数字电路课程设计汽车尾灯.docx
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数字电路课程设计汽车尾灯.docx
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数字电路课程设计汽车尾灯
数字电路课程设计
题目汽车尾灯控制电路
系别:
计信系
专业:
网络工程
学号:
XXXXXXXXXXX
姓名:
XXX
指导教师:
XXX
时间:
XXXX-XX-XX
摘要
随着经济的发展,汽车越来越被人们所需要,而由此也引发了一系列的问题。
比如,因为汽车的突然转向所引发的车祸经常出现。
如果汽车转弯可以通过尾灯状态的变化来确定就可以提示司机、行人朋友们车子正在转弯,一定程度的避免车祸的发生。
本文是关于汽车尾灯控制电路的设计,根据汽车尾灯显示状态与汽车运行状态的关系,分析并设计电路。
整个电路由模式控制电路,三进制计数器,译码与显示驱动电路,尾灯状态显示4部分组成。
分析了使能控制信号与模式控制变量、时钟脉冲的关系,运用J—K触发器、3—8译码器等实现了根据汽车的运行状态,指示灯显示4种不同的模式。
本文详细的介绍了电路的设计思路及其实现过程,包括了整个设计流程。
关键字:
模式控制电路;三进制计数器;J—K触发器;3—译码器;
目录
1概述1
1.1硬件描述语言简介1
1.1.1VHDL的起源与发展1
1.1.2EDA技术的发展史1
1.1.3本设计所使用的开发工具1
1.2课程设计的目的1
1.3课程设计的要求1
1.4设计思路2
1.5功能要求2
2总体方案设计3
2.1选择方案3
2.1.1方案一3
2.1.2方案二3
3详细设计4
3.1细化框图4
3.1.1汽车尾灯主控制模块4
3.1.2左尾灯功能模块4
3.1.3右侧尾灯功能模块5
3.1.4夜间行驶功能控制模块5
3.1.5刹车功能控制模块6
3.2编写应用程序并仿真6
3.2.1汽车尾灯主控制模块CTRL6
3.2.2右侧尾灯控制模块RC8
3.2.3左侧尾灯控制模块LC9
4程序的调试与运行结果说明11
4.1仿真波形结果与分析11
4.1.1仿真结果11
4.1.2顶层原理图12
4.1.3生成的电路图12
4.2硬件测试13
4.3结论13
5课程设计总结14
参考文献15
1概述
1.1硬件描述语言简介
1.1.1VHDL的起源与发展
VeryhighspeedintegratedHardwareDescriptionLanguage(VHDL)
它是70年代末和80年代初,起源于美国国防部提出的超高速集成电路VHSIC研究计划,目的是为了把电子电路的设计意义以文字或文件的方式保存下来,以便其他人能轻易地了解电路的设计意义。
1.1.2EDA技术的发展史
EDA是电子设计自动化(ElectronDesignAutomation)的缩写,是在90年代初,从CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAT(计算机辅助测试)和CAE(计算机辅助工程)的概念发展起来的。
EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向
1.1.3本设计所使用的开发工具
QuartusII是Altera公司的综合性PLD开发软件,支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL(AlteraHardwareDescriptionLanguage)等多种设计输入形式,内嵌自有的综合器以及仿真器,可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。
QuartusII可以在XP、Linux以及Unix上使用,除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外,提供了完善的用户图形界面设计方式。
具有运行速度快,界面统一,功能集中,易学易用等特点。
1.2课程设计的目的
1.理解和掌握该课程中的有关基本概念,程序设计思想和方法。
2.培养综合运用所学知识独立完成课题的能力。
3.培养勇于探索、严谨推理、实事求是、有错必改,用实践来检验理论,全方位考虑问题等科学技术人员应具有的素质。
4.掌握从资料文献、科学实验中获得知识的能力,提高学生从别人经验中找到解决问题的新途径的悟性,初步培养工程意识和创新能力。
5.掌握利用单片机接口技术解决问题的基本方法
1.3课程设计的要求
假设汽车尾灯两侧各有3盏指示灯,设计其控制功能如下:
1.汽车正常行驶时指示灯都不亮;
2.汽车右转弯时,右侧三盏指示灯亮;
3.汽车左转弯时,左侧三盏指示灯亮;
4.汽车刹车时,左右两侧其中三盏指示灯亮;
5.汽车夜间行驶时,左右两侧的三盏指示灯同时亮,以供照明。
1.4设计思路
根据系统设计要求,系统采用自顶向下的设计方法,顶层设计采用原理图设计的方式,如下所示:
1.5功能要求
正常行驶时所有的灯都不亮,当汽车右转弯时,右侧灯RD1闪烁;左转弯,左侧灯LD1闪烁;刹车时,左侧灯LD2和右侧灯RD2同时亮;夜间行驶时,右侧RD3和左侧LD3同时亮;并不可能出现RD1和LD1同时亮的情况。
2总体方案设计
2.1选择方案
2.1.1方案一
采用传统的自底向上的设计方法。
该根据系统对硬件的要求,写出详细的技术规格书,并画出系统的控制流程图。
根据技术规格书和控制流程,对系统的功能进行细化,合理的划分功能模块,画出系统的功能框图。
对各个功能模块进行细化和电路设计。
各个功能模块电路设计、调试完成后,将各个功能模块的硬件电路连接起来在进行系统的调试,最后完成整个系统的硬件测试。
2.1.2方案二
应用VHDL进行自顶向下的设计,是采用可完全独立于目标器件芯片物理结构的硬件描述语言。
就是使用VHDL模型在所有综合级别上对硬件设计进行说明、建模和仿真测试。
其设计流程如下:
由于VHDL设计的可移植性、EDA平台的通用性以及与具体硬件结构的无关性,使得前期的设计可以容易的应用于新的设计项目,而且项目设计的周期可以显著缩短。
另外本方案还具有简单易行的特性。
综上所述,选用方案2。
3详细设计
3.1细化框图
该设计划分为六个功能子模块,分别如下:
3.1.1汽车尾灯主控制模块
3.1.2左尾灯功能模块
3.1.3右侧尾灯功能模块
右转弯控制信号
3.1.4夜间行驶功能控制模块
3.1.5刹车功能控制模块
3.2编写应用程序并仿真
3.2.1汽车尾灯主控制模块CTRL
1)数据入口:
RIGHT:
右转信号;
LEFT:
左转信号;
BRAKE:
刹车信号;
NIGHT:
夜间行驶信号;
2)数据出口:
LP:
左侧灯控制信号;
RP:
右侧灯控制信号;
LR:
错误控制信号;
BRAKE_LED:
刹车控制信号;
NIGHT_LED:
夜间行驶控制信号;
3)程序功能描述:
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。
4)具体操作:
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYCTRLIS
PORT(LEFT,RIGHT,BRAKE,NIGHT:
INSTD_LOGIC;
LP,RP,LR,BRAKE_LED,NIGHT_LED:
OUTSTD_LOGIC);
ENDENTITYCTRL;
ARCHITECTUREARTOFCTRLIS
BEGIN
NIGHT_LED<=NIGHT;
BRAKE_LED<=BRAKE;
PROCESS(LEFT,RIGHT)
VARIABLETEMP:
STD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);
BEGIN
TEMP:
=LEFT&RIGHT;
CASETEMPIS
WHEN"00"=>LP<='0';RP<='0';LR<='0';
WHEN"01"=>LP<='0';RP<='1';LR<='0';
WHEN"10"=>LP<='1';RP<='0';LR<='0';
WHENOTHERS=>LP<='0';RP<='0';LR<='1';
ENDCASE;
ENDPROCESS;
ENDARCHITECTUREART;
5)仿真波形图如下:
3.2.2右侧尾灯控制模块RC
1)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;
2)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;
3)程序功能描述:
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。
4)具体操作:
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYRCIS
PORT(CLK,RP,LR,BRAKE,NIGHT:
INSTD_LOGIC;
LEDR,LEDB,LEDN:
OUTSTD_LOGIC);
ENDENTITYRC;
ARCHITECTUREARTOFRCIS
BEGIN
LEDB<=BRAKE;
LEDN<=NIGHT;
PROCESS(CLK,RP,LR)
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
IF(LR='0')THEN
IF(RP='0')THEN
LEDR<='0';
ELSE
LEDR<='1';
ENDIF;
ELSE
LEDR<='0';
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
ENDARCHITECTUREART;
3.2.3左侧尾灯控制模块LC
1)数据入口:
CLK:
时钟控制信号;
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;
2)数据入口:
LEDL:
左侧LD1灯控制信号;
LEDB:
左侧LD2灯控制信号;
LEDN:
左侧LD3灯控制信号;
3)程序功能描述:
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。
4)具体操作:
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITYLCIS
PORT(CLK,LP,LR,BRAKE,NIGHT:
INSTD_LOGIC;
LEDL,LEDB,LEDN:
OUTSTD_LOGIC);
ENDENTITYLC;
ARCHITECTUREARTOFLCIS
BEGIN
LEDB<=BRAKE;
LEDN<=NIGHT;
PROCESS(CLK,LP,LR)
BEGIN
IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN
IF(LR='0')THEN
IF(LP='0')THEN
LEDL<='0';
ELSE
LEDL<='1';
ENDIF;
ELSE
LEDL<='0';
ENDIF;
E
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- 关 键 词:
- 数字电路 课程设计 汽车 尾灯