(基于fpga的交通灯设计的开题报告.docVIP

陕西国防工业职业技术学院 毕业设计(论文)开题报告 学 生 姓 名： 罗鹏 学 号： 专 业： 微电子技术 设计(论文)题目： 基于FPGA的交通灯控制器设计 指 导 教 师: 樊建海 2012 年 11 月 8 日  毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 一、课题题目 基于FPGA的交通灯控制器设计 二、前言 交通灯控制器设计是数字电路中的经典问题，传统的设计方法是基于中、小规模集成电路进行的，采用的电路元件多、接线复杂、故障率高、可靠性低，修改电路的功能需要硬件电路的支持。Electronic Design Automation技术的发展，在线可编程逻辑器件PLD的出现，使得我们在实验室就可以制作专用集成电路。超高速硬件描述语言VHDL可以对数字系统进行抽象的行为与功能描述，在电子设计的各个阶段、各个层次可以用计算机进行仿真验证，编程简单，程序修改容易，不需要硬件电路的支持，给设计者带 来了很大的方便。本课题是使用现场可编程门阵列FPGA，用VHDL(超高速硬件描述语言)进行硬件电路的语言描述，实现十字路口交通灯控制器设计。 三、正文 1、课题研究的意义 随着城市的发展，机动车数量的不断增加，交通管制变得越来越重要，特别是在十字路口处，交通灯已成为交通管制必不可少的重要工具。因此交通灯是城市交通管理系统的重要组成部分，它能够保证机动车辆的安全运行，维持城市道路的顺畅[1]。城市交通灯的功能都是通过交通灯控制器实现的。 智能交通系统(ITS)作为2世纪交通运输体系的发展方向，受到了世界范围的重视。Electronic Design Automation 技术的发展，在线可编程逻辑器件PLD的出现，使得我们在实验室就可以制作专用集成电路[5]。超高速硬件描述语言VHDL可以对数字系统进行抽象的行为与功能描述，在电子设计的各个阶段、各个层次可以用计算机进行仿真验证，编程简单，程序修改容易，不需要硬件电路的支持，给设计者带来了很大的方便[6]。因此基于FPGA的设计方法具有设计灵活、易于修改、设计周期短的优点。此外，随着设计语言、电子设计自动化工具和FPGA器件不断完善和发展，基于FPGA的设计方法有点越来越明显。 3、交通灯控制器的发展展望 以前普通的交通灯控制器只能根据事先给定时间进行通道的通禁控制，但由于如今车辆的迅速增多，所以传统的交通灯控制器已经表现出明显的缺点：红绿灯时间相对固定，不能随车流量调整红绿灯的显示时间，在时间和空间方面造成了交通资源的浪费，加重了道路交通压力[9]。而交通灯在其中正扮演着越来越重要的角色。因此，要求寻找一种可以随时针对通道上车辆的密集度来控制和调节此通道的通禁时间，以期达到自动控制的目的，从而减少不合理的堵车现象的发生[10]。 目前，在国内，智能交通系统是一个非常活跃的研究领域。近来随着模糊理论的日臻完善，一些学者致力于城市交信号的模糊控制研究，取得了一定的研究成果[11]。但模糊控制器的设计还存在许多问题，如简单的模糊处理将导致系统的控制精度降低和动态品质变差，模糊规则难以总结；量化因子、比例因子及隶属度函数的选取多采用试凑法,人为因素影响大；而单纯依靠设计者的经验和反复调试,使整个设计过程缺乏系统性,造成模糊控制器的设计无法保证有最优的控制性能等[12]。基于此,后续的研究多采用遗传算法或改进的遗传算法[13,14]，但这种方法仍然存在一些问题,如可能导致进化缓慢和过早收敛现象的发生等。因此，研制一套根据车流量自动控制交通灯时长的智能交通控制系统是很有意义的。 在国外，英国、澳大利亚、日本和美国等国家均在自己的某些城市建立了道路交通自动控制系统。在这些系统中，大部分都是在各路口附近安装有磁性环路检测器，并由各路口的控制装置，用小型计算机进行集中控制。然而，交通系统是一个非线性、随机性很强的开放的复杂巨型系统，系统维数太高，加上人的参与，对其进行有效地控制是一个非常复杂的问题[15]。所以，必须采用的先进的智能控制理论来解决复杂的交通系统的控制问题，即交通灯控制器也正在向智能化方向发展。 四、总结 传统的交通灯控制器多数由单片机或PLC来实现，而随着EDA技术的高速发展，电子系统的设计技术发生了深刻的变化，现场可编程门阵列FPGA的出现，给设计人员带来了诸多方便，使用其进行产品开发，成本低、周期短、可靠性高。本课题以FPGA芯片为核心，使用VHDL语言编写代码，实现十字路口交通灯控制器设计。 ２．根据课题要求及文献综述，给出本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途