汽车尾灯控制系统的设计毕业论文

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;

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。 总体框图：由于汽车左或右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件(S1、S0、CP、Q1、Q0)的关系，即逻辑功能表(如表6-2所示(表中0表示灯灭，1表示灯亮)。由表1得总体框图如图所示图1汽车尾灯控制电路原理框图表1汽车尾灯控制逻辑功能表开关控制S1 S0三进制计数器Q1 Q0六个指示灯D6 D5 D4 D1 D2 D3０ ０0 0 0 0 0 0０ １0 00 11 00 0 0 1 0 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 1１ ０0 00 11 00 0 1 0 0 00 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0１ 1CP CP CP CP CP 单元电路设计与分析 开关控制电路的设计设74LSl38和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A与给定条件(S1、S0、CP)的真值表，如表2所示。开关控制S1 S0CP使能信号G A０ ００ １０ １１ １１ ０１ １１ １CP０ CP表2 S1、S0、CP与 G、A逻辑功能真值表由表6—3经过整理得逻辑表达式, , 由上式得开关控制电路，如图2所示图2 开关控制电路 三进制计数器电路的设计三进制计数器电路可根据表1由双J—K触发器74LS76构成，此电路结构简单，成本较低，选用此方案。电路图如图3所示图3 三进制计数器 译码与显示驱动电路的设计译码与显示驱动电路的功能是：在开关控制电路输出和三进制计数器状态的作用下，提供6个尾灯控制信号，当译码驱动电路输出的控制信号为低电平时，相应指示灯点亮。因此，译码与显示驱动电路可用74LS138(其功能表如表所示)、6个与非门和6个反相器构成，逻辑电路如图中的（Ⅰ）所示。图中，译码器74LS138的输入端C、B、A分别接K1、Q1、Q0。当图中G=F=1、K1=0时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D1、D2、D3对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D1、D2、D3依次顺序点亮，示意汽车右转弯；当图中G=F=1、K1=1时，对于计数器状态Q1Q0为00、01、10，译码器输出依次为0，使得与指示灯D4、D5、D6对应的反相器输出依次为低电平，从而使指示灯D4、D5、D6依次顺序点亮，示意汽车左转弯；当图中G=0，F=1时，译码器输出为全1，使所有指示灯对应的反相器输出全部为高电平，指示灯全部熄灭；当图中G=0，F=cp时，所有指示灯随cp的频率闪烁。实现了4种不同模式下的尾灯状态显示。 尾灯电路的设计尾灯显示驱动电路由6个发光二极管和6各电阻构成，反相器G1—G3的输出端也依次为0，指示灯D1→D2→D3按顺序点亮，示意汽车右转弯；反相器G4～G6的输出端依次为0，故指示灯D4→D5→D6按顺序点亮，示意汽车左转弯。当G＝0，A=1时，74LSl38的输出端全为1，G6～G1的输出端也全为1，指示灯全灭；当G＝0，A＝CP时，指示灯随CP的频率闪烁。 秒脉冲电路的设计由555定时器构成的多谐振荡器；如图4为多谐震荡器的电路，由于555定时器内部的比较器灵敏度搞，输出驱动电流大，功能灵活，又频率受电压和温度影响很小。即此多谐振荡器的震荡频率稳定。图4 脉冲产生电路 电路的安装与调试其工作原理图如图5所示，经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以图5汽车尾灯控制器电路原理图图5 电路原理图首先，通过555定时器构成的多谐振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，该脉冲信号用于提供给双J-K触发器构成的三进制计数器和开关控制电路中的三输入与非门的输入信号。其次，双J-K触发器构成的三进制计数器用于产生00、01、10的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。最后，左转、右转的原始信号通过6个与非门，6个非门以及7410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。得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。4 心得体会及建议（四号，黑体） 心得体会（小四号宋体，加粗）本次课程设计是我目前收获最大的一次课程设计。我是工学专业的学生，设计是我们将来必需的技能，这次课程设计恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的仿真再到最后电路的成型，都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。 设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。 制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，对电路的调试要一步一步来，不能急躁，因为是在电脑上调试，比较慢，又要求我们有一个比较正确的调试方法，像把频率调快等等。这又要我们要灵活处理，在不影响试验的前提下可以加快进度。 要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。 留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚韧的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，如CP脉冲的供给通断等。在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在老师的耐心指导下，使整个电路可稳定工作。设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。 总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。 建议对于学生来说：做课程设计还是独立完成好。在做设计之前一定要搞清楚各个元件的特征与性质，做设计时就可以对号入座。而且做设计时要明白“要什么,怎么样”这样就不会盲目了，对于设计时会出现的各个错误现象，一定要仔细检查线路，不要盲目的就认为元器件的问题，或是人为其他的问题。做课程设计最主要的是锻炼实践能力，所以要注重独立思考怎样设计，而不是照搬照套。对于指导老师来说：安排实验时能否在充足的时间安排，还可以有选择的选题，不要把题目限定得太死，充分激发学生兴趣爱好，才能更激情的深刻地做好课程设计。5 附录元器件明细表 元件名称规格数量电阻100Ω 500Ω82电容100μF/25V2发光二极管LED(共阴)6555定时器NE5551译码器74LS1381开关2其他各集成元件 74LS0074LS0474LS10 74LS76 74LS86111116参考文献

摘要：随着电子技术在汽车上的普遍应用，汽车电路图已成为汽车维修人员必备的技术资料。目前，大部分汽车都装备有较多的电子控制装置，其技术含量高，电路复杂，让人难以掌握。正确识读汽车电路图，也需要一定的技巧。电路图是了解汽车上种类电气系统工作时使用的重要资料，了解汽车电路的类型及特点，各车系的电路特点及表达方式，各系统电路图的识读方法、规律与技巧，指导读者如何正确识读、使用电路图有很重要的作用。汽车电路实行单线制的并联电路，这是从总体上看的，在局部电路仍然有串联、并联与混联电路。全车电路其实都是由各种电路叠加而成的，每种电路都可以独立分列出来，化复杂为简单。全车电路按照基本用途可以划分为灯光、信号、仪表、启动、点火、充电、辅助等电路。每条电路有自己的负载导线与控制开关或保险丝盒相连接。关键词：电路 单行线制 系统 导线 各种车灯目录：（1）全车线路的连接原则（2）识读电路图的基本要求（3）以东风EQ1090型载货汽车线路为例全车线路的认读a.电源系统线b.起动系统线路c.点火系统线路d.仪表系统线路e.照明与信号系统线路(4)全车电路的导线(5)识读图注意事项论汽车电路的识读方法在汽车上，往往一条线束包裹着十几支甚至几十支电线，密密麻麻令人难以分清它们的走向，加上电是看不见摸不着，因此汽车电路对于许多人来说，是很复杂的东西。但是任何事物都有它的规律性，汽车电路也不例外。一般家庭用电是用交流电，实行双线制的并联电路，用电器起码有两根外接电源线。从汽车电路上看，从负载（用电器）引出的负极线（返回线路）都要直接连接到蓄电池负极接线柱上，如果都采用这样的接线方法，那么与蓄电池负极接线柱相连的导线会多达上百根。为了避免这种情况，设计者采用了车体的金属构架作为电路的负极，例如大梁等。因此，汽车电路与一般家庭用电则有明显不同：汽车电路全部是直流电，实行单线制的并联电路，用电器只要有一根外接电源线即可。蓄电池负极和负载负极都连接到金属构架上，也就是称为“接地”。这样做就使负载引出的负极线能够就近连接，电流通过金属构架回流到蓄电池负极接线。随着塑料件等非金属材料在汽车上应用越来越多，现在很多汽车都采用公共接地网络线束来保证接地的可靠性，即将负载的负极线接到接地网络线束上，接地网络线束与蓄电池负极相连。