eda課程設(shè)計--汽車燈控制器設(shè)計

1、紹 興 文 理 學(xué) 院數(shù) 理 信 息 學(xué) 院EDA技術(shù)課 程 設(shè) 計 報 告題目 汽車燈控制器設(shè)計 姓 名 學(xué) 號 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 時 間 目 錄課程設(shè)計任務(wù)書I摘 要II1設(shè)計概述11.1EDA技術(shù)11.1.1EDA技術(shù)的概念11.1.2EDA技術(shù)的特點11.1.3EDA設(shè)計流程11.2VHDL語言介紹22設(shè)計方案32.1總體方案，模塊化描述32.2設(shè)計思路43設(shè)計實現(xiàn)53.1左右轉(zhuǎn)向燈控制模塊：53.2剎車燈控制模塊：53.3示廓燈控制模塊：63.4遠近光燈控制模塊：63.5警報燈控制模塊：74設(shè)計驗證84.1轉(zhuǎn)向燈控制模塊仿真及分析84.2剎車燈控制模塊仿真及分析94.3示廓燈控制模

2、塊仿真及分析104.4遠近光燈控制模塊仿真及分析114.5警報燈控制模塊仿真及分析124.6汽車燈所有控制模塊仿真及分析135總結(jié)14參考文獻15附錄16課程設(shè)計任務(wù)書班 級姓 名題 目汽車燈控制器技術(shù)參數(shù)、設(shè)計要求、檢測數(shù)據(jù)等采用基于VHDL的EDA設(shè)計方法，設(shè)計一個基于PLD的汽車尾燈控制電路。系統(tǒng)設(shè)計要求: （1）用左右轉(zhuǎn)向鍵控制汽車的左右轉(zhuǎn)向燈，轉(zhuǎn)向燈須閃爍顯示。（2）用按鍵代替剎車控制，剎車時2盞剎車燈同時點亮。（3）用一個按鍵控制夜間行駛時用的近光燈，用另一個按鍵控制夜間行駛時用的遠光燈，需先打開近光燈再打開遠光燈，遠光燈打開時近光燈關(guān)閉。（4）用按鍵控制緊急情況下的雙跳燈，須閃爍

3、顯示。設(shè)計進度安排或工作計劃2014.1.4 2014.1.5：熟悉課題，查詢相關(guān)資料，完成方案選擇。2014.1.62014.1.7，2014.1.102014.1.13：設(shè)計模塊劃分、實現(xiàn)及各模塊調(diào)試、驗證，整體實現(xiàn)、調(diào)試及驗證。2014.1.142014.1.15： 課程設(shè)計報告撰寫、修改，定稿上交。注：8、9兩日因監(jiān)考暫停，自行安排。其 它認真閱讀EDA技術(shù)課程設(shè)計報告撰寫規(guī)范；課題小組經(jīng)協(xié)商好要指定組長并明確分工，形成良好團隊工作氛圍；基于課題基本要求，各小組課再細化、增加要求；課題小組每成員均需各自撰寫一份課程設(shè)計報告。II汽車燈控制器摘 要本次設(shè)計我們采用了EDA技術(shù)，Quart

4、us 工作平臺和VHDL語言，設(shè)計了一種基于FPGA的汽車燈控制系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進行了仿真機驗證。在實驗過程中，采用按鍵形式來控制，這一控制電路，結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、操作方便、易理解掌握。本次設(shè)計的主要是用512分頻、IF語句的使用、case one語句的使用等來完成設(shè)計，通過這些模塊，實現(xiàn)了汽車左右轉(zhuǎn)向燈、遠近光燈、危險報警燈等的控制，由部分到整體的思路，簡單明了。這次設(shè)計主要目的是設(shè)計一個能適應(yīng)現(xiàn)代汽車智能化發(fā)展要求的汽車燈控制電路，在實驗中掌握現(xiàn)代汽車燈的工作原理。其二、也可以通過實驗加深對VHDL語言知識的理解和掌握，提高學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，還可以增強團隊之間的合作能力，使自己適應(yīng)不斷發(fā)

5、展的21世紀(jì)。關(guān)鍵詞： VHDL；汽車燈；IF語句；case one1 設(shè)計概述隨著人們生活水平的提高，汽車的消費量越來越大。因為人們也越來越忙，不管是夜晚還是陰雨、大霧等天氣原因的影響，人們都開著車在縱橫交錯的馬路上行駛。為了提高人們因夜晚或因天氣原因在縱橫交錯的馬路上駕駛的安全系數(shù)，也是為了減少交通事故的發(fā)生。我們采用了先進的EDA技術(shù)，Quartus 工作平臺和VHDL語言，設(shè)計了一種基于FPGA的汽車尾燈控制系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進行了仿真機驗證。這一控制電路，結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、操作方便、抗干擾能力強。將它應(yīng)用于現(xiàn)代汽車，不受黑夜或大霧、陰雨天氣因素的影響，可以提高安全行駛，避免交通事故的發(fā)

6、生。真正的讓消費者駕駛汽車的方便和安全。1.1 EDA技術(shù)1.1.1 EDA技術(shù)的概念EDA是電子設(shè)計自動化（Electronic Design Automation）的縮寫，在20世紀(jì)90年代初從計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)就是以計算機為工具，設(shè)計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言HDL完成設(shè)計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。1.1.2 EDA技術(shù)的特點利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)的設(shè)計

7、，具有以下幾個特點： 用軟件的方式設(shè)計硬件； 用軟件方式設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的； 設(shè)計過程中可用有關(guān)軟件進行各種仿真； 系統(tǒng)可現(xiàn)場編程，在線升級； 整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上，體積小、功耗低、可靠性高。因此，EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計的發(fā)展趨勢。1.1.3 EDA設(shè)計流程典型的EDA設(shè)計流程如下:1. 文本/原理圖編輯與修改。首先利用EDA工具的文本或圖形編輯器將設(shè)計者的設(shè)計意圖用文本或圖形方式表達出來。 2. 編譯。完成設(shè)計描述后即可通過編譯器進行排錯編譯，變成特定的文本格式，為下一步的綜合做準(zhǔn)備。 3. 綜合。將軟件設(shè)計與硬件的可實現(xiàn)性掛鉤，是將軟件轉(zhuǎn)化為硬件

8、電路的關(guān)鍵步驟。4. 行為仿真和功能仿真。利用產(chǎn)生的網(wǎng)表文件進行功能仿真，以便了解設(shè)計描述與設(shè)計意圖的一致性。5. 適配。利用FPGA/CPLD布局布線適配器將綜合后的網(wǎng)表文件針對某一具體的目標(biāo)器件進行邏輯映射操作，其中包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優(yōu)化、布局布線。適配報告指明了芯片內(nèi)資源的分配與利用、引腳鎖定、設(shè)計的布爾方程描述情況。 6. 功能仿真和時序仿真。7. 下載。如果以上的所有過程都沒有發(fā)現(xiàn)問題，就可以將適配器產(chǎn)生的下載文件通過FPGA/CPLD下載電纜載入目標(biāo)芯片中。8. 硬件仿真與測試。1.2 VHDL語言介紹VHDL(Very-High-Speed Integrated C

9、ircuit Hardware Description Language)主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，行為，功能和接口。除了含有許多具有硬件特征的語句外，VHDL的語言形式和描述風(fēng)格與句法是十分類似于一般的計算機高級語言。VHDL的程序結(jié)構(gòu)特點是將一項工程設(shè)計，或稱設(shè)計實體（可以是一個元件，一個電路模塊或一個系統(tǒng)）分成外部（或稱可是部分,及端口)和內(nèi)部（或稱不可視部分），既涉及實體的內(nèi)部功能和算法完成部分。在對一個設(shè)計實體定義了外部界面后，一旦其內(nèi)部開發(fā)完成后，其他的設(shè)計就可以直接調(diào)用這個實體。這種將設(shè)計實體分成內(nèi)外部分的概念是VHDL系統(tǒng)設(shè)計的基本點。VHDL語言的特點1. 用VHDL代碼而

10、不是用原理圖進行設(shè)計，意味著整個電路板的模型及性能可用計算機模擬進行驗證。2. VHDL元件的設(shè)計與工藝無關(guān)，與工藝獨立，方便工藝轉(zhuǎn)換。3. VHDL支持各種設(shè)計方法，自頂向下、自底向上或者混合的都可以。4. 可以進行從系統(tǒng)級到邏輯級的描述，即混合描述。5. VHDL區(qū)別于其他的HDL，已形成標(biāo)準(zhǔn)，其代碼在不同的系統(tǒng)中可交換建模。2 設(shè)計方案2.1 總體方案，模塊化描述圖 21汽車燈框圖2.2 設(shè)計思路1. 當(dāng)正常行駛（直線行駛）時，當(dāng)收到剎車信號（按鍵），剎車燈亮2. 當(dāng)有左右轉(zhuǎn)向信號（按鍵），左右轉(zhuǎn)向燈亮3. 當(dāng)收到遠近光燈信號（按鍵），根據(jù)實際情況（信號），交替使用遠近光燈4. 當(dāng)車出現(xiàn)

11、故障（按鍵信號），示廓燈亮；當(dāng)有危險警報信號，危險警報燈閃爍注：設(shè)計中用到的信號一律是按鍵形式，當(dāng)同時收到是故障信號和危險信號時，示廓燈和危險警報燈亮信號端口：數(shù)據(jù)入口：RT： 右轉(zhuǎn)信號；LT： 左轉(zhuǎn)信號；BRAKE： 剎車信號；BUG： 示廓燈信號； FAR: 遠光燈信號 NEAR： 近光燈信號 RISK： 危險警報燈信號數(shù)據(jù)出口：CLK： 時鐘信號 LP： 左側(cè)燈顯示；RP： 右側(cè)燈顯示；BP： 示廓燈顯示；FP： 遠光燈顯示；NP： 近光燈顯示；RT、LT： 警報燈顯示；BRAKE_LED（BL）： 剎車燈顯示系統(tǒng)設(shè)計與方案：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，采用自頂向下設(shè)計方法，它由汽車行駛信號，主控

12、模塊、時鐘信號和時鐘分頻四部分組成。系統(tǒng)功能：用6個發(fā)光管模擬6個汽車燈（左右轉(zhuǎn)向燈兩個，遠近光燈兩個，剎車燈為一個，示廓燈為一個），用5個開關(guān)作為汽車控制信號,分別為：左拐、右拐、故障和剎車，遠近控制。3 設(shè)計實現(xiàn)3.1 左右轉(zhuǎn)向燈控制模塊：數(shù)據(jù)輸入：CLK：時鐘信號 LT：左轉(zhuǎn)燈控制信號 RT：右轉(zhuǎn)燈控制信號數(shù)據(jù)輸出：LP：左邊燈顯示控制信號 RP：右邊燈顯示控制信號PROCESS(CLK,LT,RT) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK = '1'THEN COUNT <= COUNT + 1; END IF; case O is when

13、 "10" =>LP<=COUNT(7); RP<='0' when "01" =>RP<=COUNT(7); LP<='0' when others =>LP<='0'RP<='0' end case; END PROCESS;3.2 剎車燈控制模塊：數(shù)據(jù)輸入：CLK：時鐘信號 BRAKE：剎車燈控制信號數(shù)據(jù)輸出 BL1、BL2：剎車燈顯示控制信號PROCESS(CLK,BRAKE) BEGIN IF CLK'EVENT AND

14、 CLK = '1'THENIF BRAKE='1' THEN BL1<='1'BL2<='1'ELSE BL1<='0'BL2<='0'END IF;END IF;END PROCESS;3.3 示廓燈控制模塊：數(shù)據(jù)輸入：CLK：時鐘信號 BUG：示廓燈控制信號數(shù)據(jù)輸出：BP1、BP2、BP3、BP4：示廓燈顯示控制信號PROCESS(CLK,BUG)BEGINIF BUG='1' THEN BP1<='1'BP2<='1

15、'BP3<='1'BP4<='1'ELSE BP1<='0'BP2<='0'BP3<='0'BP4<='0'END IF;END PROCESS;3.4 遠近光燈控制模塊：數(shù)據(jù)輸入：CLK：時鐘信號FAR：遠光燈信號 NEAR:近光燈信號數(shù)據(jù)輸出：FP1、FP2：遠光燈顯示NP1、NP2：近光燈顯示PROCESS(CLK,FAR,NEAR)BEGINIF CLK'EVENT AND CLK = '1'THENcase K ISWHE

16、N"10"=>FP1<='1'FP2<='1'NP1<='0'NP2<='0'WHEN"01"=>FP1<='0'FP2<='0'NP1<='1'NP2<='1'WHEN"11"=>FP1<='1'FP2<='1'NP1<='0'NP2<='0'WHEN&q

17、uot;00"=>FP1<='0'FP2<='0'NP1<='0'NP2<='0'END CASE;END IF;END PROCESS;3.5 警報燈控制模塊：數(shù)據(jù)輸入：CLK：時鐘信號RISK：危險報警燈信號數(shù)據(jù)輸出：LP1、LP2、RP1、RP2四個危險燈顯示PROCESS(CLK,LT,RT,RISK) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK = '1'THEN COUNT <= COUNT + 1; END IF; IF RISK=

18、9;1' THEN LP1<=COUNT(7);LP2<=COUNT(7); RP1<=COUNT(7);RP2<=COUNT(7); END IF;END PROCESS;4 設(shè)計驗證4.1 轉(zhuǎn)向燈控制模塊仿真及分析圖 41左右轉(zhuǎn)向燈控制模塊仿真左右轉(zhuǎn)向燈控制模塊由VHDL程序?qū)崿F(xiàn)后，其仿真圖如圖 41。對仿真圖進行分析：RT、LT為左右燈輸入信號，RP、LP為左右燈顯示信號，當(dāng)遇到時鐘上升沿，由CASE O語句模塊控制，當(dāng)接受到轉(zhuǎn)向信號時，左右轉(zhuǎn)向燈亮起。當(dāng)O為“10”時，右轉(zhuǎn)向燈亮；當(dāng)O為“01”時，左轉(zhuǎn)向燈亮；當(dāng)O為其他情況時，左右轉(zhuǎn)向燈都不亮。4.2

19、剎車燈控制模塊仿真及分析42剎車燈控制模塊仿真剎車燈控制模塊由VHDL程序?qū)崿F(xiàn)后，其仿真圖如42。對仿真圖進行分析：BRAKE為輸入信號，BL1、BL2為剎車燈顯示信號，當(dāng)遇到時鐘上升沿，代表接收到剎車信號（按鍵），剎車燈亮起。4.3 示廓燈控制模塊仿真及分析圖 43示廓燈控制模塊仿真示廓燈控制模塊由VHDL程序?qū)崿F(xiàn)后，其仿真圖如圖 43。對仿真圖進行分析：BUG為輸入信號，BP1、BP2為示廓燈顯示信號。在實際生活中，當(dāng)遇到路障或者需要靠邊停車時，示廓燈需要亮。所以設(shè)計當(dāng)中當(dāng)接收到按鍵信號時，示廓燈亮起。4.4 遠近光燈控制模塊仿真及分析圖 44遠近光燈控制模塊仿真遠近光燈控制模塊由VHDL

20、程序?qū)崿F(xiàn)后，其仿真圖如圖 44。對仿真圖進行分析：FAR、NEAR為遠近光燈輸入信號，F(xiàn)P1、FP2、NP1、NP2為遠近光燈顯示信號，同左右轉(zhuǎn)向燈一個原理，采用case one語句，當(dāng)K為“10”時遠光燈亮，近光燈不亮；當(dāng)K為“01”時近光燈亮，遠光燈不亮；當(dāng)K為“11”時先近光燈亮，然后接收到遠光燈亮的信號時，覆蓋近光燈，最后遠光燈亮，近光燈不亮；當(dāng)K為“00”時，遠近光燈都不亮。4.5 警報燈控制模塊仿真及分析圖 45警報燈控制模塊仿真警報燈控制模塊由VHDL程序?qū)崿F(xiàn)后，其仿真圖如圖 45。對仿真圖進行分析：RISK為危險報警燈輸入信號，LP1、LP2、RP1、RP2為危險報警燈顯示，當(dāng)

21、有緊急情況信號時，危險報警燈亮。4.6 汽車燈所有控制模塊仿真及分析圖 46汽車燈所有控制模塊仿真仿真分析見各模塊。5 總結(jié)參考文獻1 雛其洪 編著 張洪欣 主審 EDA技術(shù)試驗教程M 北京 中國電力出版社 2001.2 P1362 曹盺燕 周鳳臣 聶春燕 編著EDA技術(shù)試驗與課程設(shè)計M 北京 清華大學(xué)出版社 2003 P1033 馬淑芝 侯志輝 編著現(xiàn)代汽車電器及其維修M 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社2006 P158-P1674 王秀 汽車轉(zhuǎn)向燈控制器設(shè)計J電子技術(shù)2001年第01期 P135 關(guān)世華 淡EDA技術(shù)的作用J 科技探索2013年第1期 P58附錄LIBRARY IEEE;USE

22、IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;E BUG:IN STD_LOGIC;-示廓燈控制信號 LP1,LP2,RP1,RP2:OUT STD_LOGIC; 轉(zhuǎn)向燈顯示信號 BL1,BL2:OUT STD_LOGIC;-剎車燈顯示信號 FP1,FP2,NP1,NP2:OUT STD_LOGIC; -遠近光燈顯示信號 BP1,BP2,BP3,BP4:OUT STD_LOGIC示廓燈顯示信號 );END;ARCHITECTURE ART OF zx ISSIGNAL COUNT:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNT

23、O 0);SIGNAL O: STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0);SIGNAL K: STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0);BEGIN O<=LT&RT; K<=FAR&NEAR;U1:PROCESS(CLK,LT,RT,RISK) 轉(zhuǎn)向燈控制進程 BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK = '1'THEN時鐘分頻 COUNT <= COUNT + 1; END IF; IF RISK='1' THEN 當(dāng)危險報警燈控制信號有效時，危險報警燈閃爍LP1<=

24、COUNT(7);LP2<=COUNT(7); RP1<=COUNT(7);RP2<=COUNT(7); ELSE case O is -當(dāng)左轉(zhuǎn)向控制有效時，左轉(zhuǎn)向燈閃爍；當(dāng)左轉(zhuǎn)向控制有效時，右轉(zhuǎn)向燈閃爍 WHEN "10" =>LP1<=COUNT(7);LP2<=COUNT(7); RP1<='0'RP2<='0' WHEN "01" =>RP1<=COUNT(7);RP2<=COUNT(7); LP1<='0'LP2<=&#

25、39;0' WHEN ORHERS=>LP1<='0'LP2<='0'RP1<='0'RP2<='0' END CASE; END IF; END PROCESS; U2:PROCESS(CLK,BRAKE)剎車燈控制進程 BEGIN NTITY zx IS PORT(CLK,LT,RT,RISK,BRAKE:IN STD_LOGIC;-時鐘、轉(zhuǎn)向燈、危險警報燈、剎車燈控制信號 FAR,NEAR:IN STD_LOGIC;-遠近光燈控制信號 IF CLK'EVENT AND CLK = '1'THENIF BRAKE='1' THEN -當(dāng)剎車控制有效時，剎車燈亮BL1<='1'BL2<='1'ELSE 否則剎車燈滅BL1<='0'BL2<=&#