基于EDA技术的汽车尾灯控制电路设计.doc

汽车尾灯控制电路一、设计任务 （一）系统功能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。汽车行驶时，会出现正常行驶、左转弯、右转弯、刹车、倒车五种情况，针对这五种情况可以设计出汽车尾灯的控制电路来表示这五种状态。根据以上所述，应用数字电子技术的知识，设计一款汽车尾灯控制系统，该系统中：1、假设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟）；2、汽车正常运行时指示灯全灭；3、汽车左转弯时，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮，汽车右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮，临时刹车和倒车时所有指示灯同时亮。4、倒车时播放语音警告5、设置两个可控制的开关，可产生00、01、10、11四种状态开关置为00状态时，表示汽车处于正常运行状态。开关置为01状态时，表示汽车处于右转弯状态。开关置为10状态时，表示汽车处于左转弯状态。开关置为11状态时，表示汽车处于刹车状态。另设一开关表示汽车运行状态，0表示向前运行，1表示向后倒车。（二） 汽车尾灯控制电路设计任务1、系统框图与原理图设计2、系统电路原理EDA设计与仿真3、系统电路的PCB印制板设计4、硬件调试（三）EDA仿真实验条件要求实验板仿真芯片用Altera Cyclone系列的1C6 240-pin TQFP可编程逻辑芯片。大部分仿真用计算机软件QuartusII9.0来完成，当认为运行比较理想时，要按照后文的管脚定义，分配好管脚，编译成可下载的文件，下载到实验板上。要求能够实现主体功能，实验结果存在的问题，要在报告中分析其原因。二、实际设计（一）、系统框图与原理图设计该系统的内部控制主要由个模块构成，分别为：状态开关、控制器、倒车警告电路及二极管电路。系统原理框图如下：尾灯发光二极管倒车警告电路控制器状态开关 1、状态开关共由3个开关组成，一个开关控制汽车运行方向，其余两个开关表示汽车运行状态。2、控制器为写入程序的Altera Cyclone系列的1C6 240-pin TQFP FPGA芯片，由它根据输入的开关状态控制相应的输出信号。3、尾灯发光二极管是由6个二极管分成两组构成的电路，模拟汽车尾部的左右尾灯。4、倒车报警电路是由语音芯片WTV020构成，当汽车倒车时控制器输出相应信号使该报警电路工作。(二)系统原理EDA设计与仿真1、EDA软件和硬件环境EDA软件为Modelsim和QuartusII，硬件环境为友晶公司Trex_C1开发板。2、verilog编程设计本设计才用verilog语言编写了含有4个状态的状态机，四个状态分别对应正常行驶、左转、右转和紧急刹车，在左转和右转状态中利用verilog模拟移位寄存器对输出信号移位处理得到信号灯循环闪亮的效果，具体设计原理图如下：移位寄存器控制开关状态0(正常行驶)状态3（紧急刹车）状态1（右转）状态2（左转）移位寄存器右侧尾灯左侧尾灯程序代码：timescale 1ns/100psmodule carled(clk,sw_in,led_left,led_right,state);input clk;input 1:0 sw_in;output 1:0 state;output 2:0 led_left;output 2:0 led_right;reg 2:0 led_left;reg 2:0 led_right;reg 31:0 count;reg 31:0temp1;reg 31:0temp2;parameter1:0 s0=2b00,s1=2b01,s2=2b10,s3=2b11;reg 1:0 state;always(sw_in)case (sw_in) 2b00:state=s0; 2b01:state=s1; 2b10:state=s2; 2b11:state=s3;endcasealways(state or clk) case(state) s0: begin led_left2:0=3b0; led_right2:0=3b0; temp1=0; temp2=0; end s1: begin led_left2:0=3b000; /initial if(temp1=0) led_right2:0=3b100; else led_right2:0=led_right0,led_right2:1; temp1=temp1+1; end / s2: begin led_right2:0=3b000; if(temp2=0) led_left2:0=3b001; else led_left2:0=led_left1:0,led_left2; temp2=temp2+1; end s3: begin led_left2:0=3b111; led_right2:0=3b111; temp1=0; temp2=0; endendcaseendmoduletestbanch代码：timescale 1ns/100psmodule carled_tb;reg 1:0 sw_in;wire 2:0 led_left;wire 2:0 led_right;wire 1:0 state;reg clk;carled carled_inst(clk,sw_in,led_left,led_right,state);initial begin clk=1b0; endinitial beginforever #1 clk=clk; endinitial begin sw_in=2b00; #5 sw_in=2b01; #5 sw_in=2b10; #5 sw_in=2b11; #5 $stop;endEndmodule3、ModelSim系统仿真:ModelSim编译结果： ModelSim波形仿真结果:仿真结果分析：sw_in1:0代表汽车状态控制开关，led_left2:0表示汽车左尾灯，led_right2:0表示汽车右尾灯，state表示汽车状态，clk为时钟信号。当汽车控制开关为00时，汽车处于正常运行状态，左右尾灯都是000。当控制开关sw_in1:0变为01时，汽车状态state变为01，汽车处于右转状态，右尾灯随时钟信号循环右移闪亮。当控制开关sw_in1:0变为10时，汽车状态state变为 10汽车左转，左尾灯随时钟信号循环左移闪亮。当sw_in1:0变为11时，左右尾灯全部亮。波形仿真时选择时钟周期为1ns，汽车尾灯移位周期为1个时钟周期，实际应用时可根据时钟频率调节尾灯移位周期为多个时钟周期。4、由Verilog源代码生成RTL级电路：4、Quartus II设计验证：Quartus II 编译结果：将生成的文件通过JTAG方式下载到Trex C1开发板中：开发板引脚分配： 名称引脚号接口名称引脚号接口sw_in0Pin 14KEY0led_left0Pin 50LED0sw_in1Pin 13KEY1led_left1Pin 11LED1led_right0Pin 193LED3led_left2Pin 228LED2led_r