汽车尾灯设计毕业论文设计

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基于VHDL语言的汽车尾灯控制电路的设计摘要：本课题主要是基于可编程逻辑器件，使用硬件描述语言VHDL，采用“自顶向下”的设计方法编写程序实现汽车尾灯的控制，并对控制器进行编程下载，它的体积小，功耗低，成本低，安全可靠，能实现控制器的在系统编程，其升级与改进极为方便。关键词： VHDL 汽车尾灯控制 时钟信号1. 尾灯控制电路总框图，根据电路总框图的描述，我们大概可以了解到整个汽车控制尾灯的工作原理，从中我们可以发现当左右转信号同时有效时，6盏灯的闪烁是通过一个与非门实现的。并且可以获知本次设计的汽车尾灯控制电路主要分为三个模块，即控制模块，左转LFTA模块和右转RITA模块。了解到这几点，就可以对本次设计作较为详尽的解释。2．模块KONG。模块KONG如图所示，此为整个程序的控制模块。程序如下：Library ieee;Use ;Entity kong isPort(left,right:in std_logic;Lft,rit,lr:out std_logic);End kong;Architecture kong_logic of kong isBeginProcess(left,right)Variable a:std_logic_vector(1 downto 0);BeginA:=left & right;Case a isWhen”00”=>lft<=’0’;Rit<=’0’;Lr <=’0’;When”10”=>lft<=’1’;Rit<=’0’;Lr <=’0’;When”01”=>rit<=’1’;Lft<=’0’;Lr <=’0’;When other=>rit<=’1’;lft<=’1’;lr<=’1’;end case;end process;end kong_arc;控制模块首先使用了库说明语句：library ieee;Use 使用ieee库中的std_logic_1164程序包的全部资源。此控制模块定义的实体名为kong。在程序中要求实体名与存储的文件名一致。实体名为kong，则存储的文件名为。且此段程序包有5个端口，其名称分别为left. Right. Lft. Rit. Lr 。left 和right的端口方式是输入，lft, rit, lr 是输出，他们的端口类型都是std_logic的数据类型。实体说明部分结束以后，就是结构体的说明部分。结构体是整个VHDL语言中至关重要的一个组成部分，这个部分给出模块的具体说明，指定输入与输出之间的行为。结构体对实体的输入输出关系可以用三种关进行描述，即行为描述，寄存器传输描述和结构描述。只不过结构体的框架是完全一样的。本结构体中包含有一个进程语句，进程语句中又包含有两个敏感量process(left ,right),从begin开始到end process结束是一组顺序执行语句，ieee标准数据类型“std_logic_vector”定义了两位位矢量1downto 0，变量为a。程序往下把left和right的与赋值给a，下面便执行case语句了 ，case语句是无序的，所以所有条件表达式的值都是并行处理的。当条件表达式的值为”00”时则把lft ,rit ,lr,都变为0，所有信号都无效。当条件表达式为”10”时,左转信号lft有效，其它信号都无效，当条件表达式的值为”01”时右转信号rit有效，其余的无效。若条件表达式为其它的情况的话，那么就将rit ,lft ,lr 全部置1，即全部有效。最后结束case语句 end case .结束进程和结构体语句。3. 模块LFTA源程序：Library ieee;Use ;Entity lfta isPort(en,clk,lr:in std_logic;L2,l1,l0:out std_logic);End lfta;Architecture lft_arc of lfta isBeginProcess(clk,en,lr)Variable tmp:std_logic_vector(2 downto 0);BeginIf lr=’1’ thenTmp:=”111”;Elsif en=’0’ thenTmp:=”000”;Elsif clk’event and clk=’1’ thenIf tmp=”000” thenTmp:=”001”;ElseTmp:=tmp(1 downto 0) & ‘0’;End if ;End if;L2<=tmp(2);L1<=tmp(1);L0<=tmp(0);End process;End lft_arc;模块LFTA同样使用了ieee库语句，定义的实体名为lfta，其共分为六个端口即en,clk,lr,l2,l1,l0,其中en,clk,lr为输入,l2,l1,l0的端口方式为输出，而它的端口类型同样也为std_logic数据类型。LFTA程序中结构体名为lft_arc,实体名为lfta 。结构体中包含有一个进程，共定义了三个敏感量clk,en,lr,设变量名tmp为2 downto 0 的三位位矢量。当左右开关同时接通时lr有效，即lr=1,此时tmp:=”111”右边的三盏灯全亮起来，当tr=1时但en=0则左边三盏灯全灭不亮。而如果这两种情况都不是的话，那么lr=’0’时当时钟上升沿脉冲到来时，如果tmp=”000”则左边第一盏灯亮，否则就将tmp(1 downto 0)和’0’的与赋值给tmp,那么依次左边的三盏灯就能实现从左到右按次序亮灭了。最后将tmp(2)送到l2，tmp(1)送到l1，tmp(0)送到lo，结束程序和结构体。这就是在实现左转弯的时候执行的程序的全过程。通过对左转的理解，右转弯就很容易了，其执行的过程和左转弯的时候非常相似的 。我们也可发现LFTA模块的功能是当左转时控制左边的三盏灯，当左右转信号都有效时，输出为全’1’。下面来看一下右转弯控制模块。4.模块RITA源程序：Library ieee;Use ;Entity rita isPort(en,clk,lr:in std_logic;R2,r1,r0:out std_logic);End rita;Architecture rit_arc of rita isBeginProcess(clk,en,lr)Variable tmp:std_logic_vector(2 downto 0);BeginIf lr=’1’ thenTmp:=”111”;Elsif en=’0’ thenTmp:=”000”;Elsif clk’event and clk=’1’ thenIf tmp=”000” thenTmp:=”100”;ElseTmp:=’0’ & tmp(2 downto 1);End if;End if ;R2<=tmp(2);R1<=tmp(1);R0<=tmp(0);End process;End rit_arc;和左转弯时候的相同，右转弯时再次使用了ieee的库说明，这样我们可以很清楚的理解了右转弯的原理，此时库定义的实体名为rita，对于实体名前面已经讲过了不再重复了，同样的程序包中还是使用了6个端口en ,clk,lr,r2,r1,r0. en ，clk, lr的端口方式是输入，r2,r1,r0的端口方式是输出。结构体中和左转时相同引入一个进程同时和三个敏感量：clk,en,lr。变量tmp为2downto 0的三位位矢量。当左右开关同时接通时lr=’1’，那么此时变量tmp=’111’，即右面的三盏灯都有信号，三盏灯全亮。否则lr=’0’，当en=’0’时，tmp=’000’，即三盏灯全灭掉。Elsif clk’event and clk=‘1’即当时钟脉冲上升沿到来时，en=’1’,如果tmp=”000”,就把”100”送到tmp 此时右边的第一盏灯亮。否则就把’0’和tmp(2 downto 1)的与送到tmp，则依次为右边第一盏灯，第二盏，第三盏亮。然后结束if语句。这个之后就和左转的程序是一样的了，将tmp(2)中的数值送到r2,将tmp(1)中的数值送到r1,将tmp(0)中的数据送到r0,然后结束进程语句和整个结构体语句。那么到这里整个汽车尾灯的VHDL程序控制就结束了。5.结论：本次设计用到了硬件描述语言VHDL实现了对汽车尾灯的控制，总结整个设计程序我们可以发现一些问题；设计中的优点：基本实现了汽车在运行时候尾灯点亮方式的各种情况。设计中的不足：由于在行车的时候都是用开关控制的，所以每一个开关应该有一个消除机械振动的装置，可以利用基本RS触发器来实现，所以在条件允许的情况下可以对整个设计进行进一步的改进。6.参考资料：王振红 《VHDL数字电路设计与应用实践教程》 机械工业出版社 2006年1月彭容修 《数字电子技术基础》 武汉理工大学出版社 2005年9月潘松 黄继业 《EDA技术与VHDL》 清华大学出版社 2006年11月 ieee;use ;entity ZHUKONG isPort(left,right:in std_logic;Lft,rit,lr:out std_logic);end;architecture kong_arc of ZHUKONG isbeginProcess(left,right)Variable a:std_logic_vector(1 downto 0);BeginA:=left & right;Case a isWhen"00"=>lft<='0';Rit<='0';Lr <='0';When"10"=>lft<='1';Rit<='0';Lr <='0';When"01"=>rit<='1';Lft<='0';Lr <='0';When others=>rit<='1';lft<='1';lr<='1';end case;end process;end kong_arc;library ieee;use ;entity LFTA isPort(en,clk,lr:in std_logic;L2,l1,l0:out std_logic);end;architecture lft_arc of LFTA isbeginProcess(clk,en,lr)Variable tmp:std_logic_vector(2 downto 0);BeginIf lr='1' thenTmp:="111";Elsif en='0' thenTmp:="000";Elsif clk'event and clk='1' thenIf tmp="000" thenTmp:="001";ElseTmp:=tmp(1 downto 0) & '0';End if;End if;L2<=tmp(2);L1<=tmp(1);L0<=tmp(0);End process;end lft_arc;library ieee;use ;entity RITA isPort(en,clk,lr:in std_logic;R2,r1,r0:out std_logic);end;architecture rit_arc of RITA isbeginProcess(clk,en,lr)Variable tmp:std_logic_vector(2 downto 0);BeginIf lr='1' thenTmp:="111";Elsif en='0' thenTmp:="000";Elsif clk'event and clk='1' thenIf tmp="000" thenTmp:="100";ElseTmp:='0' & tmp(2 downto 1);End if;End if ;R2<=tmp(2);R1<=tmp(1);R0<=tmp(0);End process;end rit_arc;

一 汽车尾灯控制电路设计内容及要求（一） 设计任务 设计一个汽车尾灯控制电路，汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟），当在汽车正常运行时只是灯全灭；在右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮（R1—R1R2—R1R2R3—全灭—R1）时间间隔（采用一个2Hz的方波源）；在左转弯时，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮（L1—L1L2—L1L2L3—全灭—L1）；在临时刹车或者检查尾灯是否正常时，所有指示灯同时点亮（R1R2R3L1L2L3点亮）；当汽车后退的时候所有尾灯循环点亮，当晚上行车的时候汽车尾灯最下一个灯一直点亮。 (二) 设计要求1 汽车尾灯的控制电路的设计要求 汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。当接通左转、右转、刹车和检查时，指示灯按照指定要求闪烁。 (1)当接通右转电键时，右侧的3个汽车尾灯（用发光二极管模拟）按照右循环的顺序依次点亮。 (2)当接通左转电键时，左侧的3个汽车尾灯按照左循环的顺序依次点亮。 (3)当接通刹车电键时，汽车所有的尾灯同时闪烁。 (4)当接通检查电键时，汽车所有的尾灯点亮。 分析以上设计任务，由于汽车左转弯、右转弯、刹车、倒车、晚上行车时，所有灯点亮的次序和是否点亮是不同的，所以用74138译码器对输入的信号进行译码，从而得到一个低电平输出，再由这个低电平控制一个计数器74161，计数器输出为高点评时就点亮不同的尾灯（这里用发光二极管模拟），从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与给定条件间的关系，即逻辑功能表1所示，汽车尾灯控制电路设计总体框图如图1所示。表1 汽车尾灯和汽车运行状态表图1 汽车尾灯控制电路设计总体框图二 电路的工作原理 经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以将电路分为以下几部分： 首先，通过555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，该脉冲信号用于提供给D触发器和刹车时的输入信号。 3个D触发器用于产生三端输出的001、010、100的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。 左转、右转的原始信号通过6个与门以及电键提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。这部分电路起到信号分拣的作用。 分拣之后的信号通过或门，实现与刹车、检查电键信号的之间选择。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。三 系统方案的选择 在设计本电路时，一共考虑过二种方案。这二种方案的不同点在于产生001、010、100三种信号的方法不同。下面简单的介绍一下这二种方案： （一）方案一：该方案通过74LS160计数器构成能产生01、10、11三种状态循环的信号，然后再通过逻辑电路将其转换成所需的001、010、100三种左转或右转的信号。 设：74LS160输出的两位信号从高位到低位分别是B A，输出信号为Z Y X。 则 经过 的逻辑运算便可实现所需的功能。 电路图如下图2 尾灯在闪烁时会出现不自然 但是该方案在模拟时发现，由于计数器的竞争冒险的存在，使得尾灯在闪烁时总会出现不自然的中间过程。 （二）方案二：该方案是由555脉冲电路产生频率为1Hz的脉冲信号来驱动74LS160S组成的计数器电路，由开关电路来控制74LS138组成的译码电路，由计数电路和译码电路一起控制显示驱动电路，从而控制尾灯的亮灭，555定时器产生的信号可以使尾灯快速闪亮，通过D触发器产生001、010、100的三种状态信号，此信号提供左转、右转的原始信号。 左转、右转的原始信号通过6个与门以及电键提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。这部分电路起到信号分拣的作用。 分拣之后的信号通过或门，实现与刹车、检查电键信号的之间选择。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。 方案二是本次设计中使用的方案，该方案的详细设计将在下面详细叙述。