《基于FPGA的智能交通控制系统的研究与设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于FPGA的智能交通控制系统的研究与设计.doc（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号： 系 ： 信息工程 专 业： 通信工程 题 目： 基于FPGA的智能交通控制系统 的设计与实现 指导者： (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 2012 年 6 月 吉 林I毕业设计说明书（论文）中文摘要交通灯是城市交通监管系统的重要组成部分，对于保证机动车辆的安全运行，维持城市道路的顺畅起到了重要作用。随着车辆的日益增多，交通问题将日趋严重。 可通过多修建道路或限制车辆的办法来解决，但道路的增加是有限的，而限制车辆会使汽车及其相关产业受到压制。目前，发达国家的交通主要是向智能化交通方向发展。如给汽车装上导航仪等办法，充分利
2、用电子设备提高现有道路交通系统的运输能力。交通灯是管理城市交通的重要工具，交通灯对道路交通流的影响近年来引起广大学者的广泛注意。本论文在EDA技术的基础上，利用FPGA的相关知识设计了智能交通灯控制系统，整个设计系统通过Max+Plus软件进行了模拟仿真，验证了设计的交通信号灯控制电路完全可以实现预定的功能，具有一定的实用性。关键词: 智能交通灯；EDA技术；FPGA；Max+Plus毕业设计说明书（论文）外文摘要Title The design of Intelligent Traffic Lights Based on FPGA AbstractThe traffic lights in
3、urban traffic control system plays an important part of ensuring the safe operation of motor vehicles and played an important role in keeping smooth urban roads. With the increasing number of vehicles, traffic problems will become increasingly serious. It could be solved by constructing more road or
4、 limited the travel of traffic, but the increase in the road limited will suppress automotive industry. At present, the traffic in developed countries is mainly to intelligence traffic direction. Such as fitting a car with navigation systems and making full use of electronic equipment to improve the
5、 existing road transport system to deliver. Traffic light plays an important tool for urban traffic management and traffic lights on the impact of road traffic aroused wide attention of scholars in recent years. This article in EDA technology design an intelligent traffic light control system based
6、on the use of FPGA-related knowledge.This design of system used for simulation through the Max + Pluscould verify the design of the traffic light control circuit can achieve the expected function and has a certain practicality.Keywords Intelligent Traffic Lights; EDA; FPGA; Max+PlusI 目 录目 录毕业设计说明书（论
7、文）中文摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要目录第1章 绪论11.1 课题的提出和意义11.2 智能交通的国内外发展状况11.2.1 国内的研究现状11.2.2 国外的研究现状31.3 研究内容和方法5第2章 EDA相关知识介绍62.1 EDA技术62.1.1 EDA技术的发展62.1.2 EDA技术与传统电子设计方法比较72.2 FPGA概述82.2.1 FPGA的基本结构82.2.2FPGA编程开发82.2.3 FPGA设计流程92.3 VHDL硬件描述语言112.3.1 VHDL语言特点122.3.2 VHDL语言的基本结构132.3.3 结构体的描述方式142.3.4 自上而下（TOP
8、DOWN）的设计方法142.4 MAX+PLUS II152.4.1 Max+plus概述152.4.2 Max+plus设计过程16第3章 具体设计以及模块划分183.1 设计任务及要求183.2 工作原理193.3 交通灯工作说明19第4章 系统设计224.1 顶层电路设计224.2 CLK时钟秒脉冲发生电路234.3 交通灯主控模块244.4 定时单元以及显示控制、译码电路254.5 手动自动控制信号31第5章 仿真分析335.1 交通灯控制模块仿真结果335.2 45s定时单元仿真结果335.3 10s定时单元仿真结果345.4 5s定时单元仿真结果345.5 60s定时单元仿真结果3
9、55.6 译码模块仿真结果355.7 显示控制模块仿真结果36总结37参考文献38附录40致谢54III第1章 绪 论第1章 绪 论1.1 课题的提出和意义以往单一模式的定时控制已不能满足客观需要，所以我们要求寻找一种可以随时针对通道上车辆的密集程度来控制和调节主支干道的通禁时间，从而减少不合理的堵车现象的发生。利用EDA技术对传统机电设备的电器控制系统进行重新设计或进行技术改造，不但设计周期短、设计成本低，而且将提高产品或设备的性能，缩小产品体积，提高产品的技术含量，提高产品的附加值。通过设计一个交通信号灯控制系统，从而锻炼自己的动手能力，深入了解一下交通灯的工作原理。综合应用EDA等课程方
10、面的知识，熟练掌握仿真系统的使用方法，达到提高综合应用相关知识的能力，掌握系统全部设计过程的目的。通过课程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力，提高我们的逻辑抽象能力。1.2 智能交通的国内外发展状况1.2.1 国内的研究现状随着社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。车辆的增加反映出了国家的整体进步，但是也给人民带来了其他的一些负面的影响。我国是13亿多人口的大国，到2006年，全国的机动车保有量超过了8000万，而全国公路通车总里程只有14.8万公里。静态比例为：人均车辆越0.5辆，
11、而人均道路只有0.00011公里；每辆车均道路占有量约为0.002公里；且其中90%的道路属于机动车与非机动车和行人混杂。今后几年机动车辆数字还在急剧增加，道路超负荷承载，致使交通事故逐年增加。因此我们需要开发新型的交通控制系统。公路交通运输的发展，交通拥挤、道路阻塞和交通事故频繁发生等问题越来越严重地困扰着世界各大城市。在我国，长期以来城市人均道路面积一直处于低水平状态，近十年有了较快发展，人均面积由2.8平方米上升到6.6平方米。尽管其增长幅度较快，仍赶不上城市交通流量年均20%的增长速度。目前全国32个百万人口以上的大城市中，有27个城市的人均道路面积低于全国平均水平。另外，最近几年也是
12、大城市机动车增长速度最快的年份，轿车、客车、面包车以及摩托车的增幅年均在15%以上。以广州为例，广州市近10年来机动车年均增长速度为17%，其中轿车为19%，摩托车为35%。相对于交通运输工具的飞速发展，我国交通配套设施建设明显滞后，道路安全网络、道路标识、交通指挥中心仍然不足。单独从车辆方面或道路方面考虑，均很难有效地解决交通问题。通过采用信息通信技术、电子技术以及其他科学技术把它们联系起来，并实现智能化的ITS才能解决根本问题，交通信息化需要融合科技力量才能使目前的交通问题得到改善。我国城市交通信息化目前还处于起步阶段，无论是交通管理中心、信息服务中心的平台建设，还是交通工具的导航系统配备
13、都不够完善，智能交通系统中的各部门、各环节之间的衔接、配合还存在问题。这些因素严重制约着我国城市交通信息化的发展。全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。概括起来，目前我们城市交通主要呈现出下列特点和问题：城市规模逐步扩大，运输压力沉重；机动车增长加快，道路容量不足；路网不合理，交通管理水平低下；公共交通萎缩，出行结构不合理.交通信号灯是交通信号中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。交通信号灯由红灯（表示禁止通行）、绿灯（表示允许通行）、黄灯（表示警示）组成。道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通
14、状况的一种重要工具。适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。城市交通信号控制是通过对交通流量的调节以达到改善人和货物的安全运输，提高运营效率。交通系统是一个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统，建立数学模型非常困难，有时甚至无法用现有的数学方法加以描述。目前大多采用的是自适应信号控制，它需要数学建模，且不考虑交通延误、停车次数等。所以经典控制法很难得到满意的效果。而智能控制是一种无须建立数学模型的控制方法，它能模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。当今世界各国的大城市无不存在着交通拥挤问题。目前我国汽车保有量约占世界的2，交通事故死亡人数却占到15左右。交通安全问题成为严重制约和谐社会建设的重要因素。道路交通系统的运行也正面临着极大挑战，道路交通安全形势极其严峻。然而有限的土地和经济制约使得道路建设不可能达到相对满意的里程数，所以要求在不断扩张道路规模的同
