十字路口智能交通燈控制系統的FPGA實現

摘要 針對現實中越來越嚴重的城市交通擁堵現象，提出了一種城市十字路口交通信號燈控制與FPGA實現的新方法。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問題，設計的智能交通控制系統利用對相向車道采用不同步的紅綠燈信號控制方法，能夠減少交通資源浪費，大幅提高十字路口的車輛通行效率。
關鍵詞 FPGA；交通信號燈；智能控制；無線收／發模塊

汽車已經逐漸成為了人們日常生活中最主要的交通工具。但是，城市基礎設施建設特別是城市交通道路的發展速度卻滿足不了汽車數量增長的需求，這就使城市交通擁堵現象越來越嚴重，車輛通行速度成為了城市發展的瓶頸。在加強城市基礎建設的同時，改善十字路口的交通信號燈運行模式，提高十字路口的通行效率，對緩解城市交通堵塞有著重要的現實意義。而目前城市的交通燈控制，是根據一定時間段
的各車道車流量的調查而分配出的相對合理的同定紅綠燈轉化周期。但在特定的時間段，會出現某一方向車輛早已通行完，而另一方向車輛排隊等綠燈的情況，這嚴重降低了實際的十字路口交通效率。
文中采用硬件描述語言VHDL設計了一種新型十字路口交通燈控制系統，其主控系統是Altera公司Cyclone系列FPGA芯片EP1C6Q240C8。該系統利用環形線圈感應車輛，通過無線發射／接收模塊把信號傳輸到核心控制芯片進行處理，實時輸出相應的紅綠燈控制信號，從而動態調節各方向的通行時間，實現十字路口的車輛通行效率的最大化。

1 系統結構簡介
系統基本框圖如圖1所示，它分為車流量檢測部分、交通信號控制部分和信號顯示部分。在車流量檢測部分，通過環形線圈傳感器采集車輛信號，通過A／D轉換器、信號放大電路和無線發射／接收模塊，將采集到的信號轉化為數字信號傳輸到交通控制部分，經過FPCA控制芯片的分析和處理，輸出實時的紅綠燈控制信號，并將控制信號顯示在相應的紅綠燈上，從而優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道口安裝環形線圈感應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，反之亦然；右轉方向信號燈狀態南相關人行道信號燈狀態決定，若人行道為通行狀態，則右轉方向為紅燈，反之，則為綠燈。