用VHDL设计汽车尾灯控制器

Question

汽车尾灯控制器的设计
设计任务：存在6盏汽车尾灯(汽车尾部左、右各3盏)，用两个开关作为转弯和刹车控制信号(一个开关控制右转弯，另一个开关控制左转弯)，用一个开关作为汽车车锁开启控制，打开汽车时车灯闪烁3秒钟，才能行驶。
要求：当汽车往前行驶时(此时两个开关都未接通)，6盏灯全灭。当汽车转弯时，若右转弯(即右转开关接通)，右边的3盏尾灯从左至右顺序亮灭，左边3盏灯全灭；若左转弯(即左转开关接通)，左边的3盏尾灯从右至左顺序亮灭，右边3盏灯全灭。当左、右两个开关同时接通时，6盏尾灯同时明、暗闪烁。
注意：车灯闪烁和亮灭要求亮0.5秒灭1秒。计时模块用单独的实体实现。

Answer 1

一 汽车尾灯控制电路设计内容及要求
（一） 设计任务
设计一个汽车尾灯控制电路，汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟），当在汽车正常运行时只是灯全灭；在右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮（R1—R1R2—R1R2R3—全灭—R1）时间间隔0.5S（采用一个2Hz的方波源）；在左转弯时，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮（L1—L1L2—L1L2L3—全灭—L1）；在临时刹车或者检查尾灯是否正常时，所有指示灯同时点亮（R1R2R3L1L2L3点亮）；当汽车后退的时候所有尾灯循环点亮，当晚上行车的时候汽车尾灯最下一个灯一直点亮。

(二) 设计要求
1 汽车尾灯的控制电路的设计要求
汽车尾部左右两侧各有3个指示灯。当接通左转、右转、刹车和检查时，指示灯按照指定要求闪烁。
(1)当接通右转电键时，右侧的3个汽车尾灯（用发光二极管模拟）按照右循环的顺序依次点亮。
(2)当接通左转电键时，左侧的3个汽车尾灯按照左循环的顺序依次点亮。
(3)当接通刹车电键时，汽车所有的尾灯同时闪烁。
(4)当接通检查电键时，汽车所有的尾灯点亮。

分析以上设计任务，由于汽车左转弯、右转弯、刹车、倒车、晚上行车时，所有灯点亮的次序和是否点亮是不同的，所以用74138译码器对输入的信号进行译码，从而得到一个低电平输出，再由这个低电平控制一个计数器74161，计数器输出为高点评时就点亮不同的尾灯（这里用发光二极管模拟），从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与给定条件间的关系，即逻辑功能表1所示，汽车尾灯控制电路设计总体框图如图1所示。

表1 汽车尾灯和汽车运行状态表

图1 汽车尾灯控制电路设计总体框图

二 电路的工作原理
经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以将电路分为以下几部分：
首先，通过555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，该脉冲信号用于提供给D触发器和刹车时的输入信号。
3个D触发器用于产生三端输出的001、010、100的循环信号，此信号提供左转、右转的原始信号。
左转、右转的原始信号通过6个与门以及电键提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。这部分电路起到信号分拣的作用。
分拣之后的信号通过或门，实现与刹车、检查电键信号的之间选择。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。
三 系统方案的选择
在设计本电路时，一共考虑过二种方案。这二种方案的不同点在于产生001、010、100三种信号的方法不同。下面简单的介绍一下这二种方案：
（一）方案一：该方案通过74LS160计数器构成能产生01、10、11三种状态循环的信号，然后再通过逻辑电路将其转换成所需的001、010、100三种左转或右转的信号。
设：74LS160输出的两位信号从高位到低位分别是B A，输出信号为Z Y X。
则 经过

的逻辑运算便可实现所需的功能。

电路图如下

图2 尾灯在闪烁时会出现不自然

但是该方案在模拟时发现，由于计数器的竞争冒险的存在，使得尾灯在闪烁时总会出现不自然的中间过程。
（二）方案二：该方案是由555脉冲电路产生频率为1Hz的脉冲信号来驱动74LS160S组成的计数器电路，由开关电路来控制74LS138组成的译码电路，由计数电路和译码电路一起控制显示驱动电路，从而控制尾灯的亮灭，555定时器产生的信号可以使尾灯快速闪亮，通过D触发器产生001、010、100的三种状态信号，此信号提供左转、右转的原始信号。
左转、右转的原始信号通过6个与门以及电键提供的高低电位信号，将原始信号分别输出到左、右的3个汽车尾灯上。这部分电路起到信号分拣的作用。
分拣之后的信号通过或门，实现与刹车、检查电键信号的之间选择。最终得到的信号即可输出到发光二极管上，实现所需功能。
方案二是本次设计中使用的方案，该方案的详细设计将在下面详细叙述。

Answer 2

can？