基于的汽车信号灯控制器设计

基于FPGA的汽车信号灯控制器设计
吴强（赣南师范学院科技学院）
//…
Abstract function display();
}
3.3数据操作
PHP支持的数据库极其广泛，然而PHP提供的数据库接口支持不统一[7]。

框架采用PDO（PHP Data Object）作为数据库操作抽象层的基础，以增强程序代码的可移植性。

PDO旨在为多数关系数据库API中的通用功能提供一致的API。

这大大简化了PHP程序(通过封装差别，在一个通用的API下支持不同的数据库)的开发。

框架还对常用数据库操作如SELECT，INSERT，UP-DATE，DELETE等进行了简单封装，使得数据库操作进一步简单化，开发者可以无需考虑SQL语句的具体的语法，而仅仅需要参考自己需要操作的数据库表，以及所需要操作的数据库的字段。

这样开发者可以将更多的精力放在考虑业务逻辑上，而不是考虑SQL的语法上。

同时这样的封装还可以减少程序书写中出错的概率，也减少了调试中出错的几率。

4总结
FDF框架是一种基于MVC模式的Web应用开发框架，它完成了用户界面和业务逻辑的分离，为系统开发提供了基本的实现方法和清晰的设计框架。

与传统的开发方式相比，使用FDF框架开发的Web应用系统可以将模块功能限制在局部范围内，降低系统的耦合度，提高系统性能、可维护性和代码的复用率，从而提高Web系统的开发效率。

参考文献:
[1]Bisson S.，An introduction to PHP[J].Application Devel opment Advisor，May2002，6(4)：38~41.
[2]Gamrat B.，PHP and preprocessed Web pages[J].Dr. Dobb’S Journal，January2006，31(1)：46~48.
[3]中国互联网络信息中心.第25次互联网络发展状况统计报告[R].
[4]Hofmeister C.，Nord R.L.，Soni D.，Applied Software Ar-chitecture[M].Addison Wesley，2000．
[5]李涤.基于PHP的中文模板技术的研究[D].重庆大学，2004.
[6]苏韶生，罗平.基于PHP技术的页面缓存的实现[J].计算机时代，2005，55-56.
[7]张亚氢.基于PHP的通用数据库接口技术的研究[D].重庆大学，2004.
摘要:为了解决传统汽车信号灯控制器常采用单片机等控制芯片所具有的系统外围电路复杂、程序修改不灵活等缺点，本文设计了基于FPGA技术为核心的汽车信号灯控制器，利用VHDL硬件描述语言，通过Quartus II软件，完成汽车信号灯控制系统的设计，经过仿真和验证的结果表明，该设计方法切实可行，具有一定的实际应用性。

关键词:汽车信号灯控制
器FPGA
1概述
汽车作为一种重要的
交通工具，人们从没有停止
对它的各方面的研究。

对于
汽车来说，信号灯是协调交
通，避免事故的一个最好的
方法。

传统的汽车信号灯控
制器设计已经有很多特点，
但其电路较复杂且功能较
单一，在处理复杂的问题方
面还是不尽如人意。

本文设
计了基于FPGA技术为核
心的汽车信号灯控制器，具
有停靠计时等功能。

该系统
外围电路简单，集成化程度
高，采用VHDL语言编程，
用软件的方式设计硬件，灵
活性好，方便以后的产品升
级，在未来的优化中，也可以很方便地在现有的设计中修改或增加功能。

2系统的总体设计
以FPGA为系统的控制核心，以模拟开关控制电路、LED信号灯显示、数码显示电路、电源电路等电路模块为外围硬件，以实现FPGA控制器实现模拟汽车左转弯、右
图1系统整体硬件电路
（上接第242页）243
转弯、刹车、变速器挂档、停车计时等功能。

当汽车转弯、刹
车、倒车、停靠时，信号灯发出不同的指示信号；汽车停靠
时，能显示停靠计时功能。

该控制器实现要求：当汽车左转弯时，左头灯、左尾灯闪烁，平常为熄灭状态；右转弯时，右头灯、右尾灯闪烁，平常为熄灭状态；当踩下制动踏板时，左右尾灯（刹车灯红色）亮，松开制动踏板时，刹车灯熄灭；当变速器挂倒档时，左右尾灯（倒车灯白色）亮，平常情况下，倒车灯灭；汽车停靠计时功能。

3硬件电路设计
硬件电路包括FPGA 最小系统、复位电
路、模拟开关控制电路、信号灯显示电路、停靠计时电路、FPGA 各组电源电路等部分组
成。

3.1模拟开关控制电路的设计
模拟开关控制电路是5个独立的按键模拟汽车左转、右转、倒车、刹车、停车的控制开关。

开关接口P2直接连接到FPGA 的I/O 口，S1、S2、S3、S4、S5按键分别模拟汽车左转弯、右转弯、刹车、倒车、停车的控制开关。

3.2信号灯显示电路的设计
信号灯显示电路由4组LED 灯D2-D9构成，各组分别表示为汽车左转、右转、倒车、刹车的相应指示灯。

各组LED 灯经三极管连接P3接口连接至FPGA 对应的I/O 口，当无模拟开关按键按下时，程序控制I/O 口为低电平时，三极管截止，指示灯熄灭，表示未有相应的指示；当模拟开关按下时程序
控制I/O 口为高电平时，三极管导通，进入
饱和区，对应指示灯亮，表示汽车信号完成
相应的指示。

3.3停靠计时电路的设计
停靠计时电路由四位7段数码管分别
显示停靠时间。

接口P1连接FPGA 的对应
I/O 口，接口P1的1-4管脚为数码管的位
选信号，5-11管脚为数码管的段选信号，被
选通的数码管显示数据，其余关闭。

3.4整体硬件电路设计
整体硬件电路如图1所示。

整个系统包括电源电路、FPGA 最小系统、模拟开关控制电路、信号灯显示电路、停靠计时电路等。

系统的电源用1085稳压块提供的3.3V 和1117稳压块提供的1.2V 电源提供。

4系统软件设计及仿真、调试
4.1分频器的软件设计
本系统的1KHz 和1Hz 频率的时钟是由系统50MHz 时钟分频而来的，系统时钟先分别经过一个100Hz 和
500Hz 的分频器分频成1KHz 的时钟，再经过一个1000Hz 的分频器得到1Hz 的时钟。

1KHz 主要提供给按键扫描和4位数码管动态显示用，1Hz 主要提供给数码管计时和LED 提示灯闪烁用。

4.2模拟开关控制电路和汽车信号指示灯的软件设计当模拟开关控制键被按下时，表示控制相应的汽车信号灯，
首先判断是哪个开关按下，然后让对应指示灯做相应动作。

软件流程图和仿真波形如图2所示。

模拟开关控制输入key_dao、key_sha、key_you、key_zuo 分别代表汽车倒档、
刹车、左转、右转信号。

led_dao、led_sha、led_you、led_zuo 分别代表汽车的倒车灯、刹车灯、
左转灯、右转灯。

4.3停靠计时电路软件设计当系统检测到汽车停靠信号时，计时器开始计时，直到检测到汽车停止停靠信号，
计时结束，等待进入下一次停靠计时。

计数器1Hz 的信号由FPGA 的时钟50M 分频
产生。

停靠计时电路软件设计流程图及仿真波形如图3所示。

5结束语本系统是采用基于FPGA 的技术来实现汽车信号灯控制器的基本功能，运用先进的QUARTUS Ⅱ软件和
VHDL 硬件描述语言，
大大简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性，让汽车信号灯控制器功能更加完善，
而且处理速度更快、实时性能更好。

参考文献:[1]潘松，黄继业.EDA 技术实用教程[M].北京:科学出版社，2002.11-13.
[2]崔宪普，崔治.基于51型单片机汽车信号灯控制系统的设计
[J].中国高新技术企业，2011年第01期.
[3]黄智伟.FPGA 系统设计与实践[M].北京：电子工业出版社，2005.122-143.作者简介:吴强(1983-),男,江西宁都人,硕士研究生,讲师。

图3停靠计时模块软件设计流程图及仿真波形图上电是否停靠？
计时器清零开始计时
判断是否停止停靠？
计时停止
结束
图2信号输入和指示灯的软件流程图和仿真波形图
上电是否有按
键按下
判断哪个按键？
相对应的指示灯亮结束244。