FPGA下的汽車(chē)尾燈控制電路設(shè)計(jì)
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摘要：本文利用fpga系統(tǒng)將原來(lái)的編程語(yǔ)言由VHDL改為Verilog語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了用LED燈模擬汽車(chē)尾燈右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎、倒車(chē)、尾燈亮滅的功能，具有可靠性高、可信度高、連線簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單且編程簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。仿真實(shí)現(xiàn)以及下載實(shí)現(xiàn)表明，實(shí)際輸出結(jié)果能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：FPGA；汽車(chē)尾燈；Verilog
引言
近年來(lái)，汽車(chē)行業(yè)迅速發(fā)展，汽車(chē)的各種性能越來(lái)越高端化、智能化[1-2]。FPGA技術(shù)日漸成熟，具有工作穩(wěn)定、運(yùn)行速度快、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，既解決了定制電路存在的問(wèn)題，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)，擁有廣闊的發(fā)展前景，可以更好地滿(mǎn)足未來(lái)市場(chǎng)的需求。
1總體設(shè)計(jì)
根據(jù)汽車(chē)尾燈控制電路的功能要求，將其轉(zhuǎn)化為功能表，如表1所示。環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)如圖1所示。
2程序設(shè)計(jì)中間變量
A作為控制模式組合邏輯電路（4/2線編碼器），將A[1]、A[0]分別置為高電平和低電平，根據(jù)A[1]和A[0]的邏輯關(guān)系，可以看出代碼的運(yùn)行結(jié)果：右轉(zhuǎn)是3個(gè)指示燈并未亮，左轉(zhuǎn)是3個(gè)指示燈循環(huán)點(diǎn)亮，反之發(fā)出右轉(zhuǎn)彎的指示。
3仿真實(shí)現(xiàn)
根據(jù)圖2可以看出，I3為倒車(chē)或者臨時(shí)剎車(chē)指令，I2為左轉(zhuǎn)指令，I1為右轉(zhuǎn)指令。當(dāng)I3置為高電平時(shí)，I1、I2置為低電平，發(fā)出倒車(chē)或者臨時(shí)剎車(chē)的指令，R2、R1、R0、L2、L1、L0全部點(diǎn)亮。當(dāng)I2置為高電平，I1、I3置為低電平時(shí)，發(fā)出左轉(zhuǎn)指令，L2、L1、L0循環(huán)點(diǎn)亮，R2、R1、R0全部熄滅。當(dāng)I1置為高電平，I2、I3置為低電平時(shí)，發(fā)出右轉(zhuǎn)指令，R2、R1、R0循環(huán)點(diǎn)亮，L2、L1、L0全部熄滅。
4下載實(shí)現(xiàn)
在QuartusII軟件平臺(tái)上，首先建立汽車(chē)尾燈控制電路的頂層文件，然后進(jìn)行編譯和仿真，以上步驟均成功后進(jìn)行下載。如圖3所示，板子上的LEDRed[0][1][2][3][4][5]用于模擬汽車(chē)尾燈，LEDRed[0][1][2]用于模擬汽車(chē)左轉(zhuǎn)尾燈，LEDRed[3][4][5]用于模擬汽車(chē)右轉(zhuǎn)尾燈。PIN_N2接50MHz分頻，Key[0]、Key[1]、Key[2]是機(jī)械開(kāi)關(guān)，分別模擬右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎、倒車(chē)或臨時(shí)剎車(chē)的指示命令。按下Key[2]，LEDRed[0][1][2][3][4][5]全亮，按下Key[0]，LEDRed[3][4][5]循環(huán)點(diǎn)亮，LEDRed[0][1][2]全滅，按下Key[1]，LEDRed[0][1][2]循環(huán)點(diǎn)亮，LEDRed[3][4][5]全部熄滅，與圖3結(jié)果相吻合，達(dá)到本次設(shè)計(jì)要求。
5驗(yàn)證
根據(jù)表2可知，當(dāng)A[1]A[0]都置0即低電平輸入時(shí)，汽車(chē)執(zhí)行正常行駛命令，汽車(chē)尾燈全部熄滅。A[1]A[0]分別為高電平、低電平輸入時(shí)，汽車(chē)執(zhí)行左轉(zhuǎn)彎命令，汽車(chē)3個(gè)左轉(zhuǎn)尾燈全亮且循環(huán)點(diǎn)亮，3個(gè)右轉(zhuǎn)尾燈全部熄滅。A[1]A[0]分別以低電平、高電平輸入時(shí)，汽車(chē)執(zhí)行右轉(zhuǎn)彎命令，汽車(chē)3個(gè)右轉(zhuǎn)尾燈全亮且循環(huán)點(diǎn)亮，3個(gè)左轉(zhuǎn)尾燈全部熄滅。A[1]A[0]全以高電平輸入時(shí)，汽車(chē)執(zhí)行倒車(chē)或者臨時(shí)剎車(chē)命令，汽車(chē)6個(gè)尾燈全部點(diǎn)亮亮。實(shí)際輸出結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
6結(jié)語(yǔ)
通過(guò)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)出右轉(zhuǎn)彎、左轉(zhuǎn)彎、倒車(chē)或者剎車(chē)的命令時(shí)，利用FPGA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用開(kāi)發(fā)板上的LED燈模擬相應(yīng)的汽車(chē)尾燈亮滅情況。此次設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求，同時(shí)也利用了FPGA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)尾燈控制，能夠滿(mǎn)足未來(lái)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展需求，同時(shí)也擁有廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
[1]王妍,張慧敏,田仁鳳,等.基于FPGA的汽車(chē)尾燈控制電路設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2020,16(21):197-198.
[2]涂文元.基于EDA技術(shù)的汽車(chē)尾燈控制電路設(shè)計(jì)[J].湖北農(nóng)機(jī)化,2018(10):46.
作者：任可心 王穎 單位：大連理工大學(xué)城市學(xué)院