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,我國機(jī)動車保有量達(dá)2.7億輛,其中汽車1.54億輛,這些數(shù)據(jù)表明國內(nèi)的生活水平不斷提高,但是面對日益增長的機(jī)動車輛,國內(nèi)大部分城市面臨道路擁堵的問題,道路擁堵不僅造成城市環(huán)境的污染,而且會降低整個城市的運(yùn)作效率。長此下去,將會嚴(yán)重制約我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。由于造成交通擁堵的核心點(diǎn)就是路口信號燈的控制,則本文針對路口擁堵問題設(shè)計(jì)出一種能夠?qū)煌魧?shí)時配時的控制系統(tǒng),即能夠根據(jù)路口的實(shí)際情況而調(diào)整綠燈通行時間,對解決城市擁堵問題有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過深入研究車流量檢測技術(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)時信息來確定下個周期相同相位的綠燈顯示時間。本文從算法設(shè)計(jì)和模塊控制兩個方面出發(fā)來描述整個智能控制系統(tǒng),其中,算法設(shè)計(jì)主要包含車流量檢測算法與模糊控制算法。車流量檢測算法采用的是背景差分法與幀間差分法相結(jié)合的新型檢測法,該新型檢測法能夠?qū)崟r監(jiān)測出路口在一定時間內(nèi)是否有通行的車輛,而模糊控制算法核心是推導(dǎo)出輸入與輸出一一對應(yīng)關(guān)系表,即模糊控制表,最終得到下個周期的通行綠燈顯示時間。模塊控制部分分為一個頂層模塊和五個子模塊,子模塊分別為:負(fù)責(zé)時鐘分頻的時鐘模塊、負(fù)責(zé)檢測線上是否有通行車輛的車流量檢測模塊、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)算在一定時間內(nèi)通行車輛總數(shù)的車流量統(tǒng)計(jì)模塊以及負(fù)責(zé)控制路口信號燈顯示狀態(tài)的信號燈控制模塊。本論文設(shè)計(jì)的車流量檢測算法在Matlab驗(yàn)證通過,主控芯片選用目前主流的FPGA控制芯片,即型號為EP2C35F484C7芯片,并且本文采用Quartus II開發(fā)平臺和Modelsim10.1 SE仿真軟件來分別對整個控制系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)與仿真。測試結(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 交通信號燈 乒乓緩存
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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)及來源11-12
• 1.1.1 課題的研究依據(jù)11-12
• 1.1.2 課題的來源12
• 1.2 智能交通系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 FPGA技術(shù)的簡介14-17
• 1.3.1 FPGA的簡介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 車流量檢測算法的設(shè)計(jì)21-31
• 2.3.1 常見車流量檢測算法21-26
• 2.3.2 車流量檢測算法的視頻圖像預(yù)處理26-29
• 2.3.3 車流量檢測算法的實(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語言簡介48-49
• 4.2 頂層模塊49-50
• 4.3 時鐘模塊50-51
• 4.4 SDRAM乒乓緩沖模塊51-52
• 4.5 車流量檢測模塊52-54
• 4.6 車流量統(tǒng)計(jì)模塊54-55
• 4.7 信號燈控制模塊55-56
• 4.8 本章小結(jié)56-57
• 第五章 控制系統(tǒng)的功能仿真及測試結(jié)果57-72
• 5.1 軟件簡介57-60
• 5.1.1 Quartus II軟件的簡介57-58
• 5.1.2 ModelSim軟件的簡介58-60
• 5.2 頂層模塊仿真60
• 5.3 時鐘模塊仿真60-61
• 5.4 SDRAM乒乓緩沖模塊仿真61-64
• 5.5 車流量檢測模塊仿真64-65
• 5.6 車流量統(tǒng)計(jì)模塊仿真65-67
• 5.7 信號燈控制模塊仿真67-69
• 5.8 測試結(jié)果分析69-71
• 5.8.1 車流量統(tǒng)計(jì)的測試結(jié)果70
• 5.8.2 信號燈控制的測試結(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)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李玉惠,李勃,許小平;轎車智能控制系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào);1998年05期

2 范為福,杜虹;智能控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J];成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化;2000年02期

3 謝敏仙;建筑太陽能集熱智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)[J];電氣傳動自動化;2002年06期

4 陳友泉 ,樊立魯,馬海濱;預(yù)焙電解槽智能控制系統(tǒng)[J];電氣傳動;2002年06期

5 謝敏仙;;太陽能集熱智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];電工技術(shù);2002年08期

6 彭建英,謝國慶;水溫智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];中國儀器儀表;2005年07期

7 陳靜;張文紅;;生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)開放的多級遞階智能控制系統(tǒng)(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2006年02期

8 樊成立;劉東;尹怡欣;;智能控制系統(tǒng)智能水平評價的軟件系統(tǒng)[J];北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年04期

9 劉青蘭;方志剛;;新型“三防”智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];電氣技術(shù);2007年02期

10 孫美東;胡仁杰;馬智勇;;車載雨刮智能控制系統(tǒng)[J];電工電氣;2009年12期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 田華;吳啟迪;張鐘俊;;走向智能控制系統(tǒng)[A];1995年中國智能自動化學(xué)術(shù)會議暨智能自動化專業(yè)委員會成立大會論文集（上冊）[C];1995年

2 丑武勝;查建中;董明;;一種新型智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原型[A];1997中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1997年

3 劉東;尹怡欣;涂序彥;董潔;;一種智能控制系統(tǒng)智能水平的評價方法[A];2005年中國智能自動化會議論文集[C];2005年

4 ;多通道高精度智能控制系統(tǒng)[A];電子信息節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品推廣應(yīng)用專集[C];2009年

5 齊小剛;李元左;常顯奇;;智能控制系統(tǒng)與綜合集成技術(shù)[A];1997年中國控制會議論文集[C];1997年

6 田華;席裕庚;張鐘俊;;間接法和直接法用于智能控制系統(tǒng)[A];1994中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1994年

7 K.A.Pupkov ;K.A.Neusipin;柯芳;;動態(tài)對象智能控制系統(tǒng)的遺傳建模[A];第二十三屆中國控制會議論文集（下冊）[C];2004年

8 黃軍飛;陳春義;凌良沖;唐萍;馬力;;紡織空調(diào)恒溫恒室智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用[A];全國紡織企業(yè)空調(diào)除塵系統(tǒng)節(jié)能工作會議論文集[C];2011年

9 孫明學(xué);;淺析中繼站遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)及其應(yīng)用[A];第二屆中國林業(yè)學(xué)術(shù)大會——S7 新形勢下的森林防火問題探討論文集[C];2009年

10 張建軍;韓煜;張利;;基于模糊Petri網(wǎng)的加工過程智能控制系統(tǒng)[A];2006中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者　李劍軍、通訊員　余斌、周成勝;襄樊市區(qū)交通智能控制系統(tǒng)開建[N];湖北日報(bào);2007年

2 記者 李麗云 通訊員 闞洪錦;智能控制系統(tǒng)防治煤礦水災(zāi)[N];科技日報(bào);2012年

3 記者 王揚(yáng);煤炭綜采成套裝備及智能控制系統(tǒng)通過鑒定[N];中國煤炭報(bào);2013年

4 徐佳;艱難中開辟“芯”路[N];中國紡織報(bào);2012年

5 記者 唐先武;“聰明窗”遇火災(zāi)自動打開[N];科技日報(bào);2009年

6 記者明文團(tuán)、通訊員者心燕;阜康市推廣智能化節(jié)水灌溉技術(shù)[N];昌吉日報(bào);2010年

7 記者 李曉巖;國家招標(biāo)攻關(guān)流程工業(yè)智能控制系統(tǒng)[N];中國化工報(bào);2007年

8 通訊員 王彥民　陳振寰;甘肅河西實(shí)現(xiàn)火風(fēng)電聯(lián)合調(diào)控[N];中國電力報(bào);2010年

9 謝小飛 鄭琦;大煉油用上國產(chǎn)“神經(jīng)中樞”[N];中國化工報(bào);2014年

10 本報(bào)記者 董長青;一批自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品亮相國際環(huán)保展[N];北京日報(bào);2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 朱宏輝;基于知識驅(qū)動的擬人智能控制系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

2 孫鑫;造紙過程的分層遞階智能控制系統(tǒng)[D];浙江大學(xué);2001年

3 程武山;燒透點(diǎn)遞階智能控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];上海大學(xué);2006年

4 齊一名;基于多Agent的磨礦過程智能控制系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2014年

5 張立巖;氧化鋁回轉(zhuǎn)窯制粉過程智能控制系統(tǒng)的研究[D];東北大學(xué);2010年

6 孫振平;自主駕駛汽車智能控制系統(tǒng)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2004年

7 史旭光;智能控制系統(tǒng)理論應(yīng)用于數(shù)控設(shè)備的若干關(guān)鍵問題研究[D];華南理工大學(xué);2009年

8 茆美琴;風(fēng)光柴蓄復(fù)合發(fā)電及其智能控制系統(tǒng)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙勇;服裝生產(chǎn)線吊掛智能控制系統(tǒng)的研發(fā)[D];青島理工大學(xué);2015年

2 李峰;基于通信機(jī)房電源的智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

3 劉禹廷;負(fù)載口獨(dú)立挖掘機(jī)的智能控制系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2016年

4 彭洋軍;電熔焊機(jī)智能控制系統(tǒng)的研制[D];東南大學(xué);2015年

5 韓毅;基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室大棚智能控制系統(tǒng)研究[D];太原理工大學(xué);2016年

6 單星;航空發(fā)電機(jī)模擬負(fù)載智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安工程大學(xué);2016年

7 王天一;循環(huán)糧食干燥機(jī)一體化智控系統(tǒng)的研究[D];吉林大學(xué);2016年

8 劉傳;基于LwIP協(xié)議的低功耗家電智能控制系統(tǒng)[D];吉林大學(xué);2016年

9 陳q

本文編號：454761