EDA课程设计10312班王丽君1003021224

1、 EDA技术应用课程设计报告专 业： 通信工程 班 级： 10312 姓 名： 王丽君 指导教师： 彭敏 王瑞瑛 2012 年 12 月 2 日 目 录 1. 设计任务及要求11.1设计任务11.2设计要求12. 设计方案13各组成模块原理及相应的程序23.1汽车尾灯主控模块23.2右边灯控制模块43.3左边灯控制模块63.4时钟分频模块83.5顶层文件的VHDL程序设计94.整体设计114.1系统仿真图114.2系统电路图11图3-9 系统整体电路图设计115.硬件测试125.1端口设置125.2测试结果126.心得体会127.指导教师意见13参考文献.13 汽车尾灯控制器的设计1. 设计任

2、务及要求1.1设计任务 假设汽车尾部左右两侧各有3盏指示灯，其控制功能应包括： （1） 汽车正常行驶时指示灯都不亮。 （2）汽车右转弯时，右侧的一盏指示灯亮。 （3）汽车左转弯时，左侧的一盏指示灯亮。 （4）汽车刹车时，左右两侧的一盏指示灯同时亮。 （5）汽车在夜间行驶时，左右两侧的一盏指示灯同时一直亮，供照明使用。1.2设计要求（1） 采用VHDL语言编写程序，并在QuartusII工具平台中进行开发，下载到EDA实验箱进行验证。（2） 编写设计报告，要求包括方案选择、程序清单、调试过程、测试结果及心得体会。2. 设计方案 根据系统设计要求，系统设计采用自顶向下的设计方法，顶层设计采用原理图

3、设计方案，它是由时钟分频模块、汽车尾灯主控模块、左边灯控制模块、右边灯控制模块四部分组成。 汽车行驶信号主控模块左灯控制模块右灯控制模块显示时钟 图2-1 系统整体组装设计原理图 系统的输入信号包括：系统时钟信号CLK，汽车左转弯控制信号LEFT，汽车1 右转弯控制信号RIGHT，刹车信号BRAKE，夜间行驶信号NIGHT。 系统的输出信号包括：汽车左侧3 盏指示灯LLED1，LLED2，LLED3和汽车右侧3 盏指示灯RLED1，RLED2，RLED3。 当汽车正常行驶时所有的指示灯都不亮，当汽车向左转时，汽车左边的指示灯LLED1亮，当汽车向右转时，汽车右边的指示灯RLED1亮，当汽车刹车

4、时，左右的LLED2、RLED2亮，当汽车夜间行驶时，汽车左右的LLED3、RLED3一直亮。 通过编写相关VHDL语言程序实现以上功能，将四个模块的各个程序编写出来作为相应的底层文件，然后再设计一个顶层文件将四个不同模块连接起来，实现成整体的程序。通过不同模块生成相应的元件，将生成的各个元件按功能进行连接形成整体的设计电路。在完成编程后，再进行功能，时序仿真，最后进行硬件检测。3各组成模块原理及相应的程序3.1汽车尾灯主控模块 图3-1 汽车尾灯主控模块a. 数据入口 ： LEFT：左转信号； RIGHT：右转信号； BRAKE：刹车信号； LR：错误控制信号； NIGHT：夜间行驶信号；

5、b.数据出口： LP：左侧灯控制信号；RP：右侧灯控制信号； BRAKE_LED：刹车控制信号； NIGHT_LED：夜间行驶控制信号； c.模块程序LIBRARY IEEE; 1 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY MC ISPORT(LEFT,RIGHT,BRAKE,NIGHT:IN STD_LOGIC; -设定四个输入LP,RP,LR,BRAKE_LED,NIGHT_LED:OUT STD_LOGIC); -设定五个输出END MC;ARCHITECTURE ART OF MC ISBEGIN NIGHT_LED<=NIGHT;BRAKE_LED&

6、lt;=BRAKE;PROCESS(LEFT,RIGHT)VARIABLE TEMP:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);BEGINTEMP:=LEFT & RIGHT;CASE TEMP ISWHEN "00" =>LP<='0'RP<='0'LR<='0'-当汽车直行时，左右灯都不亮WHEN "01" =>LP<='0'RP<='1'LR<='0'-当汽车右拐时，右拐指示灯亮WH

7、EN "10" =>LP<='1'RP<='0'LR<='0' -当汽车左拐时，左指示灯亮WHEN OTHERS=>LP<='0'RP<='0'LR<='1'-当汽车刹车时，左右灯都亮END CASE;END PROCESS;END ART;d.功能： 该段程序用于对汽车尾灯进行整体控制，当输入为左转信号时，输出左侧灯控制信号；当输入为右转信号时，输出右侧灯控制信号；当同时输入LEFT和RIGHT信号时，输出错误控制信号。当输入为刹

8、车信号时，输出刹车控制信号；当输入为夜间行驶信号时，输出为夜间行驶控制信号。 仿真图: 图3-2 汽车尾灯时序仿真图3.2右边灯控制模块 图3-3 汽车右边灯控制模块a.数据入口： CLK：时钟控制信号； RP：右侧灯控制信号；LR：错误控制信号； BRAKE：刹车控制信号；NIGHT：夜间行驶控制信号； b.数据出口:LEDR：右侧RD1灯控制信号； LEDB：右侧RD2灯控制信号；LEDN：右侧RD3灯控制信号；c.模块程序LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY RC IS PORT(CLK,RP,LR,BRAKE,NIGHT:I

9、N STD_LOGIC; LEDR,LEDB,LEDN: OUT STD_LOGIC); END; ARCHITECTURE ART OF RC ISBEGIN LEDB<=BRAKE; LEDN<=NIGHT; PROCESS(CLK,RP,LR) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN -时钟上升沿有效IF(LR = '0')THEN -没有错误信号时IF(RP = '0')THEN -没有右转信号时LEDR <='0' -右信号灯不亮 ELSE -相反情况 LED

10、R <= '1' -有右转信号时右信号灯亮END IF; ELSE LEDR <='0' -有错误信号则灯不亮END IF; END IF; END PROCESS; END ART; d.功能： 本描述用于控制右侧灯的亮、灭和闪烁情况，当时钟上升沿信号和右侧灯控制信号或刹车控制信号或夜间行驶信号同时出现时，右侧相应的灯亮或出现闪烁。当错误控制信号出现时，RD1灯不亮。 3 3.3左边灯控制模块 图 3-4 左边灯控制模块a. 数据入口 LP:左侧灯控制信号； LR：错误控制信号； BRAKE:刹车控制信号； NIGHT:夜间行驶控制信号； b.数据

11、出口 LEDL：左侧LD1灯控制信号； LEDN：左侧LD3灯控制信号； LEDB：左侧LD2灯控制信号； CLK：时钟控制信号；c.模块程序LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY LC IS PORT(CLK,LP,LR,BRAKE,NIGHT:IN STD_LOGIC; LEDL,LEDB,LEDN: OUT STD_LOGIC); END; ARCHITECTURE ART OF LC IS BEGIN LEDB<=BRAKE; LEDN<=NIGHT;PROCESS(CLK,LP,LR) BEGIN IF CLK&#

12、39;EVENT AND CLK = '1' THEN -时钟上升沿有效IF(LR ='0')THEN -没有错误信号时IF(LP = '0')THEN -没有左转信号2 LEDL<='0' -左信号灯不亮ELSE LEDL<='1' -有左转信号时左信号灯亮END IF; ELSE -错误信号出现时不亮LEDL <='0' END IF; END IF; END PROCESS; END ART; 功能：本程序用于控制左侧灯的亮、灭和闪烁情况，当时钟上升沿信号和左侧灯控制信号或刹

13、车控制信号或夜间行驶信号同时出现时，左侧相应的灯亮或出现闪烁。当错误控制信号出现时，LD1灯不亮。仿真图 图3-5 左边灯控制模块仿真图 3.4时钟分频模块 图3-6时钟分频模块a. 数据入口：CLKb. 数据出口: CPc. 模块程序 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CLK_1 IS PORT(CLK:IN STD_LOGIC; CP:OUT STD_LOGIC); END; ARCHITECTURE ART OF CLK_1 IS SIGNAL COUNT:

14、STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK ='1'THEN COUNT<=COUNT+1; END IF; END PROCESS; CP<=COUNT(2); -进行8分频 END ART; d.功能： 这块的功能是对左右两边的LLED1、RLED1的闪烁时间间隔，以CLK为输入信号， CP为输出信号，在程序中定义一个八位节点信号COUNT来放计数值，当CLK的上升沿到来时就开始计数，最后将COUNT(2)给CP，实现对CLK的8分频。2 再将CP

15、的电平信号分别和LEDL、LEDR电平与，最后用输出的电平来控制.汽车左右的LLED1、RLED1，实现左右转的指示功能。 仿真图： 图3-7 时钟分频模块仿真图3.5顶层文件的VHDL程序设计Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Use ieee.std_logic_unsigned.all;Entity ourdesign isPort(clk:in std_logic;Left:in std_logic;Right:in std_logic;Brake:in std_logic;Night:in std_logic;Ld1,Ld2,Ld3:ou

16、t std_logic;Rd1,Rd2,Rd3:out std_logic);End;Architecture aabb of ourdesign isComponent CLK_1 isPort(clk:in std_logic;Cp:out std_logic);End component;Component MC isPort(left,right,brake,night:in std_logic;2 Lp,rp,lr,brake_led,night_led:out std_logic);End component;Component LC isPort(clk,lp,lr,brake,

17、night:in std_logic;Ledl,ledb,ledn:out std_logic);End component;Component RC isPort(clk,rp,lr,brake,night:in std_logic;Ledr,ledb,ledn:out std_logic);End component;Signal t0,t1,t2,t3,t4:std_logic; -定义中间信号以方便元件例化Signal e0,e1,e2,e3,e4,e5:std_logic;signal tm:std_logic;beginU1:CLK_1 port map(clk,tm);U2:MC

18、 port map(left,right,brake,night,t0,t1,t2,t3,t4);U3:LC port map(clk,t0,t2,t3,t4,e0,e1,e2);U4:RC port map(clk,t1,t2,t3,t4,e3,e4,e5);Ld1<=e0 and tm;Ld2<=e1;Ld3<=e2;Rd1<=e3 and tm;Rd2<=e4;Rd3<=e5;End architecture aabb; 相应功能说明：采用元件例化的设计方法将各个底层模块连接起来，整体完成汽车尾灯能。2 4.整体设计4.1系统仿真图时序仿真 图3-8系

19、统仿真图4.2系统电路图 图3-9 系统整体电路图设计2 5.硬件测试 选用硬件芯片为EP1K30T144-35.1端口设置 输入端口：Clk-PIN125选用1Hz脉冲 开关控制 LEFT-PIN32-SW1RIGHT-PIN33-SW2BRAKE-PIN36-SW3NIGHT-PIN37-SW4 输出端口： 彩灯显示LD1-PIN31-D112LD2-PIN30-D111LD3-PIN29-D110RD1-PIN26-D107RD2-PIN27-D108RD3-PIN28-D1095.2测试结果当打开单独左转开关，D112(LD1)亮；当打开单独右转开关，D107(RD1)亮；当左右同时打开时，D112,D107(LD1,RD1)都不亮；当打开夜行或刹车开关时，D111和D108(LD2和RD2)都