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基于FSM實現的汽車尾燈控制電路設計

2020年09月08日 14:07 ? 次閱讀

Abstract

在DE2上用FSM實現汽車尾燈控制電路。

Introduction

使用環境:Quartus II 9.1 web ediTIon + DE2

假設汽車尾部左右兩側各有3個指示燈,要求設計一個電路實現如下功能:

1. 汽車正常行駛時,尾部兩側的6個燈全滅;

2. 剎車時,尾部兩側的燈全亮,即緊急狀態;

3. 右轉彎時,右側3個燈按向右的順序循環點亮,每次只有一個燈亮,左側燈全滅;

4. 左轉彎時,左側3個燈按向左的順序循環點亮,每次只有一個燈亮,右側燈全滅;

5. 右轉彎剎車時,右側的3個燈順序循環點亮,左側的燈全亮;左轉彎剎車時,左側的3個燈順序循環點亮,右側的燈全亮;

6. 倒車時,尾部兩側的6個燈不停的按一定頻率閃爍。

假設電路的輸入鐘信號為cp,cp的頻率等于汽車尾燈所要求的閃爍頻率。SpecificaTIon

State diagram

1. 輸出狀態表

2. 狀態圖如圖 1 汽車尾燈狀態圖

圖 1 汽車尾燈狀態圖

完成狀態圖后,這個系統的設計就完成一大部分,剩下的工作就是用HDL描述電路,仿真、下載、驗證功能。

完整代碼

/*

(C) yf.x 2010 http://halflife.cnblogs.com/

Filename : part1.v

Compiler : Quartus II 9.1 Web EdiTIon

DescripTIon : Demo how to use Switch and led

Release : 03/23/2010 1.0

*/

taillight.v

指定

Conclusion

整個設計最具創意也是最難的部分就是設計狀態圖,在狀態轉移描述的部分,我采用了獨熱碼(one-hot code)同時在狀態編碼的后6位包含輸出狀態,這樣做的優點是簡化了譯碼電路,同時避免毛刺。因為針對DE2上的fpga設計,所以相對占用觸發器的資源比其他編碼方式要多。但fpga的優點就是觸發器資源多。J

目前驗證已知存在的問題,汽車尾燈作為一個經典的課設,在John.F wakerly的《數字設計—原理與實踐》的第7章有詳細的描述,但不包括第5條(轉彎時剎車),所以設計狀態圖,還是不確定足夠完美。在DE2上驗證時,轉彎時剎車必須先轉彎(激活轉彎的信號)再剎車才會正常顯示上述輸出狀態表的狀態。當然這也是剎車的優先級最高決定的,還沒發現大問題,但總覺得不夠完美,希望有興趣的同好,能測試一下,看如何改進。

Reference

1. John,F, Wakerly 《數字設計原理與實踐(4th)》 機工

2. 羅杰 《Verilog HDL與數字ASIC設計基礎》 華科

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