完整版EDA课程设计汽车尾灯控制器设计.docx

1、完整版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

2、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，20082焦素敏.EDA应用技术，清华大学出版社，20073曹昕燕，周凤成等，EDA技术实验与课程设计，清华大学出版社，20064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

3、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，

4、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 Idright亮；当汽车向左侧转

5、弯时，汽车左侧的指示灯Idleft亮；当汽车刹车时，汽车右侧的指示灯 Idbrakel和汽车左侧的指示灯Idbrake2同时亮；当汽车在夜间行驶时，汽车右侧的指示灯Idnightl 和汽车左侧的指示灯 Idnight2同时一直亮；当于大雾天行驶时右侧指示灯Idfoggyl和左侧指示灯Idfoggy2同时亮。通过设置系统的输入信号：系统时钟信号cIk，汽车左转弯控制信号Ieft，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IdIeft，dbrakel，dnightl，dfoggyl和 汽车右侧4盏指示灯Id

6、right，Idbrake2，Idnight2， Idfoggy2实现以上功能。系统的整体组装设计原理如图所示：系统设计整体框图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 RLED 1 RLED2 RLED3 RLED4当汽

7、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 右的LLED2 RLED2?,当汽车夜间行驶时，汽车左右的LLED3 LLED4 RLED3、 RLED4 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.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY CTRL ISPORT(LEFT,RIGHT,BRAKE,NIGHT: IN STD_LOGIC;LP,RP,LR,BRAKE_LED,NIGHT_LED: OU

8、T STD_LOGIC);END ENTITY CTRL;ARCHITECTURE ART OF CTRL ISBEGINNIGHT_LED=NIGHT;BRAKE_LEDLP=0;RP=0;LRLP=0;RP=1;LRLP=1;RP=0;LRLP=0;RP=0;LR=1; -当汽车刹车时，左右灯都亮END CASE;END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;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

9、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.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY LC ISPORT(CLK,LP,LR,BRAKE,NIGHT: IN STD_LOGIC;LEDL,LEDB,LEDN: OUT STD_LOGIC);END ENTITY LC;ARCHITECTURE ART OF LC ISBEGINLEDB=BRAKE;LEDN=NIGHT;PROCESS(CLK,LP,LR)BEGINIF CLKEVENT AND CLK=1 THEN -时钟

10、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;END IF;ELSELEDL=0;END IF;END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE ART;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.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1

11、164.ALL;ENTITY RC ISPORT(CLK,RP,LR,BRAKE,NIGHT: IN STD_LOGIC; LEDR,LEDB,LEDN: OUT STD_LOGIC);END ENTITY RC;ARCHITECTURE ART OF RC ISBEGIN LEDB=BRAKE;LEDN=NIGHT;PROCESS(CLK,RP,LR)BEGINIF CLKEVENT AND CLK=1 THEN -检测时钟上升沿IF(LR=0) THENIF(RP=0) THEN LEDR=0;ELSE LEDR=1;END IF;ELSE LEDR=0;END IF;END IF;END

12、 PROCESS;END ARCHITECTURE ART;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.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY SZ IS PORT(CLK: IN STD_LOGIC; -时钟输入CP: OUT STD_LOGIC);END ENTITY SZ;ARC

13、HITECTURE ART OF SZ ISSIGNAL COUNT:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); - 定义八位标准逻辑位矢量数据类型BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK=1 THEN -检测时钟上升沿COUNT=COUNT+1;END IF;END PROCESS;CP=COUNT(3); -输出第五位END ARCHITECTURE ART;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 COUNTS放计数值，当CLK的上升沿到来时就

14、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)Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Use ieee.std_logic_unsigned.all;Entity tp isPort(clk:in std_logic;Left:in std_logic;Right:in std_logic;Brake:in std_logic;Night:in std_logi

15、c;Ld1,ld2,ld3:out std_logic;Rd1,rd2,rd3:out std_logic);End;Architecture bh of tp isComponent sz isPort(clk:in std_logic;Cp:out std_logic);End component;Component ctrl isPort(left,right,brake,night:in std_logic;Lp,rp,lr,brake_led,night_led:out std_logic);End comp onent;Comp onent 1c isPort(clk,lp,lr,

16、brake,night:in std_1ogic;Ledl,ledb,led n:out std_logic);End comp onent;Comp onent rc isPort(clk,rp,lr,brake,night:in std_logic;Ledr,ledb,led n:out std_logic);End comp onent;Signal tmp0,tmp1,tmp2,tmp3,tmp4:std_logic;Sig nal err0,err1,err2,err3,err4,err5:stdo gic;sig nal bm:std_logic;BeginU1:sz port m

17、ap(clk,bm);U2:ctrl port map(left,right,brake ,ni ght,tmp0,tmp1,tmp2,tmp3,tmp4);U3:lc port map(clk,tmp0,tmp2,tmp3,tmp4,err0,err1,err2);U4:rc port map(clk,tmp1,tmp2,tmp3,tmp4,err3,err4,err5);Ld1=err0 and bm;Ld2=err1;Ld3=err2;Rd1=err3 and bm;Rd2=err4;Rd3(H 1 0 H T迖 UfinKL_LLQH i GiHT LED-r. H 1 HX-H t

18、GHV0LCDSILEDMCILKLFLRKRAVCEH | GHT数据入口 ：CLK时钟控制信号;LP:左侧灯控制信号;LR错误控制信号；BRAKE刹车控制信号；NIGHT夜间行驶控制信号;数据出口:仿真波形4.3右边灯模块的时序仿真及原理图数据入口：CLK时钟控制信号；RP右侧灯控制信号；LR错误控制信号；BRAKE刹车控制信号；NIGHT夜间行驶控制信号；数据出口：LEDR右侧RD1灯控制信号;LEDB右侧RD2灯控制信号;LEDN右侧RD3灯控制信号;仿真波形4.4时钟分频模块的时序仿真及原理图仿真波形令 5Z stf - V. avekinn Editor4.5顶层文件的时序仿真及原

19、理图仿真波形4.6整体组装设计原理图Clx. CZDLffT aEFTHiQhTJ1 5 HHE*E=4fe整体组装设计原理图5硬件调试与结果分析器件选择ACEX係列的EP1K30TC144-1选择后对原理图进行引脚锁定。因为自己没有写16进制到10进制译码器，所以选择模式5自带译码器的方式进行硬件验证编译以后对程序进行配置，打开电源，在实验板上选择模式 5，打开下载锁定后开始配置。配置完成后，进行调试，完成功能要求。6 参考文献1焦素敏.EDA课程设计指导书.郑州：河南工业大学，20082焦素敏.EDA应用技术，清华大学出版社，20073曹昕燕，周凤成等，EDA技术实验与课程设计，清华大学出

20、版社，20064卢杰，赖毅.VHDL与数字电路设计.北京：科学出版社，2001社，20067 心得体会通过两星期的紧张工作， 最后完成了我的设计任务汽车尾灯控制器的设 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。 希望学校以后多安排一些类似的实践环节， 让同学们学以 致用。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。