汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)



設(shè)計(jì)任務(wù)：汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)

（一）頂層系統(tǒng)方案構(gòu)思

圖9-21表示汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)的頂層符號(hào)圖。汽車(chē)尾燈控制器命名為QWK。

輸入信號(hào)：左轉(zhuǎn)彎傳感器LH，右轉(zhuǎn)彎傳感器RH和緊急制動(dòng)或慢行傳感器JMH，另外，汽車(chē)尾燈主要是給后面行使汽車(chē)的司機(jī)注意。為了使尾燈的光信號(hào)更明顯，采用亮滅交替的閃爍信號(hào)，其閃爍周期為2秒，即尾燈亮1秒，滅1秒，再亮1秒…。在圖9-21中設(shè)置了一個(gè)1秒時(shí)鐘的輸入信號(hào)CP。

輸出信號(hào)：輸出共設(shè)兩個(gè)，左面一個(gè)尾燈，右面一個(gè)尾燈，既左轉(zhuǎn)彎時(shí)指示燈LD和右轉(zhuǎn)彎時(shí)指示燈RD。

（二）控制器設(shè)計(jì)

從上至下的設(shè)計(jì)方法首先是從系統(tǒng)級(jí)分析，然后進(jìn)行模塊劃分，分為受控部分和控制器部分。此尾燈控制系統(tǒng)的受控部分是傳感器和指示燈，僅用幾個(gè)二進(jìn)制信號(hào)就可以完成，所以我們把精力放在設(shè)計(jì)控制器模塊上。

汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)設(shè)置為四個(gè)狀態(tài)，它們有以下定義：

A狀態(tài)：傳感器LH、RH、JMH信號(hào)無(wú)效，皆為0，表示汽車(chē)保持一定速度的直行或靜止不動(dòng)，左尾燈LD和右尾燈RD不閃爍發(fā)光。

B狀態(tài)：傳感器LH有效，RH、JMH無(wú)效，此時(shí)LH、RH、JMH狀態(tài)為100，表示汽車(chē)向左轉(zhuǎn)，左尾燈交替閃爍，右尾燈滅。

C狀態(tài)：傳感器RH有效，LH、JMH無(wú)效，此時(shí)LH、RH、JMH狀態(tài)為010，表示汽車(chē)向右轉(zhuǎn)，右尾燈交替閃爍，左尾燈滅。

D狀態(tài)：傳感器JMH有效，LH、RH無(wú)效，此時(shí)LH、RH、JMH狀態(tài)為001，表示汽車(chē)慢行或緊急情況發(fā)生采取緊急制動(dòng)，左右尾燈同時(shí)交替閃爍。

根據(jù)上述情況可以初步畫(huà)出汽車(chē)尾燈控制系統(tǒng)的MDS圖，如圖9-22所示。

但是，圖9-22的MDS圖還存在以下幾個(gè)問(wèn)題。

1. 汽車(chē)在左轉(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎時(shí)，相對(duì)應(yīng)的左側(cè)燈或右側(cè)燈閃爍，但汽車(chē)同時(shí)有可能要放慢速度，JMH傳感器有效；或者汽車(chē)已經(jīng)放慢速度，JMH傳感器生效，使左側(cè)燈和右側(cè)燈閃爍，同時(shí)又要左轉(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎，使得LH或RH有效。此時(shí)LH、RH、JMH狀態(tài)為101或011，尾燈控制器同時(shí)進(jìn)入B和D狀態(tài)或C和D狀態(tài)，這是不可能的，因?yàn)閷?duì)于LH和JMH（或RH和JMH）同時(shí)為1，即LH·JMH（RH·JMH）=1這樣的轉(zhuǎn)換條件，只能有一個(gè)狀態(tài)，使上述兩個(gè)狀態(tài)的次態(tài)規(guī)定為D狀態(tài)。

2. 圖9-22的MDS圖不滿足全包含性，如LH、RH、JMH的組合狀態(tài)為111和110。當(dāng)然，一般不會(huì)發(fā)生這種情況，除非傳感器失靈。不過(guò)我們也可以把這種情況的次態(tài)定義為D態(tài)。后面行駛汽車(chē)的司機(jī)看到前面汽車(chē)不斷閃爍的左右尾燈信號(hào)，認(rèn)為前面汽車(chē)要減速，故為了安全也要減速，就不會(huì)撞上前面?zhèn)鞲衅魇ъ`的汽車(chē)了。故把A至D狀態(tài)的轉(zhuǎn)換條件改寫(xiě)成JMH+LH·RH；把狀態(tài)A至狀態(tài)B的轉(zhuǎn)換條件改寫(xiě)成 ；把狀態(tài)A至狀態(tài)C的轉(zhuǎn)換條件改寫(xiě)成 。 



綜合上述考慮，轉(zhuǎn)換條件的邏輯和為：






由轉(zhuǎn)換條件重新畫(huà)出圖9-22汽車(chē)尾燈控制器的全狀態(tài)MDS圖，如圖9-23所示。圖9-23滿足了全包含性的要求。圖9-24畫(huà)出了汽車(chē)尾燈控制器的MDS圖。



（三）汽車(chē)尾燈控制器的VHDL程序?qū)崿F(xiàn)



1. 汽車(chē)尾燈控制器實(shí)體設(shè)計(jì)程序



LIBRARY ieee;



USE ieee.std_logic_1164.all;



ENTITY QWK IS



  PORT(LH, RH，JMH，CP:IN std_logic; 



            LD，RD:OUT std_logic); 



END QWK;



2. 汽車(chē)尾燈控制器結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)程序



ARCHITECTURE QWK_arc OF QWK IS 



  type state_TYPE is (QA,QB,QC,QD);



  SIGNAL current_state:state_TYPE:=QA;



BEGIN



 PROCESS(LH,RH,JMH)



 BEGIN



  WAIT UNTIL CP'EVENT AND CP=‘1';



  CASE current_state IS 



  WHEN QA=> 



   IF LH='1' AND RH='0' AND JMH='0' THEN 



     current_state<=QB;   



   ELSIF LH='0' AND RH='1' AND JMH='0' THEN 



     current_state<=QC;   



 ELSIF LH='0' AND RH='0' AND JMH='0' THEN 



  current_state<=QA;   RD<='1';  LD<='1';    



 ELSE current_state<=QD;    



 END IF ;



WHEN  QB=>



 IF LH='1' AND RH='0' AND JMH='0' THEN 



  current_state<=QB; RD<='1'; LD<=CP;    



 ELSE 



  current_state<=QA;  



 END IF ;



WHEN  QC=>



 IF LH='0' AND RH='1' AND JMH='0' THEN 



  current_state<=QC; RD<=CP; LD<='1';   



 ELSE 



  current_state<=QA;  



 END IF ;



WHEN  QD=>



 IF JMH='1' OR ((LH='1') AND (RH='1')) THEN 



  current_state<=QD;  LD<=CP; RD<=CP;    



   ELSE 



  current_state<=QA; 



 END IF ;



 END CASE;



END PROCESS ;



END QWK_arc;