基于FPGA的实时交通灯控制系统的设计与实现

论文摘要

随着我国机动车保有量的飞速增长，城市交通问题也越来越多。因此在我国，发展智能交通系统势在必行。交通信号控制系统是智能交通系统的重要组成部分，在城市道路中，交叉路口的交通信号控制是非常关键的，由于交叉路口不同时刻车辆的流量是复杂的，不确定的，采用固定时间的控制方法，经常造成道路有效利用时间的浪费，出现空等现象，影响了道路的通畅。同时不同交叉路口的交通信号控制系统的设计需求千差万别，采用传统的专用集成电路（Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC）进行定制生产不仅成本高昂，而且开发周期长，无法迅速开发出产品投入市场。针对这样的问题，本课题以Altrea公司的Cyclone II系列EP2C8Q208C8型号FPGA芯片为核心，设计实现了一种交通信号灯实时控制系统。在系统的硬件电路设计中，首先针对交叉路口交通控制信号时间分配固定的问题，提出了一种实时的配时解决方案，通过测定等待车辆信息，结合信号灯有效时长完成了对交通信号的实时控制；其次针对紧急情况下需要安全关闭支干道的问题，通过密码解锁模块的设计提供了一种可靠的方式，使得在交通管理人员授权后控制系统能够通过交通指示信号关闭支干道，保证主干道所在的城市主干交通网畅通。本课题结合FPGA低功耗，可靠性高以及开发周期短等优势，提出了基于FPGA的交通灯实时控制系统的实现方法，实现了适用于主支干道的协调配时交通信号实时控制功能，以及紧急情况下安全关闭支干道的功能，对改善城市道路交通网络中交叉路口的通行能力有着重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究发展概况
• 1.3 论文研究内容及章节安排
• 2 关键技术研究
• 2.1 高层次设计技术
• 2.2 硬件描述语言
• 2.3 可编程逻辑器件（PLD）
• 2.4 本章小结
• 3 系统的分析与总体设计
• 3.1 系统需求分析
• 3.2 系统总体设计
• 3.3 信号控制模块设计
• 3.4 密码解锁模块设计
• 3.5 本章小结
• 4 系统的硬件电路实现以及仿真验证
• 4.1 系统开发软硬件环境
• 4.2 系统主要功能模块实现
• 4.3 系统主要功能模块仿真验证
• 4.4 FPGA 的配置下载
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献