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基于CPLD的多相位交通信号控制器设计

作　者: 崔鹏
导　师: 林涛
学　校: 长安大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 交通控制器多相位 CPLD VHDL语言
分类号: U491.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

现代城市交通日益拥挤,给人们的生活带来了诸多不便,而平面交叉路口则是造成交通堵塞的主要“瓶颈”。交通控制器的好坏直接关系到交通路口的状况,所以它一直是提高城市交通状况的重要手段。由传统方法实现的交通信号控制器虽然在某种程度上能较好的解决交通问题,但鉴于中国城市交通现状,这些系统也存在着一些缺憾和不足。针对这些情况本课题设计了一种基于CPLD的多相位交通控制信号控制器。本论文从研究城市交通控制理论开始,分析了交通十字路口的车流量特点,认为多相位的交通信号控制器更能适应我国的交通状况。通过查阅国内外关于交通信号控制研究的资料,以及研究交通信号控制系统的组成、功能及控制方式,比较了传统控制器实现方法的优劣,在已有成果的基础上,本论文设计了这种基于CPLD的新型的多相位交通信号控制器。本设计分为硬件部分和软件部分,硬件部分为主控制器设计、人机接口设计及串行通讯接口设计。软件部分主要是用VHDL编程语言编写程序以实现预期功能。针对交通信号控制器对稳定性的要求高,本文分析了数字系统的抗干扰特性,并进一步探讨了如何减少干扰,从而使系统更加的稳定。对所设计的控制系统,完成了软件设计,并利用Testbench及实验板完成系统的综合测试和验证,经验证系统达到了预期功能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题研究背景和选题意义  8-9
  1.2 城市道路交通系统概况  9-11
    1.2.1 城市道路交通系统的发展及成果  9-10
    1.2.2 课题国内外的研究现状及发展  10-11
  1.3 本论文主要研究内容及特点  11-13
    1.3.1 本论文的主要研究内容  11-12
    1.3.2 本论文的特点  12-13
第二章城市道路交通控制概论  13-20
  2.1 城市交通信号系统的分类  13-14
  2.2 平面交叉口交通流控制概述  14-18
    2.2.1 交叉路口的交通信号控制基本概念  15-17
    2.2.2 优化信号配时的设计  17-18
  2.3 交叉口管理的原则  18-19
  本章小结  19-20
第三章基于CPLD 的多相位交通控制器的工作原理  20-29
  3.1 CPLD 器件简介  20-23
  3.2 CPLD 的设计流程与开发环境  23-25
    3.2.1 CPLD 的设计流程  23-24
    3.2.2 CPLD 的开发环境  24-25
  3.3 常用交通信号控制器实现方法的比较  25-28
  本章小结  28-29
第四章硬件系统设计  29-40
  4.1 硬件系统功能设计  29-30
  4.2 硬件系统设计  30-37
    4.2.1 主控制器的选择与设计  30-33
    4.2.2 人机接口的设计  33-34
    4.2.3 串行通讯接口电路的设计  34-37
  4.3 硬件抗干扰分析  37-39
  本章小结  39-40
第五章逻辑系统设计  40-47
  5.1 硬件描述语言VHDL  40-41
  5.2 多相位交通信号控制器逻辑系统的总体设计  41-42
  5.3 主控制器模块的VHDL 程序设计  42-45
  5.4 程序调试时出现的问题及解决方法  45-46
  5.5 逻辑系统可靠性分析  46
  本章小结  46-47
第六章系统综合测试及结果  47-62
  6.1 Testbench 测试及结果  47-51
  6.2 系统测试及结果  51-60
    6.2.1 仿真波形分析  51-55
    6.2.2 系统测试及结果  55-60
    6.2.3 系统测试时出现的问题及解决方法  60
  本章小结  60-62
总结与展望  62-64
参考文献  64-67
攻读学位期间取得的研究成果  67-68
致谢  68

基于CPLD的多相位交通信号控制器设计

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