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基于CPLD-FPGA的汽車信號燈控制器設計(VHDL語言)
摘 要
隨著社會的不斷進步，現代化技術已經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進入技術非常發達的階段，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，各種模式狀態代表了不同的意義和司機同志下一步的操作，是協調交通，避免事故的一個最好的方法。所以關于汽車信號燈控制器的設計有很多實例，現在我采用基于CPLD/FPGA的技術設計此電路，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的開發軟件工具MaxplusⅡ和硬件描述語言VHDL的詳細介紹，然后對汽車信號燈控制器基本功能進行分析，給出設計方案，進行編程設計，同時進行軟件仿真，硬件下載仿真等。本設計較好的完成了該課題指定的基本功能，并有所擴展，使控制系統使用更加方便，且便于修改改進。
關鍵詞：CPLD/FPGA; 開發工具MaxplusⅡ; 硬件描述語言VHDL; 控制系統。
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語言編程設計汽車信號燈CPLD/FPGA微機控制系統，并用EDA軟件MaxplusⅡ進行系統功能仿真和調試。
課題研究內容
1、汽車上的信號燈有： 轉向燈和夜間示寬燈等。當汽車轉彎、剎車、�？繒r， 轉向燈發出不同的信號; 夜間， 則點亮示寬燈。汽車轉彎或�？繒r， 相應的信號燈要發出閃爍的燈光信號;因此使控制系統所需執行的操作由相應的開關狀態反映，而所需控制的信號燈有儀表左/右轉彎燈，左/右前燈，左/右尾燈和左/右示寬燈等八類燈;
2、系統應有一定的故障監控功能，以提高系統的可靠性;
3、系統具有模擬顯示功能;
4、并增加汽車�？坑嫊r功能。
方案設計和功能分析
汽車上的信號燈有： 轉向燈(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。當汽車轉彎、剎車、�？繒r， 轉向燈發出不同的信號; 夜間， 則
點亮示寬燈。汽車轉彎或�？繒r， 相應的信號燈要發出閃爍的燈光信號，其中左/右轉彎等以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
由于控制系統所需執行的操作由相應的開關狀態反映，而所需控制的信號燈有儀表左/右轉彎燈，左/右前燈，左/右尾燈和左/右示寬燈等八類燈;因此控制系統開關操作與燈光信號對應關系如下：
(1) 左/右轉彎(合上左/右轉彎開關)：儀表板左/右轉彎燈、左/右頭燈、左/右尾燈閃爍。
(2) 緊急開關合上：所有燈閃爍。
(3) 剎車(合上剎車開關)：左右尾燈亮。
(4) 左/右轉彎剎車：儀表板左/右轉彎燈、左/右頭燈、左/右尾燈閃爍，右/左尾燈亮。
(5) 剎車、合上緊急開關：尾燈亮、儀表板燈、頭燈閃爍。
(6) 左/右轉彎剎車并合上緊急開關：右/左尾燈亮，其余燈閃爍。
(7) �？�(合上�？块_關)：頭燈、尾燈閃爍。
(8) 夜間(合上示寬開關)：左/右示寬燈亮。
(9)復位開關：所有燈滅。
根據上述控制系統的操作分析，可以看出，控制系統會有各種輸入量控制信號燈的閃爍變化，而且當信號燈中一個或者幾個出現故障后，駕駛員無法及時發現，可能導致一些交通事故，所以應加一些信號燈的故障檢測功能，能及時提醒駕駛員，防止發生交通事故。另外當汽車停靠時可以增加�？坑嫊r的功能，這樣可以及時了解到汽車已經�？康臅r間。所以初步設計模塊包括：輸入信號模塊、顯示輸出模塊、故障監控模塊和�？坑嫊r模塊等四個功能模塊。
目 錄
第一章 緒 論 1
第一節 可編程邏輯器件簡介 1
一、 PLD發展概述和分類 1
二、 PLD基本結構和電路表示法 2
第二節 CPLD/FPGA簡介 4
一、 CPLD/FPGA概述 4
二、 CPLD/FPGA設計技術及電子設計自動化(EDA) 7
第三節 硬件描述語言VHDL 8
一、 VHDL概述 8
二、 VHDL 的設計流程 9
三、 VHDL 語言的基本特點 10
第四節 CPLD/FPGA的開發工具――MAXPLUSⅡ 10
一、 MaxplusⅡ概述 10
二、 MaxplusⅡ功能簡介 11
三、 MaxplusⅡ設計過程 14
第五節 優秀FPGA設計的重要特征 15
一、 可讀性 16
二、 可重復性 16
三、 可測性 16
第二章 基于CPLD/FPGA的汽車信號燈控制系統的設計方案和功能分析 17
第一節 課題內容分析 17
一、 課題目的 17
(畢業設計網 )
二、 課題研究內容 17
第二節 方案設計和功能分析 17
一、 研究方案分析 17
二、 模塊功能分析 18
第三章 軟件仿真調試 27
第一節 汽車信號燈控制系統總設計方案圖 27
第二節 控制系統軟件仿真 28
一、 復位仿真 28
二、 剎車仿真 29
三、 �？坑嫊r仿真 29
四、 右轉仿真 30
五、 右轉剎車仿真 30
六、 左轉仿真 31
七、 左轉剎車仿真 31
八、 緊急情況仿真 32
九、 緊急剎車仿真 32
十、 左轉緊急剎車仿真 33
十一、 右轉緊急剎車仿真 33
十二、 夜間行車仿真 34
十三、 故障報警仿真 35
第四章 芯片下載與功能調試 36
第一節 ALTERA CPLD/FPGA 器件 36
一、 Altera公司簡介 36
二、 開發軟件 36
三、 主流芯片選型指導 36
第二節 芯片下載 37
第三節 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 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 設計 語言
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