十字路口智能交通燈控制系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)

摘要 針對(duì)現(xiàn)實(shí)中越來越嚴(yán)重的城市交通擁堵現(xiàn)象，提出了一種城市十字路口交通信號(hào)燈控制與FPGA實(shí)現(xiàn)的新方法。解決了各車道車流量不均衡所造成的十字路口交通資源浪費(fèi)問題，設(shè)計(jì)的智能交通控制系統(tǒng)利用對(duì)相向車道采用不同步的紅綠燈信號(hào)控制方法，能夠減少交通資源浪費(fèi)，大幅提高十字路口的車輛通行效率。
關(guān)鍵詞 FPGA；交通信號(hào)燈；智能控制；無線收／發(fā)模塊

汽車已經(jīng)逐漸成為了人們?nèi)粘Ｉ钪凶钪饕慕煌üぞ?。但是，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特別是城市交通道路的發(fā)展速度卻滿足不了汽車數(shù)量增長的需求，這就使城市交通擁堵現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，車輛通行速度成為了城市發(fā)展的瓶頸。在加強(qiáng)城市基礎(chǔ)建設(shè)的同時(shí)，改善十字路口的交通信號(hào)燈運(yùn)行模式，提高十字路口的通行效率，對(duì)緩解城市交通堵塞有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。而目前城市的交通燈控制，是根據(jù)一定時(shí)間段
的各車道車流量的調(diào)查而分配出的相對(duì)合理的同定紅綠燈轉(zhuǎn)化周期。但在特定的時(shí)間段，會(huì)出現(xiàn)某一方向車輛早已通行完，而另一方向車輛排隊(duì)等綠燈的情況，這嚴(yán)重降低了實(shí)際的十字路口交通效率。
文中采用硬件描述語言VHDL設(shè)計(jì)了一種新型十字路口交通燈控制系統(tǒng)，其主控系統(tǒng)是Altera公司Cyclone系列FPGA芯片EP1C6Q240C8。該系統(tǒng)利用環(huán)形線圈感應(yīng)車輛，通過無線發(fā)射／接收模塊把信號(hào)傳輸?shù)胶诵目刂菩酒M(jìn)行處理，實(shí)時(shí)輸出相應(yīng)的紅綠燈控制信號(hào)，從而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各方向的通行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)十字路口的車輛通行效率的最大化。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介
系統(tǒng)基本框圖如圖1所示，它分為車流量檢測部分、交通信號(hào)控制部分和信號(hào)顯示部分。在車流量檢測部分，通過環(huán)形線圈傳感器采集車輛信號(hào)，通過A／D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)放大電路和無線發(fā)射／接收模塊，將采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)浇煌刂撇糠郑?jīng)過FPCA控制芯片的分析和處理，輸出實(shí)時(shí)的紅綠燈控制信號(hào)，并將控制信號(hào)顯示在相應(yīng)的紅綠燈上，從而優(yōu)化十字路口各車道的車輛通行效率。

如圖2所示，在十字路口的直行道和左轉(zhuǎn)道口安裝環(huán)形線圈感應(yīng)該車道是否有車輛停留，人行道通行與否由相鄰直行道紅綠燈狀況確定，若綠燈，則人行道為通行狀態(tài)，反之亦然；右轉(zhuǎn)方向信號(hào)燈狀態(tài)南相關(guān)人行道信號(hào)燈狀態(tài)決定，若人行道為通行狀態(tài)，則右轉(zhuǎn)方向?yàn)榧t燈，反之，則為綠燈。