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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 成績： 分××××系課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 書課程設(shè)計(jì)名稱電子產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)題 目汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)學(xué) 生 姓 名專 業(yè)班 級指 導(dǎo) 教 師日期：2010年7月5日摘要：本設(shè)計(jì)根據(jù)計(jì)算機(jī)中狀態(tài)機(jī)原理，利用VHDL設(shè)計(jì)汽車尾燈控制器的各個模塊，并使用EDA 工具對各模塊進(jìn)行仿真驗(yàn)證。汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)分為4個模塊：時鐘分頻模塊、汽車尾燈主控模塊、左邊燈控制模塊和右邊燈控制模塊。把各個模塊整合后就形成了汽車尾燈控制器。通過輸入系統(tǒng)時鐘信號和相關(guān)的汽車控制信號，汽車尾燈將正確顯示當(dāng)前汽車的控制狀態(tài)。關(guān)鍵字：時鐘信號，EDA工具，狀

2、態(tài)機(jī)Abstract: This design is according to the computer state machine theory, using VHDL taillight design the various parts of the controller and use the EDA tools for simulation of each module.Car taillight controller design is divided into four modules: the clock frequency module, the taillight major

3、 control module, left lamp control module and right lamp control module.Each module after the formation of a car taillight integrated controller.Through the input system clock signal and the signal related to vehicle control, vehicle tail lights will correctly display the current state of vehicle co

4、ntrol.Key words: The clock signal, EDA tools, the computer state machine theory目 錄1. 總體設(shè)計(jì)方案12. 單元模塊設(shè)計(jì)22.1 汽車尾燈控制器各組成模塊22.2 汽車尾燈控制器設(shè)計(jì)22.2.1 時鐘分頻模塊22.2.2 汽車尾燈主控模塊42.2.3 左邊燈控制模塊52.2.4 右邊燈控制模塊53. 系統(tǒng)仿真與調(diào)試63.1 分頻模塊仿真及分析63.2 汽車尾燈主控模塊仿真及分析83.3 左邊燈控制模塊仿真及分析93.4 右邊燈控制模塊仿真及分析103.5 整個系統(tǒng)仿真及分析114. 設(shè)計(jì)總結(jié)135. 參考文獻(xiàn)14

5、6. 附錄15前言EDA是電子設(shè)計(jì)自動化（Electronic Design Automation）的縮寫，在20世紀(jì)90年代初從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測試（CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言HDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)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。當(dāng)今社會生活節(jié)奏快，交通越來越擁擠，安全問題日益突出，在這種情況下汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)成為解決交通安全問題一種好的途徑。在本課程

6、設(shè)計(jì)根據(jù)狀態(tài)機(jī)原理實(shí)現(xiàn)了汽車尾燈常用控制。利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有以下幾個特點(diǎn)： 用軟件的方式設(shè)計(jì)硬件； 用軟件方式設(shè)計(jì)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(jì)過程中可用有關(guān)軟件進(jìn)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(jì)的發(fā)展趨勢。本次設(shè)計(jì)的目的就是通過實(shí)踐深入理解計(jì)算機(jī)組成原理，了解EDA技術(shù)并掌握VHDL硬件描述語言的設(shè)計(jì)方法和思想。以計(jì)算機(jī)組成原理為指導(dǎo)，通過學(xué)習(xí)的VHDL語言結(jié)合電子電路的設(shè)計(jì)知識理論聯(lián)系實(shí)際，掌握所學(xué)的課程知識和基本單元電路的綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用。通過對實(shí)用汽

7、車尾燈控制器的設(shè)計(jì)，鞏固和綜合運(yùn)用所學(xué)知識，提高IC設(shè)計(jì)能力，提高分析、解決計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)際問題的獨(dú)立工作能力。1. 總體設(shè)計(jì)方案圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)原理圖系統(tǒng)的整體組裝設(shè)計(jì)原理如圖1所示，其中分為4個模塊：時鐘分頻模塊、汽車尾燈主控模塊、左邊燈控制模塊和右邊燈控制模塊。SZ為時鐘分頻模塊，它將CLK時鐘進(jìn)行分頻而得到CP信號。CTRL為汽車尾燈主控模塊，它的輸入端口為汽車左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車、夜間行駛的狀態(tài)信號，接收汽車行駛狀態(tài)。LC和RC分別為左邊燈控制模塊和右邊燈控制模塊，與兩個與門相連。最后和輸出端口及LED燈（LD1、LD2、LD3、RD1、RD2、RD3）相連。當(dāng)汽車正常行駛時所有指示燈都

8、不亮；當(dāng)汽車向右轉(zhuǎn)彎時，汽車右側(cè)的指示燈RD1亮；當(dāng)汽車向左側(cè)轉(zhuǎn)彎時，汽車左側(cè)的指示燈LD1亮；當(dāng)汽車剎車時，汽車右側(cè)的指示燈RD2和汽車左側(cè)的指示燈LD2同時亮；當(dāng)汽車在夜間行駛時，汽車右側(cè)的指示燈RD3和汽車左側(cè)的指示燈LD3同時一直亮。通過設(shè)置系統(tǒng)的輸入信號、系統(tǒng)時鐘信號CLK、汽車左轉(zhuǎn)彎控制信號LEFT、汽車右轉(zhuǎn)彎控制信號RIGHT、剎車信號BRAKE、夜間行駛信號NIGHT和系統(tǒng)的輸出信號，汽車左側(cè)3盞指示燈LD1、LD2、LD3和汽車右側(cè)3盞指示燈RD1、RD2、RD3實(shí)現(xiàn)以上功能。汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)如表1所示:表1 汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)控制汽車運(yùn)行狀態(tài)右轉(zhuǎn)尾燈左轉(zhuǎn)尾燈L

9、EFT RIGHT BRAKE NIGHTRD1、RD2、RD3LD1、LD2、LD30 0 0 0正常運(yùn)行燈滅燈滅1 0 0 0左轉(zhuǎn)彎燈滅LD1燈亮0 1 0 0右轉(zhuǎn)彎RD1燈亮燈滅0 0 1 0臨時剎車/檢測LD2與RD2同時點(diǎn)亮0 0 0 1晚上行車時RD3與LD3一直點(diǎn)亮2.單元模塊設(shè)計(jì)2.1汽車尾燈控制器各組成模塊實(shí)現(xiàn)的主要功能是通過開關(guān)控制從而實(shí)現(xiàn)汽車尾燈的點(diǎn)亮方式。汽車尾燈控制器有4個模塊組成，分別為：時鐘分頻模塊、汽車尾燈主控模塊、左邊燈控制模塊和右邊燈控制模塊，以下介紹利用Quartus II軟件對各個模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)。2.2汽車尾燈控制器設(shè)計(jì)2.2.1 時鐘分頻模塊首先建立自

10、己的工程目錄，然后利用Quartus II軟件中的New Project Wizard工具選項(xiàng)創(chuàng)建模塊的設(shè)計(jì)工程（如圖2所示）。圖2 利用New Project Wizard創(chuàng)建工程SZ然后在NEW窗口中的Device Design Files中選擇VHDL Files。在VHDL文本編譯窗口中輸入SZ模塊VHDL程序（如圖3所示）。圖3 選擇編輯文件語言類型，輸入源程序在源程序輸入完成后，啟動全程編譯，編譯過程中工程管理窗口下方的Processing欄中的信息中會出現(xiàn)文件的錯誤和警告的個數(shù)及信息，雙擊錯誤條文，即彈出對應(yīng)的VHDL文件錯誤處以便修改（如圖4所示）。圖4 全程編譯后出現(xiàn)的錯誤信

11、息在編譯完成未出現(xiàn)錯誤時，這時對此SZ模塊進(jìn)行打包，生成可調(diào)用元件，以便在頂層文件中使用。選擇菜單FileCreate/UpdateCreate AHDL Include Files for Current File項(xiàng)（如圖5所示）。圖5 打包底層元件這樣SZ模塊就建立完成。整個SZ時鐘分頻模塊如圖6所示：CLK CPSZ 圖6 時鐘分頻模塊工作框圖時鐘分頻模塊由VHDL程序（見附錄）來實(shí)現(xiàn)，CLK為輸入端口受系統(tǒng)時鐘信號的控制，CP為輸出端口由輸入端口控制其電平。當(dāng)CP為高電平且左邊燈控制模塊LEDL端口電平為高時，左邊燈狀態(tài)才能為亮，同理右邊燈的狀態(tài)是端口CP與LEDR的電平同時為高時才亮

12、。2.2.2 汽車尾燈主控模塊參照2.2.1的鐘分頻模塊的設(shè)計(jì)流程，對CTRL汽車尾燈主控模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，汽車尾燈主控模塊工作框圖，如圖7所示：LEFT LPRIGHT RPBRAKE LRNIGHT BRAKE_LED NIGHT_LEDCTRL 圖7 主控模塊工作框圖汽車尾燈主控模塊是汽車尾燈的核心模塊（VHDL程序見附錄），其中LEFT、RIGHT、BRAKE、NIGHT為輸入端口，LP、RP、LR、BRAKE_LED、NIGHT_LED是輸出端口。當(dāng)按下剎車按鈕時BRAKE的高電平賦值給BRAKE_LED，由此再控制左右兩個模塊的尾燈亮滅狀態(tài)。當(dāng)操作人員在夜間行駛時可按下NIGHT按鈕，

13、同理NIGHT輸入口將高電平賦值給NIGHT_LED,由NIGHT_LED輸出口再控制左右兩模塊的夜燈亮滅情況。2.2.3 左邊燈控制模塊參照2.2.1的鐘分頻模塊的設(shè)計(jì)流程，對LC左邊燈控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。左邊燈控制模塊的工作框圖如圖8所示：CLK LP LEDLLR LEDBBRAKE LEDNNIGHT LC圖8 左邊燈控制模塊的工作框圖左邊燈控制模塊（VHDL程序見附錄），輸入端口為CLK、LP、LR、BRAKE、NIGHT如上圖所示，LEDL、LEDB、LEDN為輸出端口，CLK端口由時鐘信號控制，BRAKE與NIGHT端口都由主控模塊控制（已在上述主模塊中介紹），當(dāng)LR為低電平同時LP為高電平時，LEDL端口為高