基于FPGA的智能交通灯的设计与开发

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1、基于FPGA的十字路口交通信号灯摘要本文主要介绍十字路口交通灯控制器的设计。首先，介绍交通控制系统以及交通红绿灯控制电路的发展现状；然后采用硬件描述语言进行的交通灯控制器设计。重点介绍了控制系统各部分的设计，以及各个模块之间的同步处理。为了克服交通信号灯控制系统传统设计方法的弊端,更加适应城镇交通现状,利用VHDL语言、采用层次化混合输入方式,设计了具有3种信号灯和倒计时显示器的交通信号灯控制系统,在QuartusⅡ下进行仿真,并下载到FPGA中制作成实际的硬件电路进行了模拟运行.使用该方法设计的交通灯控制系统电路简单、运行可靠、易于实现,可实现对交通信号

2、的控制和显示功能。关键词HDPLD；十字路口交通灯；控制器；车辆行人安全BasedonFPGAintersectiontrafficlightsAbstractThispapermainlyintroducestheintersectiontrafficlightsthecontrollerdesign.First,introducetrafficcontrolsystemandthetrafficlightscontrolcircuitdevelopmentpresentsituation;Thenthehardwaredescriptionlangua

3、geoftrafficlightcontrollerdesign.Mainlyintroducescontrolsystemdesign,andthevariouspartsofthesynchronousprocessingbetweeneachmodule.Finally,simulation,testcontrolleriscorrect.KeywordsHDPLD;Crossingtrafficlights;Controller;Vehiclepedestriansafety1前言城市交通是一个集经济性与社会公益性于一体的领域，包括管理体制、城市规

4、划布局、投融资体制、交通方式选择、公共交通运营组织、交通需求管理、交通流量控制与管理等等方面的内容，涉及到管理、法规、规划、工程、TRANBBS技术、财政、教育、环境、能源、信息以及人文等社会经济诸多学科领域。这些方面集成在一起形成一个错综复杂的城市交通大系统。系统问题就必须通过系统方法来解决，解决系统问题的基本方法是建立有效的信息传导、控制和反馈机制，实现各子系统联动从而提高整体系统有效运行并实现其目标。从这个意义上讲，城市交通问题的核心就是如何建立一个有效的管理机制，保证各子系统及系统要素有机衔接与互动，从而实现城市交通系统的良性运转。随着社会经济发展

5、和城市人口的膨胀，中国大中城市交通均面临着诸多问题，其中特别突出的是交通拥堵。拥堵的频繁发生和严重程度已经严重影响了城市的正常运转，给城市居民带来生活不便，衍生交通事故，加剧了城市环境污染。引起拥堵的原因为交叉口运行不畅；路网布局不合理；交通结构不合理；交通秩序不佳。交通拥堵的发生使汽车被迫减速和加速，甚至停车，导致了汽车行驶油料消耗和废气排放增加，根据国外有关资料和国内环境专家研究成果表明，机动车在怠速状态下所排放的一氧化碳、氮氧化物是正常行驶状态下的3~5倍。因此拥堵加大了对城市环境的污染。通过采取有效措施的实行和实施交通新技术，将有利于缓解交通拥堵状

6、况，从而节约城市能源和降低环境污染。1.1交通控制系统以及交通红绿灯控制电路的发展现状随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。出行交通的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加，许多城市出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制

7、，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。车辆的数量持续增加，不断新建道路已不能很好地解决交通拥堵的现状，这还需要好的交通疏导，但交通的问题日益突出，单单依靠人力来指挥交通已经不可行了,所以，设计交通灯来完成这个需求就显的越加迫切了.为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采

8、用电子控制的交通信号来进行指挥。智能交通红绿灯控制电路是用于城市交