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基于CPLD-FPGA的汽車信號(hào)燈控制器設(shè)計(jì)(VHDL語言)
摘 要
隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代化技術(shù)已經(jīng)深入到人們生活的各個(gè)角落，而汽車作為較為方便的代步工具，已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的一部分，人們對(duì)于它的研究已經(jīng)進(jìn)入技術(shù)非常發(fā)達(dá)的階段，為了使其更為完美，能被人們更方便、更簡(jiǎn)單的利用，人們從沒停止對(duì)它的各方面的研究。
對(duì)于汽車來說，信號(hào)燈是它與其它車輛交流的通道和方式，各種模式狀態(tài)代表了不同的意義和司機(jī)同志下一步的操作，是協(xié)調(diào)交通，避免事故的一個(gè)最好的方法。所以關(guān)于汽車信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)有很多實(shí)例，現(xiàn)在我采用基于CPLD/FPGA的技術(shù)設(shè)計(jì)此電路，加入了故障檢測(cè)和停靠計(jì)時(shí)等功能，使汽車信號(hào)燈控制器更加完善。
本論文首先介紹了CPLD/FPGA的基本知識(shí)，包括對(duì)CPLD/FPGA的開發(fā)軟件工具M(jìn)axplusⅡ和硬件描述語言VHDL的詳細(xì)介紹，然后對(duì)汽車信號(hào)燈控制器基本功能進(jìn)行分析，給出設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行軟件仿真，硬件下載仿真等。本設(shè)計(jì)較好的完成了該課題指定的基本功能，并有所擴(kuò)展，使控制系統(tǒng)使用更加方便，且便于修改改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：CPLD/FPGA; 開發(fā)工具M(jìn)axplusⅡ; 硬件描述語言VHDL; 控制系統(tǒng)。
ABSTRACT
Along with the progress of society , the modern techniques have already got deep into people’s life in each corner. The automobile being a more convenient means of transportation tool has already become a necessary part in our life .The people's research towards it has already turned into a very flourishing stage of technique, for the sake of making it more perfect, more convenient and more simple exploitation , people never stop the research of its everyone's noodles.
For the automobile, the signal lamp is the passage and way that it communicates with the other vehicles. The various mode appearance represented the different meaning and the operation of the next move , It is the best method of moderating transportation and avoiding the trouble. So the design concerning the automobile signal lamp controller contains a lot of solid examples. Also, I adopt to design this electric circuit according to the technique of the CPLD/FPGA now. While joining to break down an examination and stopping to depend to account function, the circuit makes the automobile signal beacon controller more perfect.
This thesis introduced the basic knowledge of the CPLD/FPGA first; including the development software tool Maxplus Ⅱ and hardware that include to the CPLD/FPGA described the detailed introduction of the language VHDL. Then, the thesis introduced the automobile signal beacon controller’s function carry on analysis and gives the design project. in the meantime I carry the circuit on software and the hardware to imitate really etc. This design completed the topic to basic function very well and made the control system usage more convenient. Also it is easy to improve.
Key word: CPLD/FPGA; Develop tool Maxplus Ⅱ ; The hardware description language VHDL; Control system.
課題目的
課題要求用VHDL語言編程設(shè)計(jì)汽車信號(hào)燈CPLD/FPGA微機(jī)控制系統(tǒng)，并用EDA軟件MaxplusⅡ進(jìn)行系統(tǒng)功能仿真和調(diào)試。
課題研究?jī)?nèi)容
1、汽車上的信號(hào)燈有： 轉(zhuǎn)向燈和夜間示寬燈等。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎、剎車、停靠時(shí)， 轉(zhuǎn)向燈發(fā)出不同的信號(hào); 夜間， 則點(diǎn)亮示寬燈。汽車轉(zhuǎn)彎或停靠時(shí)， 相應(yīng)的信號(hào)燈要發(fā)出閃爍的燈光信號(hào);因此使控制系統(tǒng)所需執(zhí)行的操作由相應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)反映，而所需控制的信號(hào)燈有儀表左/右轉(zhuǎn)彎燈，左/右前燈，左/右尾燈和左/右示寬燈等八類燈;
2、系統(tǒng)應(yīng)有一定的故障監(jiān)控功能，以提高系統(tǒng)的可靠性;
3、系統(tǒng)具有模擬顯示功能;
4、并增加汽車停靠計(jì)時(shí)功能。
方案設(shè)計(jì)和功能分析
汽車上的信號(hào)燈有： 轉(zhuǎn)向燈(左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈、儀表盤上的二個(gè)指
示燈) 及夜間示寬燈等。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎、剎車、停靠時(shí)， 轉(zhuǎn)向燈發(fā)出不同的信號(hào); 夜間， 則
點(diǎn)亮示寬燈。汽車轉(zhuǎn)彎或停靠時(shí)， 相應(yīng)的信號(hào)燈要發(fā)出閃爍的燈光信號(hào)，其中左/右轉(zhuǎn)彎等以1Hz的頻率閃爍，而左/右頭燈和左/右尾燈以8Hz的頻率閃爍。
研究方案分析
由于控制系統(tǒng)所需執(zhí)行的操作由相應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)反映，而所需控制的信號(hào)燈有儀表左/右轉(zhuǎn)彎燈，左/右前燈，左/右尾燈和左/右示寬燈等八類燈;因此控制系統(tǒng)開關(guān)操作與燈光信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：
(1) 左/右轉(zhuǎn)彎(合上左/右轉(zhuǎn)彎開關(guān))：儀表板左/右轉(zhuǎn)彎燈、左/右頭燈、左/右尾燈閃爍。
(2) 緊急開關(guān)合上：所有燈閃爍。
(3) 剎車(合上剎車開關(guān))：左右尾燈亮。
(4) 左/右轉(zhuǎn)彎剎車：儀表板左/右轉(zhuǎn)彎燈、左/右頭燈、左/右尾燈閃爍，右/左尾燈亮。
(5) 剎車、合上緊急開關(guān)：尾燈亮、儀表板燈、頭燈閃爍。
(6) 左/右轉(zhuǎn)彎剎車并合上緊急開關(guān)：右/左尾燈亮，其余燈閃爍。
(7) 停靠(合上停靠開關(guān))：頭燈、尾燈閃爍。
(8) 夜間(合上示寬開關(guān))：左/右示寬燈亮。
(9)復(fù)位開關(guān)：所有燈滅。
根據(jù)上述控制系統(tǒng)的操作分析，可以看出，控制系統(tǒng)會(huì)有各種輸入量控制信號(hào)燈的閃爍變化，而且當(dāng)信號(hào)燈中一個(gè)或者幾個(gè)出現(xiàn)故障后，駕駛員無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，可能導(dǎo)致一些交通事故，所以應(yīng)加一些信號(hào)燈的故障檢測(cè)功能，能及時(shí)提醒駕駛員，防止發(fā)生交通事故。另外當(dāng)汽車停靠時(shí)可以增加停靠計(jì)時(shí)的功能，這樣可以及時(shí)了解到汽車已經(jīng)停靠的時(shí)間。所以初步設(shè)計(jì)模塊包括：輸入信號(hào)模塊、顯示輸出模塊、故障監(jiān)控模塊和停靠計(jì)時(shí)模塊等四個(gè)功能模塊。
目 錄
第一章 緒 論 1
第一節(jié) 可編程邏輯器件簡(jiǎn)介 1
一、 PLD發(fā)展概述和分類 1
二、 PLD基本結(jié)構(gòu)和電路表示法 2
第二節(jié) CPLD/FPGA簡(jiǎn)介 4
一、 CPLD/FPGA概述 4
二、 CPLD/FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)及電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA) 7
第三節(jié) 硬件描述語言VHDL 8
一、 VHDL概述 8
二、 VHDL 的設(shè)計(jì)流程 9
三、 VHDL 語言的基本特點(diǎn) 10
第四節(jié) CPLD/FPGA的開發(fā)工具――MAXPLUSⅡ 10
一、 MaxplusⅡ概述 10
二、 MaxplusⅡ功能簡(jiǎn)介 11
三、 MaxplusⅡ設(shè)計(jì)過程 14
第五節(jié) 優(yōu)秀FPGA設(shè)計(jì)的重要特征 15
一、 可讀性 16
二、 可重復(fù)性 16
三、 可測(cè)性 16
第二章 基于CPLD/FPGA的汽車信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和功能分析 17
第一節(jié) 課題內(nèi)容分析 17
一、 課題目的 17
(畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng) )
二、 課題研究?jī)?nèi)容 17
第二節(jié) 方案設(shè)計(jì)和功能分析 17
一、 研究方案分析 17
二、 模塊功能分析 18
第三章 軟件仿真調(diào)試 27
第一節(jié) 汽車信號(hào)燈控制系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案圖 27
第二節(jié) 控制系統(tǒng)軟件仿真 28
一、 復(fù)位仿真 28
二、 剎車仿真 29
三、 停靠計(jì)時(shí)仿真 29
四、 右轉(zhuǎn)仿真 30
五、 右轉(zhuǎn)剎車仿真 30
六、 左轉(zhuǎn)仿真 31
七、 左轉(zhuǎn)剎車仿真 31
八、 緊急情況仿真 32
九、 緊急剎車仿真 32
十、 左轉(zhuǎn)緊急剎車仿真 33
十一、 右轉(zhuǎn)緊急剎車仿真 33
十二、 夜間行車仿真 34
十三、 故障報(bào)警仿真 35
第四章 芯片下載與功能調(diào)試 36
第一節(jié) ALTERA CPLD/FPGA 器件 36
一、 Altera公司簡(jiǎn)介 36
二、 開發(fā)軟件 36
三、 主流芯片選型指導(dǎo) 36
第二節(jié) 芯片下載 37
第三節(jié) 功能仿真 38
一、 剎車仿真 39
二、 停靠計(jì)時(shí)仿真 39
三、 緊急剎車仿真 40
結(jié) 論 41
致 謝 42
參考文獻(xiàn) 43
附錄：程序源代碼 44
Tags:基于 汽車 信號(hào) 信號(hào)燈 控制 控制器 設(shè)計(jì) 語言
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