1、完整word版eda课程设计汽车灯控制器设计DOC绍 兴 文 理 学 院数 理 信 息 学 院EDA技术课 程 设 计 报 告题目 汽车灯控制器设计 姓 名 学 号 专业班级 指导教师 时 间 课程设计任务书班 级姓 名题 目汽车灯控制器技术参数、设计要求、检测数据等采用基于VHDL的EDA设计方法，设计一个基于PLD的汽车尾灯控制电路。系统设计要求： （1）用左右转向键控制汽车的左右转向灯，转向灯须闪烁显示.（2)用按键代替刹车控制，刹车时2盏刹车灯同时点亮。（3）用一个按键控制夜间行驶时用的近光灯，用另一个按键控制夜间行驶时用的远光灯，需先打开近光灯再打开远光灯,远光灯打开时近光灯关闭。（
2、4）用按键控制紧急情况下的双跳灯，须闪烁显示。设计进度安排或工作计划2014.1.4 2014.1.5:熟悉课题，查询相关资料，完成方案选择。2014。1.62014.1.7，2014。1.102014.1。13：设计模块划分、实现及各模块调试、验证，整体实现、调试及验证。2014.1.142014。1.15: 课程设计报告撰写、修改,定稿上交。注:8、9两日因监考暂停,自行安排。其 它认真阅读EDA技术课程设计报告撰写规范;课题小组经协商好要指定组长并明确分工，形成良好团队工作氛围;基于课题基本要求，各小组课再细化、增加要求；课题小组每成员均需各自撰写一份课程设计报告。汽车灯控制器摘 要本次
3、设计我们采用了EDA技术，Quartus 工作平台和VHDL语言，设计了一种基于FPGA的汽车灯控制系统，并对系统进行了仿真机验证。在实验过程中，采用按键形式来控制，这一控制电路,结构简单、性能稳定、操作方便、易理解掌握。本次设计的主要是用512分频、IF语句的使用、case one语句的使用等来完成设计,通过这些模块，实现了汽车左右转向灯、远近光灯、危险报警灯等的控制，由部分到整体的思路，简单明了.这次设计主要目的是设计一个能适应现代汽车智能化发展要求的汽车灯控制电路,在实验中掌握现代汽车灯的工作原理。其二、也可以通过实验加深对VHDL语言知识的理解和掌握，提高学习能力和创新能力,还可以增强
4、团队之间的合作能力,使自己适应不断发展的21世纪。关键词： VHDL；汽车灯；IF语句；case one1设计概述随着人们生活水平的提高，汽车的消费量越来越大.因为人们也越来越忙，不管是夜晚还是阴雨、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。为了提高人们因夜晚或因天气原因在纵横交错的马路上驾驶的安全系数，也是为了减少交通事故的发生。我们采用了先进的EDA技术，Quartus 工作平台和VHDL语言，设计了一种基于FPGA的汽车尾灯控制系统，并对系统进行了仿真机验证。这一控制电路，结构简单、性能稳定、操作方便、抗干扰能力强。将它应用于现代汽车，不受黑夜或大雾、阴雨天气因素的影响,
5、可以提高安全行驶，避免交通事故的发生。真正的让消费者驾驶汽车的方便和安全。1.1 EDA技术1.1.1EDA技术的概念EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试(CAT）和计算机辅助工程(CAE）的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上,用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作.1.1.2EDA技术的特点利
6、用EDA技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点： 用软件的方式设计硬件； 用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的； 设计过程中可用有关软件进行各种仿真; 系统可现场编程，在线升级； 整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。因此，EDA技术是现代电子设计的发展趋势。1.1.3EDA设计流程典型的EDA设计流程如下：1.文本/原理图编辑与修改.首先利用EDA工具的文本或图形编辑器将设计者的设计意图用文本或图形方式表达出来. 2.编译.完成设计描述后即可通过编译器进行排错编译，变成特定的文本格式，为下一步的综合做准备。 3.综合.将软件设计与硬件的可实现性挂
7、钩，是将软件转化为硬件电路的关键步骤。4.行为仿真和功能仿真。利用产生的网表文件进行功能仿真,以便了解设计描述与设计意图的一致性。5.适配。利用FPGA/CPLD布局布线适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，其中包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、布局布线。适配报告指明了芯片内资源的分配与利用、引脚锁定、设计的布尔方程描述情况。 6.功能仿真和时序仿真。7.下载.如果以上的所有过程都没有发现问题,就可以将适配器产生的下载文件通过FPGA/CPLD下载电缆载入目标芯片中.8.硬件仿真与测试。1.2VHDL语言介绍VHDL(Very-High-Speed Integra
8、ted Circuit Hardware Description Language)主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外,VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部(或称可是部分,及端口）和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。VHDL语言的特点1.用VHD
9、L代码而不是用原理图进行设计，意味着整个电路板的模型及性能可用计算机模拟进行验证。2.VHDL元件的设计与工艺无关，与工艺独立，方便工艺转换。3.VHDL支持各种设计方法，自顶向下、自底向上或者混合的都可以.4.可以进行从系统级到逻辑级的描述，即混合描述。5.VHDL区别于其他的HDL，已形成标准，其代码在不同的系统中可交换建模.2设计方案2.1总体方案，模块化描述图 21汽车灯框图2.2设计思路1.当正常行驶（直线行驶)时，当收到刹车信号（按键），刹车灯亮2.当有左右转向信号（按键），左右转向灯亮3.当收到远近光灯信号（按键），根据实际情况（信号）,交替使用远近光灯4.当车出现故障(按键信号
10、）,示廓灯亮；当有危险警报信号，危险警报灯闪烁注：设计中用到的信号一律是按键形式,当同时收到是故障信号和危险信号时，示廓灯和危险警报灯亮信号端口：数据入口：RT: 右转信号;LT： 左转信号；BRAKE： 刹车信号；BUG： 示廓灯信号; FAR: 远光灯信号 NEAR： 近光灯信号 RISK： 危险警报灯信号数据出口：CLK： 时钟信号 LP: 左侧灯显示；RP: 右侧灯显示;BP： 示廓灯显示；FP： 远光灯显示；NP： 近光灯显示；RT、LT： 警报灯显示；BRAKE_LED（BL）： 刹车灯显示系统设计与方案：根据系统设计要求，采用自顶向下设计方法，它由汽车行驶信号，主控模块、时钟信号
11、和时钟分频四部分组成.系统功能：用6个发光管模拟6个汽车灯（左右转向灯两个，远近光灯两个，刹车灯为一个，示廓灯为一个)，用5个开关作为汽车控制信号,分别为：左拐、右拐、故障和刹车，远近控制。3设计实现3.1左右转向灯控制模块：数据输入：CLK：时钟信号 LT：左转灯控制信号 RT：右转灯控制信号数据输出:LP：左边灯显示控制信号 RP：右边灯显示控制信号PROCESS(CLK,LT，RT) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1THEN COUNT = COUNT + 1； END IF； case O is when ”10 =LPRP=COUNT（7）; LP=0; w
12、hen others =LP=0；RP=0; end case； END PROCESS；3.2刹车灯控制模块：数据输入：CLK：时钟信号 BRAKE：刹车灯控制信号数据输出 BL1、BL2：刹车灯显示控制信号PROCESS(CLK,BRAKE) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1THEN IF BRAKE=1 THEN BL1=1；BL2=1； ELSE BL1=0;BL2=0； END IF;END IF;END PROCESS;3.3示廓灯控制模块：数据输入：CLK:时钟信号 BUG：示廓灯控制信号数据输出：BP1、BP2、BP3、BP4：示廓灯显示控制信号PRO
13、CESS(CLK，BUG)BEGINIF BUG=1 THEN BP1=1；BP2=1;BP3=1;BP4=1；ELSE BP1=0；BP2=0;BP3=0;BP4FP1=1;FP2=1；NP1=0；NP2=0；WHEN”01”=FP1=0;FP2=0;NP1=1；NP2FP1=1；FP2=1；NP1=0;NP2FP1=0；FP2=0;NP1=0；NP2=0;END CASE;END IF；END PROCESS；3.5警报灯控制模块：数据输入：CLK：时钟信号RISK：危险报警灯信号数据输出：LP1、LP2、RP1、RP2四个危险灯显示PROCESS（CLK,LT，RT,RISK） BEGI
14、N IF CLKEVENT AND CLK = 1THEN COUNT = COUNT + 1; END IF； IF RISK=1 THEN LP1=COUNT（7）;LP2=COUNT（7）; RP1=COUNT（7)；RP2=COUNT(7）； END IF；END PROCESS；4设计验证4.1转向灯控制模块仿真及分析图 41左右转向灯控制模块仿真左右转向灯控制模块由VHDL程序实现后，其仿真图如图 41。对仿真图进行分析:RT、LT为左右灯输入信号，RP、LP为左右灯显示信号，当遇到时钟上升沿，由CASE O语句模块控制,当接受到转向信号时，左右转向灯亮起。当O为“10”时，右转向
15、灯亮；当O为“01”时，左转向灯亮；当O为其他情况时，左右转向灯都不亮.4.2刹车灯控制模块仿真及分析42刹车灯控制模块仿真刹车灯控制模块由VHDL程序实现后，其仿真图如42。对仿真图进行分析：BRAKE为输入信号，BL1、BL2为刹车灯显示信号，当遇到时钟上升沿,代表接收到刹车信号（按键），刹车灯亮起。4.3示廓灯控制模块仿真及分析图 43示廓灯控制模块仿真示廓灯控制模块由VHDL程序实现后，其仿真图如图 43。对仿真图进行分析:BUG为输入信号,BP1、BP2为示廓灯显示信号.在实际生活中,当遇到路障或者需要靠边停车时,示廓灯需要亮。所以设计当中当接收到按键信号时，示廓灯亮起.4.4远近光
16、灯控制模块仿真及分析图 44远近光灯控制模块仿真远近光灯控制模块由VHDL程序实现后，其仿真图如图 44。对仿真图进行分析：FAR、NEAR为远近光灯输入信号，FP1、FP2、NP1、NP2为远近光灯显示信号,同左右转向灯一个原理，采用case one语句，当K为“10”时远光灯亮，近光灯不亮;当K为“01”时近光灯亮，远光灯不亮；当K为“11”时先近光灯亮，然后接收到远光灯亮的信号时,覆盖近光灯，最后远光灯亮,近光灯不亮；当K为“00”时，远近光灯都不亮。4.5警报灯控制模块仿真及分析图 45警报灯控制模块仿真警报灯控制模块由VHDL程序实现后，其仿真图如图 45。对仿真图进行分析：RISK
17、为危险报警灯输入信号，LP1、LP2、RP1、RP2为危险报警灯显示,当有紧急情况信号时，危险报警灯亮。4.6汽车灯所有控制模块仿真及分析图 46汽车灯所有控制模块仿真仿真分析见各模块。5总结参考文献1 雏其洪 编著 张洪欣 主审 EDA技术试验教程M 北京 中国电力出版社 2001.2 P1362 曹盺燕 周凤臣 聂春燕 编著EDA技术试验与课程设计M 北京 清华大学出版社 2003 P1033 马淑芝 侯志辉 编著现代汽车电器及其维修M 上海 上海科学技术出版社2006 P158-P1674 王秀 汽车转向灯控制器设计J电子技术2001年第01期 P135 关世华 淡EDA技术的作用J 科
18、技探索2013年第1期 P58附录LIBRARY IEEE;USE IEEE。STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED。ALL;E BUG：IN STD_LOGIC；示廓灯控制信号 LP1，LP2，RP1,RP2:OUT STD_LOGIC; 转向灯显示信号 BL1,BL2:OUT STD_LOGIC;-刹车灯显示信号 FP1，FP2，NP1,NP2：OUT STD_LOGIC； 远近光灯显示信号 BP1,BP2,BP3，BP4:OUT STD_LOGIC示廓灯显示信号 );END；ARCHITECTURE ART OF zx ISSIGNA
19、L COUNT:STD_LOGIC_VECTOR（7 DOWNTO 0);SIGNAL O： STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0）；SIGNAL K: STD_LOGIC_VECTOR （1 DOWNTO 0）；BEGIN O=LTRT； K=FARNEAR；U1：PROCESS(CLK,LT,RT,RISK） 转向灯控制进程 BEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1THEN时钟分频 COUNT = COUNT + 1; END IF； IF RISK=1 THEN 当危险报警灯控制信号有效时,危险报警灯闪烁LP1=COUNT(7）;LP2=COUNT(
20、7)； RP1=COUNT（7)；RP2=COUNT（7）; ELSE case O is -当左转向控制有效时，左转向灯闪烁；当左转向控制有效时,右转向灯闪烁 WHEN ”10 =LP1=COUNT（7)；LP2=COUNT(7）; RP1=0；RP2RP1=COUNT(7）;RP2=COUNT(7)； LP1=0;LP2=0; WHEN ORHERS=LP1=0;LP2=0；RP1=0;RP2=0； END CASE; END IF; END PROCESS; U2：PROCESS(CLK,BRAKE）刹车灯控制进程 BEGIN NTITY zx IS PORT（CLK,LT，RT,RIS
21、K，BRAKE:IN STD_LOGIC;-时钟、转向灯、危险警报灯、刹车灯控制信号 FAR，NEAR:IN STD_LOGIC;-远近光灯控制信号 IF CLKEVENT AND CLK = 1THEN IF BRAKE=1 THEN -当刹车控制有效时，刹车灯亮BL1=1；BL2=1； ELSE 否则刹车灯灭BL1=0；BL2FP1=1;FP2=1;NP1=0;NP2FP1=0;FP2FP1=1;FP2=1；NP1=0;NP2=0;WHEN00=FP1=0;FP2=0；NP1=0;NP2=0;END CASE;END IF;END PROCESS；U4：PROCESS（CLK,BUG)示廓灯控制进程BEGINIF BUG=1 THEN 当示廓灯控制有效时，示廓灯亮BP1=1;BP2=1；BP3=1；BP4=1;ELSE -否则示廓灯灭BP1=0；BP2=0；BP3=0；BP4=0;END IF;END PROCESS；END ART；教师评语
