汽车尾灯控制器设计EDA课程设计报告.docx
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汽车尾灯控制器设计EDA课程设计报告
EDA课程设计报告
汽车尾灯控制器设计
专业：
通信工程
学号：
姓名：
日期：
2014-7-3
1.设计目的
本次设计的目的就是通过实践深入理解状态机原理，了解EDA技术并掌握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的设计，巩固和综合运用所学知识，提高分析、解决EDA技术实际问题的独立工作能力。
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。
2．汽车尾灯控制器的设计过程
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.汽车正常使用是指示灯不亮
2.汽车右转时，右侧的一盏灯亮
3.汽车左转时，左侧的一盏灯亮
4.汽车刹车时，左右两侧的指示灯同时亮
5.汽车夜间行驶时，左右两侧的指示灯同时一直亮，供照明
6.出现大雾天气时，两侧雾灯点亮，增加可视度。
3.汽车尾灯控制器的工作原理
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：
系统整体设计框图
4.各组成模块原理及程序
汽车尾灯控制器由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：
（1）时钟分频模块
图为时钟分频模块图
时钟分频模块由VHDL程序来实现，下面是其VHDL代码：
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entityclockis
port（clk:
instd_logic;
cp:
outstd_logic）;
end;
architecturebehaveofclockis
signalcount:
std_logic_vector（7downto0）;
begin
process（clk）
begin
ifclk'eventandclk='1'then
count<=count+1;
endif;
endprocess;
cp<=count（3）;
endbehave;
（2）汽车尾灯主控模块
图为主控模块
汽车尾灯主控模块由VHDL程序来实现，下面是其VHDL代码：
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entitycontrolis
port（left,right,brake,night,foggy:
instd_logic;
lp,rp,lr,brake_led,night_led,foggy_led:
outstd_logic）;
end;
architectureartofcontrolis
begin
foggy_led<=foggy;
night_led<=night;
brake_led<=brake;
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;
（3）左边灯控制模块
图为左边灯控制模块
左边灯控制模块由VHDL程序来实现，下面是其VHDL代码
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entityleftis
port（clk,lp,lr,brake,night,foggy:
std_logic;
ledl,ledb,ledn,ledf:
outstd_logic）;
end;
architectureartofleftis
begin
ledf<=foggy;
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;
（4右边灯控制模块
图为右边灯控制模块
右边灯控制模块由VHDL程序来实现，下面是其VHDL代码
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entityrightis
port（clk,rp,lr,brake,night,foggy:
instd_logic;
ledr,ledb,ledn,ledf:
outstd_logic）;
end;
architectureartofrightis
begin
ledf<=foggy;
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;
4．系统仿真
（1）分频模块仿真及分析
图1分频模块仿真图
对其仿真图进行仿真分析：
如图所示,首先生成一个600ns的时钟脉冲，通过时钟分频把600ns的脉冲分成一个40ns的脉冲，实现了信号同步。
（2汽车尾灯主控模块仿真及分析
图为主控模块时序仿真图
对时序仿真图进行分析：
right，left，night，brake，foggy为输入信号，right为1表示右转，left为1表示左转，night为1表示夜间行路，brake为1表示刹车foggy为1表示雾天行驶。
lr，rp，lp，night_led，brake_led，foggy_led为输出信号。
如图所示：
当right为1时，产生一个rp为1的信号脉冲输出，当left为1时，产生一个lp为1的信号脉冲输出，当left和right同时为1时，输出lr为1，lp，rp无效；当night为1时，产生一个night_led为1的信号脉冲输出。
当brake为1时，产生一个brake_led为1的信号脉冲输出。
当foggy为1，产生一个foggy_led的信号脉冲输出。
（3左边灯控制模块仿真及分析
图为左边灯控制模块时序仿真图
对时序仿真图进行分析：
clk，lp，lr，night，brake，foggy为输入信号，lp为1表示左转，lr是使能端，低电平有效，night为1表示夜间行路，brake为1表示刹车，foggy为1表示雾灯。
ledl，ledb，ledn，ledf为输出信号，表示汽车左侧的四盏灯。
如图所示：
在lr为低电平下，当lp为1时，ledl输出为1表示左侧灯亮，当brake为1时，ledb输出为1表示左侧刹车灯亮，当night为1时，ledn输出为1表示左侧照明灯亮，当foggy为1，表示左侧雾灯亮。
当lr为1时，输入信号lp无效，左侧四盏灯输出均为0。
即没有灯亮。
（4）右边灯控制模块仿真及分析
图为右边灯控制模块时序仿真图
对时序仿真图进行分析：
clk，rp，lr，night，brake，foggy为输入信号，rp为1表示右转，lr是使能端，低电平有效，night为1表示夜间行路，brake为1表示刹车，foggy为1表示雾灯。
ledl，ledb，ledn，ledf为输出信号，表示汽车右侧的四盏灯。
如图所示：
在lr为低电平下，当rp为1时，ledr输出为1表示右侧灯亮，当brake为1时，ledb输出为1表示右侧刹车灯亮，当night为1时，ledn输出为1表示右侧照明灯亮，当foggy为1，表示右侧雾灯亮。
当lr为1时，输入信号lp无效，右侧四盏灯输出均为0。
即没有灯亮。
（5）整个系统仿真及分析
图为整个系统仿真图
对时序仿真图进行分析：
right，left，night，brake，foggy为输入信号，right为1表示右转，left为1表示左转，night为1表示夜间行路，brake为1表示刹车，foggy为1表示雾灯。
ldleft，ldbrake1，ldnight1，ldfoggy1为输出信号，表示汽车左侧的四盏灯。
ldright，ldbrake2，ldnight2，ldfoggy2为输出信号，表示汽车右侧的四盏灯。
如图所示：
当right为1时，ldright输出为1表示右侧灯亮，即实现右转弯；当left为1时，ldleft输出为1表示左侧灯亮，即实现左转弯；当night为1时，ldnight1，ldnight2输出均为1，表示左，右两侧各有一盏灯亮，实现夜间照明；当brake为1时，ldbrake1，ldbrake2输出均为1，表示左，右两侧各有一盏灯亮，表示刹车指示灯亮；当foggy为1时，ldfoggy1，ldfoggy2输出均为1，表示左右雾灯打开。
正常行驶状态下，灯不亮。
5．结束语
通过本次课程设计，我们对EDA技术有了更深的了解，初步学会了采用自顶向下的系统设计方法设计系统，并熟练掌握了利用VHDL语言进行简单的电路模块设计。
此外，我们还进一步熟悉了MAX+PLUSII这款软件的使用，深刻体会到了用软件实现硬件设计的便捷与优越。
本次课程设计不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，分析问题和解决问题的能力。
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。
本设计采用自顶向下设计方法，底层为一些具有独立功能的小模块，由小组人员分工完成，即一人完成一个到多个模块，最后再合到一起完成顶层文件的设计。
从局部到整体，不仅使得系统设计的思路清晰明了，减少了错误的产生，更方便了程序的调试以及系统功能的扩充。
在设计过程中，能与同学相互交流讨论，分工合作，不仅降低了设计难度，缩短了设计周期，更是进一步培养了我们的团队合作精神。
在此次设计过程中，不仅要求我们掌握扎实的理论知识，分析问题能从根本原理出发，联系实际解决问题，还要求我们要有耐心，毅力及细心。
稍有不慎，一个小小的错误就会导致结果的不正确，而对错误的检查更要求我们要有足够的耐心，反复调试，直到程序顺利通过。
这次设计中我也遇到了一些问题，但通过相关资料的查询，在老师的指导和同学们的帮助下，都顺利得以解决。
这些经历使我得以积累了一定的经验，相信对以后学习设计工作也会有一定的帮助！
6．参考文献
【1】邹彦、庄严等编.EDA技术与数字系统设计.北京:
电子工业出版社，2008
【2】张庆双主编.实用电子电路200例.北京:
机械工业出版社，2005
【3】赵世强、许杰等编.电子电路EDA技术.西安:
西安电子科技大学出版社，2000
【4】清华大学电子学教研组编.余孟尝主编.数字电子技术.第三版.北京:
高等教育出版社，2006
【5】黄仁欣.EDA技术实用教程.北京:
清华大学出版社，2006
【6】江国强.EDA技术与应用.北京：
电子工业出版社，2004
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