现代电子系统设计汽车尾灯设计.docx
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现代电子系统设计汽车尾灯设计.docx
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现代电子系统设计汽车尾灯设计
现代电子系统设计
------之汽车尾灯设计
摘要
本次实验任务是设计一个汽车尾灯控制器。
一:
功能介绍
假设汽车尾部左右两侧各有4盏指示灯其控制功能包括以下几点:
1、正常行驶时,指示灯都不亮;
2、汽车右转弯时,右侧的前三盏指示灯依次点亮;
3、汽车左转弯时,左侧的前三盏指示灯依次点亮;
4、汽车刹车时,左侧的第四盏指示灯和右侧的第四盏指示灯亮;
5、汽车在夜间行驶时,指示灯都亮;
二:
实验组成
本实验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。
系统设计采用自底向上的设计方法,由时钟分频模块、汽车尾灯主控模块等模块组成。
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。
三:
实验仪器
PC机一台;电子综合设计实验箱一套。
目录
一:
方案设计与论证…………………………………..…
(1)
1:
方案一……………………………….…..3
2:
方案二……………………………………..4
3:
方案比较…………………………………..5
4:
方案二的工作原理…………………….5
二:
仿真与测试分析………………………………………(5)
三:
设计总结……………………………………………..…(6)
四:
附件……………………………………………………..(7)
1:
方案设计与论证
方案一
根据方案所有的功能,将整个工程分成两个模块,一个模块为分频模块,将50M频率进行8分频。
以使指示灯进行适当的闪烁。
另一个模块是主要功能实现模块,包括实现出现刹车、右转、左转,夜行等各种情况下指示灯的显示情况。
系统框图:
方案二
根据方案的功能要求,将整个工程分成四个模块,其中两个模块也是分频模块和尾灯主模块,还有左边灯控制模块和右边灯控制模块来分别控制左右的指示灯。
其系统框图如图所示:
方案比较
方案一和二所实现的功能是一样的,但是方案一是具有两个模块,方案二是将其中的主模块分成了三个模块来实现其功能,设计起来逻辑性强,思路清晰,也便于扩展和完善,因此在实现相同功能的情况下,理所当然应该选择简单明了的方案二。
方案二的工作原理
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;当汽车向左转弯时,汽车左侧的指示灯left0,left1,left2依次点亮;当汽车向右侧转弯时,汽车右侧的指示灯right0,right1,right2依次点亮;当汽车刹车时,汽车左侧的指示灯left3和汽车右侧的指示灯Lright3同时亮;当汽车在夜间行驶时,汽车所有指示灯全部亮。
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和系统的输出信号:
汽车左侧4盏指示灯left0,left1,left2,left3和汽车右侧4盏指示灯right0,right1,right2,right3实现以上功能。
各组成模块原理图及程序详见附件。
2:
仿真与测试分析
根据设计电路图及设计程序,经仿真得到如下的仿真图。
因空间有限,以brake,left,right控制信号为例:
3:
设计总结
本次实验利用VHDL程序来设计出控制汽车尾灯各底
层模块,再进一步生成顶层原理图。
通过这次的实验过程,从选择这个课题到后来设计运行这个程序,其中遇到故很多问题,很多困难。
在尾灯主模块中,利用最基本的VHDL语言来设计,其中最需要注意的是brake、left、right、night四个功能的设计顺序,要合理安排,才能使得符合功能要求,更符合实际情况。
整个过程,曾尝试过很多方法,包括用更多的模块来设计程序,但最终选择了用这种方案是因为程序简单明了,但又不会缺少任何功能显示。
在书上所提出的几个功能中,为了更符合实际情况和更好的完善这个实验,又完善了转弯时尾灯依次点亮,不断闪烁的功能;刹车时采用与转弯时不同的灯来显示,便于区分等功能。
由于在实验箱上正好四个开关,所以可进行适当的引脚分配,通过控制开关的on或off来显示实验结果。
最后,运行成功,得到了想要的汽车尾灯显示结果。
4.附件
1:
原理图
2.分频模块的VHDL语言程序
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entityckis
port(clk:
instd_logic;
cp:
outstd_logic);
endck;
architecturebehaveofckis
signalcounter:
std_logic_vector(7downto0);
begin
process(clk)
begin
ifclk'eventandclk='1'then
counter<=counter+1;
endif;
endprocess;
cp<=counter(3);
endbehave;
3.尾灯主模块的VHDL语言程序
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entitycontrolis
port(leftin,rightin,brake,night:
instd_logic;
leften,righten,lr,led3,rled3:
outstd_logic);
endcontrol;
architecturebehaveofcontrolis
signaltemp:
std_logic_vector(1downto0);
begin
process(leftin,rightin)
begin
ifbrake='1'then
leften<='0';
righten<='0';
lr<='0';
led3<='1';
rled3<='1';
else
temp<=leftin&rightin;
iftemp="01"then
leften<='0';
righten<='1';
lr<='0';
else
iftemp="10"then
leften<='1';
righten<='0';
lr<='0';
else
ifnight='1'then
leften<='1';
righten<='1';
lr<='1';
led3<='1';
rled3<='1';
else
leften<='0';
righten<='0';
lr<='0';
led3<='0';
rled3<='0';
endif;
endif;
endif;
endif;
endprocess;
endbehave;
4.左边灯控制模块
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entityleftpis
port(leften,clk,lr:
instd_logic;
led2,led1,led0:
outstd_logic);
endleftp;
architecturebehaveofleftpis
signaltemp:
std_logic_vector(2downto0);
begin
process(leften,clk,lr)
begin
if(clk'eventandclk='1')then
iflr='0'then
ifleften='0'then
temp<="000";
else
if(temp="000")then
temp<="001";
else
temp<=temp(1downto0)&'0';
endif;
endif;
else
temp<="111";
endif;
endif;
endprocess;
led2<=temp
(2);
led1<=temp
(1);
led0<=temp(0);
endbehave;
5.右边灯控制模块
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
entityrightpis
port(righten,clk,lr:
instd_logic;
rled2,rled1,rled0:
outstd_logic);
endrightp;
architecturebehaveofrightpis
signaltemp:
std_logic_vector(2downto0);
begin
process(righten,clk,lr)
begin
if(clk'eventandclk='1')then
iflr='0'then
ifrighten='0'then
temp<="000";
else
if(temp="000")then
temp<="100";
else
temp<='0'&temp(2downto1);
endif;
endif;
else
temp<="111";
endif;
endif;
endprocess;
rled2<=temp
(2);
rled1<=temp
(1);
rled0<=temp(0);
endbehave;
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