基于FPGA的汽車尾燈控制電路設計

王妍 張慧敏 田仁鳳 王穎

摘要：汽車尾燈控制電路為了實現(xiàn)左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、汽車倒車或剎車時指示燈的點亮功能，以FPGA為基礎，利用Verilog語言編程。包含了分頻模塊、按鍵模塊，通過指示燈的變化來實現(xiàn)汽車在上述四種情況的車燈閃爍。分析汽車尾燈控制電路設計構(gòu)思，采用硬件描述語言和FPGA實現(xiàn)汽車尾燈控制電路的設計，有著線路簡單、可編程性、可靠性高等特點，并結(jié)果驗證通過仿真來進行。

關鍵詞：FPGA;汽車尾燈;VHDL

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）21-0197-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

電子系統(tǒng)的設計技術和工具的深刻變化，伴隨著集成電路工藝技術的高速發(fā)展，當前汽車行業(yè)發(fā)展迅速，汽車的性能也越來越高端，智能化，針對汽車尾燈控制器，本文將介紹一種基于FPGA實現(xiàn)汽車尾燈控制的系統(tǒng)。FPGA作為當前高速發(fā)展的技術，其具有工作穩(wěn)定，運行速度快，還有可編程性、門陣列的高邏輯密度和高可靠性、等好處。在進行產(chǎn)品開發(fā)時利用上它，不僅降低成本、研發(fā)周期短、可靠性高，只是產(chǎn)權(quán)更具完全性。利用FPGA實現(xiàn)汽車尾燈控制器將更加滿足未來行業(yè)發(fā)展需要。

1 設計需求

1）假設汽車尾部左、右兩側(cè)各有三個指示燈（用發(fā)光二極管模擬），實現(xiàn)以下控制功能

①正常行駛時指示燈全滅;

②右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)三個指示燈循環(huán)點亮;

③左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)三個指示燈循環(huán)點亮;

④汽車倒車或臨時剎車時，所有指示燈按CP信號同步閃爍。

2）在Quartus II軟件平臺上建立計數(shù)器電路的頂層電路文件并完成編譯和仿真

3）信號說明

輸入信號：時鐘CLK（CP），直接清零CLR，控制模式A1、A0。

輸出信號：汽車尾部左、右兩側(cè)共有6個輸出信號，即L2、L1、L0及R2、R1、R0。

2 總體設計

2.1 結(jié)合控制電路在汽車尾燈的功能要求，將其轉(zhuǎn)化為功能表

2.2 設計汽車尾燈控制電路框圖和環(huán)形計數(shù)器狀態(tài)圖

汽車尾燈控制電路框圖由三部分組成，即4/2線優(yōu)先編碼器、環(huán)形計數(shù)器和組合邏輯電路。根據(jù)控制模式A1、A0組合邏輯電路，并結(jié)合功能完成輸出邏輯函數(shù)的結(jié)合。

3 仿真

當13為高電平時，六個小燈全部點亮。當只有12為高電平時，L0、L1、L2循環(huán)點亮（即左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)三個指示燈循環(huán)點亮）。當只有13為高電平時，R0、R1、R2循環(huán)點亮（即右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)三個指示燈循環(huán)點亮）。

4 驗證

如圖4所示，為右轉(zhuǎn)彎時。即只有13為高電平，右側(cè)三個小燈循環(huán)點亮。

5 總結(jié)

本設計采用VHDL硬件描述語言文本輸入方式，在確定總體預期實現(xiàn)功能前提下，在滿足設計需求前提下分層次進行描述。順序執(zhí)行的模式利用FPGA打破，能在每個時鐘周期能完成更多的處理任務。且不使用FPGA操作系統(tǒng)，專注于每一項任務的確定性硬件擁有并執(zhí)行，可減少穩(wěn)定性方面出現(xiàn)問題的可能。利用FPGA實現(xiàn)汽車尾燈控制器將更加滿足未來行業(yè)發(fā)展需要。

參考文獻：

[1]吳銀鳳，鄺先驗，王曉燕.基于FPGA的汽車尾燈控制電路設計與實現(xiàn)[J].集成電路應用，2005（12）：39-40，33.

[2]王彥博，曾健，張哲，等.基于FPGA的汽車尾燈控制電路[Jl_電腦知識與技術，2019，15（7）：246-247.

[3]郭浩.基于FPGA的數(shù)字加速度計設計[D].西安：西安電子科技大學，2018.

[4]曾健，蘇巖淇，李永康.等.基于FPGA的簡易電子鐘設計[Jl.電腦知識與技術，2019，15（6）：250-251.

[5]趙穎，李永康，蘇巖淇，等.基于FPGA的簡易電子鐘[J].電腦知識與技術，2019，15（10）：206-207.

【通聯(lián)編輯：唐一東】

作者簡介：王妍（1999-）女，遼寧朝陽人，大連理工大學城市學院2017級電子信息工程專業(yè)，本科在讀主要從事電子產(chǎn)品開發(fā)研究;通訊作者：王穎（1979-）女，遼寧朝陽人，碩士研究生，大連理工大學工程實踐中心高級實驗師，主要從事嵌入式FP-GA系統(tǒng)開發(fā)研究。