开题报告(基于51IP核的交通灯控制器的设计).doc

毕业设计（论文）开题报告课题名称基于51IP核的交通灯控制器的设计课题类型技术开发 Y导师姓名学生姓名学 号200902031075专业班级电子09-2一、选题依据 随着我国城市化建设的发展，人民的生活水平日渐提高，越来越多的汽车进入了寻常老百姓的家庭，再加上政府大力发展公交车、出租车，使得道路上车辆越来越多，从而形成了交通拥挤。自从上世纪80年代起，我国就已经开始了道路的建设工作，拓宽马路，曾经一度使得交通状况明显改善，然而随着私家车的普及，交通出现了超负荷运行，开始拥堵，事故频发。在这种情况下，交通信号灯发挥着越来越重要的作用，它使得去往各个方向的车辆有序的行驶，最大限度的减少了交通事故的发生，保障人民的生命财产安全，已成为交通管理部门管理交通的重要工具之一。目前设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法，有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计，有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。城市路口交通控制系统大体上分为三类：定周期信号机，多时段且具有无电缆协调功能的微电脑型信号机以及联网式自适应多相位智能型信号机。具体的选用应根据应用场合以及其特点加以确定。其中，第一种类型成本低，设计简单，安装和维护方便得到了很大的应用。比较先进的有一种使用“模糊控制”技术控制交通灯的方法。能根据十字路口两个方向上车辆动态状况，自动判断红绿灯时间间隔，用来保证最大车流量。减少道口的堵塞。 目前，我国道路交通信号灯的设置实行全国统一的标准。尽管如此，目前我国部分城市的交通信号灯的设置仍较为混乱，许多城市路口信号灯没有按照国家标准进行设置，存在严重的交通安全隐患。因此，加强对城市道路交叉口信号灯的科学设置，更好地发挥信号灯对城市交通的控制作用，缓解交通压力，疏导交通、保障交通畅通，具有重要的现实意义。交通信号灯设置实践中存在的主要问题：随着交通的发展，车辆的增多，交通拥挤问题日益严重。既不完善，管理也不到位。有的交通信号灯设置时间过短，1020秒，许多驾驶人还没反应过来，时间就过了；有的交通信号灯规格较小，不是悬横在道路上方，而是在路边设置一个纤细的灯杆，机动车快速行驶时，信号灯不易被及时发现，容易造成司机误闯红灯；有的交通信号灯损坏一直停用，形同虚设；有的路口的违章建筑、树木、广告牌遮挡路口信号灯，成为道路交通事故隐患。人、车不遵守交通信号灯的指示通行，闯“红灯”，现象严重，行人无视“红绿灯”的存在，随意横穿、斜穿马路。同时，许多驾驶人只知道“闯红灯”危险，要受处罚，却不知道“闯黄灯”更危险，对“黄灯”存在一种认识上的错误，误认为只要红灯不亮，黄灯亮时还是可以继续前行或可以提前通行。机动车信号灯或方向指示信号灯、非机动车信号灯等采用复合信号灯，即信号灯未实现三色几何分立，实际上只设置了一个发光单元，用其在不同时刻显示红、黄、绿三种颜色。信号灯发光单元图案不一致，即信号灯采用三色几何分立，但三个发光单元内的图案不一致。例如，其中两个发光单元图案为机动车信号灯图案，而另一个为方向指示信号灯图案。信号灯发光单元不正确，即信号灯虽然采用三个几何分立，但是单个发光单元中显示多个方向（复合箭头），或者图案形状不正确。 二、研究内容 以FPGA内部的51IP核为电路核心控制模块，FPGA内部底层模块采用HDL语言设计，顶层模块采用原理图的设计方法。红，黄，绿灯的等待时间依次为25S，5S，20S，采取倒计时方式，此处应用单片机的定时器和中断进行设计，正常工作时，当东西方向是红、黄、绿灯组合时，南北方向则是绿、黄、红组合，四个方向共12个LED发光二级管。当任一方向出现异常情况时，计时器停止倒计时全部显示“8”并闪烁提示，东、西、南、北四个路口全亮红灯，这种错误的判断采取手动方式，异常情况消除后，恢复正常模式。三、研究方法及技术路线 用拨码开关检测是否出现错误，当拨码开关读取到来自单片机的低电平信号时，则进入错误模式。在某些特定场合，例如出现紧急情况的时候，交通灯可人为控制某个方向长时间亮红灯，另一方向则亮绿灯，这个功能可以通过一个拨码开关作为使能，当使能有效时，进入选择模式，再通过两个独立按键选择哪个方向亮红灯，与之相对的方向亮绿灯。实现了这些基本的功能，就算是成功了一大半。然后利用Quartus软件完成底层模块和顶层原理图的设计，底层模块需要一个3-8译码器，当所有的功能代码编写成功后，将C语言程序下载到51IP核的ROM中，对顶层原理图进行全程编译，将生成的文件下载到实验箱进行调试，观察实验结果。四、时间安排 第七周：分析题目要求，查阅相关资料，确定设计的总体方案，完成开题报告和英汉互译，经老师同意后方可开题。 第八周：学习51单片机视频，包括延时、数码管的动静态显示、定时器中断、按键消抖等，将设计分成几个子模块，明确每个子模块需要用到的知识。 第九周：开始软件部分的设计，按照事先分好的子模块对应的编写C语言源程序，对编写过程中的错误认真修改，直到实现一切功能，编译成功并生成hex文件。 第十周：由于理论和实践的差异性，直接搭建硬件电路一旦出现错误，排查和修改难度大，所以采用仿真软件Protues对程序进行仿真，对出现的问题逐一修改，直到仿真成功。 第十一周：搭建硬件电路，由于51IP核是新的知识，所以上网查找相关资料，学习51IP核的设置和使用方法。 第十二周：了解51IP核的使用方法，完成顶层原理图的设计，在试验箱上进行下载调试，对程序的不足之处，51IP核使用的不当之处进行修改，成功后找老师验收。 第十三周：经老师验收后，根据老师的建议修补不足之处，经老师同意后在其指导下撰写毕业论文，撰写目录大纲，在目录大纲得到老师的认可后，对大纲中的内容进行填充，写出初稿。 第十四周：根据老师的建议修改初稿。第十五周：定稿后，整理资料，准备答辩。第十六周：参加答辩，上交论文，资料归档。五、预期结果 在指导教师的指导下，掌握基于51IP核的交通灯控制器的基本原理，提升自己对于Keil软件和Quartus软件使用的熟练度，掌握IP核的使用方法，在EDA试验箱上对程序进行调试，观察结果，截取顶层原理图以及部分仿真波形。提交毕业论文，准备答辩。六、主要参考文献1 赵亮，侯国锐. 单片机C语言编程与实例M. 第五版. 北京：人民邮电出版 社.，20032 潘松，黄继业. EDA技术实用教程VHDL版M. 第四版. 北京：北京科学 出版社，20103 夏宇闻. Verilog数字系统设计教程M. 第二版. 北京：北京航空航天大学出 版社，2008 4 帕尔尼卡. Verilog HDL数字设计与综合M. 第二版. 北京：电子工业出版 社，20125 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程入门、提高、开发、拓展M. 第 一版. 北京：电子工业出版社，2009 2013年 04月 18日指导教师意见：指导教师： 年 月 日注：课题类型填写：工程设计、技术开发、软件工程、理论研究等，同时注明X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题。