基于FPGA技术的交通信号灯控制系统的设计与实现

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随着我国社会经济的发展,城市建设步伐的加快,人们对交通运输需求的不断增加,城市的交通问题越来越引起大家的关注。如何采取合理的交通控制方法,最大程度地缓解城市主支干道以及周边地区的交通拥堵状况,协调人、车、路之间的关系,成为了城市规划以及交通管理的首要问题。交通信号灯控制技术起源于19世纪,是城市交通管理中最基本也是最重要的工具,采用先进合理的数字技术,改善和发展智能交通信号灯控制系统,使其适应现在交通的发展,就是本论文主要讨论和解决的问题。交通信号灯控制系统的现状是在设计方面多数采用标准逻辑器件,可编程控制器,单片机等方案来实现,这些方法的不足之处在于需要停机维护,不能在线修改,这就给后期的系统维护和功能调试造成了一定的难度。而作者在设计交通信号灯控制系统时选用了现场可编程门阵列,即FPGA技术,因为该技术与现在一些利用传统技术来设计的系统相比,具有功耗低、可靠性高的优势,特别是FPGA技术在开发过程中可以在线修改,实现“实时重构”利用它设计交通信号灯控制系统可提高设计效率,缩短设计周期,节约设计成本。   本文研究设计了一种兼有数字计时显示功能的交通信号灯控制系统,系统的设计基于FPGA技术,采用自顶向下的设计方式,利用硬件编程语言VHDL设计了交通信号灯控制系统的七个功能模块,通过这些功能模块可以达到控制交通信号灯的亮与灭,通行与禁行过程中的倒计时和计时数字的显示等目的,并可实现对突发事件的紧急处理功能。文中对系统的设计目的,设计过程、设计原理、模块结构做了详细论述,并给出了仿真结果的详细分析。该系统在QuartusⅡ8.0开发环境中完成了程序的设计编译,功能仿真,生成了顶层工程图,并最终以Altera公司的EP2C35F672C6芯片为下载目标,经DE2实验平台的测试,本文设计的交通信号灯控制系统达到了预期的效果,且系统性能稳定,操作简单,易于维护,可靠性高,因此具有一定的现实意义与应用前景。
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