个），用2个开关作为转弯控制信号。
当汽车正常行驶时所有指示灯都不亮；当汽车向右转弯时，汽车右侧的三个指示灯闪烁；当汽车向左侧转弯时，汽车左侧的三个指示灯闪烁；当汽车刹车时，汽车右侧的三个指示灯和汽车左侧的三个指示灯同时闪烁；当汽车停车时，汽车右侧的三个指示灯和汽车左侧三个的指示灯同时一直闪烁。
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，停车信号NIGHT和系统的输出信号：
汽车左侧3盏指示灯和汽车右侧3盏指示灯实现以上功能。
系统的整体组装设计原理如图2.1所示。
图2.1系统的整体组装设计原理
2.3各组成模块原理及程序
汽车尾灯控制器有4个模块组成，分别为：
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，以下介绍各模块的详细设计。
2.31时钟分频模块
整个时钟分频模块的工作框图如图3.2所示。
图2.2时钟分频模块工作框图
时钟分频模块由VHDL程序来实现，下面是其中的一段VHDL代码：
ARCHITECTUREARTOFSZIS
SIGNALCOUNT:
STD_LOGIC_VECTOR（7DOWNTO0）;
BEGIN
PROCESS（CLK）
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
COUNT<=COUNT+1;
ENDIF;
ENDPROCESS;
CP<=COUNT（3）;
ENDART;
2.32汽车尾灯主控模块
汽车尾灯主控模块工作框图如图3.3所示。
图2.3主控模块工作框图
汽车尾灯主控模块由VHDL程序来实现，下面是其中的一段VHDL代码：
ARCHITECTUREARTOFCTRLIS
BEGIN
NIGHT_LED<=NIGHT;
BRAKE_LED<=BAKE;
PROCESS（LEFT,RIGHT）
VARIABLETEMP:
STD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0）;
BEGIN
TEMP:
=LEFT&RIGHT;
CASETEMPIS
WHEN"00"=>LP<='0';RP<='0';LR<='0';
WHEN"01"=>LP<='0';RP<='1';LR<='0';
WHEN"10"=>LP<='1';RP<='0';LR<='0';
WHENOTHERS=>LP<='0';RP<='0';LR<='1';
ENDCASE;
ENDPROCESS;
ENDART;
2.33左边灯控制模块
左边灯控制模块的工作框图如图3.4所示。
图2.4左边灯控制模块的工作框图
左边灯控制模块由VHDL程序来实现，下面是其中的一段VHDL代码：
ARCHITECTUREARTOFLCIS
BEGIN
LEDB<=BRAKE;
LEDN<=NIGHT;
PROCESS（CLK,LP,LR）
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
IF（LR='0'）THEN
IF（LP='0'）THEN
LEDL<='0';
ELSE
LEDL<='1';
ENDIF;
ELSE
LEDL<='0';
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDART;
2.3.4右边灯控制模块
右边灯控制模块的工作框图如图3.5所示。
图2.5右边灯控制模块的工作框图
右边灯控制模块由VHDL程序来实现，下面是其中的一段VHDL代码：
ARCHITECTUREARTOFRCIS
BEGIN
LEDB<=BRAKE;
LEDN<=NIGHT;
PROCESS（CLK,RP,LR）
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
IF（LR='0'）THEN
IF（RP='0'）THEN
LEDR<='0';
ELSE
LEDR<='1';
ENDIF;
ELSE
LEDR<='0';
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDART;
第3章系统仿真
3.1分频模块仿真及分析
分频模块由VHDL程序实现后，其仿真图如图3.1所示。
图3.1分频模块仿真图
3.2汽车尾灯主控模块仿真及分析
汽车尾灯主控模块由VHDL程序实现后，其仿真图如图3.2所示。
图3.2主控模块时序仿真图
3.3左边灯控制模块仿真及分析
左边灯控制模块由VHDL程序实现后，其仿真图如图3.3所示。
图3.3左边灯控制模块时序仿真图
3.4右边灯控制模块仿真及分析
右边灯控制模块由VHDL程序实现后，其仿真图如图3.4所示。
图3.4右边灯控制模块时序仿真图
3.5整个系统仿真及分析
按图2.1组装系统后的仿真图如图3.5所示。
图3.5整个系统仿真图
第4章结论
通过一星期的紧张工作，最后完成了我们的设计任务——汽车尾灯控制电路的设计。
通过本次课程设计的学习，我深深的体会到设计课的重要性和目的性。
本次设计课不仅仅培养了我们实际操作能力，也培养了我们灵活运用课本知识，理论联系实际，独立自主的进行设计的能力。
它不仅仅是一个学习新知识新方法的好机会，同时也是对我所学知识的一次综合的检验和复习，使我明白了自己的缺陷所在，从而查漏补缺。
在设计中要求我要有耐心和毅力，还要细心，稍有不慎，一个小小的错误就会导致结果的不正确，而对错误的检查要求我要有足够的耐心，通过这次设计和设计中遇到的问题，也积累了一定的经验，对以后从事集成电路设计工作会有一定的帮助。
在应用VHDL的过程中让我真正领会到了其并行运行与其他软件顺序执行的差别及其在电路设计上的优越性。
用VHDL硬件描述语言的形式来进行数字系统的设计方便灵活，利用EDA软件进行编译优化仿真极大地减少了电路设计时间和可能发生的错误，降低了开发成本，这种设计方法必将在未来的数字系统设计中发挥越来越重要的作用。
参考文献
[1]潘松黄继业.EDA技术与VHDL语言.清华大学出版社,2006
[2]曹昕燕，周凤臣，聂春燕.EDA技术实验与课程设计.北京:
清华大学出版社,2006.5
[3]杨亦华,延明.数字电路EDA入门.北京:
北京邮电大学出版社,2003
[4]潘松黄继业.EDA技术实用教程.科技出版社，2010
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