张敬帮(车尾灯设计)

电子设计自动化大作业题 目 汽车尾灯控制电路 班 级 电升11Q3 学 号 20113024085 姓 名 张敬帮 2011 年 11 月 03 日目录1设计要求。12总体设计1）端口定义.。12）总体结构。13） 各部分功能.。3 3单元电路设计.。63.1汽车尾灯控制电路的设计 1）端口定义.。72）VHDL源程序。83）仿真波形。84整体组装 1）总体设计电路图。102）整个系统仿真及分析。105设计体会。111.设计要求：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1)汽车正常运行时指示灯全灭。2)右转弯时，右侧3个指示灯按右循印顺序点亮。3)左转弯时，左侧3个指示灯按左循别顺序点亮。4)临时刹车时，所有指示灯随着cP时钟脉冲同步闪烁。2.总体设计2.1端口定义汽车右侧的指示灯RD1，RD2，RD3，汽车左侧的指示灯LD1，LD2，LD3，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, 汽车左侧3盏指示灯LD1、LD2、LD3和汽车右侧3盏指示灯RD1、RD2、RD3。2.2总体结构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；当汽车向右转弯时，汽车右侧的指示灯RD1，RD2，RD3顺次点亮；当汽车向左侧转弯时，汽车左侧的指示灯LD1，LD2，LD3顺次点亮；当汽车刹车时，汽车右侧的指示灯和汽车左侧的指示灯同时亮；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，汽车左侧3盏指示灯LD1、LD2、LD3和汽车右侧3盏指示灯RD1、RD2、RD3实现以上功能。系统的整体组装设计原理如图所示。整体组装设计原理 汽车运行状态表和总体框图汽车尾灯和汽车运行状态表如表1所示。汽车尾灯和汽车运行状态表1-1开关控制汽车运行状态右转尾灯左转尾灯S0 S1 S2R1 R2R3L1L2L30 0 0正常运行灯灭灯灭0 0 1左转弯灯灭按L1L2L3顺序循环点亮0 1 0右转弯按R1R2R3顺序循环点亮灯灭0 1 1临时刹车/检测随着cP时钟脉冲同步闪烁。汽车尾灯控制电路设计总体框图如图1所示：开关控制电路译码电路74138显示驱动电路记数电路74161R1R2R3 L1L2L3脉冲产生电路555图1 汽车尾灯控制电路设计总体框图2.3各部分功能 实现的主要功能是通过开关控制从而实现汽车尾灯的点亮方式。汽车尾灯控制器有4个模块组成，分别为：时钟分频模块、汽车尾灯主控模块，左边灯控制模块和右边灯控制模块，以下介绍各模块的详细设计。2.31时钟分频模块整个时钟分频模块的工作框图如图3.2所示。CLK CPSZ图2.31时钟分频模块工作框图时钟分频模块由VHDL程序来实现，下面是其中的一段VHDL代码：ARCHITECTURE ART OF SZ ISSIGNAL COUNT:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1THEN COUNT = COUNT + 1; END IF; END PROCESS; CP= COUNT(3);END ART;2.32 汽车尾灯主控模块汽车尾灯主控模块工作框图如图3.3所示LEFT LPRIGHT RPBRAKE LRNIGHT BRAKE_LED NIGHT_LEDCTRL 图2.32 主控模块工作框图汽车尾灯主控模块由VHDL程序来实现，下面是其中的一段VHDL代码：ARCHITECTURE ART OF CTRL ISBEGIN NIGHT_LED=NIGHT; BRAKE_LEDLP=0;RP=0;LRLP=0;RP=1;LRLP=1;RP=0;LRLP=0;RP=0;LR=1; END CASE; END PROCESS;END ART;2.33左边灯控制模块 左边灯控制模块的工作框图如图3.4所示。CLK LP LEDLLR LEDBBRRAKE LEDNNIGHT LC图2.33左边灯控制模块的工作框图左边灯控制模块由VHDL程序来实现，下面是其中的一段VHDL代码：ARCHITECTURE ART OF LC ISBEGIN LEDB=BRAKE; LEDN=NIGHT;PROCESS(CLK,LP,LR)BEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1 THEN IF(LR =0)THEN IF(LP = 0)THEN LEDL=0; ELSE LEDL=1; END IF; ELSE LEDL =0; END IF; END IF;END PROCESS;END ART;2.34右边灯控制模块右边灯控制模块的工作框图如图3.5所示CLK RP LEDRLR LEDBBRRAKE LEDNNIGHT RC图2.34 右边灯控制模块的工作框图右边灯控制模块由VHDL程序来实现，下面是其中的一段VHDL代码：ARCHITECTURE ART OF RC ISBEGIN LEDB=BRAKE; LEDN=NIGHT; PROCESS(CLK,RP,LR) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1 THEN IF(LR = 0)THEN IF(RP = 0)THEN LEDR =0; ELSE LEDR = 1; END IF; ELSE LEDR =0; END IF; END IF; END PROCESS;END ART;3单元电路设计3.1分频模块仿真及分析分频模块由VHDL程序实现后，其仿真图如图4.1所示图3.1 分频模块仿真图对其仿真图进行仿真分析：如图所示,首先生成一个600ns的时钟脉冲，通过时钟分频把600ns的脉冲分成一个40ns的脉冲，实现了信号同步。3.2汽车尾灯主控模块仿真及分析汽车尾灯主控模块由VHDL程序实现后，其仿真图如图4.2所示。图4.2主控模块时序仿真图对时序仿真图进行分析：RIGHT，LEFT, BRAKE 为输入信号，RIGHT为1表示右转，LEFT为1表示左转， BRAKE为1表示刹车。RP,LP, ,BRAKE_LED为输出信号。如图所示：当RIGHT为1时，产生一个RP为1的信号脉冲输出，当LEFT为1时，产生一个LP为1的信号脉冲输出，当BRAKE为1时，产生一个BRAKE_LED为1的信号脉冲输出。3.3左边灯控制模块仿真及分析左边灯控制模块由VHDL程序实现后，其仿真图如下图4.3所示。对时序仿真图进行分析：LP，LR, BRAKE 为输入信号，LP为1表示左转，LR为1表示右转，NIGHT为1表示夜间行路，BRAKE为1表示刹车。LEDL,LEDB,LEDN为输出信号,表示汽车左侧的三盏灯。如图所示：当LP为1时，LEDL输出为1表示左侧灯亮，当BRAKE为1时，LEDB输出为1表示左侧灯亮，当LR为1时，左侧三盏灯输出均为0。即没有灯亮。图3.3左边灯控制模块时序仿真图3.4右边灯控制模块仿真及分析右边灯控制模块由VHDL程序实现后，其仿真图如图4.4所示。图3.4 右边灯控制模块时序仿真图4.整体组装对时序仿真图进行分析：RP，LR, BRAKE 为输入信号，LR为1表示左转，RP为1表示右转BRAKE为1表示刹车。LEDR,LEDB,LEDN为输出信号,表示汽车右侧的三盏灯。如图所示：当RP为1时，LEDR输出为1表示右侧灯亮，当BRAKE为1时，LEDB输出为1表示右侧灯亮，当LR为1时，右侧三盏灯输出均为0。即没有灯亮。 4.1 总体设计电路图图4.1总体设计电路图4.2整个系统仿真及分析按图2.3组装系统后的仿真图如下图4.5所示。对时序仿真图进行分析：RIGHT，LEFT, BRAKE 为输入信号，RIGHT为1表示右转，LEFT为1表示左转， BRAKE为1表示刹车。RD1,RD2,RD3为输出信号，表示汽车右侧的三盏灯。LD1,LD2,LD3为输出信号，表示汽车左侧的三盏灯。如图所示：当RIGHT为1时，RD1输出为1表示右侧灯亮，当LEFT为1时，LD1为输出为1表示左侧灯亮，当BRAKE为1时，LD3,RD3输出均为1，表示左，右两侧各有一盏灯亮。图4.2 整个系统仿真图5设计体会 在这次课程设计的前期，我们先系统地学习了EDA概论，VHDL描述语言和设计应用方面的基础知识，使得能够较熟练地使用Quartus_II软件进行设计开发，用原理图输入及VHDL语言等设计输入并编译仿真，同时我们对以往学过的理论知识有了更加透彻的理解。我们的课题为数字式四路竞赛抢答器，根据电路的特点，我们采用层次化结构化设计，将此项设计任务分成若干模块，规定每一模块的功能和各模块之间的接口，然后再将各模块合起来调试。在设计的过程中，遇到问题我们先独立思考，查找资料。到自己不能解决的时候就和其他组研究讨论，向指导老师请教。这样既提高了我们独立发现问题、分析问题、解决问题的能力，又很好地培养了交流合作的精神。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。本实验通过EDA软件Quartus_II的实现，让我对VHDL语言有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。通过这次设计，进一步加深了对EDA的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。特别是当每一个