基于VHDL语言的汽车尾灯的设计

1、基于VHDL语言的汽车尾灯的设计长沙理工大学城南学院 EDA技术与运用课程项目报告基于VHDL语言的汽车尾灯的设计1设计项目及问题分析11 设计项目12 项目分析2设计的目的及意义2 1 设计的目的2 2 设计的意义3设计步骤3画出总体电路原理框图3画出功能表3编写 VHDL 程序代码3用Quartus n软件进行调试3顶层模块图54波形仿真及分析4 1 波形仿真42 波形分析105总结1. 设计项目及问题分析1.1设计项目设计一个汽车尾灯的控制电路，用6只发光二极管模拟6盏汽车尾灯（汽车 尾部左、右各3盏），用两个开关作为转弯控制信号（一个开关控制右转弯，另 一个开关控制左转弯）。要求：当汽

2、车往前行驶时（此时两个开关都未接通），6 盏灯全灭。当汽车转弯时，若右转弯（即右转弯开关接通），右边3盏尾灯从左 到右顺序亮灭，左边3盏灯全灭；若左转弯（即左转开关接通），左边3盏尾灯从右至左顺序亮灭，右边3盏灯全灭。当左、右两个开关同时接通时，6盏尾灯同时明、暗闪烁。1. 2项目分析用 6 只发光二极管（leftdeng0 leftdeng1、leftdeng2 righdeng0 righdeng1、 righdeng2模拟6个汽车尾灯（左右各3个），用两个开关（tleft、tright）作为汽车控制信号，分别为：前往行驶、左转弯、右转弯、和刹车。前往行驶时，6个汽车尾灯全灭；左转弯时，左

3、边3个灯从右到左顺序亮灭, 右边3个灯全灭；右转弯时，右边3个灯从左到右顺序亮灭，左边 3个灯全灭;刹车时，6个灯同时明、暗闪烁。根据以上分析可以画出尾灯和汽车运行关系表 如下所示:开关控制汽车运行状态左边灯右边灯tleft trightleftdeng （0、1、2）rightdeng （0、1、2）0 0汽车前往行驶灯灭灯灭10汽车左转弯从右到左顺序亮灭灯灭01汽车右转弯灯灭从左到右亮火11刹车6个灯同时明、暗闪烁通过以上分析，可以编写出VHDL语言程序代码，通过Quartus n软件进行程序的调试和仿真。2. 设计的目的及意义2. 1设计的目的其一、设计一个能适应现代汽车智能化发展要求的

4、汽车尾灯控制电路。改善 以前的汽车尾灯控制系统，降低汽车尾灯控制器的生产成本。其二、学好VHDL 这门硬件描述语言，加深对 VHDL语言知识的理解和掌握，提高学习能力和创新能力，使自己适应不断发展的 21世纪。2. 2设计的意义随着(EDA)仿真技术的发展，数字系统的设计技术和设计工具发生了深刻的 变化。利用硬件描述语言(VHDL )对数字系统的硬件电路进行描述是 EDA的关键技术之一。VHDL语言是目前主流的硬件描述语言， 它具有很强的电路描述 和建模能力，具有与具体电路无关和与设计平台无关的特性，在语言易读性和层 次化结构方面表现出强大的生命力和应用潜力。随着人们生活水平的提高，汽车的消费

5、量越来越大。因为人们也越来越忙, 不管是夜晚还是阴雨、大雾等天气原因的影响，人们都开着车在纵横交错的马路上行驶，所以人们对汽车安全行驶的要求也越来越高，汽车尾灯控制系统给大家 带来了极大的方便。汽车尾灯控制系统是随着汽车智能化技术的发展而发展起来 的，汽车尾灯一般是用于微处理器的硬件结构构成， 正是因为硬件电路的局限性， 不但不能随意的更改电路内部功能和性能， 而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。为了提高人们因夜晚或因天气原因在纵横交错的马路上驾驶的安全系数， 也是为了减少交通事故的发生。我们采用了先进的EDA技术，Quartu

6、s n工作平台和 VHDL 语言，设计了一种基于 FPGA 的汽车尾灯控制系统，并对系统进行 了仿真机验证。用一片FPGA芯片实现了现代汽车智能化的尾灯控制系统。 通过 仿真及验证的结果分析， 完全适应现代汽车智能化发展要求。 不但简化了以前的 汽车尾灯控制系统结构， 大大降低了生产成本， 而且提高了系统的先进性和可靠 性。能实现控制器的系统编程。 采用这种器件开发的数字系统其升级与改进非常 方便。这一控制电路，结构简单、性能稳定、操作方便、抗干扰能力强。将它应用 于现代汽车，不受黑夜或大雾、阴雨天气因素的影响，可以提高安全行驶，避免 交通事故的发生。真正的让消费者驾驶汽车的方便和安全。3设计

7、步骤3 1 画出总体电路原理框图通过 12 的项目分析，可以画出汽车尾灯控制电路的总体电路原理框图如 下所示：汽车尾灯控制电路原理框E3. 2画出功能表根据设计项目要求和电路原理框图可以画出汽车尾灯控制逻辑功能表如下 所示:开关控制三进制计数器6个指示灯tiefttrightQ1Q0Leftde ng(0、1、2) rightdeng(0、1、2)00XX0 0 00 0 0011 0 00 0 010100 1 00 0 0110 0 10 0 0010 0 00 0 101100 0 00 1 0100 0 01 0 011XX1 1 11 1 13. 3编写VHDL程序代码根据以上汽车尾

8、灯控制逻辑功能表和控制电路原理框图可以编写出汽车尾 灯控制电路的VHDL程序代码如下:LIBRAR Y IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use ieee.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY weideng IS实体-端口说明-结构体部分port(clk,tright,tleft:IN STD_LOGIC;rightdeng:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);leftdeng:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);END ENTITY weideng;ARCHITECTURE q

9、iche OF weideng ISSIGNAL leftd:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);SIGNAL rightd:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);BEGINcontrol:PROCESS(clk,tleft,tright)BEGINIF clkEVENT AND clk=1THEN#IF rightd=01THEN-右信号rightd=11;ELSE rightd=(rightd-1);END IF;IF leftd=01THEN-左信号leftd=11;ELSE leftd=(leftd-1);END IF;END IF;END P

10、ROCESS control;proout:PROCESS(clk,tright,tleft,rightd,leftd)BEGINIF clkEVENT AND clk=1THEN9IF tright=1THEN-右信号有效时leftdengrightdengrightdengrightdengrightdeng=000;END CASE;ELSIF tright=0THEN-右信号无效rightdeng=000;-右边 3 个灯全灭END IF;-左信号有效IF tleft=1THENrightdengleftdeng leftdeng leftdeng leftdeng=000;END C

11、ASE;ELSIF tleft=0THEN-左信号无效leftdeng=000;-左边 3 个灯全灭END IF;IF tleft=1AND tright=1 THEN-左右信号都有效时 6 个灯全亮leftdeng=111;rightdeng=111;ELSIF tright=0AND tleft=0THEN-左右信号都无效时 6 个灯全灭leftdeng=000;rightdengNew Project Wizard进入新建工程对话框单击Next进入新建工程路径、名称、顶层实体指定对话框（选择 好保存路径、输入工程名为 weideng，由于只是进行功能和时序仿真，所以直接单击 Finish

12、 即可。其次是建立 VHDL 程序文件（选择 FileNew 打开新建文件 对话框 选择 VHDL File 即可）。最后是输入汽车尾灯控制电路程序代码 保存对该工程文件进行全程编译处理。如果在编译的过程中发现有错误，则找 出并更正错误，直至编译成功为止。3. 5 顶层模块图UEIJi elki丽常曲:Itleftelkrieh(t(Jeng2.DJtrighrt1电ftdng 卩一-Dtl&ft二IlgalBglB P I i.rl .1 I J iBBi I I m I S S - S u rj 8 - j I 8lit同亍 _rihtd&nflp.O4. 波形仿真及分析4. 1波形仿真先

13、选择 FileNew Other FilesVector Waveform File 单击 OK 即可在name下单击鼠标右键 lnsertlnsert Nodoe or BusNode Finder 先在 Filter：中选择Pins:allList单击“ ”符号添加所有引脚OKOK 设臵好电平 后保存。再选择 ProcessingSimulator ToolM Simulation mode栏选择Fun cti on al（如果是进行时序仿真要选择Timi ng、进行功能仿真选择Fun cti on al)Ge nerate Fun cti onal Simulati on Netlist

14、startRe port完成了功能仿真。进行时序仿真与功能仿真的步骤差不多，只是要在Simulation mode栏选择Timing 就行了。4. 2波形分析功能仿真的波形图如下所示:Haslcf TimeBar2.0 nt2J2J Partei:Iniwvat1.71 ntStartOpsAelk.st5 riVJrrIS1 DOI X 030 X iw X X111神a详？10TJ nij 6 TJ TJ TJ J ( d t 点 gllrflL1L1=由上图仿真的波形可以看出：当左、右信号都无效时，则6个灯全灭；当左、 右信号都有效时全亮；当左信号有效、右信号无效时，左边 3个灯从右到左

15、依次亮灭，右边灯全灭;当右信号有效、左信号无效时，右边 3个灯从左到右依次亮灭，左边灯全灭；完全与功能表一致。5. 总结通过设计汽车尾灯控制电路，我们（雷远辉、罗运康）查阅各种 VHDL语言资料及思考讨论而完成这次设计项目。 在设计的过程中经过了选题的彷徨以及设 计程序的繁复等阶段，提高了思考、编程能力和团队的协作能力，更加加深了我 们对于硬件描述语言这门课程的理解和学习。 我们设计的汽车尾灯控制电路有我 们自己团队的创新。对于设计中遇到的难题，我们明白了应该自己积极动脑思考的同时，还要请 教老师和同学，要以积极的态度去设计和分析设计项目，最终完成设计。这次设 计使我们明白了只有书本上的知识是

16、不够的， 还应该加强自己的动手能力，将理11论应用于实践，才能学到真正的知识。通过本次设计，不仅培养了我们实际操作能力， 也培养了我们灵活运用知识，理论联系实际，独立自主的进行设计的能力。这次设计不仅是一个学习新知识、新方法的机会， 同时也是对我们所学知识的一次综合的检验和复习， 使我们明白了知己的缺陷所在， 从而及时的查缺补漏。 这样的设计， 真正的让我们学以致用。在设计中要求我们要有耐心和毅力，还要细心，稍不谨慎，一个小小的错误就会导致结果的不正确，二对错误的检查要求我们要有足够的耐心。 通过这次设计和设计在遇到的问题，我们也积累了一定的经验， 以后从事集成电路设计工作会有一定的帮助。在应

17、用VHDL 的过程中让我们真正领会到了其并行运行与其它软件顺序运行的差别及其在电路设计上的优越性。用 VHDL 硬件描述语言来进行数字系统的设计方便灵活。 这样的设计方法不但降低了开发的成本， 而且缩短了开发的周期。在这次设计中用到的技巧有：用了至上而下的顺序设计方式；其中用到了 if语句、case语句、进程语句（ProcesS 等。13营伺N片片研制基于ft内找11123.4567.89.01234567819021223456782901234356378390123456748490512345678590162364系统的设计与研究PV8/A 内嵌 EEPROM 的工艺和制程方法及对良率的影响 自控制汽研制）调节器 /IP 协议栈的实现究与处理技术的研究究研究与开发 实手现持控制面板的研制 浊度仪的研制 线切割 机 床短循环走丝方式研究研制制 制应用 的研制信计仪号的检研测制仪 象站计究 象践站研究 究与实现 优统测化研量的制系研统究研究 研置究研究究 污染测量仪的研制 设设控计备制与的器实数的现控研改制造 谱在AN