基于VHDL的汽車尾燈設計

【摘 要】文章介紹了采用VHDL語言設計的汽車尾燈控制系統(tǒng)，并利用Max+Plus II工作平臺對系統(tǒng)的功能進行仿真和驗證。該設計方法不僅大大簡化了系統(tǒng)的結構，提高了系統(tǒng)的可靠性和適用性，為系統(tǒng)的后期升級和維護提供了方便。

【關鍵詞】VHDL；汽車尾燈；仿真

1、引言

隨著生活節(jié)奏的不斷加快，汽車作為一種必要的交通工具，成為我們生活中越來越不可或缺的一部分，然而伴隨而來的交通安全問題也越來越多。由于汽車突然變向引發(fā)的汽車追尾事件每天都在城市的大街小巷不斷上演，如何解決由此引發(fā)的事故成為我們不可忽視的問題。汽車尾燈作為告知后續(xù)車輛本人意圖的重要方式，設計好一款方便、可靠的汽車尾燈對維護正常的交通秩序，保障安全具有極其重要的意義。

傳統(tǒng)的汽車尾燈由于受到硬件的局限，無法根據(jù)實際情況隨意更改電路的功能和性能，適應性和可靠性都不高。隨著電子技術的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的設計方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代人們對汽車高性能的要求，基于EDA技術的設計方法已經(jīng)成為數(shù)字系統(tǒng)設計的主流。VHDL硬件描述語言作為數(shù)字系統(tǒng)設計的重要描述方式，具有很強的電路描述和建模能力，并且其設計不依賴于器件，可實現(xiàn)與工藝無關的編程。

本文采用VHDL硬件描述語言作為文本描述方式，并利用Max+Plus II仿真軟件對系統(tǒng)功能進行仿真和驗證，完全符合現(xiàn)代汽車智能化的要求，大大地簡化了系統(tǒng)的結構，降低了系統(tǒng)的成本，并提高了系統(tǒng)的適用性和可靠性，為后期升級做好鋪墊。

2、系統(tǒng)設計要求及設計思路

本文設計的汽車尾燈控制系統(tǒng)要求如下：

（1）系統(tǒng)共采用6個尾燈作為汽車行駛方向狀態(tài)的指示標志，左右兩側各3個。兩個轉彎控制信號，一個負責左轉彎，一個負責右轉彎。

（2）當汽車正常向前行駛過程中，6個尾燈都處于熄滅狀態(tài)。

（3）當汽車進行左轉彎操作時，左側3個尾燈從左到右循環(huán)點亮，右側3個尾燈處于熄滅狀態(tài)。

（4）當汽車進行右轉彎操作時，右側3個尾燈從右到左循環(huán)點亮，左側3個尾燈處于熄滅狀態(tài)。

（5）當汽車需要停車或緊急剎車時，6個尾燈同時閃爍。

表1 汽車尾燈控制系統(tǒng)功能表

功能LEFTRIGHTL0L1L2R0R1R2

正常行駛00000000

左轉10100000

010000

001000

右轉01000001

000010

000100

停車或緊急剎車11CLKCLKCLKCLKCLKCLK

根據(jù)汽車尾燈控制系統(tǒng)設計要求，其功能表如表1所示。CLK為系統(tǒng)時鐘信號；LEFT、RIGHT為左轉、右轉控制信號；L0、L1、L2、R0、R1、R2分別為左右尾燈控制信號。

本設計首先采用模塊化設計，將系統(tǒng)分為控制模塊KONG，左轉模塊LEFTK和右轉模塊RIGHTK三部分，分別對其進行編輯、編譯、仿真。編譯仿真正確以后將各模塊進行封裝；其次新建原理圖文件，將各模塊的封裝圖調出并進行連接；最后進行編譯、仿真及引腳的分配。

3、系統(tǒng)設計方案

3.1模塊KONG

模塊KONG為整個程序的控制模塊，主要產生正常行駛、左轉、右轉和停車及緊急剎車控制信號。當汽車左轉時，LFT信號有效；右轉時，RIT信號有效；當停車或緊急剎車使左右信號都有效時，LR信號有效。

3.2模塊LEFTK

模塊LEFTK為左側尾燈控制模塊，其功能為當左轉時控制左側3個尾燈L0、L1、L2從左到右依次點亮；當停車或緊急剎車時，左右轉信號都有效時，3個尾燈都亮。

3.3模塊RIGHTK

模塊RIGHTK為右側尾燈控制模塊，其功能為當左轉時控制右側3個尾燈R0、R1、R2從右到左依次點亮；當停車或緊急剎車時，左右轉信號都有效時，3個尾燈都亮。

3.4頂層設計

頂層原理圖文件將各功能模塊進行連接，即構成了汽車尾燈控制系統(tǒng)。頂層原理圖如圖1所示，仿真波形如圖2所示。

4、結論

本文采用VHDL語言描述汽車尾燈控制系統(tǒng)，利用一片F(xiàn)PGA芯片即可以實現(xiàn)其功能，既簡化了控制系統(tǒng)的設計，降低了功耗，同時體積也大大縮小，控制系統(tǒng)的功能只需要通過修改部分程序就可以進行更改，為后期升級和維護提供了很大的便利。本系統(tǒng)設計的功能還比較簡單，有很大的發(fā)展空間。

作者簡介

周毅（1984 -），女，漢族，河南 鄭州，鄭州交通職業(yè)學院信息工程系，助教，學士，研究方向：數(shù)字系統(tǒng)設計、通信。

陳海生（1979 -），男，漢族，吉林 柳河，鄭州交通職業(yè)學院信息工程系，講師，碩士，研究方向：單片機應用，嵌入式系統(tǒng)設計。