基于Verilog HDL的交通控制灯控制器设计开题报告

1. 研究目的与意义

选题背景：

交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。城市交通问题自人类进入21世纪以来，道路交通一直是困扰城市发展、制约城市经济建设的重要因素。而使用合理的交通灯可以合理的规划城市交通，从而为城市的快速运输和发展提供最优化的交通解决方案。

车辆的不断增多，表明车辆对道路容量的要求仍然很高，短期内还不可能改变。自从开始使用计算机控制系统后，不管在控制硬件里取得什么样的实际进展，交通控制领域的控制逻辑方面始终没能取得重大突破。因此，把智能控制引入到城市交通控制系统中，未来的城市交通控制系统才能更好地适应城市交通的发展。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题：

在verilog hdl的基础上，利用fpga的相关知识设计交通灯控制系统，可以根据实际情况对灯亮时间进行调整，整个系统可以通过quartusii及modelsim软件进行模拟试验，并下载到fpga器件中进行硬件的调试，验证设计的交通灯系统电路是否可以完全实现预定的功能，是否具有实用性。

本课题的需要研究的问题主要有：

3. 国内外研究现状（文献综述）

世界上最早的交通灯出现于1868年英国伦敦。当时的交通灯信号灯只有红、绿两色，后来经过研究，再增加一盏黄色的信号灯，红灯表示为停止，黄灯表示为准备，绿灯则表示为通行。1928年，中国道路上最早的红绿灯出现在当时上海的英租界。

从最早的手牵皮带式交通信号灯到20世纪50年代的电气控制式交通信号灯，从采用计算机控制式到现代化的电子定时监控式交通信号灯，在跟随着时代不断地前进、发展和完善。

随着汽车数量的不断增加，道路的饱和量已经严重超载，导致交通事故的不断发生，交通环境急剧恶化，交通问题也越来越的到人们的关注。交通问题已经不单单是我们国家的问题了，它已经遍布了全球。解决交通拥堵的最直接也是最有效办法就是多修路，增加路的数量。可是无论在哪个国家，哪个城市，都不可能无限制的修建道路，因为在这些城市中，道路的拥有量几乎已经达到了饱和。所以，不能通过无限制的修建道路来解决交通压力这个棘手的问题。在一些大的城市，还通过限号来缓解交通问题，但是，因为存在着许多的客观因素并没有达到预期的效果。实际上，交通系统是一个非常错综复杂的系统，不论从车的数量还是道路的数量考虑，都难解决根本的问题。

4. 研究方案

交通灯控制的关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时，根据状态机的设计规范，本次设计了三个状态之间的循环转化，其真值表及状态转化图如下所示：

图一、交通灯控制状态转化

5. 工作计划

第1周： 查找文献和翻译文献

第2周： 撰写开题报告

第3周： 电路系统的总体设计和规划