数字电路课程设计-VHDL语言文本输入设计--汽车尾灯控制电路.doc

石家庄铁道大学 数字电路课程设计石家庄铁道大学数字电路课程设计vhdl语言文本输入设计汽车尾灯学院：信息科学与技术学院班级：计 08052班数字电路课程设计：vhdl语言文本输入设计汽车尾灯控制电路一、需求分析1、功能描述设计一个汽车尾灯控制电路，汽车尾部共有六盏指示灯，左右各三盏，分别为ld1、ld2、ld3,rd1、rd2、rd3。具体能能如下：1.1 汽车正常行驶时，所有指示灯都不亮；1.2 汽车左转时l1闪烁；1.3 汽车右转时r1闪烁；1.4 汽车刹车时l2和r2同时亮；1.5 汽车夜间行驶时l3和r3同时亮。2、实现工具2.1 用vhdl 语言文本形式输入；2.2 使用max+plux ii 进行语言编写、时序仿真和综合。二、设计思想采用自顶向下的设计方式，分层进行设计。设计分为四个模块进行：主控模块、定时器模块、左侧尾灯控制模块和右侧尾灯控制模块。顶层设计可完全独立于目标器件芯片物理结构的硬件描述语言。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。1、顶层原理框图主控模块ctrl时钟信号定时器模块sz左侧尾灯控制lc右侧尾灯控制rc尾灯信号输出控制信号输入（左转、右转、刹车、夜行）图1：顶层原理框图2、具体功能实现2.1 主控模块图2：主控模块框图汽车尾灯主控模块左侧灯选择控制模块输入信号右侧灯选择控制模块ld1ld2rd1rd2rd3ld32.2 时钟定时器模块只有ld1和rd1有闪烁功能，因此定时器模块只控制这两个尾灯。框图如下：时钟信号定时器rd1ld1图3：定时器模块框图2.3 左转尾灯和右转尾灯功能图4：转向功能框图主控模块左侧灯选择控制模块左转弯控制信号ld1定时器时钟信号右转弯控制信号主控模块右侧灯选择控制模块时钟信号rd1定时器2.4 刹车功能刹车功能对应的尾灯为ld2和rd2,框图如下：刹车控制信号汽车尾灯主控模块左侧灯选择控制模块ld2rd2右侧灯选择控制模块图5：刹车功能框图2.5夜间行驶功能夜间行驶功能对应的尾灯为ld3和rd3,框图如下：图6：夜间行驶功能框图夜间行驶控制信号汽车尾灯主控模块左侧灯选择控制模块右侧灯选择控制模块ld3rd3三、设计过程1、建立工程建立个一个project,命名为weideng。将各个模块生成的文件放在同一个文件夹下。2、文本输入将各个模块的vhdl代码输入、保存并综合。3、仿真建立各个模块的gdf图，设置输入波形并仿真。4、顶层原理图输入 利用各个模块生成的sym文件建立顶层原理图。编译并仿真。5、硬件实现 实验室提供的器件为acex系列，型号为ep1k100qc2083。将dingceng.sof文件下载到器件当中，在实验箱中进行硬件模拟。四、vhdl代码及说明1、主控模块ctlr1.1 vhdl代码library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity ctrl is port(left,right,brake,night: in std_logic; lp,rp,lr,brake_led,night_led: out std_logic);end entity ctrl;architecture art of ctrl is begin night_led=night; brake_ledlp=0;rp=0;lrlp=0;rp=1;lrlp=1;rp=0;lrlp=0;rp=0;lr=1; end case; end process;end architecture art;1.2 说明输入right：右转信号；left：左转信号；brake：刹车信号；night：夜间行驶信号；输出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1.3 sym图2、定时器模块2.1 vhdl代码library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity sz is port(clk: in std_logic; cp: out std_logic);end entity sz;architecture art of sz is signal count:std_logic_vector(7 downto 0); begin process(clk) begin if clkevent and clk=1 then count=count+1; end if; end process; cp=count(3);end architecture art;2.2 说明输入：clk：时钟输入信号；输出： cp：尾灯闪烁触发信号。2.3 sym图3、左侧尾灯控制模块3.1 vhdl代码library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity lc is port(clk,lp,lr,brake,night: in std_logic; ledl,ledb,ledn: out std_logic);end entity lc;architecture art of lc is begin ledb=brake; ledn=night; process(clk,lp,lr) begin if clkevent and clk=1 then if(lr=0) then if(lp=0) then ledl=0; else ledl=1; end if; else ledl=0; end if; end if; end process;end architecture art;3.2 说明输入： 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；输出：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；3.3 sym图4、右侧尾灯控制模块4.1 vhdl代码library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity rc is port(clk,rp,lr,brake,night: in std_logic; ledr,ledb,ledn: out std_logic);end entity rc;architecture art of rc is begin ledb=brake; ledn=night; process(clk,rp,lr) begin if clkevent and clk=1 then if(lr=0) then if(rp=0) then ledr=0; else ledr=1; end if; else ledr=0; end if; end if; end process;end architecture art;4.2 说明输入： 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；输出：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；4.3 sym图五、顶层原理图六、各模块仿真结果1、主控模块2、定时器模块3、左侧尾灯控制模块4、右侧尾灯控制模块5、顶层模块七、管脚锁定及硬件实现1、管脚锁定打开file菜单中的floorplan eeitor,用鼠标就各输入输出各相应管脚上进行锁定。如图：2、文件下载实验室提供的器件为acex系列，型号为ep1k100qc2083。在assign菜单device项中选择些器件。在max+plux ii菜单中选择programmer项，在options菜单中选择hardware setup项，选择bitblaster串口接入方式。如图：3、硬件实现将dingceng.sof文件下载完成后在硬件实验箱中进行仿真检查。八、总结1、过程问题及改正经过几天的学习和上机，完成了文本输入形式设计汽车尾灯控制电路。在设计过程中出现了诸多问题。首先是对vhdl语言接触的时间短，小学期时间短，做课程设计感觉很仓促，没有过多的时间去系统的学习这门课程。不像做c语言课程设计时是先经过了一个学期的学习再做的，那样感觉做起来能从最根本的原理入手，再逐步提高，收获也较多。其次是对实验箱非常不了解。前几部分的实验比较顺利，最后三天时间一直在解决程序下载的问题。在进行实验箱连接过程中，系统一直提示“programming hardware is busy!”。由于实验室没给提供实验箱的使用说明，自己又但心损坏实验箱，不能大胆的进行尝试，最后也没能解决些问题。再次是课程设计过程中解决问题的方法不多。实验室不能上网，无法从网上搜索解决的办法，书上的描述也不是很清楚，老师一个人要带两个班，所以每个问题都去问老师也不现实。最后是自己的原因，由于课程设计过程中遇