基于EDA技術(shù)的汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)

1、汽車尾燈控制電路一、設(shè)計(jì)任務(wù) （一）系統(tǒng)功能汽車尾燈控制電路是很常用的工作電路，在日常的生活中有著很廣泛的應(yīng)用。汽車行駛時(shí)，會(huì)出現(xiàn)正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、倒車五種情況，針對(duì)這五種情況可以設(shè)計(jì)出汽車尾燈的控制電路來(lái)表示這五種狀態(tài)。根據(jù)以上所述，應(yīng)用數(shù)字電子技術(shù)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一款汽車尾燈控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)中：1、假設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬）；2、汽車正常運(yùn)行時(shí)指示燈全滅；3、汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮，汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮，臨時(shí)剎車和倒車時(shí)所有指示燈同時(shí)亮。4、倒車時(shí)播放語(yǔ)音警告5、設(shè)置兩個(gè)可控制的開關(guān)，可產(chǎn)生00、01、10

2、、11四種狀態(tài)開關(guān)置為00狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于正常運(yùn)行狀態(tài)。開關(guān)置為01狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)。開關(guān)置為10狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)。開關(guān)置為11狀態(tài)時(shí)，表示汽車處于剎車狀態(tài)。另設(shè)一開關(guān)表示汽車運(yùn)行狀態(tài)，0表示向前運(yùn)行，1表示向后倒車。（二） 汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)任務(wù)1、系統(tǒng)框圖與原理圖設(shè)計(jì)2、系統(tǒng)電路原理EDA設(shè)計(jì)與仿真3、系統(tǒng)電路的PCB印制板設(shè)計(jì)4、硬件調(diào)試（三）EDA仿真實(shí)驗(yàn)條件要求實(shí)驗(yàn)板仿真芯片用Altera Cyclone系列的1C6 240-pin TQFP可編程邏輯芯片。大部分仿真用計(jì)算機(jī)軟件QuartusII9.0來(lái)完成，當(dāng)認(rèn)為運(yùn)行比較理想時(shí)，要按照后文的管腳定

3、義，分配好管腳，編譯成可下載的文件，下載到實(shí)驗(yàn)板上。要求能夠?qū)崿F(xiàn)主體功能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在的問(wèn)題，要在報(bào)告中分析其原因。二、實(shí)際設(shè)計(jì)（一）、系統(tǒng)框圖與原理圖設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的內(nèi)部控制主要由個(gè)模塊構(gòu)成，分別為：狀態(tài)開關(guān)、控制器、倒車警告電路及二極管電路。系統(tǒng)原理框圖如下：尾燈發(fā)光二極管倒車警告電路控制器狀態(tài)開關(guān) 1、狀態(tài)開關(guān)共由3個(gè)開關(guān)組成，一個(gè)開關(guān)控制汽車運(yùn)行方向，其余兩個(gè)開關(guān)表示汽車運(yùn)行狀態(tài)。2、控制器為寫入程序的Altera Cyclone系列的1C6 240-pin TQFP FPGA芯片，由它根據(jù)輸入的開關(guān)狀態(tài)控制相應(yīng)的輸出信號(hào)。3、尾燈發(fā)光二極管是由6個(gè)二極管分成兩組構(gòu)成的電路，模擬汽車尾部的

4、左右尾燈。4、倒車報(bào)警電路是由語(yǔ)音芯片WTV020構(gòu)成，當(dāng)汽車倒車時(shí)控制器輸出相應(yīng)信號(hào)使該報(bào)警電路工作。(二)系統(tǒng)原理EDA設(shè)計(jì)與仿真1、EDA軟件和硬件環(huán)境EDA軟件為Modelsim和QuartusII，硬件環(huán)境為友晶公司Trex_C1開發(fā)板。2、verilog編程設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)才用verilog語(yǔ)言編寫了含有4個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)，四個(gè)狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)正常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和緊急剎車，在左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)狀態(tài)中利用verilog模擬移位寄存器對(duì)輸出信號(hào)移位處理得到信號(hào)燈循環(huán)閃亮的效果，具體設(shè)計(jì)原理圖如下：移位寄存器控制開關(guān)狀態(tài)0(正常行駛)狀態(tài)3（緊急剎車）狀態(tài)1（右轉(zhuǎn)）狀態(tài)2（左轉(zhuǎn)）移位寄存器右側(cè)尾燈左側(cè)尾燈

5、程序代碼：timescale 1ns/100psmodule carled(clk,sw_in,led_left,led_right,state);input clk;input 1:0 sw_in;output 1:0 state;output 2:0 led_left;output 2:0 led_right;reg 2:0 led_left;reg 2:0 led_right;reg 31:0 count;reg 31:0temp1;reg 31:0temp2;parameter1:0 s0=2b00,s1=2b01,s2=2b10,s3=2b11;reg 1:0 state;alway

6、s(sw_in)case (sw_in) 2b00:state=s0; 2b01:state=s1; 2b10:state=s2; 2b11:state=s3;endcasealways(state or clk) case(state) s0: begin led_left2:0=3b0; led_right2:0=3b0; temp1=0; temp2=0; end s1: begin led_left2:0=3b000; /initial if(temp1=0) led_right2:0=3b100; else led_right2:0=led_right0,led_right2:1;

7、temp1=temp1+1; end / s2: begin led_right2:0=3b000; if(temp2=0) led_left2:0=3b001; else led_left2:0=led_left1:0,led_left2; temp2=temp2+1; end s3: begin led_left2:0=3b111; led_right2:0=3b111; temp1=0; temp2=0; endendcaseendmoduletestbanch代碼：timescale 1ns/100psmodule carled_tb;reg 1:0 sw_in;wire 2:0 le

8、d_left;wire 2:0 led_right;wire 1:0 state;reg clk;carled carled_inst(clk,sw_in,led_left,led_right,state);initial begin clk=1b0; endinitial beginforever #1 clk=clk; endinitial begin sw_in=2b00; #5 sw_in=2b01; #5 sw_in=2b10; #5 sw_in=2b11; #5 $stop;endEndmodule3、ModelSim系統(tǒng)仿真:ModelSim編譯結(jié)果： ModelSim波形仿真結(jié)

9、果:仿真結(jié)果分析：sw_in1:0代表汽車狀態(tài)控制開關(guān)，led_left2:0表示汽車左尾燈，led_right2:0表示汽車右尾燈，state表示汽車狀態(tài)，clk為時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)汽車控制開關(guān)為00時(shí)，汽車處于正常運(yùn)行狀態(tài)，左右尾燈都是000。當(dāng)控制開關(guān)sw_in1:0變?yōu)?1時(shí)，汽車狀態(tài)state變?yōu)?1，汽車處于右轉(zhuǎn)狀態(tài)，右尾燈隨時(shí)鐘信號(hào)循環(huán)右移閃亮。當(dāng)控制開關(guān)sw_in1:0變?yōu)?0時(shí)，汽車狀態(tài)state變?yōu)?10汽車左轉(zhuǎn)，左尾燈隨時(shí)鐘信號(hào)循環(huán)左移閃亮。當(dāng)sw_in1:0變?yōu)?1時(shí)，左右尾燈全部亮。波形仿真時(shí)選擇時(shí)鐘周期為1ns，汽車尾燈移位周期為1個(gè)時(shí)鐘周期，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)時(shí)鐘頻率調(diào)節(jié)尾燈移位周期為多個(gè)時(shí)鐘周期。4、由Verilog源代碼生成RTL級(jí)電路：4、Quartus II設(shè)計(jì)驗(yàn)證：Quartus II 編譯結(jié)果：將生成的文件通過(guò)JTAG方式下載到Trex C1開發(fā)板中：開發(fā)板引腳分配： 名稱引腳號(hào)接口名稱引腳號(hào)接口sw_in0Pin 14KEY0led_left0Pin 50LED0sw_in1Pin 13KEY1led_left1Pin 11LED1led_right0Pin 193LED3led_left2Pin 228LED2led_r