基于FPGA的交通灯控制系统设计【开题报告】

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1、毕业设计开题报告电气工程及其自动化基于FPGA的交通灯控制系统设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1.选题的背景和意义在当今这个经济高速发展的社会，人民的物质生活水平不断提高，随着城市化的推进，私家车的数量逐渐增加，全社会对道路交通的需求也越来越大，城市的交通问题越来越引起人们的关注，而交通信号控制灯是道路交通的重要组成部分。而目前，城市中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经常出现单方向的交通堵塞严重的问题，造成一方向车挤另一方向车松的不合理的局面。因此，我们有

2、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道路车流量的不同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，增减交通安全，缓解交通拥挤，提高交通效益，实现十字路口交通最优控制，从而提高交通控制系统的效率，以达到减少环境污染，降低能源消耗。就目前的现状来说，解决交通拥堵问题不仅联系着环境问题和资源问题，关系着国家的社会生产环境，而就现在的研究成果来看，虽然现在有很多研究产品问世，但是很多的研究成果还是由于当时技术的局限，还有就造价成本和可编程性来看，VerilogHD

3、L设计就有一定得优越性，使用VerilogHDL设计的数字电路系统主要有两种实现方法：ASIC和FPGA。而使用FPGA器件，后仿真会容易一些，只要使用FPGA厂商提供的EDA工具就可以方便的进行。因此，对于研究基于FPGA控制的智慧交通灯的控制，其研究成果不仅能够缓解由于交通拥堵带来的环境污染问题和燃油浪费问题，也节省了人们的出行时间，缓解了城市的交通。2.国内外的研究动态对于智能交通灯控制系统的研究也有着久远的历史，早在上世纪60年代末期，美国就开始了关于智能交通系统技术的研究，之后，欧洲、日本也相继加入

4、了这一行列。经过40多年的发展，美国、欧洲、日本成为世界ITS研究的三大基地。目前，另外一些国家、地区也有相当规模，可以说，全球目前的ITS产业发展的速度惊人，以“保障安全、提高效率、改善环境、节约能源”为目标的ITS概念正逐步在全球形成。其中国外最具代表性的智能控制系统有澳大利亚的SCATS(SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem)系统、英国的SCOOT(SplitCycleOffsetOptimizationTechnique)系统、美国的RT-TRACS（Real-

5、Time-TRafficAdaptiveControlSystem）系统、日本的STREAM（StrategicREAltimecontrolforMegalopolis-traffic）系统、　德国的MOTION（MethodfortheOptimizationofTrafficsignalsInOn-linecontrolledNetwork）系统。在我国，目前主要的研究系统成果有HT-UTCS系统和JT-GAJ交通控制系统。3.各部分简介3.1检测器在智能交通控制器中，车辆检测器的作用也是不可忽视的，它

6、的作用是把检测到的实时的车流量多少准确、迅速地通过传输网络传到上位机进行后处理，然后将数据传送到控制的核心部分进行优化分析处理。目前国内外在交通检测系统或交通信息采集系统中，大量应用了电磁传感技术、超声传感技术、雷达探测技术、视频检测技术、计算机技术、通信技术等高新科学技术。相应地，交通信息检测器主要有：电感环检测器（环型感应线圈）、超声波检测器、红外检测器、雷达检测器、视频检测器等。3.2模糊控制模糊控制就是利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。也就是说对难以用已有规律描述的复杂系统，采用自然语言（如大、

7、中、小）加以叙述，借助定性的、不精确的及模糊的条件语句来表达。它是一种基于语言的一种智能控制。我们的主要工作是将检测到的车流量数据信号进行模糊处理，然后将这些量在模糊控制器中加以运算,最后再将运算结果中的模糊量转换为精确量,以便对各执行器进行具体的操作控制。在模糊控制中,存在着一个模糊量和精确量之间相互转化的问题。3.3FPGA与VerilogHDL语言FPGA（现场可编程门阵列），它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现

8、的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA最大的特点就是他们可以快速成品，可以修改程序中的错误，以便宜它的造价。在FPGA芯片中，本文采用的是VerilogHDL语言编写程序，VerilogHDL是目前应用最为广泛的硬件描述语言．VerilogHDL可以用来进行各种层次的逻辑设计，也可以进行数字系统的逻辑综合，仿真验证和时序分析等。VerilogHDL适合算法级，