【正文】 氣交通信號(hào)燈，這是城市街道的第一盞信號(hào)燈。本文提出了基于DSP的交通燈綜合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。城市交通控制系統(tǒng)城市交通數(shù)據(jù)檢測(cè)，交通燈信號(hào)控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，他是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。CPLD II 目錄摘要…… IAbstract II第1章 緒論 1 本課題的研究背景 1 交通燈的發(fā)展 1 本課題的研究目的和意義 2 論文研究?jī)?nèi)容 3第2章 DSP芯片選擇 4 DSP的含義及其用途 4 DSP的基本硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 5 存儲(chǔ)器和總線結(jié)構(gòu) 5 尋址方式 5 DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程 6 DSP芯片的選擇標(biāo)準(zhǔn) 6 本系統(tǒng)所用DSP介紹 8 DSP芯片選擇原因 8 TMS320VC5509介紹 8 本章小結(jié) 9第3章 交通燈控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 10 交通燈控制系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容 10 交通燈的運(yùn)行實(shí)例 10 術(shù)語(yǔ)和解釋 11 交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 11 交通燈控制系統(tǒng)基本功能設(shè)置 11 燈組的設(shè)置 12 階段設(shè)置與時(shí)段設(shè)置 12 硬件總體實(shí)現(xiàn) 13 本章小結(jié) 14第4章 硬件部分的設(shè)計(jì) 15 硬件組成 15 硬件各模塊的具體設(shè)計(jì) 16 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 16 電源電路設(shè)計(jì) 16 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 17 JTAG電路設(shè)計(jì) 18 DSP與外圍電路的連接 18 CPLD及相關(guān)電路設(shè)計(jì) 18 DSP與CPLD之間的連接 19 本章小結(jié) 19第5章 軟件部分的設(shè)計(jì) 23 CCS 集成開發(fā)環(huán)境 23 總體設(shè)計(jì)流程圖 24 時(shí)鐘發(fā)生器 25 時(shí)鐘模式寄存器 25 時(shí)鐘工作模式 26 時(shí)鐘模式的初始化設(shè)定 26 信號(hào)燈的控制模塊 27 顯示陣列的數(shù)字顯示 29 陣列數(shù)字顯示 29 通用定時(shí)器 31 主程序設(shè)計(jì) 32 本章小結(jié) 32結(jié)論 34致謝 35參考文獻(xiàn) 36附錄A 37附錄B 41附錄C 45附錄D 48千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。關(guān)鍵詞　交通燈；DSP；CPLDDesign of Integrated Control System of Lights Based on DSPAbstractThe age is an automatic age nowadays and With the rapid development of automobile and traffic management, the heavy traffic problem in the big sities bees more and more serious, and the solution by increasing new road and constraining the vehicle is not the most economical and effective measures. How to solve traffic problems in existing condition is worth considering.Transportation light control and the devices in many professions is closely related with , a good transportation light control system, will give technique innovation hustle for the road, the illegal control with the technical quick development of the large scale integration,the puter techknowledge, and the wide use of the artificial intelligence in the control system, the intelligence control equipment have a very big development, which is the essential direction in the modern science and technology development.This article introduces a design of an intelligence transportation light intelligence39。本文介紹了一個(gè)智能交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。如何在現(xiàn)有道路交通設(shè)施的條件下更好的解決交通問題才是我們目前需要考慮的。道路交通燈的控制和很多行業(yè)的設(shè)備都與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)。該智能交通燈控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能主要有：對(duì)某市區(qū)的主要交通路口進(jìn)行控制；使各路口有固定的工作周期，并且在道路擁擠時(shí)中控中心能夠改變交通燈的變換周期。s transportation light control system can carry out of these functions:Carry on the main transportation street corners of some downtown。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。如何采用適合的控制方法，最大限度的利用好耗費(fèi)巨資修建的城市道路，緩解主干道與匝道，市區(qū)同周邊城區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。 交通燈的發(fā)展19世紀(jì)初，在英國(guó)中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。在燈的腳下，一名手持長(zhǎng)桿的警察隨心所欲地牽動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)換提燈的顏色。直到1914年，在美國(guó)的克利夫蘭市才率先恢復(fù)了紅綠燈，不過，這時(shí)已是“電氣信號(hào)燈”。 黃色信號(hào)燈的發(fā)明者是我國(guó)的胡汝鼎，他懷著“科學(xué)救國(guó)”的抱負(fù)到美國(guó)深造，在大發(fā)明家愛迪生為董事長(zhǎng)的美國(guó)通用電器公司任職員。于是紅、黃、綠三色信號(hào)燈即以一個(gè)完整的指揮信號(hào)家族，遍及全世界陸、海、空交通領(lǐng)域了。此前，鐵路交通已經(jīng)使用自動(dòng)轉(zhuǎn)換的燈光信號(hào)有一段時(shí)間了。美國(guó)夏威夷大學(xué)心理學(xué)家詹姆斯指出，人有一種將剎車和油門與自尊相互聯(lián)系的傾向。如果他的理論成立的話，這個(gè)區(qū)域在佛羅伊德心理學(xué)理論中應(yīng)該是屬于超我（supere go）而非本能（id）的范疇。最早的交通燈出現(xiàn)于一八六八年英國(guó)倫敦。桿狀細(xì)胞對(duì)黃色的光特別敏感，三種錐狀細(xì)胞則分別對(duì)紅光、綠光及藍(lán)光最敏感。綠色則有較冷及平靜的含意。 本課題的研究目的和意義為了使交通燈的控制更加靈活，適合各種突發(fā)情況，實(shí)現(xiàn)最佳的交通控制(即在有重要車輛時(shí)，改變信號(hào)燈的控制，以有利益重要車輛的快速通過)，同時(shí)系統(tǒng)又不過于復(fù)雜，這里采用了與人們生活方式密切相關(guān)的時(shí)間作為控制依據(jù)。DSP是電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，該課程不但有較高的理論基礎(chǔ)要求，而且實(shí)踐性很強(qiáng)。這將是對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行的一次實(shí)踐，使專業(yè)知識(shí)得到鞏固和加深。所以，路口交通燈的控制規(guī)律是以是否有緊急情況而發(fā)生改變。作為整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)最小研究單元的單個(gè)交叉路口，對(duì)于單個(gè)路口的控制方法的研究是整個(gè)交通燈控制網(wǎng)路的研究基礎(chǔ)，所以本設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)交通控制網(wǎng)絡(luò)有著非常重要的意義。和普通的微處理器相比，它們具有特殊的硬件結(jié)構(gòu)特別適合各類數(shù)字信號(hào)處理算法的實(shí)現(xiàn)，從而使得產(chǎn)品易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。前者數(shù)字信號(hào)處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字的形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等處理，以得到符合人們需要的信號(hào)形式。一個(gè)典型的實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)如圖21所示。最后，經(jīng)過處理后的信號(hào)經(jīng)過D／A轉(zhuǎn)換、內(nèi)插和平滑濾波得到連續(xù)的模擬信號(hào)。各廠家生產(chǎn)的芯片的具體功能有所不同，但是一般而言DSP作為數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的專用微處理器，DSP芯片有一些共同的硬件結(jié)構(gòu)，下面詳細(xì)介紹DSP的通用硬件結(jié)構(gòu)。哈佛結(jié)構(gòu)允許在單周期可以進(jìn)行多次存儲(chǔ)器訪問。即采用多總線結(jié)構(gòu)，它在片內(nèi)至少有四套總線：程序地址總線、程序數(shù)據(jù)總線、數(shù)據(jù)的地址總線和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線[2]。則相當(dāng)于多條指令并行執(zhí)行，從而大大提高了運(yùn)算速度。在FFT算法中，經(jīng)常要用到位碼倒序?qū)ぶ?。例如，?duì)FIR濾波器中的每次采樣，濾波系數(shù)的訪問是從頭到尾連續(xù)的，然后當(dāng)處理下一次采樣的時(shí)候，再?gòu)南禂?shù)矢量的開始進(jìn)行訪問。 DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程使用DSP進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般流程如圖23所示，包括硬件設(shè)計(jì)流程和軟件開發(fā)步驟。例如，為實(shí)現(xiàn)針對(duì)移動(dòng)通信的視頻顯示，需要在給定的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)上作算法選擇、模擬和實(shí)現(xiàn)。此階段包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。3．硬件和軟件調(diào)試階段。4．集成和系統(tǒng)測(cè)試階段。總的來說，DSP芯片的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)需要而確定。由此估算出所需DSP運(yùn)算速度地下限。大多數(shù)DSP芯片可以在一個(gè)指令周期內(nèi)完成一次MAC運(yùn)算。則兩個(gè)參數(shù)分別對(duì)應(yīng)于定點(diǎn)DSP和浮點(diǎn)DSP芯片。累加器都為40位。通過對(duì)算法程序和應(yīng)用目標(biāo)的仔細(xì)分析可以大致判定對(duì)DSP芯片片內(nèi)資源的要求。芯片價(jià)格是DSP應(yīng)用產(chǎn)品民用化的重要決定因素。 本系統(tǒng)所用DSP介紹 DSP芯片選擇原因該系統(tǒng)選用DSP設(shè)計(jì)方案。1．運(yùn)算速度：TMS320VC5509的指令速度可以達(dá)到200MIPS，完全可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理的要求。TMS320VC5509的接口能方便地進(jìn)行外圍電路的設(shè)計(jì)，當(dāng)使用低速的片外存儲(chǔ)器時(shí)，可以自動(dòng)插入等待周期，以解決速度的匹配。該片上的資源有 16Mbit flash 、196k*16bit SRAM 、2500gate CPLD 模版上留有JTAG插口， 用戶可以通過仿真器和CCS下載程序進(jìn)行試驗(yàn)。在該系統(tǒng)中利用定時(shí)器中斷來控制交通燈的亮滅以及間隔時(shí)間，同時(shí)利用了鍵盤中斷來進(jìn)行模擬突發(fā)事件發(fā)生時(shí)的控制。為使信號(hào)控制器可脫離上位機(jī)單獨(dú)運(yùn)行，下位機(jī)提供鍵盤和顯示屏作為人機(jī)接口設(shè)備，方便現(xiàn)場(chǎng)信息的設(shè)定和修改。由于東西和南北分別是對(duì)稱的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)只需考慮西路口和北路口情況，在正常情況下路口燈的變化將按照下列順序進(jìn)行正常的變換。4．南北方向紅燈，東西方向黃燈。8．返回“1”循環(huán)控制。在緊急情況處理完畢后再回到正常順序。上面的術(shù)語(yǔ)[10]及解釋只是對(duì)于本文的設(shè)計(jì)所列，以方便描述，對(duì)于本論文所描述的信號(hào)燈控制系統(tǒng)，路口配時(shí)信息的來源，依靠在路口處的交警根據(jù)是否有重要車輛或突發(fā)情況來定。4．紅黃過渡[9]：由紅燈變?yōu)榫G燈時(shí)的燈態(tài)(A：常態(tài)，B：紅黃同亮)。所以共形成下列6組。2. 南北方向綠燈閃爍， 東西方向紅燈亮。6. 南北方向紅燈亮， 東西方向綠燈閃爍。對(duì)于突發(fā)情況，可以采用在正常順序中插入特殊控制序列方法來實(shí)現(xiàn)。PCMAX232CPLD(XC95144)DSPTMS320VC5509鍵盤電路存儲(chǔ)器信號(hào)燈電路和陣列顯示電路時(shí)鐘電路圖 23 硬件結(jié)構(gòu)框圖1．核心處理器DSP本系統(tǒng)以TMS320VC5509作為核心處理器，它負(fù)責(zé)控制、管理整個(gè)信號(hào)控制器的運(yùn)行，根據(jù)當(dāng)前時(shí)間及時(shí)段設(shè)置方案確定當(dāng)前的狀態(tài)方案或處理方案，從而控制路口的交通燈按照先前配要求指示路口的放行狀況。主要負(fù)責(zé)各種時(shí)序轉(zhuǎn)換和片選譯碼。本設(shè)計(jì)提供了鍵盤和陣列顯示電路作為人機(jī)接口。主要從系統(tǒng)的總體出發(fā)，分別介紹了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案、硬件設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)，更細(xì)致的問題，諸如與DSP相關(guān)部分的設(shè)計(jì)將在以下章節(jié)中逐一進(jìn)行討論。波特率設(shè)定為9600bps，無奇偶校驗(yàn)位，數(shù)據(jù)位為8位。6．輸出燈模塊以發(fā)光二極管代替信號(hào)燈，模擬信號(hào)燈的狀態(tài)輸出。下面給出采用MAX708S[4]構(gòu)建的DSP復(fù)位電路，該復(fù)位電路可以提供低輸入電壓保護(hù)、復(fù)位時(shí)間延遲和手工復(fù)位等功能。對(duì)應(yīng)的電路連線如圖33所示：圖 33 電源電路 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)為DSP芯片提供的時(shí)鐘一般有兩種方法：一種是利用DSP芯片內(nèi)部的晶振器構(gòu)成時(shí)鐘電路，即在DSP芯片的X1和X2/CLKIN引腳之間接入一個(gè)晶體，用于啟動(dòng)內(nèi)部振蕩器。傳統(tǒng)方式采用的2分頻或4分頻，勢(shì)必要求時(shí)鐘頻率很高，在這里采用了更加靈活的可編程鎖相環(huán)(PLL)，在此模式下輸出時(shí)鐘頻率可以由以下公式確定：輸出頻率/輸入頻率=PLL MULT/(PLL DIV+1)PLL具有倍頻和分頻的功能，其輸出信號(hào)的頻率是輸入信號(hào)的頻率乘上一個(gè)倍數(shù)，正是PLL[1]把外部基準(zhǔn)頻率變成多種頻率提供給不同的具體系統(tǒng)，以滿足各種應(yīng)用的需要。DSP（TMS320VC5509）的外圍電路連線如圖36所示： CPLD及相關(guān)電路設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)所選用的CPLD是Xilinx公司的XC95144芯片，它有144個(gè)宏單元，3200個(gè)可用邏輯門，100個(gè)輸入輸出引腳(81個(gè)可用I／O引腳)。按照邏輯關(guān)系，編寫出邏輯控制方程，通過JTAG接口的在線動(dòng)態(tài)可編程用專用電纜下載后，即可實(shí)現(xiàn)邏輯控制。DSP與CPLD之間的連接圖如圖38所示： 本章小結(jié)本章主要討論了基于DSP的交通等控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，對(duì)幾個(gè)主要部分的硬件電路，包括TMS320VC540XC95144和它們之間的接口電路以及DSP硬件系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)，包括電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路及JTAG接口電路等都進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和分析。CCS(Code Composer Studio)代碼調(diào)試器是一種針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)TMS320 調(diào)試接口的集成開發(fā)環(huán)境IDE(Integrated Development Environment )，由 TI公司推出，包含源代碼編輯工具、代碼調(diào)試工具、可執(zhí)行代碼生成工具和實(shí)時(shí)分析工具，并支持設(shè)計(jì)和開發(fā)的整個(gè)流程。CCS集成開發(fā)環(huán)境的主要特征有：1．強(qiáng)大的源代碼編輯器：CCS允許編輯C語(yǔ)言源代碼和匯編語(yǔ)言源代碼，能在C代碼之后顯示與之對(duì)應(yīng)的匯編指令。03165PLL DIV03鎖定模式下的分頻值。 BYPASS DIV=00 輸出時(shí)鐘的頻率為輸入的頻率1/4， 即為四分頻。 clkmd=(unsigned int *)0x1c00。 *clkmd amp。1。 *c