摘 要

随着社会的不断发展，交通拥堵的问题日趋严重，交通灯控制系统也愈发受到人们的重视。因此，设计一款合适的智能交通控制系统，对于缓解现在国内的交通压力有着重要意义。

本文基于quartusⅡ设计了一款十字路口的交通信号灯管理系统 ，相比普通的交通控制系统，本系统包含了人行道，左转，右转以及基本的交通功能，并且具有计时，分段调整信号闪亮时间等特点，并基于FPGA完成了专用芯片设计，最后运用Verilog HDL语言对各个控制模块进行设计，并在QuartusⅡ上进行了仿真和验证。

本次设计的交通信号控制器电路简单，且成本很低，非常适合运用推广，且对将来的交通控制系统发展有一定的参考价值。

关键词：quartusⅡ；Verilog HDL；FPGA；交通灯

Abstract

With the continuous development of society, the growing problem of traffic congestion, traffic light control system is also increasingly subject to people's attention. Therefore, the design of a suitable intelligent traffic control system, for ease traffic pressure on the country now has an important significance.

Based quartusⅡ designed a crossroads of traffic lights management system. Compared to ordinary traffic control system, the system contains the sidewalk, turn left, turn right and basic transport functions, and includes a timer, flashing adjustment signal segment time, etc., and FPGA-based ASIC design completed, the final use Verilog HDL language of each control module design, And do simulation and verification on the QuartusⅡ.

The traffic signal controller circuit design is simple, low cost and is very suitable for the promotion of the use and future development of traffic control system has a certain reference value.

Key Words: quartusⅡ；Verilog HDL；FPGA；traffic light

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 II

第1章 绪论 1

第2章 方案选择 3

2.1硬件选择 3

2.1.1 单片机 3

2.1.2 FPGA 3

2.1.3 方案选择 4

2.2 设计方法的比较与选择 4

2.2.1 VHDL语言 4

2.2.2 Verilog HDL语言 5

2.2.3 设计方法选择 6

2.2.4 Verilog HDL结构简介 6

2.3 小结 6

第三章 硬件模块设计 7

3.1 电源模块 7

3.2 时钟电路 7

3.3滤波电路模块 8

3.4 复位电路 8

3.5 显示电路 9

3.5.1交通灯显示模块 9

3.5.2 倒计时模块 9

3.6 下载模块 10

3.7 引脚分配 10

3.8本章小结 10

第四章 工具介绍和软件设计仿真 11

4.1 EDA技术 11

4.1.1 技术介绍 11

4.1.2技术背景 11

4.1.3 技术特点 11

4.1.4技术设计思路 11

4.2 Quartus Ⅱ软件开发环境 12

4.2.1 软件应用介绍 12

4.2.2 软件特色 12

4.2.3 设计特点 13

4.2.4 设计总体流程 13

4.2.5 使用方法 14

4.3 系统控制概述 14

4.3.1信号功能的描述 14

4.3.2 交通信号配时 15

4.3.3 系统设计要求 15

4.4 子模块设计 16

4.4.1 分频模块 16

4.4.2 倒计时模块 16

4.4.3主控显示模块 19

4.4.4译码模块 19

4.4.5 分段控制模块 20

4.4.6 总体实现与仿真 21

4.5本章小结 23

第五章 总结与展望 24

5.1 文章总结 24

5.2展望 24

致谢 25

参考文献 26

附录 27

第1章 绪论

1978年，我国走出了“改革开放”的巨大一步。这也使国内经济取得了突飞猛进的发展，城市化进程随着经济发展也不断加快。而城市人口的急剧增加则带动了汽车行业的不断发展,城市中的私家车数量猛增，交通堵塞的问题也就随之而来。现如今，有房有车已经成为了大多数年青人择偶的基本要求，所以，未来的交通堵塞问题会更加严峻。交通堵塞一直是我国大城市的一块通病，交通的便利与否早已经成为了衡量城市发展水平的重要指标^[1]。目前，我国绝大多数的城市所用的交通控制系统都是定时控制系统，控制形式很单一，并没有考虑到在不同的时间内的人流，车流量的不同，但交通流量一般都存在着时变性，随机性，以及不确定性。这会大大的降低道路的利用率，从而造成交通堵塞。所以，设计一款可以根据不同时间段因车流量与人流量不同来自行调整倒计时时间，以适合当前时间的人车流量的控制系统，不但可以提高人们的出行率，而且可以一定的缓解交通堵塞带来的压力。

解决城市交通问题有两种方法。第一是加快城市道路建设，加速完善城市交通网络体系。从而不断的进行道路设施建设以缓解城市交通压力。但任何国家和地区都有建设资金和城市空间的控制，所以不可能无限的进行公路建设。所以这种方法并不是合理的解决途径。第二种方法就是运用当前各领域先进的技术，对城市交通进行更加合理的控制和管理，从而提高交通运输能力，这是一种成本低，效果好的科学方法。

随着计算机技术和自控技术的不断完善，以及人们对交通信号控制理论的不断深入，国外已经产生出了一批比较不错的交通信号控制系统。比如澳大利亚的SCAT系统，英国的SCOOT系统，意大利的UTOPIA/SPOT系统和英国的TRANSYT系统等。

在国内，由于经济发展的制约，且起步较晚，我国的交通建设环节还很薄弱。也正因为如此，我国目前的交通问题存在着巨大隐患：首先是交通控制不力，使得城市交通事故发生频率大幅度增长，这使得人们的出行安全受到了极大威胁；其次，由于交通控制不力，车辆行驶缓慢，道路堵塞，车次的增多和行驶时间的增长导致更多的尾气排放，汽车的喇叭声连续不断，使得城市的噪音污染和大气污染加剧，人们会变得烦躁不安，患病概率大大增加。