本文關(guān)鍵詞：基于FPGA交通燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量達(dá)2.7億輛,其中汽車(chē)1.54億輛,這些數(shù)據(jù)表明國(guó)內(nèi)的生活水平不斷提高,但是面對(duì)日益增長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車(chē)輛,國(guó)內(nèi)大部分城市面臨道路擁堵的問(wèn)題,道路擁堵不僅造成城市環(huán)境的污染,而且會(huì)降低整個(gè)城市的運(yùn)作效率。長(zhǎng)此下去,將會(huì)嚴(yán)重制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。由于造成交通擁堵的核心點(diǎn)就是路口信號(hào)燈的控制,則本文針對(duì)路口擁堵問(wèn)題設(shè)計(jì)出一種能夠?qū)煌魧?shí)時(shí)配時(shí)的控制系統(tǒng),即能夠根據(jù)路口的實(shí)際情況而調(diào)整綠燈通行時(shí)間,對(duì)解決城市擁堵問(wèn)題有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)深入研究車(chē)流量檢測(cè)技術(shù)、FPGA技術(shù)、以及模糊控制技術(shù)等相關(guān)技術(shù)并將這些技術(shù)有效的運(yùn)用于控制系統(tǒng),以便它能夠根據(jù)路口的實(shí)時(shí)信息來(lái)確定下個(gè)周期相同相位的綠燈顯示時(shí)間。本文從算法設(shè)計(jì)和模塊控制兩個(gè)方面出發(fā)來(lái)描述整個(gè)智能控制系統(tǒng),其中,算法設(shè)計(jì)主要包含車(chē)流量檢測(cè)算法與模糊控制算法。車(chē)流量檢測(cè)算法采用的是背景差分法與幀間差分法相結(jié)合的新型檢測(cè)法,該新型檢測(cè)法能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)出路口在一定時(shí)間內(nèi)是否有通行的車(chē)輛,而模糊控制算法核心是推導(dǎo)出輸入與輸出一一對(duì)應(yīng)關(guān)系表,即模糊控制表,最終得到下個(gè)周期的通行綠燈顯示時(shí)間。模塊控制部分分為一個(gè)頂層模塊和五個(gè)子模塊,子模塊分別為:負(fù)責(zé)時(shí)鐘分頻的時(shí)鐘模塊、負(fù)責(zé)檢測(cè)線(xiàn)上是否有通行車(chē)輛的車(chē)流量檢測(cè)模塊、負(fù)責(zé)幀圖像信息緩存的SDRAM乒乓緩沖模塊、負(fù)責(zé)計(jì)算在一定時(shí)間內(nèi)通行車(chē)輛總數(shù)的車(chē)流量統(tǒng)計(jì)模塊以及負(fù)責(zé)控制路口信號(hào)燈顯示狀態(tài)的信號(hào)燈控制模塊。本論文設(shè)計(jì)的車(chē)流量檢測(cè)算法在Matlab驗(yàn)證通過(guò),主控芯片選用目前主流的FPGA控制芯片,即型號(hào)為EP2C35F484C7芯片,并且本文采用Quartus II開(kāi)發(fā)平臺(tái)和Modelsim10.1 SE仿真軟件來(lái)分別對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)與仿真。測(cè)試結(jié)果表明,該控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行,且各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合預(yù)期要求。
【關(guān)鍵詞】：智能控制 FPGA 交通信號(hào)燈 乒乓緩存
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U491.51
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題的研究依據(jù)及來(lái)源11-12
• 1.1.1 課題的研究依據(jù)11-12
• 1.1.2 課題的來(lái)源12
• 1.2 智能交通系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 FPGA技術(shù)的簡(jiǎn)介14-17
• 1.3.1 FPGA的簡(jiǎn)介14-15
• 1.3.2 FPGA芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)15-16
• 1.3.3 FPGA的發(fā)展方向16-17
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)安排17-19
• 第二章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及算法設(shè)計(jì)19-37
• 2.1 需求分析19-20
• 2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案20-21
• 2.3 車(chē)流量檢測(cè)算法的設(shè)計(jì)21-31
• 2.3.1 常見(jiàn)車(chē)流量檢測(cè)算法21-26
• 2.3.2 車(chē)流量檢測(cè)算法的視頻圖像預(yù)處理26-29
• 2.3.3 車(chē)流量檢測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)29-31
• 2.4 模糊控制算法的設(shè)計(jì)31-36
• 2.4.1 模糊控制的簡(jiǎn)介32-33
• 2.4.2 模糊控制的優(yōu)點(diǎn)33-34
• 2.4.3 模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 硬件系統(tǒng)選型及電路設(shè)計(jì)37-48
• 3.1 硬件選型的基本原則37-38
• 3.2 硬件控制系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算38
• 3.2.1 緩沖圖像容量大小計(jì)算38
• 3.3 硬件系統(tǒng)選型38-43
• 3.3.1 主控芯片選型39-40
• 3.3.2 緩沖模塊選型40-43
• 3.3.2.1 三種緩沖結(jié)構(gòu)對(duì)比41
• 3.3.2.2 SDRAM乒乓結(jié)構(gòu)原理41-42
• 3.3.2.3 SDRAM芯片選型42-43
• 3.4 硬件電路設(shè)計(jì)43-47
• 3.4.1 FPGA外圍電路43-44
• 3.4.1.1 時(shí)鐘電路43-44
• 3.4.1.2 配置下載電路44
• 3.4.2 SDRAM緩沖電路44-46
• 3.4.2.1 HY57V641620結(jié)構(gòu)45
• 3.4.2.2 HY57V641620接口電路45-46
• 3.4.3 電源電路46-47
• 3.4.4 交通燈硬件電路47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 基于VERILOG的FPGA模塊化程序設(shè)計(jì)48-57
• 4.1 VERILOG語(yǔ)言簡(jiǎn)介48-49
• 4.2 頂層模塊49-50
• 4.3 時(shí)鐘模塊50-51
• 4.4 SDRAM乒乓緩沖模塊51-52
• 4.5 車(chē)流量檢測(cè)模塊52-54
• 4.6 車(chē)流量統(tǒng)計(jì)模塊54-55
• 4.7 信號(hào)燈控制模塊55-56
• 4.8 本章小結(jié)56-57
• 第五章 控制系統(tǒng)的功能仿真及測(cè)試結(jié)果57-72
• 5.1 軟件簡(jiǎn)介57-60
• 5.1.1 Quartus II軟件的簡(jiǎn)介57-58
• 5.1.2 ModelSim軟件的簡(jiǎn)介58-60
• 5.2 頂層模塊仿真60
• 5.3 時(shí)鐘模塊仿真60-61
• 5.4 SDRAM乒乓緩沖模塊仿真61-64
• 5.5 車(chē)流量檢測(cè)模塊仿真64-65
• 5.6 車(chē)流量統(tǒng)計(jì)模塊仿真65-67
• 5.7 信號(hào)燈控制模塊仿真67-69
• 5.8 測(cè)試結(jié)果分析69-71
• 5.8.1 車(chē)流量統(tǒng)計(jì)的測(cè)試結(jié)果70
• 5.8.2 信號(hào)燈控制的測(cè)試結(jié)果70-71
• 5.9 本章小結(jié)71-72
• 第六章 總結(jié)及展望72-74
• 6.1 總結(jié)72-73
• 6.2 展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78

【相似文獻(xiàn)】

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