前言：
伴随着城市的发展、经济的进步，机动车的数量也持续增长，一系列交通问题开始出现。这些城市交通问题与人们的日常生活息息相关，不但影响到人们的生活质量，同 时也关系到社会、经济发展的基础性产业。特大城市、大城市，甚至是中等城市的交通 问题也日益严重。交通拥堵问题和尾气污染等环境问题时刻与城市经济发展并存，挥之不去，严重影响到人们的出行和健康。这些问题导致了交通的无序和严重的交通拥挤、 阻塞，降低了交通效益。这些都迫使政府和交通部门更多的关注和解决。人们认识到交通的需求与供给始终是一对矛盾，对于交通拥堵问题，往往认为交通基础设施建设不 足，希望采取各种疏导措施，并试图增加交通供给以满足不断增长的交通需求。但这些措施收效不佳，车辆还是不断的增长，交通拥挤、阻塞现象依旧严重。在这种情况下，怎样充分利用现有的交通资源和条件来解决交通拥挤和堵塞现象就成了各国政府以及交通部门需要迫切解决的问题之一。现实中常常把车辆和道路作为一个整体来考虑，把着力点放在充分合理利用现有的道路交通设施，并根据不同区域不同道路的实际情况来 制定相应的通行规则，这些对缓解道路和车辆之间的矛盾起到了很大的作用。但是通过 研究发现，城市交叉口处机动车产生拥堵而造成的延误时间能够占到所有行驶时间的 30% 以上。因此如果通过合理有效的信号控制来疏导城市交叉路口的交通流，则对于提升交叉口的通行效率会具有非常重要的意义，这也是目前城市交通信号控制的一项重大研究 课题。
在一个城市交通系统中，交叉口处车辆的通行效率直接关系到整个交通系统的能情况。本课题希望设计一款与传统交通灯控制器相比更加智能化的平面路口交通灯控制器，以缓解路口处经常性的拥堵压力，使机动车在路口处能够更快通过，延误时间更少，降低或者消除十字路口处对整个道路通行能力的瓶颈影响，提高道路通行能力，节省人们出行时间的浪费，降低汽车尾气产生的空气污染[3]。本文设计中，交叉路口处的道路上安装车辆检测器采集车流状况等信息，根据检测器采集到的车流量信息，对数据进行分析处理，同时采用全感应的控制方式制定合理的信号控制方案，以实现信号的优化配 时、减少绿灯的空放时间，提高机动车在交叉口处的通行效率。与传统方式相比，FPGA 的设计方式有开发周期短、定制成本低、可靠性高等诸多优点，故本设计采用这种方式。软件上选择 VHDL 语言，采用自上而下的设计方式，对每个模块进行设计和仿真，最后综合成为一个整体再进行仿真，直到完全满足所要求的功能。该设计尝试利用新兴发展起来的 FPGA 技术与传统的交通灯系统相结合，解决日益严重的交通问题，具有一定的应用价值。
国内外同类研究概况:
十九世纪末二十世纪初，交通信号灯的诞生标志着城市道路交通自动控制技术开始 发挥作用。对于交通信号灯的安装和使用，最早的记录在 1868 年的英国，当时是为了减少日益增多的交通事故，同时使不同方向上有冲突的车流分流。这时的交通灯是一种红绿两色的臂板式燃气信号灯，这就是城市交通信号控制的起源。真正现代意义上的交通信号控制则始于 1918 年美国纽约在路口安装的一种手动三色信号灯。随着经济社会的不断发展，科学技术也相应发展迅速，工程师希望以科技推动交通问题的解决[4]。1926 年，英国工程师首次设计实现了一种可自动化控制的机械式交通信号机，摆脱了过去交通灯由手动控制的缺陷。这就是最早出现的具有一定自动控制能力的交通信号机。
使交通控制与管理技术更加智能化已是多个国家治理城市交通最佳的途径。自 60年代末以来，计算机、通讯等技术开始快速发展，西方国家则抓住机会利用他们来改善交通状况。80 年代中期以来，交通理论及科学技术都得到长足进步，人们考虑将人、车、路及环境综合考虑，以先进的计算机技术、信息技术、数据通讯技术以及电子技术等为依托，作用于整个交通体系中，从而建立了实时、准确和高效的具有智能化效果的智能交通系统（ITS）。这种系统可以有效提高交通运输效率，改善交通拥堵，减少环境污染和提升交通安全，因此在西方国家越来越受到重视并逐渐推广使用。代表国家有美国、日本、英国、澳大利亚等国。
美国：目前，美国的智能交通系统体系经过发展已经比较完善，主要包括：（1）出行及交通管理。这主要是为方便人们出行设计的系统，它首先具有收集和处理各种交通
系统数据的能力，然后将有用的交通信息提供给道路使用者。使用者则根据各种终端接收到的交通信息选择合理的出行方式。（2）公共交通运营系统。这一系统优先服务于公共交通，使公共交通运营拥有更高的自动化程度，使计划更加合理，管理服务更加完善，最重要的是能够让旅客获得实时的交通信息。（3）商务车辆运营。这一系统主要针对商务车辆运营，它不但可以极大的提高汽车货运行业的安全性还可以提升它们的生产率。
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