基于VHDL汽车尾灯控制电路设计

安徽三联学院毕业论文 1基于 VHDL汽车尾灯控制电路的设计摘要： 现在我们正处在 21 世纪，也是高科技时代，更是电子信息的时代。EDA技术不断的深入和扩展。尤其在电子信息，各行业的通信方面，自动控制方面，以及计算机等方面的重要性越来越起到举足轻重的地位。本设计是基于 EDA 技术中的 VHDL 所开发的新型尾灯控制器，实验调试平台软件是 QuartusII，并对控制器进行了编译，功能仿真并验证正确。它的体积小，功耗低，低成本，安全可靠，能够实现汽车正常行驶，左转，右转，刹车时的尾灯相应的明灭功能。本设计升级与改进极为方便，对更高层的汽车尾灯控制设计具有一定的拓展性。实验结果表示，这样的系统没有传统的系统设计中的串线的问题，硬件的功能也可以像软件一样通过编程来修改，非常有可靠性，体积小，极大的提高了电子系统的设计的灵活性和通用性。本设计实现的主要功能是：当汽车左转时，左边的三个 LED 灯从右向左依次亮灭；当汽车右转时，右边的三个 LED 灯从左向右依次亮灭；当汽车刹车时，六个 LED 灯同时亮灭。关键词 ：VHDL; 汽车尾灯；Quartus 安徽三联学院毕业论文 2The design of the automobile taillight control circuit on VHDL languageAbstract：Now we are in the 21st century, which is also the high-tech era, but also the era of electronic information. EDA technology continues to in-depth and extension. Especially in electronic information, various industries of communications, automatic control, and computer and so on .The importance of more and more play a pivotal position. This design is based on the technology of EDA VHDL development of new tail light controller, the experiment platform of commissioning QuartusII sofeware, and the controller compiled, timing simulation and verify correct. Its small size, low power consumption, low cost, safe, reliable, and can make the normal driving, turn left, turn right, the corresponding braking tail lights flicker function. This design upgrade and improvement is extremely convenient , the higher automobile tail light control design has certain expanding. The result of the experiment, which said such a system without the traditional occurrences of problems in system design, the function of the hardware can also be programmatically modify like software, great reliability, small volume, greatly improve the electrical system design flexibility and versatility. The main function is designed and implemented: When the car turn left, the left three LED lights in turn from right to left out; When the car turn right, the right of the three LED lights from left to right in turn bright; when the car brakes, six and bright LED lightskey words： VHDL ; Car taillight; Quartus 安徽三联学院毕业论文 3I目 录摘要 .1Abstract.2第一章 引言 .11.1 设计的背景 .11.2 设计的目的 .11.3 课题的内容 .11.3.1 设计的主要内容 .11.3.2 工作原理 .1第二章 电路及各模块介绍 .12.1 总体电路原理框图 .12.2 主要模块介绍 .12.2.1 时钟分频模块 .12.2.2 汽车尾灯主控模块 .12.2.3 左边灯控制模块 .12.2.4 右边灯控制模块 .1第三章 硬件描述语言的介绍 .13.1 VHDL 语言的特点 .13.2 VHDL 结构 .1第四章 软件程序 .14.1 Quartus 主要符号介绍 .1II4.2 总体流程图 .1第五章 系统仿真 .1第六章 总结 .1参考文献 .1致 谢 .1附录 1 .1附录 2 .11第一章 引言1.1 设计的背景随科学技术的快速发展,电子行业经历了大跃进。集成电路的各方面设计是朝着更快速、高性能、大容量、体积小、低功耗的方向发展,此趋势必然导致集成电路设计规模的增加,并增高了复杂性。在现代信息科技快速发展的情况下,使用超过十多年的电路设计方法不能满足现代这种更高速，更高性能，更大容量，低功耗的需要。所以我们必须采用一种新方法硬件电路的设计,而不是传统的硬件电路的设计方法,以满足大规模电路设计的需要，根据硬件系统的行为和功能的要求,“自上而下”和一层的完整描述模拟、合成、优化和布线工作等等,直到可以实现硬件的设计或计划 。在设计过程中除了硬件的行为和功能描述,其2他可以使用计算机来完成设计过程,这种方法被称为电子设计自动化(EDA)。 “电子设计自动化”的首要特质是要求利用的语言是形式上的。来描绘各种硬件电路的种种功能,硬件语言就是通常我们所接触的硬件的电子电路。VHDL 语言全称为 Very High Speed Intergrated Circuit Hardware Description，各种EDA 工具和共同认可和促进集成电路制造商,目前在发达国家及全球电子系统设计范围广泛的应用程序 。3不论是现在我们所处的社会，还是在未来将会有越来越多的人接受它,并且会大量使用它。1.2 设计的目的这个计划的方针是在对计算机组成原理深入理解的基础上来完成,了解而且能够把握 EDA 和 VHDL 语言描绘各种语言以及各种思想的方式。在计算机构成的原理的指引下,经过对 VHDL 语言的研究，在此情况下并且连接电子电路的计划理论与实际的知识,操作的步骤和所计划的各种学问以及根本单元的电路中的不同设计应用程序集成。基于适用的汽车尾灯这种控制器的计划,归纳并且发挥所学习的学问,增强和升高集成电路计划的能力,提升计算机技术和单独能够解决实际问题的能力首先设计一个能满足现代汽车的智能汽车尾灯控制电路。改进2体系,降低计划筹划等。其次, 学习 VHDL 硬件描述语言,可以深化 VHDL 语言知识的理解和掌握,提高我们的学习能力和创新精神在工作或生活中,适应 21 世纪社会的快速发展。此次设计的目的是经过实践能够辅助我们加深对计算机构成原理的更为深入了解。并且机身对 EDA 技术的印象以及对 VHDL 硬件描述语言和思想的设计方法。计算机构成原理的指引下,经过 VHDL 的研究连接电子电路的计划理论与实际中我们所学习的知识,掌握课程的常识和根本单元电路计划应用程序的各种集成。基于此次对适用的汽车尾灯这种控制器的计划方案,归纳和发挥我们所学过的常识或者学问,增强和抬升集成电路计划能力, 提高能力和解决实际问题的个人计算机技术的工作方式。仿真技术的不断发展(EDA)与此同时,数字系统在许多方面发生了很大的变化，例如设计技术，还有设计工具, 硬件描述语言(VHDL)来描绘的数字系统的硬件电路是我们所学习的 EDA 的关键技术之一。在我们所使用的硬件描述语言中 VHDL 语言是其中的主流,因为它拥有一个强大的“电路描述”,“建模功能”,并对电路的具体特征是独立的,易于阅读的语言和层次结构显示了强大的生命力和应用前景 。在人民生活水平富裕的4情况下，汽车的需要会不停的增加。是因为人们会跟着生活的快速节拍也愈来愈忙碌，无论是黑夜还是雨天，大雾或者还有其他气候原因的状态下，我们都会开着各种汽车在拥挤的马路上行驶，所以在车辆安全驾驶人各方面要求也越来越高， “尾灯控制系统带来了极大的方便。 “汽车智能系统”的开发来控制汽车尾灯，硬件电路也有其自身的局限性，不仅不能改变和内部电路性能的作用。为了提高人们夜间或因为天气原因交错开车在路上的安全系数,也为了减少交通事故的数量。因此选用了比较前卫的 EDA 技术,Quartus平台和 VHDL 语言,之后我们可以设计基于 FPGA 的汽车尾灯的各种控制系统,并且系统我们举行了仿真和考证。利用 FPGA 芯片来完成现代汽车尾灯控制系统。通过模拟和分析结果的验证,它适应现代汽车智能的发展需求。它不仅化简了汽车尾灯其中的各种控制系统,也能够降低成本,并且可以升高体系的先进性也能够提升体系的可靠性，更能实现控制器的各方面的系统编程。使用这个设备开发的数字系统的改进和升级非常的方便。此种控制电路,结构特别简单,性能非常稳定,操作十分方便,抗干扰能力很强。它不仅能够应用于现代汽车,不会受到黑暗和大雾、潮湿的天气因素等各方3面的影响,这种电路可以提高行车安全,同时也可以避免交通事故的发生。真正可以让汽车消费者体会到驾驶的方便和安全开车。1.3 课题的内容1.3.1 设计的主要内容依据状态机的原理,使用硬件描述语言,每个模块计划的汽车尾灯控制器,并使用 EDA 工具仿真模块。尾灯控制器有四个控制模块 :第一个模块为时钟分频5模块，还有所熟知的模块即尾灯控制模块，以及通常所说的灯控制模块上的左侧和右侧灯控制模块。和各个模块形成后的汽车尾灯控制器。时钟信号输入系统的分析之后,我们知道控制信号和相关的汽车,汽车尾灯显示控制的情况。可以使用 6“LED”模仿 6 盏尾灯（左 3，右 3） ，转弯的时候分别可以由两个开关来控制（右转弯一个开关控制，左边转弯一个控制） 。要求：如果是往前正在行驶时（此时两个开关都没有在接通的状态下） ，则此时 6 盏灯全灭。若右转弯（接通右拐弯的开关被接通时） ，右边 3 盏尾灯从左到右依次亮灭，左边的那 3盏灯全灭；转左（左转向开关） ，左 3 盏尾灯从右到左的可以看到他们熄了灯，这对 3 灯不亮的状态。当左、右两个开关都接通时，明、暗闪烁为此时 6 盏灯的状态。用 6 只发光二极管(leftdeng0，leftdeng1，leftdeng2，righdeng0，righdeng1，righdeng2)来示意为 6 个尾灯（左右各 3 个） ，此时的两个开关 tleft，tright，状态此时表示为：前进行驶中，左转弯状态中，右转弯状态中，和刹车的状态。前往行驶时，6 个汽车尾灯被控制为全灭；向左转，3 灯从右到左依次亮灭， ，右侧 3 个灯被控制为全灭；向右转时，3 灯从左到右被控制为依次亮灭，左边 3 个灯被控制为全灭；刹车时，6 个灯被控制为同时明、暗闪烁。依据以上的所以剖析能够画出尾灯和汽车运转关系的状态表:4表 1 尾灯和汽车运转关系开关 左侧灯 右侧灯状态 ldeng（0、1、2）rdeng（0、1、2）0 0汽车前往行驶灯灭 灭灯1 0 向左转弯从右到左依次亮灭灭灯0 1 右侧转弯 灭 从左侧到右侧亮灭1 1 刹车 6 个灯同时明、暗闪烁通过以上分析，我们可以写出的 VHDL 语言程序代码，通过 Quartus II 软件进行编译和仿真流程。1.3.2 工作原理汽车尾灯控制器是一