3.2 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)生成的RTL如圖4所示。該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、模糊推理模塊、分頻模塊、計(jì)數(shù)器模塊、狀態(tài)機(jī)控制模塊和顯示模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊主要是采集當(dāng)前相位的車流量和下一相位的車流量；模糊推理模塊對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并確定當(dāng)前交叉口的通行情況（包括4個(gè)相位的通行與禁止、通行的準(zhǔn)確時(shí)間）；分頻模塊將系統(tǒng)提供的40 MHz的頻率進(jìn)行分頻得到1 Hz；計(jì)數(shù)器將模糊推理模塊得到的具體數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)減1計(jì)數(shù)，并通過7段數(shù)碼管顯示。

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圖4 系統(tǒng)生成的RTL

對(duì)于模糊決策部分，其中每一條模糊條件語句都決定一個(gè)模糊關(guān)系。

例如：if P=P1 and Q=Q2，then T=T2所決定的模糊關(guān)系可以按下式計(jì)算：

此處的T表示將矩陣按行排列成一列向量，通過39個(gè)模糊關(guān)系的“并”運(yùn)算，可獲取表征總的模糊關(guān)系，即：

給定輸入，由R按合成推理規(guī)則可得模糊輸出：

根據(jù)所有的組合以及按式（2）和式（3）可求得綠燈延時(shí)，加上綠燈基本延時(shí)最終可確定當(dāng)前相位的綠燈總時(shí)間，然后建立控制查詢表，編寫VHDL描述語言。

3.3 模糊控制交通燈硬件實(shí)現(xiàn)

BIT文件由FPGA綜合實(shí)現(xiàn)工具產(chǎn)生，用于配置FPGA，JTAG邊界掃描鏈的每一個(gè)FPGA需要一個(gè)BIT文件。使用電纜下載配置文件到PROM時(shí)，主要工作過程是啟動(dòng)iMPACT，在文件模式中用PROM Formatter把BIT文件轉(zhuǎn)為MCS/EXO格式的PROM文件，然后在配置模式中初始化邊界掃描鏈，接著就可以下載配置文件了，如圖5所示。

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圖5 下載配置文件

以上設(shè)計(jì)已經(jīng)編程完畢并且完成驗(yàn)證，開發(fā)板Spartan3A/3AN已經(jīng)可以工作。由7個(gè)按鍵模擬輸入，輸入數(shù)據(jù)不同，數(shù)碼管根據(jù)模糊控制判決得出不同的數(shù)據(jù)顯示，狀態(tài)控制器得出當(dāng)前狀態(tài)，并用LED燈來直觀顯示，如圖6所示。

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圖6 硬件實(shí)現(xiàn)

結(jié)語

本文提出一種智能交通燈模糊控制的方法，利用FPGA的優(yōu)勢以及其軟硬件協(xié)同工作帶來的便利，將智能交通燈控制在FPGA上實(shí)現(xiàn)。由硬件實(shí)現(xiàn)可以看出，它能根據(jù)采集到的當(dāng)前相位車流量和當(dāng)前相位與下一相位車流量之差，由模糊控制器按一定的規(guī)則實(shí)時(shí)決定當(dāng)前相位綠燈延時(shí)時(shí)間，從而達(dá)到最大程度的通行量。

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