毕润东，高　博

（四川大学微电子技术省重点实验室，成都610064）



基于FPGA的交通信号灯控制系统设计

毕润东，高博*

（四川大学微电子技术省重点实验室，成都610064）

摘要：为了使交通信号灯系统针对车流量变化做出有效应对，设计了一种智能交通信号灯控制系统。该系统结合道路传感器反馈的车流信息，采用有限状态机实现了交通信号灯全感应自适应控制方案，得到最优信号灯转化和时间分配。该系统采用FPGA设计，结合成都科华北路复杂交通路口车辆统计信息，对该系统进行仿真和验证。结果表明，该系统能减少17.550%的车辆平均延误时间，保障交通顺畅，提高了效率。

关键词：智能控制系统；交通信号灯控制；FSM；FPGA；Verilog HDL

现代城市中十字路口车流量大，而交通控制因素中的信号灯时间分配和状态转化不合理是交通系统效率低的主要原因。因此信号灯配时和状态转化的最佳选择成为国内外研究的重点。目前信号灯系统配时方案和状态转化的主要方法有：（1）时间分配基于模糊算法或遗传算法［1-2］，但是实际运用中当不同车道内的车辆出现非线性增长时，调节精度较差［3］。（2）信号灯状态转化基于车流量［4］，但是时间分配不合理。另外信号灯系统的硬件受限于单片机，ASIC两种设备：（1）单片机控制能力好，但是端口有限，工作不够稳定［5］。（2）ASIC体积小，性能稳定，却不能更新，成本较高，设计周期长［6］。

针对以上问题，本文设计了一种基于FPGA的智能交通控制系统。本系统兼顾信号灯状态转化和配时，将状态分为正常，上下班高峰期，深夜车少等3种方案，能实现有车才绿灯，特定时间特定状态，同时根据车辆排队长度和无车绿灯停止两个配时调节机制，实现合理配时。……