汽車尾燈控制電路課程設(shè)計(jì)

1、汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)1. 綜 述本課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈的控制電路。該電路是用于反映汽車在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈。當(dāng)接通左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車和正常行駛時(shí)，指示燈按照指定要求閃爍。假設(shè)汽車尾燈左右兩側(cè)各有三個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬），要求是：汽車正常遠(yuǎn)行時(shí)指示燈全滅；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；左轉(zhuǎn)彎時(shí)左側(cè)三個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮；臨時(shí)剎車時(shí)所有指示燈同時(shí)閃爍。經(jīng)過(guò)以上所述的設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求的分析，可以將電路分為以下幾部分：首先，通過(guò)555定時(shí)器產(chǎn)生頻率為1hz的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)用于提供給觸發(fā)器和剎車時(shí)的輸入信號(hào)。觸發(fā)器用于產(chǎn)生三進(jìn)制的的循環(huán)信號(hào)，此信號(hào)提

2、供左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)。左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)通過(guò)6個(gè)與門(mén)以及電鍵提供的高低電位信號(hào)，將原始信號(hào)分別輸出到左、右的3個(gè)汽車尾燈上。這部分電路起到信號(hào)分揀的作用。分揀之后的信號(hào)通過(guò)與門(mén)，實(shí)現(xiàn)與剎車左、右轉(zhuǎn)電鍵信號(hào)的之間選擇。最終得到的信號(hào)即可輸出到發(fā)光二極管上，實(shí)現(xiàn)所需功能。設(shè)計(jì)本電路是考慮了三種以上的設(shè)計(jì)方案。這幾種方案的不同在于產(chǎn)生三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。理論部分已用multisim7軟件進(jìn)行仿真，并且達(dá)到設(shè)計(jì)要求。實(shí)際部分在電子實(shí)驗(yàn)室和同組的成員在老師的指導(dǎo)下一進(jìn)行模擬，能夠達(dá)到理論設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該本著元件通用化，成品化，以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求，以便在日后產(chǎn)品的更新維護(hù)能夠更好的方便的進(jìn)行

3、。同時(shí)也要盡量減少設(shè)計(jì)過(guò)程中競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象出先的概率。使產(chǎn)品在使用過(guò)程中能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，達(dá)到良好的無(wú)故障率。二者必須達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，才能在工廠進(jìn)行量產(chǎn)。2. 方案設(shè)計(jì)與分析方案一：該方案通過(guò)74ls160或74ls161計(jì)數(shù)器構(gòu)成能產(chǎn)生00、01、10三種狀態(tài)循環(huán)的信號(hào)。方案二：通過(guò)雙 j-k 觸發(fā)器 74ls76來(lái)產(chǎn)生00、01、10的三種狀態(tài)信號(hào)方案三：通過(guò)d觸發(fā)器產(chǎn)生00、01、10的三種狀態(tài)信號(hào) 方案四：通過(guò)t觸發(fā)器產(chǎn)生00、01、100的三種狀態(tài)信號(hào)第一種方案非常簡(jiǎn)單，但是該方案在模擬時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于計(jì)數(shù)器的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的存在，使得尾燈在閃爍時(shí)總會(huì)出現(xiàn)不自然的中間過(guò)程。所以不推薦使用，相對(duì)的是

4、第二種方案，效果是最好的，但設(shè)計(jì)起來(lái)比較復(fù)雜，需要極大的細(xì)心和耐心，最后我們決定采用第三種方案，設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度適中，而且達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的3電路設(shè)計(jì)框圖及功能描述555計(jì)時(shí)器d觸發(fā)器邏輯電路周期為1秒的脈沖左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)分揀電路左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)原始信號(hào)左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向信號(hào)與剎車、行駛信號(hào)分揀電路分揀后的左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)信號(hào)剎車正常行駛電鍵發(fā)光二極管表3.1系統(tǒng)框圖表3.2 尾燈與汽車運(yùn)行狀態(tài)表 開(kāi)關(guān)控制運(yùn)行狀態(tài)左尾燈右尾燈d4d5d6d1d2d3oo正常運(yùn)行燈滅燈滅o1右轉(zhuǎn)彎燈滅按d1d2d3順序循環(huán)點(diǎn)亮1o左轉(zhuǎn)彎按d4d5d6順序循環(huán)點(diǎn)亮燈滅11臨時(shí)剎車所有的尾燈隨時(shí)鐘cp同時(shí)閃爍電路組成及工作原理：經(jīng)過(guò)以上所述的

5、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求的分析，可以將電路分為以下幾部分：首先，通過(guò)555定時(shí)器產(chǎn)生頻率為1hz的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)用于提供給d觸發(fā)器和剎車時(shí)的輸入信號(hào)。2個(gè)d觸發(fā)器用于產(chǎn)生三端輸出的00、01、10的循環(huán)信號(hào)經(jīng)過(guò)74ls138譯碼器，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)，這部分電路起到信號(hào)分揀的作用。左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的原始信號(hào)通過(guò)6個(gè)與門(mén)以及非門(mén)提供的高低電位信號(hào)，將原始信號(hào)分別輸出到左、右的3個(gè)汽車尾燈上。 控制電路主要是將電路的四個(gè)狀態(tài)分離出來(lái)，以產(chǎn)生不同的工作狀態(tài)。最終使電路能夠得到的信號(hào)即可輸出到發(fā)光二極管上，實(shí)現(xiàn)所需功能。4電路原理設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 譯碼電路顯示驅(qū)動(dòng) 電路三進(jìn)制計(jì)數(shù)器開(kāi)關(guān)控制電路 4.

6、1由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器： 由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器時(shí)輸出頻率為： g故電路的震蕩周期為震蕩頻率為,經(jīng)過(guò)計(jì)算，這里選擇=2.28k歐姆，=6k歐姆，c=100u法拉，則輸出信號(hào)為1茲（周期為1秒）圖4.1.1對(duì)其進(jìn)行調(diào)試如圖：圖4.1.24.2 d觸發(fā)器邏輯電路：由于汽車左或右轉(zhuǎn)彎時(shí) , 三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮 , 所以用三進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點(diǎn)亮。由此得出在每種運(yùn)行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件 (si 、s0 、 cp 、 q1 、 q0 )的關(guān)系 , 即邏輯功能表如表4.2.1所示 ( 表中0表示燈滅狀態(tài) ,1表示燈亮狀態(tài) )開(kāi)關(guān)控制三進(jìn)制計(jì)

7、數(shù)器六個(gè)指示燈s1s0q1q0d6d5d4d1d2d3ooooooooooooo1ooo1o1oooo1o1oooooo1oooo1ooo1oo1o1oooo1o1ooooo11cpcpcpcpcpcp 其狀態(tài)圖如下圖所示，在初始狀態(tài)時(shí)為00，所以要經(jīng)過(guò)一個(gè)脈沖周期進(jìn)入循環(huán)，而在整個(gè)工作過(guò)程中周期信號(hào)是一直和本電路連接的，不會(huì)出現(xiàn)循環(huán)外的11狀態(tài)，所以不用擔(dān)心出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，也就是說(shuō)從接入電源開(kāi)始電路就是一直處在循環(huán)中的。11100100 圖4.2.1狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖完成d觸發(fā)器的組裝并對(duì)其進(jìn)行仿真，用led對(duì)起進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)用與門(mén)進(jìn)行仿真結(jié)果與設(shè)計(jì)目的不一致，對(duì)起進(jìn)行分析得出出現(xiàn)冒險(xiǎn)-競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，即用

8、與非門(mén)和反相器進(jìn)行替換問(wèn)題得到很好的解決。圖4.2.2狀態(tài)轉(zhuǎn)換實(shí)際電路汽車尾燈電路如表4.1所示，74ls138 的三個(gè)輸入端、分別接 、，而是三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端。當(dāng) =0，使能信號(hào) a = g = 1， 計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為 00，01，10 時(shí)，74ls138 對(duì)應(yīng)的輸出端、 依次為 0 有效（、信號(hào)為 “1”無(wú)效），即反相器 g1-g3 的輸出端也依次為 0，故指示燈 d1 d2 d3 按順序點(diǎn)亮示意汽車右轉(zhuǎn)彎。若上述條件不變，而 =1，則 74ls138 對(duì)應(yīng)的輸出端 、依次為0有效，即反相器 g4-g6 的輸出端依次為 0，故指示燈d4 d5 d6 按順序點(diǎn)亮，示意汽車左轉(zhuǎn)彎。當(dāng) g =

9、 0，a = 1 時(shí)，74ls138 的輸出端全為1，g6-g1 的輸出端也全為1， 指示燈全滅； 當(dāng)g = 0,a = cp 時(shí)，指示燈隨 cp 的頻率閃爍。4.3左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)控制電路：用譯碼器及邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。a、b、c是譯碼器的輸入端，c是高位輸入，b、a依次，當(dāng) c為高電平有效時(shí)驅(qū)動(dòng)、（右轉(zhuǎn)）；而c為低電平時(shí)驅(qū)動(dòng)、（左轉(zhuǎn)）。、是譯碼器的輸出端 圖4.3.14.4剎車和正常行駛控制電路：表4.4開(kāi)關(guān)控制邏輯圖開(kāi)關(guān)控制cp使能信號(hào)gaooo1o1111o1111cpocp對(duì)于開(kāi)關(guān)控制電路，設(shè) 74ls138 和顯示驅(qū)動(dòng)電路的使能端信號(hào)分別為 g 和 a，根據(jù)總 體邏輯功能表分析及組合得 g、a

10、 與給定條件 (s1、s0、cp) 的真值表，如表4.4所示。由表4.4經(jīng)過(guò)整理得邏輯表達(dá)式： 由上式得開(kāi)關(guān)控制電路,如圖 4.4 所示。 圖4.4開(kāi)關(guān)控制電路5.最后電路原理圖總體電路如圖5-1所示，將電路接通后，分別根據(jù)要求輸入符合要求的脈沖，觀察到了汽車尾燈的控制現(xiàn)象。電路原理圖如下：圖5.1結(jié)論汽車尾燈控制電路是一種應(yīng)用極為廣泛的設(shè)備，具有極好的性價(jià)比。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)并不是太復(fù)雜。整個(gè)電路主要由四部分組成：時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，觸發(fā)器，邏輯控制門(mén)及發(fā)光管驅(qū)動(dòng)電路。其中，時(shí)鐘脈沖發(fā)生器在電路中有極重要的作用，能夠通過(guò)計(jì)算得到需要的脈沖，使其發(fā)出不同的頻率產(chǎn)生不一樣的脈沖

11、。這樣才能使電路更好的工作，是控制發(fā)光管的一項(xiàng)主要裝置之一。而在這之中，如何設(shè)置電容和電阻就顯得至關(guān)重要。其次，準(zhǔn)確地設(shè)定邏輯控制門(mén)也很重要，直接決定了變色發(fā)光管能否正常工作以及能否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。再次，對(duì)脈沖分配器的選擇也起著很大作用。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該本著元件通用化，成品化，以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求，以便在日后產(chǎn)品的更新維護(hù)能夠更好的方便的進(jìn)行。同時(shí)也要盡量減少設(shè)計(jì)過(guò)程中競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象出先的概率。使產(chǎn)品在使用過(guò)程中能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，達(dá)到良好的無(wú)故障率。在焊接的過(guò)程中要保證焊接堅(jiān)固，防止在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中出現(xiàn)短路或開(kāi)路狀態(tài)，來(lái)減少實(shí)驗(yàn)中的不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn)。我明白了在進(jìn)行設(shè)計(jì)是要盡量的避免使用與門(mén)，而多

12、用與非門(mén)和非門(mén)來(lái)代替與門(mén)。這樣能盡量的減少電路中出現(xiàn)冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，是設(shè)計(jì)出來(lái)的電路能夠更加穩(wěn)定的運(yùn)行。課程設(shè)計(jì)體會(huì)一周的課程設(shè)計(jì)很快就結(jié)束了，總的說(shuō)來(lái)收獲不小，不能說(shuō)設(shè)計(jì)的過(guò)程中是一帆風(fēng)順的，開(kāi)始時(shí)是設(shè)計(jì)階段也沒(méi)太在意，后來(lái)到動(dòng)手的時(shí)候覺(jué)得遇見(jiàn)了好多沒(méi)想到的問(wèn)題，平時(shí)在書(shū)本上劃的很熟練的一些電路，當(dāng)拿到multisim7上進(jìn)行仿真時(shí)就回錯(cuò)誤百出。開(kāi)始時(shí)讓我極為的傷頭，在課程設(shè)計(jì)的第二天我專門(mén)的對(duì)multisim7軟件進(jìn)行了操練，當(dāng)我熟悉了之后用起來(lái)就比較得心應(yīng)手了。也發(fā)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的好處，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本大大的降低。我想這也是最吸引我們的地方，當(dāng)真正的進(jìn)行產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)利潤(rùn)是相當(dāng)大

13、的。當(dāng)我投入設(shè)計(jì)時(shí)才發(fā)現(xiàn)樂(lè)在其中，這次實(shí)驗(yàn)是我們對(duì)書(shū)本中學(xué)到的各個(gè)部分原理的一次綜合的運(yùn)用，在書(shū)本中我們看那些原理有老師的講解我們理解起來(lái)并不一定十分的困難，但是當(dāng)我們將那些知識(shí)綜合運(yùn)用的電路的設(shè)計(jì)中確實(shí)有了很多意想不到的困難。實(shí)踐出真知，通過(guò)這次電路的設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了書(shū)本中沒(méi)有的很多東西，我想最主要的就是一種綜合能力的提升。我認(rèn)為這樣的電路設(shè)計(jì)很有現(xiàn)實(shí)意義，這樣的教學(xué)方法對(duì)于提升同學(xué)們的綜合運(yùn)用能力也是行之有效的，是非常值得推廣的。如果在講課過(guò)程中能夠運(yùn)用部分內(nèi)容穿插一些小設(shè)計(jì)，或者讓同學(xué)們自己回去設(shè)計(jì)一些小電路，并且通過(guò)老師的指導(dǎo)演示出來(lái)，我想不僅能調(diào)動(dòng)同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，而且還能培養(yǎng)出同學(xué)們

14、的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。比如這次設(shè)計(jì)，如果能夠讓同學(xué)們能夠演示出來(lái)就更好了。如果老師講課時(shí)能夠?qū)⒏鞣N難題能夠用軟件模擬可以讓我們更好的理解。在最初的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們一共整理出3個(gè)方案。但在實(shí)踐的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在multisim中模擬的情況和實(shí)際實(shí)踐中還是有些差異的。multisim中的bug也給我們帶來(lái)了很多不便，希望該軟件在后續(xù)版本中能夠得到改進(jìn)。在調(diào)試過(guò)程中，脆弱的74ls32或門(mén)的罷工使我們當(dāng)時(shí)近乎絕望，我們一共需要7個(gè)或門(mén)。燒了兩個(gè)或門(mén)使得試驗(yàn)無(wú)法再進(jìn)行下去。還好，在74ls00和74ls04上還有幾個(gè)空余的與非門(mén)和非門(mén)。我們用兩個(gè)非門(mén)和一個(gè)與非代替了原來(lái)的或門(mén)的功能。由于條件所限，我這個(gè)還只是

15、假設(shè)，并不知道是否能在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)。課程設(shè)計(jì)是一個(gè)增長(zhǎng)知識(shí)的課堂，在此過(guò)程當(dāng)中不斷的認(rèn)識(shí)自己，了解自己，提高自己，無(wú)論是在學(xué)習(xí)和生活中都要有所收獲，真正的做到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)場(chǎng)對(duì)自己整個(gè)人生都有所影響，有所回報(bào)，這樣才能使整個(gè)過(guò)程更加的有意義，也使自己的人生更加的充實(shí)。在此實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，在克服重重困難的同時(shí)也使我看到了電子學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，為以后的學(xué)習(xí)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為以后的工作與學(xué)習(xí)贏得了必要的信心與決心。 總的說(shuō)來(lái)，這次課程設(shè)計(jì)還是比較順利的。只是在測(cè)試階段遇到一點(diǎn)問(wèn)題，其他階段還是完全符合預(yù)定計(jì)劃的，并沒(méi)有因?yàn)槭裁磫?wèn)題而耽誤實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。這次課程設(shè)計(jì)，雖然短暫。但卻是我們第一次的自主合作的設(shè)計(jì)電路。

16、以前書(shū)本上的內(nèi)容第一次完完全全的在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了書(shū)本中不曾學(xué)到的情況。同時(shí)，由于是兩人合作制作，是我們學(xué)到在將來(lái)大規(guī)模電路設(shè)計(jì)中，團(tuán)體協(xié)作是多么的重要。最后，感謝老師為我們提供這次的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)和悉心的指導(dǎo)。 參考文獻(xiàn) 1康華光主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）m，第3版，北京，高等教育出版社，1988年.2標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊(cè)ttl電路m，電子工業(yè)出版社.3李士雄、丁康源主編，數(shù)字集成電子技術(shù)教程m，北京，高等教育出版社，1993年.4蔡惟錚主編，數(shù)字電子線路基礎(chǔ)m，哈爾濱，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1988年.5張建華主編，數(shù)字電子技術(shù)m，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1994年.6閻石主編

17、，數(shù)字電子電路m，北京，中央廣播電視大學(xué)出版社，1993年.第1章 緒論1.1 課題背景隨著科技時(shí)代的進(jìn)一步發(fā)展，人們的生活也在飛速改變，各種家用電器和設(shè)備正以極快的速度進(jìn)入尋常百姓家。汽車作為一種很重要的生活工具也沒(méi)有例外地深入到人們生活的方方面面。人們正以極大的熱情努力的工作并享受由此而帶來(lái)的種種便利，汽車作為高消費(fèi)的生活和生產(chǎn)資料，在滿足了人們的出行方便的同時(shí)，人們更加注重汽車本身的舒適性、可控性、便捷性和安全性。而作為汽車行車很重要的一部分車燈控制方式很是重要。而作為汽車控制的各種操作，幾乎都反映在燈的明亮和熄滅上，也是可以起到警告的作用。而作為尾燈，它有著很大的作用，無(wú)論是行車之中還

18、是車輛在駐留的時(shí)候，都是必須有各種不同的反映的，于是，汽車尾燈的設(shè)計(jì)是很重要的。而基于傳統(tǒng)的機(jī)械和純電路的控制方式，由于它完全取決于尾燈系統(tǒng)所采用的硬件來(lái)保證它的正常工作，而一旦電路老化或者因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)而引起的接觸問(wèn)題以及機(jī)械元件變形而不能及時(shí)觸發(fā)電路電源開(kāi)關(guān)，這類問(wèn)題是經(jīng)常發(fā)生，而除了選用更好的硬件系統(tǒng)元件幾乎沒(méi)有別的可靠的方法來(lái)進(jìn)行避免這類故障的發(fā)生，于是，選用智能型的元件來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可控制性是非常必須的。而隨著eda技術(shù)的日益成熟，有電路自動(dòng)控制車尾燈的方式是可行的?；趀da系統(tǒng)的電路控制方式是可靠的和可以預(yù)測(cè)的控制方式，其安全性很高，屬于智能控制的范疇。于是，

19、在汽車上實(shí)行這種車燈控制方式是一種變化和進(jìn)步，增加了汽車行車安全性，降低了汽車的故障率。1.2 研究的目的及意義目的是一方面使我們能夠進(jìn)一步理解課程內(nèi)容，基本掌握eda技術(shù)和系統(tǒng)知識(shí)，增加集成電路應(yīng)用知識(shí)，培養(yǎng)我們的實(shí)際動(dòng)手能力以及分析、解決問(wèn)題的能力。另一方面也可以是我們更好地鞏固和加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)中小型數(shù)字系統(tǒng)的方法，獨(dú)立完成調(diào)試過(guò)程，增強(qiáng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高電路分析和設(shè)計(jì)能力。通過(guò)實(shí)踐引導(dǎo)我們?cè)诶碚撝笇?dǎo)下有所創(chuàng)新，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)和日后工程實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。通過(guò)設(shè)計(jì)，一方面可以加深我們對(duì)理論知識(shí)的理解，另一方面也可以提高我們考慮問(wèn)題的全面性，將理論知識(shí)上升到一個(gè)實(shí)踐的階段

20、?；诒菊n題的研究具有極大的實(shí)用性和可操作性，在實(shí)際的應(yīng)用中有廣泛的意義，用于汽車車燈控制系統(tǒng)的電路，可以極大地提高汽車的安全性和駕駛的舒適性，降低了車的故障率和危險(xiǎn)發(fā)生的概率。具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，故研究本課題。1.3 eda的發(fā)展歷程及應(yīng)用1.3.1 eda的發(fā)展歷程隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，eda（electronic design automation）應(yīng)運(yùn)而生，它是一種高級(jí)、快速、有效的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)。eda技術(shù)以計(jì)算機(jī)為工具，代替人完成數(shù)字系統(tǒng)的邏輯綜合、布局布線和設(shè)計(jì)仿真等工作。設(shè)計(jì)者只需要完成對(duì)系統(tǒng)功能的描述，然后就可以由計(jì)算機(jī)來(lái)處理這些描述，得到設(shè)計(jì)結(jié)果，修改設(shè)計(jì)

21、也很方便。利用eda工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以極大的提高設(shè)計(jì)效率。eda技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)由淺到深的過(guò)程。20世紀(jì)70年代，隨著中小規(guī)模集成電路的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，傳統(tǒng)的手工制圖設(shè)計(jì)電路板和集成電路的方法已經(jīng)無(wú)法滿足設(shè)計(jì)精度和效率的要求，因此人們開(kāi)始進(jìn)行二維平面圖形的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，以便解脫繁雜、機(jī)械的版圖設(shè)計(jì)工作，這就是第一代的eda工具。到了20世紀(jì)80 年代，為了適應(yīng)電子產(chǎn)品在規(guī)模和制作上的要求，出現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)仿真和自動(dòng)布線為核心技術(shù)的第二代eda 技術(shù)，其特點(diǎn)是以軟件工具為核心，通過(guò)這些軟件完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)、分析、仿真、測(cè)試等各項(xiàng)工作。20世紀(jì)90 年代后，隨著eda技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，出現(xiàn)了以高級(jí)語(yǔ)

22、言描述、系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合技術(shù)為特征的第三代eda技術(shù)，通常也稱為esda（electronic system design automation）階段。在這個(gè)階段，人們開(kāi)始追求貫徹整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的自動(dòng)化，可以從繁重的設(shè)計(jì)工作中徹底解放出來(lái)，把精力集中在創(chuàng)造性的方案與概念構(gòu)思上，從而可以提高設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品的研制周期。1.3.2 eda技術(shù)的概念eda是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（electronic design automation）的縮寫(xiě)，在20世紀(jì)90年代初從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（cad）、計(jì)算機(jī)輔助制造（cam）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（cat）和計(jì)算機(jī)輔助工程（cae）的概念發(fā)展而來(lái)的。eda技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)

23、為工具，設(shè)計(jì)者在eda軟件平臺(tái)上，用硬件描述語(yǔ)言hdl完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)的完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。1.3.3 eda的應(yīng)用硬件語(yǔ)言編譯工具邏輯綜合工具功能分析工具布局布線工具版圖生成工具形式驗(yàn)證工具半導(dǎo)體廠icasic設(shè)計(jì)用戶需求功能定義邏輯綜合工具功能分析工具布局布線工具時(shí)序分析工具編程下載工具可編程pldsoc設(shè)計(jì)原理圖編輯工具網(wǎng)表生成工具布局布線工具規(guī)則檢查工具電子兼容分析工具熱分析工具制板商pcbpcb設(shè)計(jì)圖1.1 eda技術(shù)應(yīng)用范圍eda技術(shù)應(yīng)用范圍見(jiàn)圖1.1。當(dāng)代的eda技術(shù)應(yīng)用于

24、電子設(shè)計(jì)的方方面面。從一個(gè)角度來(lái)看，eda技術(shù)可粗略分為系統(tǒng)級(jí)、電路級(jí)和物理實(shí)現(xiàn)級(jí)三個(gè)層次的輔助設(shè)計(jì)過(guò)程；從另一個(gè)角度來(lái)看，eda技術(shù)應(yīng)包括電子設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域：從低頻電路到高頻電路、從線形電路到非線形電路、從模擬電路到數(shù)字電路、從分立元件電路到集成電路的全部設(shè)計(jì)過(guò)程。具體來(lái)說(shuō)，eda技術(shù)大體分為三方面的應(yīng)用：（1）asic（application specific integrated circuit，專用集成電路）設(shè)計(jì)。（2）soc（system on a chip，系統(tǒng)芯片）設(shè)計(jì)。（3）pcb（printed circuit board，印刷電路板）設(shè)計(jì)?？梢哉f(shuō)如果沒(méi)有eda技術(shù)，今天的電

25、子設(shè)計(jì)就沒(méi)辦法進(jìn)行。1.3.4 verilog硬件描述語(yǔ)言隨著eda技術(shù)的飛速發(fā)展，也由于集成電路大規(guī)模、高密度、高速度的要求，產(chǎn)生了一種新的設(shè)計(jì)方法，那就是采用硬件描述語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字電路。verilog hdl（verilog hardware description language）作為ieee工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語(yǔ)言的一種，不僅定義了語(yǔ)法，而且對(duì)每個(gè)語(yǔ)法結(jié)構(gòu)都定義了清晰的模擬、仿真語(yǔ)義，而且verilog語(yǔ)言從c語(yǔ)言中繼承了多種操作符和結(jié)構(gòu)。所以如果有c語(yǔ)言的基礎(chǔ)，那么可以非?？斓恼莆誺erilog hdl的設(shè)計(jì)方法。因此對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，使用verilog hdl進(jìn)行電子設(shè)計(jì)是比較好的。

26、通過(guò)使用結(jié)構(gòu)級(jí)或行為級(jí)描述可以在不同的抽象層次描述設(shè)計(jì)。verilog hdl采用自頂向下的數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法主要包括行為領(lǐng)域、結(jié)構(gòu)領(lǐng)域、物理領(lǐng)域這三個(gè)領(lǐng)域和系統(tǒng)級(jí)、算法級(jí)、積存器傳輸級(jí)、邏輯級(jí)和電路級(jí)這五個(gè)抽象層次。verilog hdl是并發(fā)的，即具有在同一時(shí)刻執(zhí)行多任務(wù)的能力。一般來(lái)講編程語(yǔ)言是非并行的，但在實(shí)際硬件中，許多操作都是在同一時(shí)刻發(fā)生的，所以verilog hdl具有并發(fā)的特征。verilog hdl有時(shí)序的概念，一般來(lái)講編程語(yǔ)言是沒(méi)有時(shí)序概念的，但在硬件電路中從輸入到輸出總是有延遲存在的。為描述這些特征，verilog hdl語(yǔ)言需要建立時(shí)序的概念，因此使用verilog h

27、dl除了可以描述硬件電路的功能外，還可以描述其時(shí)序要求。1.4 基于eda的fpga/cpld開(kāi)發(fā)隨著數(shù)字集成電路和eda技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)與制造集成電路的任務(wù)已不完全由半導(dǎo)體廠商來(lái)獨(dú)立承擔(dān)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們更愿意自己設(shè)計(jì)專用集成電路（asic）芯片，而且希望asic的設(shè)計(jì)周期盡可能短，最好是在實(shí)驗(yàn)室里就能設(shè)計(jì)出合適的asic芯片，并且立即投入實(shí)際應(yīng)用之中，因而出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件，其中應(yīng)用最廣泛的屬現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列和復(fù)雜可編程邏輯器件?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列fpga（field programmable gate array）是20世紀(jì)80年代中期，由美國(guó)xilinx公司首先推出的大規(guī)?？删幊踢壿嬈?/p>

28、件。由于fpga器件采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，體積小、集成度高、功耗低、速度快，可無(wú)限次反復(fù)編程，已成為開(kāi)發(fā)電子產(chǎn)品的首選器件。運(yùn)算器、乘法器、數(shù)字濾波器等具有復(fù)雜算法的邏輯單元和信號(hào)處理單元的邏輯設(shè)計(jì)都可選用fpga來(lái)實(shí)現(xiàn)。xilinx公司和altera公司最新開(kāi)發(fā)的先進(jìn)ip core（ip核），使fpga在eda和dsp技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用更加方便。復(fù)雜可編程邏輯器件cpld（complex programmable logic device）是20世紀(jì)90年代可擦除的可編程邏輯器件epld（erasable programmable logic device）的改進(jìn)器件。其具有更大的與陣列和或陣列，有大

29、量的宏單元和布線資源。高速的譯碼器、多位計(jì)數(shù)器、寄存器、時(shí)序狀態(tài)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)適配器、總線控制器等較大規(guī)模的邏輯設(shè)計(jì)可用cpld來(lái)實(shí)現(xiàn)。fpga/cpld 本身作為一種新器件，可以由用戶自行規(guī)定器件的邏輯功能，將大量的電路功能集成到一個(gè)芯片中，提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。另一方面， fpga/cpld的設(shè)計(jì)方法又是采用eda 的設(shè)計(jì)方式，是從手工設(shè)計(jì)到電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的變換橋梁。1.5 本課題研究?jī)?nèi)容fpga/cpld現(xiàn)在應(yīng)用的非常廣泛，其作為集成電路的一個(gè)研究方向，非常重要，而我們?cè)谶@方面開(kāi)展的學(xué)習(xí)并不多。本文作為一個(gè)探討性的論文，為以后進(jìn)行更深入的研究打下基礎(chǔ)，本課題主要研究以下一些內(nèi)容。首先，學(xué)

30、習(xí)并基本掌握verilog hdl的設(shè)計(jì)方法。然后，研究掌握汽車尾燈設(shè)計(jì)基本工作原理與設(shè)計(jì)方案。接下來(lái)，能夠在max+plus ii平臺(tái)上使用verilog hdl進(jìn)行簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)。最后，使用gw48-ck系統(tǒng)進(jìn)行汽車尾燈電路的fpga驗(yàn)證。第2章 研究?jī)?nèi)容與設(shè)計(jì)原理2.1 本課題的研究?jī)?nèi)容 根據(jù)實(shí)際情況分析，本課題研究的汽車尾燈控制器滿足以下基本要求：（1） 當(dāng)汽車正常行駛時(shí)，汽車所有尾燈均不亮；（2） 當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)， 汽車左側(cè)的尾燈l1亮；（3） 當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)， 汽車右側(cè)的尾燈r1亮；（4） 當(dāng)汽車剎車時(shí)， 汽車所有尾燈都亮；（5） 當(dāng)汽車在特殊控件控制情況下行駛時(shí)，汽車左側(cè)的尾燈l

31、3和右側(cè)的尾燈r3亮。2. 2 設(shè)計(jì)思路剎車控制信號(hào)特殊控件行駛信號(hào)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，頂層設(shè)計(jì)采用原理圖的設(shè)計(jì)方法如圖2.1所示：右轉(zhuǎn)彎控制信號(hào)左轉(zhuǎn)彎控制信號(hào)主控選擇模塊右側(cè)燈選擇控制模塊左側(cè)燈選擇控制模塊ld2rd2rd3rd1ld3ld1 圖2.1 頂層設(shè)計(jì)原理圖的設(shè)計(jì)方法2.3設(shè)計(jì)方案應(yīng)用vhdl進(jìn)行自頂向下的設(shè)計(jì)，是采用可完全獨(dú)立于目標(biāo)器件芯片物理結(jié)構(gòu)的硬件描述語(yǔ)言。就是使用vhdl模型在所有綜合級(jí)別上對(duì)硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明、建模和仿真測(cè)試。其設(shè)計(jì)流程如圖2.2所示：（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（6）邏輯綜合（2）建立vhdl行為模塊型（7）測(cè)試向量生成（3）vhdl行為仿

32、真（8）功能仿真（4）vhdl-rtl級(jí)建模（5）前端功能仿真設(shè)計(jì)完成（11）硬件測(cè)試（9）結(jié)構(gòu)綜合（10）門(mén)級(jí)時(shí)序仿真 圖2.2 應(yīng)用vhdl進(jìn)行自頂向下設(shè)計(jì)流程由于vhdl設(shè)計(jì)的可移植性、eda平臺(tái)的通用性以及與具體硬件結(jié)構(gòu)的無(wú)關(guān)性，使得前期的設(shè)計(jì)可以容易的應(yīng)用于新的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，而且項(xiàng)目設(shè)計(jì)的周期可以顯著縮短。且還具有簡(jiǎn)單易行的特性。本課題關(guān)于汽車尾燈控制電路主要由幾大部分組成：顯示驅(qū)動(dòng)電路、譯碼電路、計(jì)數(shù)電路、開(kāi)關(guān)控制電路、二極管模擬控制尾燈電路等。主電路主要是通過(guò)開(kāi)關(guān)控制汽車尾燈的點(diǎn)亮方式，主要由74138譯碼器和74161計(jì)數(shù)器，以及與非門(mén)等器件構(gòu)成。主電路包括向左轉(zhuǎn)和向右轉(zhuǎn)兩大部分電

33、路。由于汽車正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車和在特別控件控制下行車時(shí)，所有燈點(diǎn)亮的次序和是否點(diǎn)亮是不同的，所以可以用74138譯碼器對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行譯碼，從而得到一個(gè)低電平輸出，再由這個(gè)低電平控制一個(gè)74161計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器輸出為高電平時(shí)就點(diǎn)亮不同的尾燈，從而控制尾燈按實(shí)際需要的要求點(diǎn)亮。由此得出在每種運(yùn)行狀態(tài)下，各指示燈與給定條件間的關(guān)系，即邏輯功能表如下表2.1所示。汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)總體框圖如圖2.3所示。表2.1 汽車尾燈和汽車運(yùn)行狀態(tài)功能表開(kāi)關(guān)控制汽車運(yùn)行狀態(tài)右轉(zhuǎn)尾燈左轉(zhuǎn)尾燈s2s1 s0r1r2r3l1l2l30 0 0正常運(yùn)行燈滅燈滅0 0 1 左轉(zhuǎn)彎燈滅左側(cè)燈l1亮0 1 0右

34、轉(zhuǎn)彎右側(cè)燈r1亮燈滅0 1 1剎車所有尾燈同時(shí)亮1 0 0特別控件行車 右側(cè)燈r3和左側(cè)燈l3同時(shí)亮開(kāi)關(guān)控制電路譯碼74138顯示驅(qū)動(dòng)電路r1r2r3 l1l2l3計(jì)數(shù)電路圖2.3 汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)總體框圖2.3.1 74ls138介紹74ls138 為3 線8 線譯碼器，共有 54/74s138和 54/74ls138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其工作原理如下:當(dāng)一個(gè)選通端（g1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/(g2a)和/(g2b)）為低電平時(shí)，可將地址端（a、b、c）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。利用 g1、/(g2a)和/(g2b)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還

35、可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74ls138還可作數(shù)據(jù)分配器。74ls138芯片圖形如圖2.4所示。圖2.4 74 ls138芯片第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與仿真本課題汽車尾燈設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的方法就是通過(guò)開(kāi)關(guān)控制所設(shè)計(jì)的電路，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車尾燈不同的點(diǎn)亮方式。達(dá)到最終的目的。3.1本課題主程序設(shè)計(jì)3.1.1 功能分析根據(jù)狀態(tài)功能表2.1所介紹。當(dāng)汽車正常行駛時(shí)，汽車尾燈開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為s2=“0”、s1=“0”、s0=0，汽車所有尾燈滅。當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，汽車尾燈開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為s2=“0”、s1=“0”、s0=1,汽車左側(cè)尾燈l1亮。當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，汽車尾燈開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為s

36、2=“0”、s1=“1”、s0=0,汽車右側(cè)尾燈r1亮。當(dāng)汽車剎車時(shí)，汽車尾燈開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為s2=“0”、s1=“1”、s0=1,汽車所有尾燈同時(shí)亮。當(dāng)汽車在特殊控件控制情況下行駛時(shí)，汽車尾燈開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為s2=“1”、s1=“0”、s0=0,汽車左側(cè)尾燈l3和右側(cè)尾燈r3亮。3.1.2 數(shù)據(jù)入口 s2,s1,s0： 開(kāi)關(guān)控制信號(hào)；3.1.3 數(shù)據(jù)出口 l1： 左側(cè)尾燈l1； l2： 左側(cè)尾燈l2; l3： 左側(cè)尾燈l3; r1： 右側(cè)尾燈r1; r2： 右側(cè)尾燈r2; r3： 右側(cè)尾燈r3；3.14 具體實(shí)現(xiàn)程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all

37、;entity cl is port(s2,s1,s0: std_logic_vector(3 downto 0); l1,l2,l3,r1,r2,r3:out std_logic);end entity cl; architecture ctrl of cl is begin process(s2,s1,s0) begin if(s2=0 and s1=0 and s0=0)then l1=0;l2=0;l3=0; r1=0;r2=0;r3=0; elsif(s2=0 and s1=0 and s0=1)then l1=1;l2=0;l3=0; r1=0;r2=0;r3=0; elsif(s

38、2=0 and s1=1 and s0=0)then l1=0;l2=0;l3=0; r1=1;r2=0;r3=0; elsif(s2=0 and s1=1 and s0=1)then l1=1;l2=1;l3=1; r1=1;r2=1;r3=1; elsif(s2=1 and s1=0 and s0=0)then l1=0;l2=0;l3=1; r1=0;r2=0;r3） ,把選中的需要觀察的節(jié)點(diǎn)送到selected nodes&groups欄目中，如圖3.2所示。單擊ok按鈕，即可看見(jiàn)輸入、輸出信號(hào)出現(xiàn)在波形編輯窗口中。此時(shí)波形編輯窗口中，所有編輯的輸入節(jié)點(diǎn)的波形都默認(rèn)為邏輯低電平；輸出和

39、隱埋節(jié)點(diǎn)波形都默認(rèn)為不定狀態(tài)。 圖3.2 列出并選擇需要觀察的信號(hào)節(jié)點(diǎn) （4）設(shè)置波形參量。在為波形窗口的計(jì)數(shù)器的輸入信號(hào)設(shè)定相關(guān)的仿真參數(shù)，如圖3.4所示，在option菜單中消去網(wǎng)格對(duì)齊項(xiàng)snap to grid前面的“，以便能夠任意設(shè)置輸入電平位置，或設(shè)置輸入時(shí)鐘信號(hào)的周期。 圖3.3 在option菜單中取消snap to grid 的選擇3.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路仿真與波形分析根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)仿真電路如下：圖3.4是汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)的控制電路。 圖3.4 汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)的控制電路汽車左轉(zhuǎn)彎波形仿真結(jié)果如圖3.5所示：圖3.5汽車左轉(zhuǎn)彎波形仿真結(jié)果仿真波形分析：如圖3.5所示，當(dāng)汽車尾燈開(kāi)關(guān)控制

40、信號(hào)為s2=“0”、s1=“0”、s0=1時(shí),汽車左側(cè)尾燈l1亮。汽車左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎的控制電路如圖3.6所示：圖3.6汽車左右轉(zhuǎn)彎時(shí)的控制電路汽車右轉(zhuǎn)彎仿真波形如圖3.7所示： 圖3.7 汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)的波形仿真右轉(zhuǎn)彎仿真波形分析：如圖3.7所示，當(dāng)汽車尾燈開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為s2=“0”、s1=“1”、s0=0時(shí),汽車右側(cè)尾燈r1亮。汽車左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和剎車時(shí)的控制電路如圖3.8所示:圖3.8 汽車左右轉(zhuǎn)彎和剎車時(shí)的控制電路汽車剎車時(shí)的仿真波形如圖3.9所示：圖 3.9 汽車剎車時(shí)的仿真波形汽車剎車時(shí)的仿真波形分析：如圖3.9所示，當(dāng)汽車尾燈開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為s2=“0”、s1=“1”、s0=1時(shí),汽車

41、所有尾燈同時(shí)亮。 汽車左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車和在特殊控件行駛下的控制電路如圖3.10所示： 圖3.10汽車左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車和在特殊控件行駛下的控制電路汽車在特殊控件行駛時(shí)的波形仿真如圖3.11所示： 圖3.11 汽車在特殊控件行駛時(shí)的波形仿真汽車在特殊控件行駛時(shí)的波形仿真分析：如圖3.11所示，當(dāng)汽車尾燈開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為s2=“1”、s1=“0”、s0=0時(shí),汽車左側(cè)尾燈l3和右側(cè)尾燈r3亮。 為了精確測(cè)量計(jì)數(shù)器輸入輸出之間的延時(shí)，可以打開(kāi)時(shí)序分析器。選擇max+plustiming analyzer項(xiàng)，彈出timing analyzer,如圖3.12所示。單擊timing analyze窗口

42、中的start按鈕，延時(shí)信息即可顯示在圖表delay matrix中。其中左排的排列是輸入信號(hào)，上排列出輸出信號(hào)，中間是對(duì)應(yīng)的延時(shí)量，這個(gè)延時(shí)量是針對(duì)所選定的目標(biāo)器件的。 圖3.12 延時(shí)時(shí)序分析窗第4章 汽車尾燈電路的fpga實(shí)現(xiàn)4.1 gw48型eda實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的介紹gw48型eda實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)的硬件驗(yàn)證。gw48型eda實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：（1）該eda實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)設(shè)有通用在系統(tǒng)編程下載asic器件，可對(duì)lattice、xilinx、altera、vantis、atmel和cypress世界六大pld商和各種isp編程下載方式或現(xiàn)場(chǎng)配置的fpga/cpld各系

43、列器件進(jìn)行識(shí)別、實(shí)驗(yàn)或開(kāi)發(fā)；主系統(tǒng)板與目標(biāo)芯片板采用接插式結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)電路結(jié)構(gòu)自動(dòng)切換工作方式，可自動(dòng)切換12種實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)模式。圖4.1 gw48-ck型eda實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)實(shí)物圖（2）gw48系列具備對(duì)不同芯核電壓（5v、3.3v、1.8v、1.5v）的fpga/cpld器件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、開(kāi)發(fā)和編程下載。（3）該實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)除具有豐富的實(shí)驗(yàn)資源外，還擴(kuò)展了a/d、d/a、vga視頻、ps/2接口、rs232通信、單片機(jī)獨(dú)立用戶系統(tǒng)編程下載接口、50mhz高頻時(shí)鐘源以及數(shù)字頻率計(jì)。在上面可完成大量基于fpga/cpld的各類電子設(shè)計(jì)和數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，其中包括如移位寄存器、加法器、減法器、

44、乘法器、除法器、序列檢測(cè)器、脈寬調(diào)制器、數(shù)控分頻器、數(shù)字頻率合成器、數(shù)字濾波器、硬件樂(lè)曲演奏器、電子琴等數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。圖4.1為gw48-ck型eda實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)實(shí)物圖。圖中“1”為電路結(jié)構(gòu)選擇按鈕，可以選擇不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種“電路重構(gòu)軟配置”設(shè)計(jì)方案的好處有很多，比如可以適應(yīng)更多的實(shí)驗(yàn)與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、適應(yīng)更多的pld公司的器件、適應(yīng)更多的不同封裝的fpga和cpld器件等?！?”為并口下載口，使用byteblaster下載電纜，一般flex、max等器件進(jìn)行在系統(tǒng)編程時(shí)常用這個(gè)連接?！?”為電源接口，提供使該系統(tǒng)能正常工作所需要的電能?！?”為發(fā)光二極管和數(shù)碼管，用來(lái)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

45、“5”為實(shí)驗(yàn)信號(hào)控制鍵，在不同的電路結(jié)構(gòu)模式下與主系統(tǒng)的連接方式不同，可產(chǎn)生單脈沖、高低電平、16進(jìn)制信號(hào)、琴鍵式信號(hào)等?！?”時(shí)鐘頻率選擇模塊，通過(guò)短路帽的不同接插方式，使目標(biāo)芯片獲得不同的時(shí)鐘頻率信號(hào)?！?”為目標(biāo)芯片。本系統(tǒng)板上使用的是flex10k系列的epf10k10lc84芯片，結(jié)構(gòu)如本章最后的圖4.7所示。flex是flexible logic element matrix的英文縮寫(xiě)，全稱是“靈活的邏輯單元矩陣”。包括flex10k、flex10ka、flex10kb、flex10ke、flex8000、flex6000系列器件，它們都采用同樣的內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。4.2電路的布局布線打開(kāi)max+plus ii ，進(jìn)入汽車尾燈電路設(shè)計(jì)工程，選中菜單欄的“assign”中的“device”進(jìn)行目標(biāo)芯片的選擇。如圖4.2所示。 圖4.2 選擇目標(biāo)芯片然后選中菜單欄的“assign”中的“pin/location/chip”進(jìn)行目標(biāo)芯片引腳的配置。如圖4.3所示。 圖4.3 目標(biāo)芯片引腳的配置4.3電路的下載與測(cè)試當(dāng)所有前期工作都做好后，就可以向芯片中下載程序并進(jìn)行硬件實(shí)際校驗(yàn)了。使用max+plus ii的“compiler”模塊對(duì)汽車尾燈電路的verilog程序進(jìn)行編譯。編譯完成后就可以進(jìn)入下載階段了。選擇“programmer” 模塊，然后選中菜單欄的“opt