基于FPGA的自适应交通灯控制系统.doc

摘要：在经济快速发展和人们物质生活需求越来越高的当代社会背景下,人们出行的需求越来越大,要使城市交通井然有序，而对交通灯这一交通信号的准确性和可靠性的要求也更加严格。交通灯的固定通行时间会降低资源使用的灵活性,同时对出行的车辆和行人造成不便,另外,由单片机控制的系统,时常会发生死机或者程序跑飞的状况,从而所导致的交通事故也时常发生,本课题针对现有的交通灯控制系统的缺陷,而提出了克服原有系统不足的基于FPGA的自适应交通灯控制系统设计，目的是优化原有设计，提高系统的稳定性以及固有资源的利用率。

交通管制系统的总体设计部分，将系统划分为流量监测，数据采集，自适应调节以及串口管制四个部分。流量监控采用的是红外传感器，根据光电传感器检测，其基本思路是在一定范围内设置两个设定点。在传感器能够接收的范围内，有障碍遮挡传感器的接收头时，传感器的信号指示灯会通过亮、灭来指示告知是否有障碍，由传感器获得有无信号的信息，同时由FPGA在设定的定点范围内计录数值总量。数据采集，将FPGA记录的计数值总量进行判断，超过所设定的额度上限时，开始启动调节。自适应调节，是指将FPGA处理过的数据输出，从而根据所设置的数据的上限值的大小，实时地对车流量进行调节，以此来改变干道红绿灯的持续时间。串口管制扩展部分，是指外部通过串口对系统的干涉来进行管控，比如在遇到突发状况时，及时让出车道，弥补系统失灵，增加了系统的灵活性和可靠性。

在硬件设计方面, 主控芯片采用的是ALTERA 公司的 CycloneIV 系列的EP4 CE6 E22 C8 N,通过控制红、黄、绿三种颜色的 LED灯亮灭的时间，并以此作为控制信号来分别控制A、B两个车道的通行时间，再由两个独立的数码管分别显示各自的持续时间。

关键词：交通灯  自适应  串口  流量

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论-1

1.1 课题背景-1

1.2 概述- 2

1.3 FPGA设计交通灯的意义-2

1.4 quartus ii 介绍-3

1.5 VHDL语言介绍-3

2 交通灯系统设计思路-5

2.1总体方案介绍-5

2.2整体硬件结构-6

3 单元模块设计与结果-7

3.1 流量监测-7

3.2分频电路-8

3.3 计数器-10

3.4 译码模块-11

3.5 LED 控制模块-13

3.6 串口模块-15

4调试-19

4.1调试目的-19

4.2下载方式-20

4.3调试结果-20

4.4系统缺陷分析与改善思路-23

5总结与展望-25

参考文献-26

致谢-27