EDA技術課程大作業

設計題目：汽車尾燈控制器的設計

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學號：___________________________

專業班級:___________________________

2023年6月2日

汽車尾燈控制器的設計

1.設計背景和設計方案

1.1設計背景

隨著社會的發展，科學技術也在不斷的進步，狀態機的應用越來越廣泛。現

代交通越來越擁擠，安全問題日益突出，在這種情況下汽車尾燈控制器的設計成

為解決交通安全問題一種好的途徑。

隨著著集成電路和計算機技術的飛速發展,EDA技術應運而生，它是一種高

級、快速、有效的電子設計自動化技術。EDA將大量的電路功能集成到一個芯

片中,并且可以由用戶自行設計邏輯功能，提高了系統的集成度和可靠性。運用ED

A技術可以方便、快捷設計電路系統。本次設計就是運用EDA技術，根據狀態

機原理實現了汽車尾燈常用控制。

1.2設計方案

1.2.1系統設計規定

根據現代交通規則，汽車尾燈控制器應滿足以下基本規定：

(1).汽車正常使用是指示燈不亮

(2).汽車右轉時，右側的一盞燈亮

(3).汽車左轉時，左側的一盞燈亮

(4).汽車剎車時，左右兩側的指示燈同時亮

(5).汽車夜間行駛時，左右兩側的指示燈同時一直亮，供照明使用

1.2.2系統組成及原理圖

汽車尾燈控制器就是一個狀態機的實例。當汽車正常行駛時所有指示燈都不

亮;當汽車向右轉彎時，汽車右側的指示燈RD1亮;當汽車向左側轉彎時，汽車左

側的指示燈LD1亮；當汽車剎車時，汽車右側的指示燈RD2和汽車左側的指示

燈LD2同時亮;當汽車在夜間行駛時，汽車右側的指示燈RD3和汽車左側的指示

燈LD3同時一直亮。通過設立系統的輸入信號：系統時鐘信號CLK,汽車左轉

彎控制信號LEFT,汽車右轉彎控制信號RIGHT,剎車信號BRAKE,夜間行駛

信號NIGHT和系統的輸出信號:汽車左側3盞指示燈LD1、LD2、LD3和汽車

右側3盞指

RDKRD2、RD3實現以上功能。系統的整體組裝設計原理如圖1所示。

2.方案實行

汽車尾燈控制器有4個模塊組成，分別為:時鐘分頻模塊、汽車尾燈主控模

塊，左邊燈控制模塊和右邊燈控制模塊，以下介紹各模塊的具體設計。

2.1時鐘分頻模塊

整個時鐘分頻模塊的工作框圖如圖2所示。

SN

圖2時鐘分頻模塊工作框圖

時鐘分頻模塊由VHDL程序來實現,下面是其中的一段VHDL代碼:

ARCHITECTUREARTOFSZIS

SIGNALCOUNT:STD_LOGIC_VECT0R(7DOWNTO0)；

BEGIN

PROCESS(CLK)

BEGIN

IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN

COUNT<=COUNT+1；

ENDIF;

ENDPROCESS;

CP<=COUNT(3)；

ENDART;

2.2汽車尾燈主控模塊

汽車尾燈主控模塊工作框圖如圖3所示。

圖3主控模塊工作框圖

汽車尾燈主控模塊由VHDL程序來實現，下面是其中的一段VHDL代碼:

ARC11ITECTUREARTOFCTRLIS

BEGIN

NIGHT_LED<=NIGHT；

BRAKE_LED<=BAKE；

PROCESS(LEFT,RIGHT)

VARIABLETEMP:STD_LOGIC_VECTOR(1DOW

NTO0)；

BEGIN

TEMP:=LEFT&RIGHT;

CASETEMPIS

WHEN"00"=>LP<='0,;RP<=ZO';LR<=/O';

WHEN"01"=>LP<='O';RP<=,1'；LR<='0'；

WHEN"10"=>LP<=z1'；RP<='0'；LR<='0';

WHENOTHERS=>LP<='Oz;RP<=ZO';LR<=1；

ENDCASE;

ENDPROCESS；

ENDART；

2.3左邊燈控制模塊

左邊燈控制模塊的工作框圖如圖4所示。

圖4左邊燈控制模塊的工作框圖

左邊燈控制模塊由VHDL程序來實現，下面是其中的一段VHDL代碼:

ARCHITECTUREARTOFLCIS

BEGIN

LEDB<=BRAKE;

LEDN<=NIGHT;

PROCESS(CLK,LP,LR)

BEGIN

IFCLKZEVENTANDCLK=TTHEN

IF(LR='0')THEN

IF(LP='0")THEN

LEDL<='0';

ELSE

LEDL<=Z1'；

ENDIF;

ELSE

LEDL<='0';

ENDIF;

ENDIF;

ENDPROCESS;

ENDART;

2.4右邊燈控制模塊

右邊燈控制模塊的工作框圖如圖5所示。

圖5右邊燈控制模塊的工作框圖

右邊燈控制模塊由VHDL程序來實現,下面是其中的一段VHDL代碼:

ARCHITECTUREARTOFRCIS

BEGIN

LEDB<=BRAKE;

LEDN<=NIGHT;

PROCESS(CLK,RP,LR)

BEGIN

IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN

IF(LR='O')THEN

IF(RP='Oz)THEN

LEDR<='0'；

ELSE

LEDR<='1';

ENDIF;

ELSE

LEDR<='0z；

ENDIF；

ENDIF;

ENDPROCESS;

ENDART;

3.結果和結論

3.1分頻模塊仿真及分析

分頻模塊由VHDL程序實現后，其仿真圖如圖6所示。

NameValue100.0ns200.0ns300.0ns400.0ns500.0ns600.0ns700.0ns800.0ns900.0ns1.

2cp0II

圖6分頻模塊仿真圖

對其仿真圖進行仿真分析：如圖所示，一方面生成一個600ns的時鐘脈沖,

通過時鐘分頻把600ns的脈沖提成一個40ns的脈沖，實現了信號同步。

3.2汽車尾燈主控模塊仿真及分析

汽車尾燈主控模塊由VHDL程序實現后,其仿真圖如圖7所示。

對時序仿真圖進行分析:RIGHT,LEFT,NIGHT,BRAKE為輸入信號，RIGH

T為1表達右轉,LEFT為1表達左轉,NIGHT為1表達夜間行路，BRAKE為1

表達剎車。RP.LP,NIGHT_LED,BRAKE_LED為輸出信號。如圖所示：當RIGHT

為1時，產生一個RP為1的信號脈沖輸出，當LEFT為1時,產生一個LP為1

的信號脈沖輸出，當NIGHT為1時，產生一個NIGHT_LED為1的信號脈沖輸

出。當BRAKE為1時，產生一個BRAKE_LED為1的信號脈沖輸出。

3.3左邊燈控制模塊仿真及分析

左邊燈控制模塊由VHDL程序實現后，其仿真圖如圖8所示。

圖8左邊燈控制模塊時序仿真圖

對時序仿真圖進行分析：LP,LR,NIGHT,BRAKE為輸入信號，LP為1表達左

轉,LR為1表達右轉，NIGHT為1表達夜間行路,BRAKE為1表達剎車。LEDL,

LEDB,LEDN為輸出信號,表達汽車左側的三盞燈。如圖所示：當LP為1時，LED

L輸出為1表達左側燈亮，當BRAKE為1時,LEDB輸出為1表達左側燈亮，當

NIGHT為1時,LEDN輸出為1表達左側燈亮。當LR為1時,左側三盞燈輸出均

為0。即沒有燈亮。

3.4右邊燈控制模塊仿真及分析

右邊燈控制模塊由VHDL程序實現后，其仿真圖如圖9所示。

對時序仿真圖進行分析:RP，LR,NIGHT,BRAKE為輸入信號，LR為1表

達左轉,RP為1表達右轉，NIGHT為1表達夜間行路,BRAKE為1表達剎車。

LEDR,LEDB,LEDN為輸出信號，表達汽車右側的三盞燈。如圖所示：當RP為1

時，LEDR輸出為1表達右側燈亮，當BRAKE為1時,LEDB輸出為1表達右側

燈亮,當NIGHT為1時,LEDN輸出為1表達右側燈亮。當LR為1時,右側三盞

燈輸出均為0。即沒有燈亮。

3.5整個系統仿真及分析

按圖1組裝系統后的仿真圖如圖10所示。

圖10整個系統仿真圖

對時序仿真圖進行分析:RIGHT,LEFT,NIGHT,BRAKE為輸入信號，RI

GHT為1表達右轉，LEFT為1表達左轉，NIGHT為1表達夜間行路,BRAKE為1

表達剎車。RD1,RD2,RD3為輸出信號，表達汽車右側的三盞燈。LD1,LD2,LD3

為輸出信號,表達汽車左側的三盞燈。如圖所示：當RIGHT為1時，RD1輸出為

1表達右側燈亮,當LEFT為1時,LD1為輸出為1表達左側燈亮,當NIGHT為1

時，LD2,RD2輸出均為1,表達左，右兩側各有一盞燈亮。當BRAKE為1時,LD

3,RD3輸出均為1,表達左，右兩側各有一盞燈亮。

4.附件

4.1各個模塊程序

4.1.1主控模塊

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；

ENTITYCTRLIS

PORT(LEFT,RIGHT,BRAKE,NIGHT：INSTD_LOGIC;

LP,RP,LR,BRAKE_LED,NIGHT_LED：OUTSTD_LOG

IC)；

END；

ARCHITECTUREARTOFCTRLIS

BEGIN

NIGHT_LED<=NIGHT;

BRAKE_LED<=BAKE;

PROCESS(LEFT,RIGHT)

VARIABLETEMP:STD_LOGIC_VECTOR(1DOW

NTO0);

BEGIN

TEMP：=LEFT&RIGHT;

CASETEMPIS

WHEN"00"=>LP<='0";RP<-0z;LR<='0';

WHEN"01"=>LP<='0'；RP<='l';LR<='0/;

WHEN"10"=>LP<='1';RP<='0'；LR<='O';

WHENOTHERS=>LP<='OZ；RP<='OZ;LR<='1/；

ENDCASE;

ENDPROCESS;

ENDART;

4.1.2時鐘分頻模塊

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL；

ENTITYSZIS

PORT(CLK:INSTD_LOGIC；

CP:OUTSTD_LOGIC)；

END;

ARCHITECTUREARTOFSZIS

SIGNALCOUNTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);

BEGIN

PROCESS(CLK)

BEGIN

IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN

COUNT<=COUNT+1;

ENDIF;

ENDPROCESS；

CP<=COUNT(3)；

ENDART；

4.1.3右邊燈控制模塊

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYRCIS

PORT(CLK,RP,LR-BRAKE,NIGHT：INSTD_LOGIC;

LEDR,LEDB,LEDN:OUTSTD_LOGIC);

END;

ARCHITECTUREARTOFRCIS

BEGIN

LEDB<=BRAKE;

LEDN<=NIGHT;

PROCESS(CLK,RP,LR)

BEGIN

IFCLK'EVENTANDCLK='1/THEN

IF(LR='0')THEN

IF(RP='O')THEN

LEDR<='O';