杨秀才数电、电路CAD、电子线路实习报告模板.doc

北华大学 数字电子实习报告汽车尾灯控制器的设计 姓 名： 杨 秀 才班 级： 网络122班学 号： 20121703010230院 系： 计算机科学技术学院指导教师： 郑 娜实习日期： 2014年5月10日目 录一、 实习目的和任务.1二、 软件介绍.1三、 电路设计.2四、 原理图与仿真结果4五、 实习体会9六、 参考文献9七、 教师评语10一、 实习目的和任务1.实习目的掌握现代数字系统的设计方法；学会使用Max+plusII软件设计数字电路系统并进行仿真和分析； 熟悉数字电路系统及FPGA实验箱的硬件调试方法。2.设计任务 本课题要求设计一个汽车尾灯的控制电路。该电路是用于反映汽车在运行时的状态。汽车尾灯控制电路是很常用的工作电路，在日常的生活中有着很广泛的应用，汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。汽车行驶时，会出现正常行驶、左转弯、右转弯、刹车四种情况。针对这四种情况可以设计出汽车尾灯的控制电路来表示这四种状态。 2、 软件介绍2MAXPLUS2软件介绍 本次实习用到的Max+plusII(或写成Maxplus2,或MP2)软件是Altera公司推出的的第三代PLD开发系统(Altera第四代PLD开发系统被称为：QuartusII，主要用于设计新器件和大规模CPLD/FPGA).使用Max+plusII的设计者不需精通器件内部的复杂结构。设计者可以用自己熟悉的设计工具（如原理图输入或硬件描述语言）建立设计，Max+plusII把这些设计转自动换成最终所需的格式。其设计速度非常快。对于一般几千门的电路设计，使用Max+plusII，从设计输入到器件编程完毕，用户拿到设计好的逻辑电路，大约只需几小时。设计处理一般在数分钟内内完成。特别是在原理图输入等方面，Max+plusII被公认为是最易使用，人机界面最友善的PLD开发软件，特别适合初学者使用。Max+plus开发系统的特点： 1、开放的界面 Max+plus支持与Cadence，Exemplarlogic，MentorGraphics，Synplicty，Viewlogic和其它公司所提供的EDA工具接口。 2、与结构无关Max+plus系统的核心Complier支持Altera公司的FLEX10K、FLEX8000、FLEX6000、MAX9000、MAX7000、MAX5000和Classic可编程逻辑器件，提供了世界上唯一真正与结构无关的可编程逻辑设计环境。3、完全集成化Max+plus的设计输入、处理与较验功能全部集成在统一的开发环境下，这样可以加快动态调试、缩短开发周期。4、丰富的设计库Max+plus提供丰富的库单元供设计者调用，其中包括74系列的全部器件和多种特殊的逻辑功能（Macro-Function）以及新型的参数化的兆功能（Mage-Function）。5、模块化工具设计人员可以从各种设计输入、处理和较验选项中进行选择从而使设计环境用户化。6、硬件描述语言（HDL）Max+plus软件支持各种HDL设计输入选项，包括VHDL、VerilogHDL和Altera自己的硬件描述语言AHDL。7、Opencore特征Max+plus软件具有开放核的特点，允许设计人员添加自己认为有价值的宏函数。使用Max+plusII的步骤，可简化为：1. 设计输入；2. 设计编译；3. 设计仿真；4.下载。EDA实验箱编程下载通用性强，主板含FPGA/CPLD通用下载编程模块，可对Altera、Lattice、Xilinx等多家国际知名公司几乎所有的CPLD/FPGA进行在系统编程下载，并支持对不同工作电压CPLD/FPGA的编程，且在编程中无须做任何跳线切换即能自动识别主系统上的芯片，安全可靠。实验箱是一个开放的平台，不仅开放了主板中所有的I/O口，采用了有连线和免连线相结合的操作方式，还可实现实验箱之间级联以构成更复杂的实验系统，学生在完成基本实验的基础上，还可以进行扩展开发，可以构成主板+CPLD/FPGA+单片机、主板+DSP+单片机、主板+CPLD/FPGA+DSP等多重系统。可在MAX+plusII、QuartusII两种开发环境下完成全部实验（提供两种开发环境下的全部代码），用户可自主选择。3、 汽车尾灯设计要求3.1.1、汽车尾灯和汽车运行状态表 汽车尾灯和汽车运行状态表1开关控制汽车运行状态右转尾灯左转尾灯C L RR0 R1 R2L0 L1 L20 0 0正常运行灯全灭灯全灭0 0 1右转弯按R0R1R2顺序循环点亮灯全灭 0 1 0左转弯灯全灭按L0L1L2顺序循环点亮0 1 1临时刹车所有尾灯同时点亮1 0 0停车所有灯同时闪 设计一个汽车尾灯控制器，实现对汽车尾灯显示状态的控制。在汽车尾部左右两侧各有3个指示灯，根据汽车的运行情况，指示灯具有4种不同的显示模式：汽车正常运行时两侧指示灯全灭；当刹车时，尾部两侧指示灯全亮。右转弯时，右侧3个指示灯按R0R1R2循环顺序点亮，左侧灯全灭，左转弯时，左侧3个指示灯也按同样的循环顺序L0L1L2点亮，右侧灯全灭。在转弯刹车时，想转弯这侧的三个尾灯按以上循环顺序R0R1R2（或L0L1L2）点亮，另一侧的灯全灭。输入信号分为三个：R为右转弯控制输入，L左转弯控制输入，C为刹车控制输入。其电路系统原理图如下所示（即顶层文件），分为转弯控制模块和循环灯显示模块。转弯控制模块的输出有：左侧灯按循环顺序点亮控制ML和全亮控制ZL；右侧灯按循环顺序点亮控制MR和全亮控制ZR。循环灯显示模块是由两个元件库函数74195分别组成左、右两侧尾灯显示电路。3.1.2、电路设计图1 汽车尾灯控制电路设计总体框图3.2系统总体设计方案3.2.1总体设计方案 汽车尾灯电路有左转、右转、刹车、误动作四种状态，所以用一片74138译码器来产生四种控制状态；右转灯一共有三盏，而且工作时是按从左往右的顺序亮的，所以用一片74160产生不同的频率，分别控制每盏灯。左转电路与右转电路类似。74160右转灯电路74160左转灯电路741383.2.2方案特点 电路用的器件都为常规器件，只需与门和非门，电路简单。电路工作稳定，功耗低。控制电路主要由一片74138组成，分别产生置零、左转、右转、报警和刹车五种信号；计数电路由两片74160组成，左右分别有一片，74160接成4进制，并用预置数端置零，产生的00、01、10、11四种信号分别通过与门和非门的组合来控制三盏灯按要求亮。信号从74138到74160再到各个灯。3.3控制电路设计 74138的A B C端分别接右转、左转、刹车控制信号，输出端Y0产生置零信号，Y1产生右转信号，Y2产生左转信号，Y3产生误动作报警信号，Y4Y7产生刹车信号，此时不管左转和右转控制开关处于什么状态，刹车信号都控制灯亮。图2 总体控制电路设计图3.4计数电路设计 右转电路设计如下图图3 右转电路设计图左转电路与右转电路基本一致，不再累述。4、 原理图与仿真结果 4.1系统总体电路设计图4 系统总体设计图4.2电路调试将电路都连好后，加上时钟信号，置right端为高电平，其他两个端为低电平，则右转的三盏灯按从左往右的顺序亮。仿真波形如下图5所示。4.2.1右转过程调试图5 右转过程仿真波形左转与右转相似不做叙述。 4.2.2刹车过程调试置break端为高电平，其他两个端无论为高或低电平，则六盏灯同时亮。仿真波形如下图6所示。图6 刹车过程仿真波形4.2.3报警过程调试置right和left端同时为高电平，break为低电平，则尾灯不亮，报警灯亮仿真波形如下图7所示。 图7 报警过程仿真波形4.2.4进行试验箱模拟将设计图下载到试验箱中进行实际仿真测试各引脚设置如引脚设置图1及引脚设置图2所示图8 引脚设置图1图9 引脚设置图2图10 设置成功运行菜单命令MAX+plus IIProgrammer进行编程下载。由于计算机未与编程器硬件连接，所以不能进行下载。图11编程下载5、 实习体会紧张的一周的数电实习结束了，虽然很紧张很累，但是我觉得很充实学到了很多东西。通过这一周的实习，我学会了数字电子电路系统的设计方法，巩固了是上个学期所学的数字电子技术基础，经过老师的教导和自己的努力，掌握了Max+plus的使用方法，了解了数字电子的更多用处，这让我更好的去了解生活中的一些东西；在这我还学会了使用数电实验箱FPGA芯片来进行数字电路系统的实现，这些都为我们以后更好的学习数电打下了良好的基础。Max+plus是Altera公司上一代的PLD开发软件，提供的FPGA/CPLD开发集成环境，Altera是世界上最大可编程逻辑器件的供应商之一。Max+plus界面友好，使用便捷，被誉为业界最易用易学的EDA软件。在Max+plus上可以完成设计输入、元件适配、时序仿真和功能仿真、编程下载整个流程，它提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。有了Max+plus软件为我们提供了很大的方便。从设计到调时仿真都可以很快的完成，为我们的理论学习提供了时间的平台。在实习过程中，我感受到了很多东西，有些东西，你稍微不注意老师讲，要自己弄会要花很大的功夫，没一个环节都要考虑到，每一个环节都要认真去研究，稍微有那么一点的错就得不到你想要的结果，这些东西培养了我们认真对待科学的精神。教会我我们对待科学要必须得认真、谨慎、创新。同样也教会了我们在生活中要认真的对待每一件事，因为生活不是实习，没有重复的做，一步一个脚印，虽然也有可以重头再来的说法，但是那是