基于组态软件十字路口交通灯控制系统

近年来随着人口的不断增多，交通工具的数量也在快速的增加，但是道路资源有限，所以道路拥挤现象日趋严重，给人们造成了越来越多的经济损失。在大中型城市，路口的红绿灯是司机以及行人所遵守的行为规范，它是保障人们安全和道路通畅的关键。本文设计了一种基于单片机的交通灯数字遥控系统，该系统具有指示交通、检测交通流量、自动改变指示时间的功能。该系统能有效地利用道路资源，提高效率。它是一种价格低廉、通用性强的交通灯数字遥控装置。关键词：交通灯；控制；系统实现块的工作，而内部连接。开发人员可以设置方案和FPGA的芯片通过开发平台生产的芯片厂商提供的触发状态模块IOB模块CLB,开发者需要达到的功能要求；一个小的查找表结构(16x1ram)来实现组合逻辑，和查表本质上是一种静态RAM。目前市场上一般都使用4端口输入的查找表，查找表的原理是使用D触发器来驱动输入输出IO端中的值、各模块的内部连接方式和模块与I/0(1)该灯可实现对交通灯的全方位正常控制，数码管具有倒计时功能。;(2)交通流量实时监测与统计；(3)根据车辆流量统计，动态调整时间，动态范围为20～60秒，相差5秒；(4)根据按键改变交通灯功能。1.2.1设计原则为了使基于FPGA的交通灯智能控制系统便于移动，便于在不同条件下进行1.2.2系统设计方案交通信号灯智能控制系统需要完成视频图像处理、数据缓冲、车辆流量检测、交通统计、信号控制等任务，为此本文设计出的基于FPGA信号灯智能控制系统整体方案如图2所示。图2控制系统整体结构图硬件部分主要由PC机和交通信号灯驱动控制系统组成。计算机的主要目的是对采集到的视频数据进行处理并存储在ROM中。整个硬件部分的核心是驱动控制系统。相关内容将在后面的章节中进一步介绍，驱动系统主要包括FPGA芯片和SDRAM芯片，分别用以实现数据处理和图像数据缓冲功能。假定在一个十字路口，有东西方向和南北方向，只能在任何方向使用，在另一个方向禁止。经过一段时间后，禁止通行将在中转时间发生变化。显示其特定状态。黑色是明亮的，白色是熄灭的。交通状态从状态1开始变换，直至状态4,然后循环至状1,周而复始。通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下：(1)红灯的东西方向关闭，绿灯亮，黄灯的南北方向熄灭，红灯亮，倒计时20秒。在这种状态下，东西方向是禁止的；(2)东西方向绿灯灭，黄灯亮，南北方向红灯亮，倒计时5秒。在这种状态下，所有其他车辆需要等待状态转换，除了已经通行的车辆；(3)南北的红灯熄灭，绿灯亮，东西方向的黄灯熄灭，红灯倒计时30秒，此状态，东西向通，南北禁；(4)南北绿灯关闭，黄灯亮，东西方向红灯亮，倒计时5秒，在这种状态下，除了已经在途的车辆外，其他车辆都要等待状态转换。红绿黄江领黄红绿黄红绿黄江领黄红绿黄1晕黄红绿黄播播图3交通状态2.1外围电路FPGA作为主控制芯片的硬件系统，除了内部的逻辑控制程序外，还需要外围电路，主FPGA为全球时钟提供内部支持，CLK引脚是全球时钟信号输入，智能控制系统由全球性。晶振的硬件电路图如图4所示。图4晶振时钟电路此，在使用FPGA时必须向它添加一个配置设备。系统启动后，FPGA将从配置设备下载数据，然后再工作。如果你想把程序下载到主芯片FPGA芯片上，必须有外如图5所示。DCLKVCC24683579epcs16芯片接口简单。它只需要把芯片的四个引脚连接到相应的接口。该芯片的四个引脚2.2缓冲电路突发刷新列激活放大器I/O通道地址状态机状态机CLK输入时钟信号；CKE是内部时钟，它是用来使时钟信号CLK;CS是用来使SDRAM芯ADDR控制器5EP2硬件系统的各个部分都需要通过电源来正常工作。在本文中，_5V作为输入电源，和其他芯片需要不同的工作电压由稳压芯片转换。由于主控制芯片FPGA的工作电压为3.3V,为了将电压转换为电压为3.3V的电压，可以使用一个采用LM1804分量模型的电压调节器来实现电压转换，如图8所示。图8硬件电源电路图交通灯控制系统的交通规划设计、交通灯位于交叉口，分为东西方向和南北方向，在南北方向的车辆开始通过(此时在东西方向禁止车辆通行),绿色和黄色的光过渡时间后闪烁，东西方向的车辆开始行驶，禁止东西方向的交通。这个过程中绿灯的持续时间由我们的交通流量检测模块和交通流量统计模块决定。直接用FPGA控制信号灯的状态变化，基本上可以指挥交通的具体通行。具体的硬件电路如图8所示。图8信号灯硬件电路图3.1.1信号灯控制信号灯控制模块的设计是根据交通统计模块给出的规定的采样脉冲数的时间范围进行流量采样，然后在指定的时间范围内判断到南北方向十字路口或东西方向绿灯时间。初始时，向东西方向的信号时间和南北方向信号时间为20秒，渡越时间转换时间为5秒，过渡时间黄灯闪烁为警告信号。同一阶段的后一段绿灯时间由该时段通过模糊控制表决定。该模块实现的设计框图如图9所示。器5ms计数器图9信号灯控制实现框图实现对路口交通灯的智能控制，该模块的示意图如图10所示。图10信号灯控制模块示意图由于SDRAM内部操作没有固定时钟，所以在编写程序时，考虑了物理定时的要求。在本设计中，SDRAM是_somhz,和晶振时钟可直接用于模块程序。在模块程序，对物理时间I7图11设置输入时钟225图12输出时钟参数设置好之后就得到需要的时钟20MHz,示意图如图13所示。3.1.3车流量检测该模块用于根据matlab传输的图像信息检测交通流。在交通流检测模块中，有一个固定值决策，用于检测是否有车辆在指定区域内运行。如果有车辆通过，则交通流检测模块将产生脉冲信号，脉冲信号用于处理交通统计模块。在第二章中，我们可以对交通流检测算法中的图像部分进行处理和仿真，得到视频图像中每个帧的像素信息。由于存储在QuartusⅡ平台上的数据只能识别的后缀是MIF文件，它可以将视频图像中经过处理的像素信息存储到被称为MIF的数据矩阵文件中，并且存储的数据可以用作交通流检测模块的输入激励，也就是说，要检测的视频和图像的像素信息。该模块具体算法设计框图如图所示。寄存器流出脉冲比较器图14车流量检测实现图检测线流量检测模块选择像素数为37,因此当交通流检测模块接收到视频切换脉冲计数器模块时，开始计数，计数器模块计数为37时继续，切换视频脉冲直到下一秒。当接收到的蓄电池车流量检测模块的脉冲计数器计数模块，通过累积处理蓄电池每个视频帧更新并联灰色像素信息，当蓄电池输出端的减法器；减法器功能将视频图像灰度累积的结果当前视频帧积累与登记存储结果差异处理框架，差分结果输出到比较器，比较器将与设定阈值进行比较。如果差异大于设定阈值，则流检测模块输出指示流经检测线的车辆的高脉冲。 图15车流量检测示意图本设计利用Protel电路仿真(Simulate)模块进行电路仿真，该模块主要包括一个功能强大的数/模混合信号电路仿真器，能提供连续的模拟信号和离散的数字信号仿真，仿真图如图16所示。图16仿真图主要目的是实现和完善系统的整体功能，并验证各功能模块之间的硬件和软整体调试电路如图17所示。图17整体调试图系统有自己的按钮模式控制。每个按钮都有一个小函数。例如，夜间呼叫模式被打开，开启东西通行模式，东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，南北总结来的能力，充分体现了FPGA的抗干扰能力强，适合工业现场的优点。实践证明，该监控系[1]朱巍峰.基于单片机的数显转速计设计[J].内江科技.2011(11)[2]赵士铭.PLC的功能及其在电动机中的控制分析[J].科技创业月刊.2013(09)[3]柯稳.PLC的工作原理及梯形图编程方法[J].企业导报.2015(05)[4]熊再荣，雷建龙，李汉玲.数码管动态显示乱码现象分析[J].液晶与显示.2010(05)[5]庚晋.红绿灯史话[J].科学之友.2012(01)[6]白木，子荫.公路交通史话[J].汽车与安全.2013(10)[7]张锦，高世廉，蒲云.中国城市道路交通控制系统发展研究[J].西南交通大学学报.2015(01)[8]吴殿红.基于8086的交通灯控制系统设