8  |  电子制作    2021年02月
交通事故，汽车尾灯的闪烁成了交通安全的重要保障。
1 原理
FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编
程门阵列，出现在专用集成电路(ASIC)领域中，同时也是
在PLA、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物，可以反复地编程、擦除、使用，在较短时间内就可完成电路的输入、编译、优化、仿真，直至芯片的制作，很大程度上提高了电子系统的灵活性与通用能力。
2 整体设计
3 详细设计
(1)给汽车尾部的左侧和右侧安装三个指示灯（在DE2板上实验通过发光二极管显示），以实现设定的控制功能：
①当汽车正常驾驶时，6个发光二极管全不亮；
②当汽车处于右侧转弯中，右侧三个发光二极管循环
③当汽车处于左侧转弯中，左侧三个发光二极管循环闪烁；
④当汽车处于倒车或者刹车过程中，所有发光二极管按CP 信号同步点亮。
在Quartus II 软件平台上建立计数器电路的顶层电路文件并完成编译和仿真。信号说明：
输入信号：时钟CLK（CP），直接清零CLK，控制模式A0、A1。
输出信号：汽车尾部左右两侧共有6个输出信号，即L2、L1、L0和R2、R1、R0。
(2)设计原理：汽车尾灯控制电路的构成模块部件有：
组合逻辑电路、4/2线编码器和环形计数器。控制模式A0和A1组合构成组合逻辑电路，输出函数的组合环形计数器
的状态能够由结合真值表获得，如上图2所示。通过时钟信号脉冲CLK（CP）来控制模式A0、A1。
(3)顶层文件——原理图，仿真图如图3所示。
图4为分频模块，clk 输入外部时钟信号，clk2为时钟
输出信号。为了能在DE2开发板上实现这个设计，由于输入时钟信号50MHz 频率过高，在系统中无法使用，而分频器能够使高频率时钟信号转换成低频率时钟信号，因此将其
分成频率相对较低的输入时钟信号。该分频器便实现了将50MHz 时钟信号分成1Hz 的功能。
图5为汽车尾灯控制模块，也是该系统的核心模块。在此模块中有以下输入信号：clk 为经过分频的时钟输入；
I1、I2、I3分别为左转弯控制开关、右转弯控制开关、急刹或倒车控制开关；L0、L1、L2为左转弯三个尾灯，R0、R1、R2为右转弯三个尾灯。该模块实现的功能为：I1开启，I2和I3关闭，此时为左转弯，L0、L2、L3循环亮灭；I2开启，I1和I3关闭，此时为右转弯，R0、R1、R2循环亮灭；I3开启，此时为急刹或倒车，I1和I2无论是开启还是关闭，六个尾灯全部点亮。
CLK CLK2 fenpin
inst
CLK
I3
I2
I1
R2
R1
R0
L2
L1
L0 light
inst
图4    分频模块                            图5    尾灯控制模块                  4 仿真
图6    波形图
如图6所示，当输入信号I3启用高电平时，6个发光二极管全部点亮；当输入信号I2启用高电平时，右侧3个发光二极管循环闪烁，左侧发光二极管处于灭状态，相当于启动右转弯警报功能；当输入信号I1启用高电平时，左侧3个发光二极管循环闪烁，左侧发光二极管处于灭状态，即实现左转弯警报功能。控制电路中I3有最高的优先级，其次是I2，I1最低。当输入信号全为低电平时，发光二极管全灭。
5 验证实验
当输入信号全部设置成低电平时，六个发光二极管都不点亮；当I1输入高电平时，发光二极管绿灯循环闪烁即处于左转弯状态如图7所示；当I2输入高电平时，发光二极管红灯循环闪烁即处于右转弯状态如图8所示；当I3输入高电平时，发光二极管红、绿灯全亮即处于急刹车或倒车状态如图9所示。输入电平优先级I3>I2>I1。
图7    左转弯
图8    右转弯
（下转第7页）
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性对舰载直升机稳定性的影响，由于舰面共振是在频率单一外激励下的受迫振动，因此本文不考虑粘弹减摆器双频特性对其的影响。
4 结论
本文建立了描述舰载直升机自由着舰的舰面共振非线性动力学模型，考虑了旋翼系统粘弹减摆器及起
落架系统的非线性特性，模拟舰船的摇晃运动对机体产生激励载荷，基于四阶Runge-Kutta法，采用数字仿真技术动态演示舰载直升机舰面共振开车试验过程，仿真舰载直升机舰面上开车从旋翼零转速到地慢转速再到额定转速的全过程，真实模拟提总距及通过扰动驾驶杆进行周期激励，得出结论如下：（1）仿真计算自由着舰舰面开车，机体在舰船摇晃随机瞬态激励的作用下，机体振动在工作转速范围内是稳定的（不发散），不会发生舰面共振。
（2）仿真试验结果显示全机振动由机身低频运动和起落架高频振动叠加而成，仿真试验能描绘真实直升机舰面开车情况。
（3）仿真曲线的波动较大，体现出部件非线性动特性对直升机稳定性的影响。
参考文献
＊ [1] 胡国才，吴靖，柳泉. 共轴式直升机地面共振非线性仿真[J].
南京航空航天大学学报，2016，48(02): 159-165.
＊ [2] 费景荣，李冀鑫， 雷卫东. 卡型机舰面共振的特点与预防分析[J]. 直升机技术，2019 (02): 64-67.
＊ [3] 唐友刚， 姜大宁，郑宏宇，郑俊武. 舰船横摇-纵摇耦合运动的亚谐共振分析[J]. 天津大学学报，2003, 36(02): 183-186. ＊ [4] William P, Geyer J. Aerolastic analysis of transient blade dynamics during shipboad engaggw/disengage operation[J]. Journal of  Aircraft.1998,35(3):445-453.
＊ [5] HAN Dong,WANG Haowen,GAO Zheng.Aeroelastic analysis of a shipboard helicopter rotor with ship motions during enga gement and disengagement operations [J].Aerospace Science and Technology,2012,16(1):1-9.
＊ [6] Darren R L, Robert G L.Development and experimental vali dation of a shipboard helicopter on-deck maneuvering simula tion[J]. Journal of Aircraft. 2006, 43(4): 895-906.汽车缓冲器
＊ [7] 刘洋，向锦武. 舰载直升机旋翼/机体耦合动力学稳定性[J]. 北京航空航天大学学报，2013, 39(4): 442-446.
＊ [8] 周华. 直升机在不同海清不同吨位舰船起降舰面共振研究[J]. 机械工程师，2018 (05): 127-129.
＊ [9] 张然. 共轴双旋翼直升机舰面共振研究[J]. 科技创新与应用，2019 (13): 27-31.
＊ [10] 赵则利. 计及舰面共振影响的舰载直升机起落架液压缓冲器性能分析[J]. 液压与气动，2020(04): 183-188.
＊ [11] Wayne Johnson. 直升机理论[M]. 北京：航空工业出版社，1991.
图9      急刹车或倒车
6 总结
汽车尾灯是汽车的主要部分，在我们的生活中必不可少，它的存在让我们的安全得以保障，正是有了它我们的城市交通得以正常运行。本次设计中通过使用FPGA和Veril-og的知识，让其能够按照规律变化，在不断地实践和改进中对其有了更深入的了解。在现代中汽车的使用已经达到了普及的地步，本设计不仅简单，而且更加可靠，能够全面的实现左转弯、右转弯和刹车倒车的功能，在价格方面也经济实惠，适合大规模投入工厂使用，具有生产性，实用性，是具有相当好的发展前景的。
参考文献
＊ [1]王彦博，曾健，张哲，等.基于FPGA的汽车尾灯控制电路[J].电脑知识与技术,2019,15(07):246-247.
＊ [2]刘绍铭.基于FPGA的增强型MC8051的设计[J].电脑与电信,2011(02):45-46+49.
＊ [3]尹隆华.基于FPGA的地面数字电视信道编码原理分析[J].数字技术与应用,2014(06):107.
＊ [4]周梦婷，秦新景，徐松海，等.基于FPGA的交通信号控制器设计[J].电子制作,2019(21):13-14+20.
＊ [5]王妍，张慧敏，田仁凤，等.基于FPGA的汽车尾灯控制电路设计[J].电脑知识与技术,2020,16(21):197-198.
＊ [6] 陈赜主编；邹道胜，朱如琪编著.CPLD/FPGA与ASIC设计实践教程[M].北京：科学出版社，2010.9.
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