基于FPGA的交通灯控制系统设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电气工程及其自动化基于FPGA的交通灯控制系统设计前言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行驶，维持城市道路的顺畅起到了重要作用。随着社会经济的发展，我国城市交通道路拥挤的问题日益突出，车辆数量极具增加。而目前，十字路口的交通灯控制系统大都采用定时控制方式.这样的交通控制系统效率低，容易造成交通拥挤。因此，我们有必要寻求一种具有智能的交通控制系统。这种智能交通控制系统能够依据车流量、道路、时间与季节变化情况改变控制方式或自动调节红绿灯的时间长度，减少十字路口的车辆滞留现象，缓解交通拥挤、实

2、现十字路口交通最优控制，从而提高交通控制系统的效率。随着城市化的推进与私家车数量的猛增，道路交通拥挤的问题将日益突出.可以预见，智能交通控制系统将具有广大的应用前景.1．交通灯控制方案（控制方法）1.1单片机控制文献[1]中作者指出，传统定时式的控制不符合实际要求，由于南北东西的车流量存有差距，就会出现车多的方向导通时间不足，而车少的方向导通时间剩余，造成一方向车挤另一方向车松的不合理的局面。因此，作者提出交通灯的智能控制。在车流量传感器的设计上，作者分别在南北和东西方向取样，对取样所得的模拟量由计算机进行处理，分析和判断，然后决

3、定优先导通方向和导通延迟时间长短，再从接口输出一组开关量，直接控制信号灯的驱动电路，实现计算机对信号灯的智能控制。文献[2]中作者提出了基于单片机的交通灯智能控制系统。建立车流量与红、绿、黄灯时长的模型并制表存入单片机中。由线阵CCD图像传感器实时拍摄交叉路口的路况，采用微分二值化处理电路处理CCD输出信号变成二值化信号，再由单片机自动的读入数据，判断路口车辆排队长度。查表可得红、绿、黄灯时长，实现交通灯的智能控制。文献[3]中，作者指出：目前绝大多数交通灯的时间都是固定值，还存在以下缺点：1两车道的车辆轮流放行时间相同且固定，在

4、十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些，另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些；2没有考虑紧急车通过时，两车道应采取的措施，两车道的车都应停止，让紧急车通过。根据这些问题，作者提出使用智能交通灯的要求与传统交通灯比较，智能交通灯作以下两点的改进措施1根据各道路路口车流量的大小自动调节通行时间2考虑特殊车辆通行情况设计紧急切换开关。1.2PLC控制文献[4]中，作者指出PLC模糊控制原则是本控制系统的核心，该系统的控制目标为：①车辆滞留量最少；②绿灯时间与车流规模相适应；③系统动态调节反应快。PLC模糊控制

5、原则及绿灯时间长度的输出全部采用PLC内中间继电器M进行逻辑运算来实现。中间继电器均采用带锂电池后备的中间继电器是考虑到断电与急车中断程序的需要.在一个红绿灯周期内，每当东西向或南北方向绿灯亮之前，PLC都将按当时车流数据并根据上述的模糊控制原则自动调整绿灯时长.当然，由于采用了PLC，以上的车流规模与绿灯时间长度都可以方便而快速地依据道路、时间与季节变化的情况与交通指挥经验而现场修改。文献[5]中作者介绍了模糊控制方式，它采用双层控制方法：第一层通过观测数据来估计目前在绿灯和红灯方向上的交通强度；第二层通过交通强度来确定是否延长

6、或终止现行的信号相位。具体思路：（1）由东西直行道现有的绿灯时间内离开的车辆数和南北左行道红灯时间内的交通强度来确定东西直行的绿灯是否延时；（2）而现有的南北左行道的绿灯时间内离开的车辆数和南北直行道红灯时间内的交通强度来确定南北左行的绿灯是否延时；（3）现有南北直行道的绿灯时间内离开的车辆数和东西左行道红灯时间内的交通强度来确定南北直行的绿灯延时；（4）现有东西左行道绿灯时间内离开的车辆数和东西直行道红灯时间内的交通强度来确定东西左行的绿灯延时。文献[6]中,作者介绍了基于PLC的智能交通灯控制系统由传感线圈传感器、控制器PLC

7、、红黄绿交通信号灯、输入接口电路和电源等组成。作者提出在十字路口相应的位置预埋传感线圈，对此路段上的车流量进行统计，并根据车流量的变化，改变绿灯的控制时间，可以实时地对绿灯资源进行合理调配，提高十字路口的通行能力。1.3FPGA控制文献[7]中，作者运用VHDL语言设计交通灯控制系统,并在MAX+PLUSII系统对FPGA/CPLD芯片进行下载,由于生成的是集成化的数字电路,没有传统设计中的接线问题,所以故障率低、可靠性高,而且体积小。体现了EDA技术在数字电路设计中的优越性。文献[8]交通灯控制系统在城市交通监管中起着极其重要的

8、作用。应用VHDL语言,在Altera公司的Max+PlusÒ软件环境下,通过模块化编程完成了灯亮时间可调的交通灯控制系统设计,并进行了逻辑综合、仿真和硬件下载,系统的软件仿真和实验测试结果满足了设计要求,达到了预期的效果。由于设计采用了EDA技术