基于FPGA的汽車(chē)尾燈控制電路

王彥博 曾健 張哲 段品凡 郭昭利 劉麗娟

摘要：汽車(chē)尾燈控制電路為了實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、汽車(chē)倒車(chē)或剎車(chē)時(shí)指示燈的點(diǎn)亮功能，以FPGA為基礎(chǔ)，利用Verilog語(yǔ)言編程。包含了分頻模塊、按鍵模塊，通過(guò)指示燈的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)在上述四種情況的車(chē)燈閃爍。

關(guān)鍵詞：FPGA；Verilog

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）07-0246-02

在當(dāng)今21世紀(jì)，交通變得越來(lái)越發(fā)達(dá)，汽車(chē)行業(yè)也蒸蒸日上，許多人都擁有了自己的私人轎車(chē)，在如此發(fā)達(dá)的基礎(chǔ)上，隨之而來(lái)的就是大量的交通事故的發(fā)生為了避免，指示燈變得尤為重要，而尾燈更是重中之重。

1 原理

FPGA（Field-Programmable Gate Array），即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，它是在PLA、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。

分頻，受外部周期信號(hào)激勵(lì)的震蕩，其頻率恰為激勵(lì)信號(hào)頻率的純分?jǐn)?shù)。實(shí)現(xiàn)分頻的電路或裝置稱(chēng)為“分頻器?！?/p>

按鍵模塊，把按鍵的電路整合起來(lái)，只需要連接對(duì)應(yīng)的功能口并且通過(guò)軟件進(jìn)行處理。

2 整體設(shè)計(jì)

如圖1所示。

3 詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

假設(shè)汽車(chē)尾部左、右兩側(cè)各有三個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬），實(shí)現(xiàn)以下控制功能：

①正常行駛時(shí)指示燈全滅；

②右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮；

③左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)三個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮；

④汽車(chē)倒車(chē)或臨時(shí)剎車(chē)時(shí)，所有指示燈按CP信號(hào)同步閃爍。

3.2 設(shè)計(jì)原理

汽車(chē)尾燈控制電路框由三部分組成，即4/2線優(yōu)先編碼器、環(huán)形計(jì)數(shù)器和組合邏輯電路。環(huán)形計(jì)數(shù)器的狀態(tài)圖如圖1所示。組合邏輯電路根據(jù)控制模式A1、A0，并結(jié)合功能真值表完成輸出邏輯函數(shù)的組合。

3.3 流程圖

3.4 框圖頂層文件

如圖3所示。

3.5.仿真

如圖4所示。

當(dāng)輸入信號(hào)I3、I2、I1中只要有一個(gè)高電平（I3優(yōu)先級(jí)別最高），即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯功能；如果輸入信號(hào)I3、I2、I1都為低電平時(shí)，輸出變量全為0，即尾燈滅。

4 驗(yàn)證

如圖5—圖7，和表1所示。

5 總結(jié)

本次設(shè)計(jì)中用到了FPGA與Verilog的知識(shí)，在不斷地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤與改正錯(cuò)誤中對(duì)其功能有了更深的理解。電路主要是由按鍵模塊、分頻模塊、主控電路來(lái)完成，并通過(guò)開(kāi)發(fā)板的指示燈亮滅來(lái)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)并無(wú)錯(cuò)誤，完美地實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的汽車(chē)尾燈控制電路的功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳賾，鄒道勝，朱如琪.CPLD/FPGA與ASIC設(shè)計(jì)實(shí)踐教程[M].2版.北京：科學(xué)出版社，2010.

【通聯(lián)編輯：唐一東】