EDA课程设计汽车尾灯控制器

EDA 技术课程设计说明书汽车尾灯控制器设计学 院： 电气与信息工程学院 学生姓名： 朱木宁 指导教师： 胡红艳 职称学位 高级实验师 专 业： 电子与信息工程 班 级： 电子 1401 班 学 号： 1430340118 完成时间： 2016/6 - 1 - EDA 技术课程设计任务书学院：电气与信息工程学院 适应专业： 14 级电子信息工程和通信工程 指导教师 胡红艳 学生姓名 朱木宁课题名称 汽车尾灯控制器设计内容及任务一、设计内容设计一个汽车尾灯控制器，控制汽车尾灯按照设定的程序亮灭。二、主要任务：(1) 确定总体方案.运用 EDA 技术完成各模块的软件设计,运用所学的电路及电子技术知识完成硬件模块设计仿真.（2）完成全部流程：设计规范文档、模块设计、代码输入、功能仿真、约束与综合、布局布线、时序仿真、下载验证等。拟达到的要求或技术指标一、拟达到的要求：(1)恰当地运用所学理论知识，对总体方案进行必要的技术、经济比较，然后选定较佳的设计方案。(2) 编写各模块 VHDL 源程序,绘制原理框图、顶层电路模块划分图、系统总原理图电路图、流程图采用规范的标准绘制，要求设计参数正确、布局合理。二、技术指标：1、汽车正常行驶时汽车尾灯不亮2、汽车向左拐时左侧尾灯亮3、汽车向右拐时右侧尾灯亮4、汽车刹车时两个灯都亮5、汽车倒车时两个灯不断闪亮6、雾灯模式左侧灯不断闪亮- 2 -主要参考资料1 刘欲晓等编著，EDA 技术与 VHDL 电路开发应用实践M，北京：电子工业出版社，2009；2刘延飞等编著，基于 ALTERA FPGA/CPLD 的电子系统设计及工程实践M，人民邮电出版社，2009；3刘江海主编,EDA 技术M, 武汉.华中科技大学出版社, 2013.024艾明晶编著,EDA 设计实验教程M, .北京清华大学出版社 2014.035 陈苏婷编著,EDA 设计与应用基础M, 北京,气象出版社, 2015.016范秋华主编,EDA 技术及实验教程M, 北京.电子工业出版社, 2015.017马玉清主编,EDA 技术(VHDL 版) M,合肥,中国科技术大学出版社,2014.058 李俊.EDA 技术与 VHDL 编程M.北京：电子工业出版社.20129 陈炳权,曾庆立.EDA 技术及实例开发教程M.湘潭：湘潭大学出版社,201310林连冬，EDA 技术开放实验室教研型实验教学M.西安：中国科技术大学出版社 2013.0511EDA 技术在现代数控插补系统中的应用研究M.西北工业大学出版社，2015.05指导教师意见签名：年 月 日教研室意见签名：年 月 日- 3 -摘 要 随着社会的不断进步，现代化技术已经深入到人们生活的各个角落，而汽车作为较为方便的代步工具，已经成为我们生活中不可或缺的一部分。人们对汽车的研究已经是非常的深入，为了使汽车更好的服务人类，人们从来没有停止过对汽车的研究，对于司机来说，汽车信号灯是汽车与汽车这间的交流渠道，不同的亮灯模式表达了不同的信息，是协调交通，避免交通事故发生的重要信息，所以汽车尾灯控制器的作用是毋庸置疑的。 本次课程设计采用的是 EDA 控制技术来实现汽车尾灯控制电路的设计。首先给出了设计方案，然后进行的 VHDL 的程序设计，生成了底层文件，再画出了汽车尾灯控制系统的顶层文件原理图，同时进行了软件仿真和硬件下载测试。本次设计较好的完成的课程设计的要求，使其控制系统使用更方便，成本更低廉。关键词：EDA 技术，VHDL 程序，硬件下载。- 4 -ABSTRACTWith the constant progress of the society, modern technology has gone deep into every corner of peoples lives, and car as more convenient means of transportation tool, has become a part of an integral part of our lives. Peoples study on the car is already very deeply, in order to make the car better service to humanity, people have never stopped for automobile research and for drivers, car lights are cars and car the channels of communication, different lighting modes to express different information, coordinate transportation, avoid traffic accidents important information, so car taillight controller role is beyond doubt.This design for the automobile tail light controller design, uses the EDA control technology to realize the automobile tail light control circuit design. First, the design of the program, and then the VHDL program design, generated the underlying document, drawing out the car light control system schematic, while the software simulation and download test. This design better complete the requirements of the curriculum design, so that the use of its control system is more convenient, the cost is more low. Key words：EDA control,VHDL program - 5 -目 录1 概 述 61.1 EDA 简介61.2 设计目的61.3 设计简介及要求72 设计方案83 软件电路的设计9 3.1 主控制模块93.2 左侧控制模块 103.3 雾灯模式、倒车控制模块113.4 右侧控制模123.5 汽车尾灯控制器系统电路134 系统仿真 144.1 汽车控制器系统仿真144.2 主控制模块仿真154.3 左侧控制模块仿真154.4 右侧控制模块仿真164.5 雾灯模式、倒车控制模块仿真165 下载测试 175.1 芯片选择及引脚锁定 17 5.2 下载测试 18结束语 19参考文献 20致谢 21附录 1 主控模块程序22附录 2 左侧控制模块程序 22附录 3 雾灯、倒车控制模块程序 23附录 4 右侧控制模块程序 24- 6 -1 概 述1.1 EDA 简介随着电子技术的迅猛发展，高新技术日新月异，传统的设计方法正逐步退出历史舞台，取而代之的是基于 EDA 技术的芯片设计技术，它正成为电子系统设计的主流。 大规模可编程器件现场可编程门阵列 FPGA （ Field Programmable Gate Array ） 和复杂可编程逻辑器件 CPLD（ Complex Programmable Logic Device ） 是当今应用最广泛的两类可编程专用集成电路（ ASIC ） 。由于其性能好、可靠性高、容量大、体积小，微功耗、速度快、使用灵活、设计周期短、开发成本低，静态可重复编程、动态在系统重构、硬件功能可以像软件一样通过编程来修改，因此极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性。在汽车运行过程中，驾车司机通过尾灯通知后继车辆本人的运行意图，对于维持正常的交通秩序，保障安全具有极其重要的意义。 汽车尾灯控制电路是随汽车智能化技术的发展而迅速发展起来的，汽车尾灯一般是用基于微处理的硬件电路构成， 正因为硬件电路的局限性，不能随意的更改电路的功能和性能，且可靠性得不到保证，因此对汽车尾灯控制系统的发展带来一定的局限性，难以满足现代汽车的智能化发展。本设计使用复杂可编程逻辑器件 CPLD ， 用 VHDL （ Very HighSpeed Integrated Circuit Hardware Description Language ）对汽车尾灯控制电路进行设计，并用 Quartus II 软件进行 CPLD 芯片的编译和下载，生成的是集成化的数字电路，没有传统设计中的接线问题，硬件功能的改变可以通过编程来修改，所以故障率低、可靠性高，而且体积小，体现了 EDA 技术在数字电路设计中的优越性1.2 设计目的EDA 技术课程设计是在完成EDA 技术理论课程教学以后所进行的重要实践教学环节。本课程的学习目的在于使学生综合运用EDA 技术课程及其它先修课程的理论知识进行 EDA 数字系统的设计实践，使理论知识和生产实际知识紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。EDA 技术- 7 -课程设计主要培养学生逻辑设计能力和采用 EDA 方法进行设计的思想,掌握 CPLD/FPGA 器件的开发应用。建立设计流程的基本概念并掌握之； 熟悉设计中使用的主流工具，掌握仿真工具 ModelSim/NCVerilog、QuartusII/ISE 以及相应的 SOPC EDK； 学习良好的技术文档撰写方法与文风；掌握逻辑设计与仿真验证的基本方法；通过设计实际训练，为后续专业课的学习、毕业设计及解决工程问题打下良好的基础。1.3 设 计 简 介 及 要 求本次课程设计是一个汽车尾灯控制器的设计，汽车尾灯控制器有 6 个灯（左侧灯：ZLED1、ZLED2、ZLED3、右侧灯：YLED1、YLED2、YLED3）和 6 个脉冲按键（左转弯按键、右转弯按键、刹车按键、倒车按键、雾灯模式按键） ，本次设计要达到以下 6 点要求：1、汽车正常行驶时汽车尾灯不亮2、按下左转弯按键时左侧尾灯（ZLED1）亮3、按下右转弯按键时右侧尾灯（YLED1）亮4、按下刹车按键时两个灯（ZLED2、YLED2）都亮5、按下倒车按键时左侧尾灯（ZLED3）不断闪亮6、按下雾灯模式按键时右侧灯（YLED3）不断闪亮- 8 -2 设 计 方 案 汽车尾灯的控制就是一个状态机的事例，整体设方框如图 1 所示：图 1 系 统 整 体 框 图整个控制系统有 4 个模块组成，主控制模块、左侧控制模块、右侧控制模块、雾灯模式倒车控制模块。其中主控制模块有左、右转的控制、刹车的控制、倒车的控制、雾灯模式的控制，左控制模块有左侧转向灯和刹车指示灯的控制，右控制模块有右侧转向灯和刹车指示灯的控制，雾灯和倒车控制模块有雾灯模式指示灯和倒车指示灯的控制。 汽车尾灯控制器的工作过程。当汽车向左转时；左侧控制模块 ZLED1 灯亮，但汽车向右转时；右侧控制模块 YLED1 灯亮；当汽车刹车时，左侧控制模块ZLED2 灯和右侧控制部分 YLED2 灯同时亮；当汽车开启雾灯模式时，左侧控制模块 ZLED3 灯不断闪亮；当汽车刹车时，右侧控制模块 YLED3 不断闪亮；显示部分会显示各个控制模块 LED 灯的工作状态。各个运行状态互不影响、相互独立。当汽车正常行驶时， ，所有的指示灯都不亮。- 9 -3 软 件 电 路 的 设 计3.1 主 控 制 模 块主控制模块功能:控制其他的控制模块，起到中驱的作用。主控制模块由 VHDL 程序实现，下面为它的实体部分 VHDL 代码：ENTITY master ISPORT(LEFT,RIGHT,BRAKE,FOG,BACK:IN STD_LOGIC;-定义端口LP,RP,LR,F,B,BRAKE_LED:OUT STD_LOGIC);END ENTITY;详细程序见附录，主控制模块图如图 2 所示.图 2 主控制模块图图 2 中，LEFT 为汽车左转控制输入信号，RIGHT 为汽车右转控制输入信号，BRAKE 为刹车控制输入信号，FOG 为雾灯模式控制输入信号，BACK 为倒车控制输入信号，都为高电平有效。 （主