十字路口智能交通灯控制系统的FPGA实现

摘要 针对现实中越来越严重的城市交通拥堵现象，提出了一种城市十字路口交通信号灯控制与FPGA实现的新方法。解决了各车道车流量不均衡所造成的十字路口交通资源浪费问题，设计的智能交通控制系统利用对相向车道采用不同步的红绿灯信号控制方法，能够减少交通资源浪费，大幅提高十字路口的车辆通行效率。
关键词 FPGA；交通信号灯；智能控制；无线收／发模块

汽车已经逐渐成为了人们日常生活中最主要的交通工具。但是，城市基础设施建设特别是城市交通道路的发展速度却满足不了汽车数量增长的需求，这就使城市交通拥堵现象越来越严重，车辆通行速度成为了城市发展的瓶颈。在加强城市基础建设的同时，改善十字路口的交通信号灯运行模式，提高十字路口的通行效率，对缓解城市交通堵塞有着重要的现实意义。而目前城市的交通灯控制，是根据一定时间段
的各车道车流量的调查而分配出的相对合理的同定红绿灯转化周期。但在特定的时间段，会出现某一方向车辆早已通行完，而另一方向车辆排队等绿灯的情况，这严重降低了实际的十字路口交通效率。
文中采用硬件描述语言VHDL设计了一种新型十字路口交通灯控制系统，其主控系统是Altera公司Cyclone系列FPGA芯片EP1C6Q240C8。该系统利用环形线圈感应车辆，通过无线发射／接收模块把信号传输到核心控制芯片进行处理，实时输出相应的红绿灯控制信号，从而动态调节各方向的通行时间，实现十字路口的车辆通行效率的最大化。

1 系统结构简介
系统基本框图如图1所示，它分为车流量检测部分、交通信号控制部分和信号显示部分。在车流量检测部分，通过环形线圈传感器采集车辆信号，通过A／D转换器、信号放大电路和无线发射／接收模块，将采集到的信号转化为数字信号传输到交通控制部分，经过FPCA控制芯片的分析和处理，输出实时的红绿灯控制信号，并将控制信号显示在相应的红绿灯上，从而优化十字路口各车道的车辆通行效率。

如图2所示，在十字路口的直行道和左转道口安装环形线圈感应该车道是否有车辆停留，人行道通行与否由相邻直行道红绿灯状况确定，若绿灯，则人行道为通行状态，反之亦然；右转方向信号灯状态南相关人行道信号灯状态决定，若人行道为通行状态，则右转方向为红灯，反之，则为绿灯。