论文部分内容阅读
【摘 要】文章介绍了采用VHDL语言设计的汽车尾灯控制系统，并利用Max+Plus II工作平台对系统的功能进行仿真和验证。该设计方法不仅大大简化了系统的结构，提高了系统的可靠性和适用性，为系统的后期升级和维护提供了方便。
【关键词】VHDL；汽车尾灯；仿真
1、引言
随着生活节奏的不断加快，汽车作为一种必要的交通工具，成为我们生活中越来越不可或缺的一部分，然而伴随而来的交通安全问题也越来越多。由于汽车突然变向引发的汽车追尾事件每天都在城市的大街小巷不断上演，如何解决由此引发的事故成为我们不可忽视的问题。汽车尾灯作为告知后续车辆本人意图的重要方式，设计好一款方便、可靠的汽车尾灯对维护正常的交通秩序，保障安全具有极其重要的意义。
传统的汽车尾灯由于受到硬件的局限，无法根据实际情况随意更改电路的功能和性能，适应性和可靠性都不高。随着电子技术的不断发展，传统的设计方法已经无法满足现代人们对汽车高性能的要求，基于EDA技术的设计方法已经成为数字系统设计的主流。VHDL硬件描述语言作为数字系统设计的重要描述方式，具有很强的电路描述和建模能力，并且其设计不依赖于器件，可实现与工艺无关的编程。
本文采用VHDL硬件描述语言作为文本描述方式，并利用Max+Plus II仿真软件对系统功能进行仿真和验证，完全符合现代汽车智能化的要求，大大地简化了系统的结构，降低了系统的成本，并提高了系统的适用性和可靠性，为后期升级做好铺垫。
2、系统设计要求及设计思路
本文设计的汽车尾灯控制系统要求如下：
（1）系统共采用6个尾灯作为汽车行驶方向状态的指示标志，左右两侧各3个。两个转弯控制信号，一个负责左转弯，一个负责右转弯。
（2）当汽车正常向前行驶过程中，6个尾灯都处于熄灭状态。
（3）当汽车进行左转弯操作时，左侧3个尾灯从左到右循环点亮，右侧3个尾灯处于熄灭状态。
（4）当汽车进行右转弯操作时，右侧3个尾灯从右到左循环点亮，左侧3个尾灯处于熄灭状态。
（5）当汽车需要停車或紧急刹车时，6个尾灯同时闪烁。
表1 汽车尾灯控制系统功能表
功能 LEFT RIGHT L0 L1 L2 R0 R1 R2
正常行驶 0 0 0 0 0 0 0 0
左转 1 0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
右转 0 1 0 0 0 0 0 1
0 0 0 0 1 0
0 0 0 1 0 0
停车或紧急刹车 1 1 CLK CLK CLK CLK CLK CLK
根据汽车尾灯控制系统设计要求，其功能表如表1所示。CLK为系统时钟信号；LEFT、RIGHT为左转、右转控制信号；L0、L1、L2、R0、R1、R2分别为左右尾灯控制信号。
本设计首先采用模块化设计，将系统分为控制模块KONG，左转模块LEFTK和右转模块RIGHTK三部分，分别对其进行编辑、编译、仿真。编译仿真正确以后将各模块进行封装；其次新建原理图文件，将各模块的封装图调出并进行连接；最后进行编译、仿真及引脚的分配。
3、系统设计方案
3.1模块KONG
模块KONG为整个程序的控制模块，主要产生正常行驶、左转、右转和停车及紧急刹车控制信号。当汽车左转时，LFT信号有效；右转时，RIT信号有效；当停车或紧急刹车使左右信号都有效时，LR信号有效。
3.2模块LEFTK
模块LEFTK为左侧尾灯控制模块，其功能为当左转时控制左侧3个尾灯L0、L1、L2从左到右依次点亮；当停车或紧急刹车时，左右转信号都有效时，3个尾灯都亮。
3.3模块RIGHTK
模块RIGHTK为右侧尾灯控制模块，其功能为当左转时控制右侧3个尾灯R0、R1、R2从右到左依次点亮；当停车或紧急刹车时，左右转信号都有效时，3个尾灯都亮。
3.4顶层设计
顶层原理图文件将各功能模块进行连接，即构成了汽车尾灯控制系统。顶层原理图如图1所示，仿真波形如图2所示。
4、结论
本文采用VHDL语言描述汽车尾灯控制系统，利用一片FPGA芯片即可以实现其功能，既简化了控制系统的设计，降低了功耗，同时体积也大大缩小，控制系统的功能只需要通过修改部分程序就可以进行更改，为后期升级和维护提供了很大的便利。本系统设计的功能还比较简单，有很大的发展空间。
作者简介
周毅（1984 -），女，汉族，河南 郑州，郑州交通职业学院信息工程系，助教，学士，研究方向：数字系统设计、通信。
陈海生（1979 -），男，汉族，吉林 柳河，郑州交通职业学院信息工程系，讲师，硕士，研究方向：单片机应用，嵌入式系统设计。
【关键词】VHDL；汽车尾灯；仿真
1、引言
随着生活节奏的不断加快，汽车作为一种必要的交通工具，成为我们生活中越来越不可或缺的一部分，然而伴随而来的交通安全问题也越来越多。由于汽车突然变向引发的汽车追尾事件每天都在城市的大街小巷不断上演，如何解决由此引发的事故成为我们不可忽视的问题。汽车尾灯作为告知后续车辆本人意图的重要方式，设计好一款方便、可靠的汽车尾灯对维护正常的交通秩序，保障安全具有极其重要的意义。
传统的汽车尾灯由于受到硬件的局限，无法根据实际情况随意更改电路的功能和性能，适应性和可靠性都不高。随着电子技术的不断发展，传统的设计方法已经无法满足现代人们对汽车高性能的要求，基于EDA技术的设计方法已经成为数字系统设计的主流。VHDL硬件描述语言作为数字系统设计的重要描述方式，具有很强的电路描述和建模能力，并且其设计不依赖于器件，可实现与工艺无关的编程。
本文采用VHDL硬件描述语言作为文本描述方式，并利用Max+Plus II仿真软件对系统功能进行仿真和验证，完全符合现代汽车智能化的要求，大大地简化了系统的结构，降低了系统的成本，并提高了系统的适用性和可靠性，为后期升级做好铺垫。
2、系统设计要求及设计思路
本文设计的汽车尾灯控制系统要求如下：
（1）系统共采用6个尾灯作为汽车行驶方向状态的指示标志，左右两侧各3个。两个转弯控制信号，一个负责左转弯，一个负责右转弯。
（2）当汽车正常向前行驶过程中，6个尾灯都处于熄灭状态。
（3）当汽车进行左转弯操作时，左侧3个尾灯从左到右循环点亮，右侧3个尾灯处于熄灭状态。
（4）当汽车进行右转弯操作时，右侧3个尾灯从右到左循环点亮，左侧3个尾灯处于熄灭状态。
（5）当汽车需要停車或紧急刹车时，6个尾灯同时闪烁。
表1 汽车尾灯控制系统功能表
功能 LEFT RIGHT L0 L1 L2 R0 R1 R2
正常行驶 0 0 0 0 0 0 0 0
左转 1 0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
右转 0 1 0 0 0 0 0 1
0 0 0 0 1 0
0 0 0 1 0 0
停车或紧急刹车 1 1 CLK CLK CLK CLK CLK CLK
根据汽车尾灯控制系统设计要求，其功能表如表1所示。CLK为系统时钟信号；LEFT、RIGHT为左转、右转控制信号；L0、L1、L2、R0、R1、R2分别为左右尾灯控制信号。
本设计首先采用模块化设计，将系统分为控制模块KONG，左转模块LEFTK和右转模块RIGHTK三部分，分别对其进行编辑、编译、仿真。编译仿真正确以后将各模块进行封装；其次新建原理图文件，将各模块的封装图调出并进行连接；最后进行编译、仿真及引脚的分配。
3、系统设计方案
3.1模块KONG
模块KONG为整个程序的控制模块，主要产生正常行驶、左转、右转和停车及紧急刹车控制信号。当汽车左转时，LFT信号有效；右转时，RIT信号有效；当停车或紧急刹车使左右信号都有效时，LR信号有效。
3.2模块LEFTK
模块LEFTK为左侧尾灯控制模块，其功能为当左转时控制左侧3个尾灯L0、L1、L2从左到右依次点亮；当停车或紧急刹车时，左右转信号都有效时，3个尾灯都亮。
3.3模块RIGHTK
模块RIGHTK为右侧尾灯控制模块，其功能为当左转时控制右侧3个尾灯R0、R1、R2从右到左依次点亮；当停车或紧急刹车时，左右转信号都有效时，3个尾灯都亮。
3.4顶层设计
顶层原理图文件将各功能模块进行连接，即构成了汽车尾灯控制系统。顶层原理图如图1所示，仿真波形如图2所示。
4、结论
本文采用VHDL语言描述汽车尾灯控制系统，利用一片FPGA芯片即可以实现其功能，既简化了控制系统的设计，降低了功耗，同时体积也大大缩小，控制系统的功能只需要通过修改部分程序就可以进行更改，为后期升级和维护提供了很大的便利。本系统设计的功能还比较简单，有很大的发展空间。
作者简介
周毅（1984 -），女，汉族，河南 郑州，郑州交通职业学院信息工程系，助教，学士，研究方向：数字系统设计、通信。
陈海生（1979 -），男，汉族，吉林 柳河，郑州交通职业学院信息工程系，讲师，硕士，研究方向：单片机应用，嵌入式系统设计。