【正文】 Quartus II制作FPGA次級(jí)及三級(jí)模塊連接圖附錄2 系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)圖主控制器 使用Cadence174。在我四年大學(xué)生活即將結(jié)束之際，特別對(duì)我深愛(ài)的父母給予最崇高的敬意！謝謝你們??！對(duì)在我人生道路上曾經(jīng)給予我?guī)椭娜藗円灾x意。致 謝本項(xiàng)研究工作是在我的導(dǎo)師史慶軍副教授的悉心指導(dǎo)下完成的，在四年的學(xué)習(xí)中，特別是在我進(jìn)行課題選擇和課題實(shí)驗(yàn)階段中，史老師用其深厚的專業(yè)理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給了我多方面的指導(dǎo)，使我能夠順利的完成課題相關(guān)工作；在論文寫作過(guò)程中，史老師又從繁忙的教學(xué)工作和日常管理工作中抽出寶貴的時(shí)間來(lái)認(rèn)真審閱和修改論文；同時(shí)在日常生活中，史老師又給我熱情的關(guān)心和照顧，使我減輕了學(xué)習(xí)的壓力。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，收益頗豐。交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要采用了模糊控制技術(shù)，無(wú)源射頻識(shí)別技術(shù)，采用推挽式二進(jìn)制搜索方式的碰撞檢測(cè)技術(shù)，基于地磁場(chǎng)的車輛監(jiān)控技術(shù)。下面介紹ISO15693協(xié)議及防碰撞算法。主控制器的具體程序，模塊連接圖，見(jiàn)附錄。綠燈轉(zhuǎn)彎時(shí)間，黃燈閃爍時(shí)間，由動(dòng)態(tài)參數(shù)決定，具體細(xì)節(jié)詳見(jiàn)附錄中的源代碼。表51 P1(P2)賦值表語(yǔ)言值累計(jì)值012345678910正大01正小10表52 Q1(Q2)賦值表語(yǔ)言值風(fēng)險(xiǎn)值012345678910正大01正小10表52 G1(G2，T1，T2)賦值表語(yǔ)言值風(fēng)險(xiǎn)值012345678910正01零10負(fù)00000100000本文采用二維模糊控制器，二維指的是模糊控制器的輸入變量有兩個(gè)，而控制器的輸出只有一個(gè)。綠燈的調(diào)節(jié)值為在默認(rèn)配置時(shí)長(zhǎng)的基礎(chǔ)上的調(diào)節(jié)值，當(dāng)一條道路允許通行時(shí)，另一條道路禁通行，因此另一條道路的綠燈與本道路的紅燈時(shí)長(zhǎng)成正比，可稱之為本條道路調(diào)節(jié)值的修正值。其論域?yàn)椋篜1=P2={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10} (55)取兩個(gè)語(yǔ)言值，其賦值表如表51所列。為了完成輸入的模糊化，必須知道輸入精確值對(duì)模糊化的隸屬度函數(shù)，如取7個(gè)，即PL(正大)、PM(正中)、PS(正小)、ZE(零)、NS(負(fù)小)、NM(負(fù)中)、NL(負(fù)大)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)公式如下：風(fēng)險(xiǎn)值=威脅脆弱性影響 (52)威脅——事件或者活動(dòng)，通常作用于系統(tǒng)外部，在某一方面可能影響固有弱點(diǎn)，而產(chǎn)生影響，這里指事故率；脆弱性——系統(tǒng)在某一方面可能暴露在威脅之下的弱點(diǎn)，這里指累計(jì)值；影響——威脅在短期或長(zhǎng)期內(nèi)利用系統(tǒng)的弱點(diǎn)所產(chǎn)生的（不利的）結(jié)果，這里指損失程度。所以，從傳感器的初始值開(kāi)始，續(xù)之而來(lái)的第一個(gè)畸變是曲線偏向負(fù)方向。使傳感器的敏感軸沿著行駛方向，可以檢測(cè)出車輛的方向（圖53）。沿著向上方向的Z軸磁場(chǎng)可用來(lái)檢測(cè)車輛的存在。主控制器共由七個(gè)功能模塊組成，分別為無(wú)線收發(fā)控制模塊，風(fēng)險(xiǎn)控制模塊，交通流量監(jiān)測(cè)模塊，交通信號(hào)燈控制模塊，時(shí)間控制模塊，內(nèi)置交通信號(hào)燈預(yù)配置模塊，UID信息查詢模塊。圖417 二級(jí)運(yùn)放射頻放大電路圖418 40dB RF amplifier response圖419 單級(jí)運(yùn)放選頻編碼電路=/(2RC) (42)式中 ——負(fù)載電容 —— R ——為圖419中電阻阻值R C ——為圖419中電容容值C圖420 傳感器系統(tǒng)框圖第5章 交通信號(hào)燈控制器軟件實(shí)現(xiàn) 軟件整體設(shè)計(jì)思路程序分為與硬件實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的三大部分，分別是主控制器程序，傳感器驅(qū)動(dòng)程序，交通信號(hào)燈控制器驅(qū)動(dòng)程序。圖415 濾波匹配網(wǎng)絡(luò)圖416 TRF7970A高頻運(yùn)放由二級(jí)運(yùn)放射頻放大電路與單級(jí)運(yùn)放選頻編碼電路組成。圖413 I2C時(shí)序HMC5843與MSP430間的I2C傳輸總線須接上拉電阻，見(jiàn)圖414。是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。IA4432部分實(shí)現(xiàn)在上一節(jié)已經(jīng)介紹，下面介紹其余部分。圖49 起振電路C1=C2=2(CLCS) (41)式中 CL——負(fù)載電容CS——寄生電容SR410561K為共陽(yáng)型數(shù)碼管，低電平亮，高電平滅，見(jiàn)圖310。JTAG接口可對(duì)PSD芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行編程 。聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組)是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議（IEEE ），主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試。IA4432部分實(shí)現(xiàn)在上一節(jié)已經(jīng)介紹，交通燈及喇叭只給出電路圖，下面介紹MSP430F5438A及數(shù)碼管顯示電路。其時(shí)序如圖47所示。FPGA芯片的功能實(shí)現(xiàn)將在第四章介紹，無(wú)線收發(fā)模塊由IA4432無(wú)線收發(fā)芯片和UPG2214天線分集開(kāi)關(guān)組成。該芯片還具有寬泛的操作電壓(2．7～5．5 V)。采用TRF7960的讀卡器為微控制器提供了內(nèi)部時(shí)鐘，只需1個(gè)13．56 MHz的晶振就能工作，而不需要2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)晶體，從而有助于降低終端讀卡器產(chǎn)品的總物料單成本。霍尼韋爾的磁傳感器位于行業(yè)內(nèi)靈敏度最高和可靠性最好的低強(qiáng)度磁場(chǎng)傳感器之列。HMC5843 (LCC)中。高集成度使得外圍僅需一個(gè)30 MHz的晶體和幾個(gè)用于匹配/濾波的無(wú)源器,因此非常適用于對(duì)尺寸和成本敏感的大批量生產(chǎn)中的應(yīng)用。(請(qǐng)觀看“采用Cyclone V FPGA降低設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試成本”網(wǎng)播，了解詳細(xì)信息)。Cyclone V系列采用了TSMC的28nm低功耗(28LP)工藝進(jìn)行開(kāi)發(fā)，滿足了目前大批量低成本應(yīng)用對(duì)最低功耗、最低成本，以及最優(yōu)性能水平的需求。 FPGA系列是Altera公司推出的超低成本型芯片。開(kāi)發(fā)語(yǔ)言有匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時(shí)，中斷喚醒只需5μs。它們分別是看門狗（WDT）、模擬比較器A、定時(shí)器A0（Timer_A0）、定時(shí)器A1（Timer_A1）、定時(shí)器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、10位/12位ADC、16位ΣΔ ADC、DMA、I/O端口、基本定時(shí)器（Basic Timer）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)開(kāi)啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在 MSP430 系列中有兩個(gè)不同的時(shí)鐘系統(tǒng)：基本時(shí)鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（FLL 和FLL+）時(shí)鐘系統(tǒng)和DCO數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)?！　SP430 單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷汉挽`活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處?！　SP430系列單片機(jī)是一個(gè)16位的單片機(jī)，采用了精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7 種源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址）、簡(jiǎn)潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理指令。整體硬件原理實(shí)現(xiàn)，如圖41所示。傳感器負(fù)責(zé)對(duì)路面交通數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)施采集并返回主控制器進(jìn)行處理。 自動(dòng)報(bào)警模塊自動(dòng)報(bào)警模塊由交通規(guī)則處理模塊，路況風(fēng)險(xiǎn)分析模塊，緊急救援模塊，罰款處理模塊組成。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重事故時(shí)紅燈閃爍同時(shí)警報(bào)數(shù)碼管顯示報(bào)警信息。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖本系統(tǒng)由交通信號(hào)燈，車輛及人員監(jiān)測(cè)模塊，交通控制模塊，自動(dòng)報(bào)警模塊組成。監(jiān)控系統(tǒng)采用車流量自動(dòng)監(jiān)控及識(shí)別技術(shù)，可有效檢測(cè)過(guò)往車輛。而現(xiàn)有的智能交通燈只是實(shí)現(xiàn)了根據(jù)車流量進(jìn)行簡(jiǎn)單的交通調(diào)節(jié)，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)路面進(jìn)行全面檢測(cè)，所以雖能部分起到減少交通堵塞現(xiàn)象發(fā)生率的現(xiàn)象，但根本無(wú)法降低惡性交通事故的發(fā)生率。10. 如果發(fā)生威脅人民財(cái)產(chǎn)安全的惡性交通事故，可向交通管制中心及相關(guān)救援機(jī)構(gòu)報(bào)警進(jìn)行處理。6. 為所有車輛安裝電子車牌，為特殊人群發(fā)放綠色通行卡。其中綠燈閃爍代表允許轉(zhuǎn)彎。首先必須具備對(duì)老弱病殘?jiān)刑峁┍Ｕ系墓δ芗闯鲂斜Ｕ象w系。首先必須具備低功耗的特性，為此應(yīng)選擇采用較為先進(jìn)的技術(shù)工藝的元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且提供功耗管理程序，在條件允許的時(shí)候可以使用綠色能源如太陽(yáng)能來(lái)代替市電電網(wǎng)或電池。首先必須具備對(duì)來(lái)往車輛、行人以及動(dòng)物在現(xiàn)有條件允許的情況下進(jìn)行身份信息認(rèn)證及監(jiān)控的能力。首先必須具備一種微型的完整交通控制系統(tǒng)，各系統(tǒng)模塊既可獨(dú)立使用又可協(xié)同運(yùn)作。本文所設(shè)計(jì)的交通信號(hào)燈控制器應(yīng)具有智能化的特點(diǎn)。在本文所設(shè)計(jì)的交通燈控制系統(tǒng)中可以對(duì)違反交通規(guī)則的部分車輛通過(guò)電子銀行進(jìn)行自動(dòng)罰款，為了保障監(jiān)控的精確性，可就近調(diào)用交通監(jiān)控探頭對(duì)其進(jìn)行抓拍，最終由交管部門確認(rèn)，防止誤報(bào)。除此之外，采用非接觸式傳感器使其對(duì)路面的破壞性較小，安裝方便。在綠色化方面的體現(xiàn)是指交通信號(hào)燈控制器設(shè)計(jì)中低碳環(huán)保，對(duì)路面破壞小，減少城市能源壓力和保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境理念的體現(xiàn)。在物聯(lián)化方面的體現(xiàn)是交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)化，將各種行駛車輛及部分行人、動(dòng)物等通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，成為一個(gè)統(tǒng)一的整體，并使用交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。本文所探討的交通信號(hào)燈控制器具有一體化的特點(diǎn)。為了將智能通信技術(shù)融合進(jìn)交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)中，并且體現(xiàn)出智能交通未來(lái)的發(fā)展方向，將智能化、一體化、物聯(lián)化、綠色化、人性化的思想體現(xiàn)于其中，在對(duì)交通信號(hào)燈控制器的設(shè)計(jì)中，將采用一些智能交通技術(shù)及其核心思想。“堅(jiān)持以人為本”，是中國(guó)共產(chǎn)黨十六屆三中全會(huì)《決定》提出的一個(gè)新要求。目前各國(guó)已投入于清潔能源與可再生能源技術(shù)的研制，希望在傳統(tǒng)能源枯竭后尋找可替代的方案。綠色化是指智能交通系統(tǒng)低碳環(huán)保，減少城市能源壓力和保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的宗旨。這種技術(shù)在身份識(shí)別、電子消費(fèi)、物流、安檢方面已經(jīng)體現(xiàn)出其獨(dú)有的優(yōu)越性。除此之外，中國(guó)的智能交通系統(tǒng)由于還處在起步階段，并不成熟。所謂一體化即智能交通系統(tǒng)整合一體化。在一些發(fā)展中國(guó)家也在逐步應(yīng)用智能交通系統(tǒng)。交通的擁堵，導(dǎo)致各種交通事故頻發(fā)。交通數(shù)據(jù)采集一般采用手機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)、全球定位系統(tǒng)（GPS）、異頻雷達(dá)收發(fā)機(jī)、車輛自動(dòng)檢測(cè)裝置等。 智能交通數(shù)據(jù)采集隨著三網(wǎng)融合時(shí)代的到來(lái)以及通信技術(shù)的發(fā)展使我們迎來(lái)了信息整合的全新時(shí)代，因此將交通信息網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、金融網(wǎng)絡(luò)等其他網(wǎng)絡(luò)融合是大勢(shì)所趨。 電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)電子收費(fèi)系統(tǒng)是一種路橋收費(fèi)方式，目前是世界上最為先進(jìn)的。 交通管理系統(tǒng)(ATMS)交通管理系統(tǒng)和交通信息服務(wù)系統(tǒng)所使用的交通數(shù)據(jù)傳輸、處理、采集模塊是公共的部分，為交通管理員提供對(duì)交通管理系統(tǒng)的控制權(quán)，可用來(lái)控制檢測(cè)及保障道路交通上的行駛通暢，使其成為駕駛員和道路以及車輛間的聯(lián)系紐帶。需要國(guó)家各企事業(yè)部門及相關(guān)單位包括科院所及一些大學(xué)的實(shí)驗(yàn)基地等共同參加研發(fā)建設(shè)，其中讓社會(huì)各界的力量參與其中并對(duì)各部門在其中起到的作用進(jìn)行協(xié)調(diào)是保障交通系統(tǒng)的最終成效的重要前提。（2）涉及學(xué)科范圍較寬泛的特點(diǎn)。不僅如此，智能交通系統(tǒng)更具有人性化及綠色化的特點(diǎn)。ITS系統(tǒng)將各種先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于交通控制系統(tǒng)中，使其在交通管理與服務(wù)兩方面發(fā)揮著較為重要的作用。本文所探討的課題是設(shè)計(jì)一種交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)。在一些發(fā)展中國(guó)家也在逐步應(yīng)用智能交通系統(tǒng)。 V—FPGA 17 IA4432—無(wú)線通信 18 HMC5843—3軸數(shù)字羅盤 19 TRF7970A—射頻識(shí)別 20 系統(tǒng)各功能模塊硬件設(shè)計(jì) 21 主控制器電路實(shí)現(xiàn) 21 交通信號(hào)燈控制電路實(shí)現(xiàn) 22 傳感器控制電路實(shí)現(xiàn) 24第5章 交通信號(hào)燈控制器軟件實(shí)現(xiàn) 28 軟件整體設(shè)計(jì)思路 28 算法與程序設(shè)計(jì)流程圖 28 主控制器程序設(shè)計(jì) 28 傳感器，交通信號(hào)燈控制程序設(shè)計(jì) 34第6章 總結(jié)與收獲 39致 謝 40參考文獻(xiàn) 41附 錄 43附錄1 系統(tǒng)原理圖 43附錄2 系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)圖 45附錄3 外文參考資料翻譯（原文、譯文） 46 第1章 緒論智能交通系統(tǒng)英文名稱為Intelligent Transportation System，其縮寫為ITS。除此之外還具有安裝方便，對(duì)路面破壞小，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，對(duì)交通進(jìn)行自適應(yīng)性疏導(dǎo)，監(jiān)控判斷精確等優(yōu)點(diǎn)，符合21世紀(jì)對(duì)交通智能化的要求?？刂葡到y(tǒng)采用模糊控制技術(shù)，可對(duì)交通進(jìn)行自適應(yīng)性調(diào)節(jié)。汽車尾氣的排放，也污染了環(huán)境。佳木斯大學(xué)畢業(yè)論文交通信號(hào)燈控制器設(shè)計(jì)學(xué) 院 信息電子技術(shù)專 業(yè) 通信工程佳 木 斯 大 學(xué)2012年6月8日佳木斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘 要隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的產(chǎn)量逐年提高，汽車的造價(jià)也越來(lái)越低，因此擁有一輛汽車不再是夢(mèng)想。此時(shí)原有的交通體系已不適合解決現(xiàn)有的交通問(wèn)題，至此智能交通體系應(yīng)運(yùn)而生。監(jiān)控系統(tǒng)采用車流量自動(dòng)監(jiān)控及識(shí)別技術(shù)，可有效檢測(cè)過(guò)往車輛。關(guān)鍵詞：智能交通；模糊控制；自動(dòng)識(shí)別AbstractWith the development of the automotive industry, car production has gradually increased the cost of the car is getting lower and lower, so owning a car is no longer a dream. The car attendant privatization tide, causing a