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基于CPLD-FPGA的汽車信號燈控制器設(shè)計(VHDL語言)
摘 要
隨著社會的不斷進步，現(xiàn)代化技術(shù)已經(jīng)深入到人們生活的各個角落，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，人們對于它的研究已經(jīng)進入技術(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、更簡單的利用，人們從沒停止對它的各方面的研究。
對于汽車來說，信號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同志下一步的操作，是協(xié)調(diào)交通，避免事故的一個最好的方法。所以關(guān)于汽車信號燈控制器的設(shè)計有很多實例，現(xiàn)在我采用基于CPLD/FPGA的技術(shù)設(shè)計此電路，加入了故障檢測和停靠計時等功能，使汽車信號燈控制器更加完善。
本論文首先介紹了CPLD/FPGA的基本知識，包括對CPLD/FPGA的開發(fā)軟件工具MaxplusⅡ和硬件描述語言VHDL的詳細(xì)介紹，然后對汽車信號燈控制器基本功能進行分析，給出設(shè)計方案，進行編程設(shè)計，同時進行軟件仿真，硬件下載仿真等。本設(shè)計較好的完成了該課題指定的基本功能，并有所擴展，使控制系統(tǒng)使用更加方便，且便于修改改進。
關(guān)鍵詞：CPLD/FPGA; 開發(fā)工具MaxplusⅡ; 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)計汽車信號燈CPLD/FPGA微機控制系統(tǒng)，并用EDA軟件MaxplusⅡ進行系統(tǒng)功能仿真和調(diào)試。
課題研究內(nèi)容
1、汽車上的信號燈有： 轉(zhuǎn)向燈和夜間示寬燈等。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎、剎車、停靠時， 轉(zhuǎn)向燈發(fā)出不同的信號; 夜間， 則點亮示寬燈。汽車轉(zhuǎn)彎或�？繒r， 相應(yīng)的信號燈要發(fā)出閃爍的燈光信號;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�？坑嫊r功能。
方案設(shè)計和功能分析
汽車上的信號燈有： 轉(zhuǎn)向燈(左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈、儀表盤上的二個指
示燈) 及夜間示寬燈等。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎、剎車、�？繒r， 轉(zhuǎn)向燈發(fā)出不同的信號; 夜間， 則
點亮示寬燈。汽車轉(zhuǎn)彎或停靠時， 相應(yīng)的信號燈要發(fā)出閃爍的燈光信號，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)操作與燈光信號對應(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) �？�(合上�？块_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)會有各種輸入量控制信號燈的閃爍變化，而且當(dāng)信號燈中一個或者幾個出現(xiàn)故障后，駕駛員無法及時發(fā)現(xiàn)，可能導(dǎo)致一些交通事故，所以應(yīng)加一些信號燈的故障檢測功能，能及時提醒駕駛員，防止發(fā)生交通事故。另外當(dāng)汽車�？繒r可以增加停靠計時的功能，這樣可以及時了解到汽車已經(jīng)�？康臅r間。所以初步設(shè)計模塊包括：輸入信號模塊、顯示輸出模塊、故障監(jiān)控模塊和停靠計時模塊等四個功能模塊。
目 錄
第一章 緒 論 1
第一節(jié) 可編程邏輯器件簡介 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簡介 4
一、 CPLD/FPGA概述 4
二、 CPLD/FPGA設(shè)計技術(shù)及電子設(shè)計自動化(EDA) 7
第三節(jié) 硬件描述語言VHDL 8
一、 VHDL概述 8
二、 VHDL 的設(shè)計流程 9
三、 VHDL 語言的基本特點 10
第四節(jié) CPLD/FPGA的開發(fā)工具――MAXPLUSⅡ 10
一、 MaxplusⅡ概述 10
二、 MaxplusⅡ功能簡介 11
三、 MaxplusⅡ設(shè)計過程 14
第五節(jié) 優(yōu)秀FPGA設(shè)計的重要特征 15
一、 可讀性 16
二、 可重復(fù)性 16
三、 可測性 16
第二章 基于CPLD/FPGA的汽車信號燈控制系統(tǒng)的設(shè)計方案和功能分析 17
第一節(jié) 課題內(nèi)容分析 17
一、 課題目的 17
(畢業(yè)設(shè)計網(wǎng) )
二、 課題研究內(nèi)容 17
第二節(jié) 方案設(shè)計和功能分析 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) 汽車信號燈控制系統(tǒng)總設(shè)計方案圖 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、 �？坑嫊r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、 �？坑嫊r仿真 39
三、 緊急剎車仿真 40
結(jié) 論 41
致 謝 42
參考文獻 43
附錄：程序源代碼 44
Tags:基于 汽車 信號 信號燈 控制 控制器 設(shè)計 語言
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