FPGA交通灯实验报告

关键词：灯亮交叉路口交通灯实验报告

FPGA交通灯实验报告（共6篇）

篇1：FPGA交通灯实验报告

河北工业大学

实

验

报

告

学

院：

专

业：

班

级：

姓

名：

学

号：

实验课程：单片机应用系统设计开发入门指导教师：

实验名称：

交通信号灯控制实验

实验时间：

2019 年

月 23 日

2019 年 5 月 23 日

一

实验要求

实验目的及实验内容要求实验目的：1.熟悉外部中断源的扩展方法。

2.初步掌握单片机综合应用系统设计。

3.掌握用 Proteus 调试汇编源程序的方法。

实验内容要求：

用发光二极管模拟交通信号灯，用逻辑电平开关模拟控制开关，设计一个交通信号灯控制系统。设计要求如下：

(1)A 车道与 B 车道交叉组成十字路口，A 是主道，B 是支道；正常情况下，A、B 两车道轮流放行。具体放行时间和要求如下：

(2)A 车道放行 50s，其中绿灯常亮 44s，绿灯闪烁 3s(用于警告)，黄灯常亮 3s(用于警告)。

(3)B 车道放行 30s，其中绿灯常亮 24s，绿灯闪烁 3s(用于警告)，黄灯常亮 3s(用于警告)。

在交通繁忙时，交通信号灯控制系统应有手控开关，可人为地改变信号灯的状态，以缓解交通拥挤状况。控制要求如下：

(1)在 B 车道放行期间，若 A 车道有车而 B 车道无车，按下开关使 A 车道放行 15s。

(2)在 A 车道放行期间，若 B 车道有车而 A 车道无车，按下开关使 B 车道放行 15s。

(3)有紧急车辆通过时，按下开关使 A、B 车道均为红灯，禁行 15s。

实验设备或运行软件平台完成本实验需要使用到单片机仿真软件 Proteus8，该软件是英国 Lab Center Electronics 公司出版的 EDA 工具软件，是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。在编译方面，它也支持 IAR、Keil、MATLAB 等多种编译器。其具有的基本功能特点为：1.原理布图。2.PCB 自动或人工布线。3.SPICE 电路仿真。革命性的特点是 1.互动的电路仿真。

2.仿真处理器及其外围电路。

二

实验内容及过程

实验设计及分析（或者实验程序）

实验原理图如下所示：

交通信号灯模拟控制系统程序流程图如下图所示：

主程序

一道有车另一道无车时

紧急车辆通过时的中断服务程序的中断服务程序

绿灯闪、B

红灯延时

红灯、B

绿灯闪动延

红灯、B

绿灯延时

绿灯、B

红灯延时

红灯、B

黄灯延时

黄灯、B

红灯延时

初始化

开中断

保护现场

关中断

道有车

红灯、B

绿灯延时

绿灯、B

红灯延时

关中断

恢复现场

开中断

中断响应

保护现场

红灯、B

红灯延时

恢复现场

中断响应

开始

实验程序及程序分析如下：

ORG

0000H LJMP

MAIN ；LJMP，转向主程序 ORG

0003H LJMP

INT00 ；转向紧急车辆中断服务程序 ORG

0013H LJMP

INT11 ；转向有车车道放行中断服务 ORG

0030H MAIN : SETB

PX0

；置外部中断 0 为高优先级中断 MOV

TCON,#00H ；置外部中断 0、1 为电平触发 MOV

IE,#85H ；开 CPU 中断、外部中断 0、1 中断 LOOP:

；A 道绿灯亮；B 红灯亮 MOV

P1,#0F3H MOV

R1,#88 ；44s 延时循环次数 AP1:

；调用 0.5s 延时子程序 DELAY LCALL

DELAY DJNZ

R1,AP1 ；44s 不到，继续循环（DJNZ RN,REL 是一条件转移指令，先将工作寄存器Rn 中的数减“1”，判断结果是否为“0”，不为“0”程序就跳转到行标为REL 的地方执行，否则，为“0”就不转移，继续执行下一条指令。）

MOV

R1,#6 ；3s 延时的循环次数（循环一次延时 0.5 秒。）

AP2:

；A 道绿灯闪烁 CPL

P1.2 LCALL

DELAY ；参考程序中缺少此句，若缺失会导致无法延时。

DJNZ

R1,AP2 ；3s 未到，继续循环 MOV

P1,#0F5H ；A 道黄灯亮，B 道红灯亮 MOV

R1,#6

AP3: LCALL

DELAY DJNZ

R1,AP3

；3s 未到，继续循环 MOV

P1,#0DEH ；A 道红灯亮，B 道绿灯亮 MOV

R1,#48

；延时循环 48 次

BP1: LCALL

DELAY

DJNZ

R1,BP1 ；24s 未到继续循环 MOV

R1,#6 BP2: CPL

P1.5 ；B 道绿灯闪烁 LCALL

DELAY DJNZ

R1,BP2 ；3s 未到，继续循环 MOV

P1,#0EEH;A 道红灯亮，B 道黄灯亮 MOV

R1,#6 BP3: LCALL

DELAY DJNZ

R1,BP3 ；3s 未到，继续循环 SJMP

LOOP ORG

0200H INT00:

保护 P1 口数据 PUSH

；PUSH 入栈指令 MOV

P1,#0F6H

；A 道红灯亮；B 道红灯亮 MOV

R2,#30

;15 秒延时的循环次数 DELAY0: LCALL

DELAY DJNZ

R2,DELAY0

POP

；恢复 P1 口数据 POP 是出栈指令 RETI

；返回主程序 ORG

0300H INT11: CLR

；关中断 EA 为总中断 PUSH

；保护现场 PUSH

04H PUSH

05H PUSH

06H SETB

；开中断 JNB

P3.0,AP0 ；A 道无车，转向判断 B 道（JNB 比较转移指令。当 P3.0 是 0 时就转移执行 AP0，否则就顺序执行。）

MOV

P1,#0F3H；A 道绿灯亮，B 道红灯亮 SJMP

DEL1

；转向 15 秒延时程序 AP0: JNB

P3.1,EXIT ；B 道无车，退出中断

MOV

P1,#0DEH；A 道红灯亮，B 道绿灯亮 DEL1 : MOV

R3,#30 ；15s 延时的循环次数 NEXT : LCALL

DELAY DJNZ

R3,NEXT ；15 秒未到循环继续 EXIT : CLR

EA POP

06H

；恢复现场 POP

05H POP

04H POP

P1 SETB

EA RETI

；返回原程序 ORG

0350H DELAY : MOV

R4,#20；0.5 秒延时子程序参考程序中为#10，经实验发现只能延时 0.25s 故改为#20，以达到实验目的。

LP1 : MOV

R5,#50 LP2 : MOV

R6,#248 NOP LP3: DJNZ

R6,LP3 DJNZ

R5,LP2 DJNZ

R4,LP1 RET END

交通信号灯与控制管脚的对应关系如下：

控制状态

P1 口控制码

P1.7

P1.6

P1.5

P1.4

P1.3

P1.2

P1.1

P1.0

未用

B 道

绿灯

B 道

黄灯

B 道

红灯

A 道

绿灯

A 道

黄灯

A 道

红灯

A 绿灯亮、B 红灯亮

F3H

A 黄灯亮、B 红灯亮

F5H

A 红灯亮、B 绿灯亮

DEH

A 红灯亮、B 黄灯亮

EEH

A 红灯亮、B 红灯亮

F6H

实验步骤及实验数据记录 1.先接线按下表所示的管脚与 LED 或逻辑开关的对应关系接线。在 Proteus8 中原理图绘制界面中将接线接好。

管脚

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5

P3.0

P3.1

P3.3

P3.2

LED 或逻辑开关

控制对象

A 红灯

A 黄灯

A 绿灯

B 红灯

B 黄灯

B 绿灯

A 道

B 道

使有车车道放行低电平有效

紧急车辆放行低电平有效

高电平表示有车低电平表示无车

接线完成后如图所示：

2.输入程序，在 Proteus8 中 SourceCode 界面将程序输入完成后试运行保证程序正确。

出现编译成功后进行下一步。运行程序。

4.观察六只发光二极管的亮灭规律。

实验中六只发光二极管亮灭规律：（0 代表灭，1 代表亮，2 代表闪）

运行时间（s）

A 绿 A 黄 A 红 B 绿 B 黄 B 红 0 1 0 0 0 0 1 44 2 0 0 0 0 1 47 0 1 0 0 0 1 50 0 0 1 1 0 0 74 0 0 1 2 0 0 77 0 0 1 0 1 0 80 1 0 0 0 0 1 八十秒后开始重复 0-80 秒内的亮灭规律。

部分连接图如图所示。

1）

在 A 红灯、B 绿灯亮时，先将 K1 拨至高电平（表示 A 道有车）、K2 拨至低电平（表示 B 道无车），再将 K3 拨至低电平使有车车道（A 道）放行，A 绿灯、B 红灯同时亮 5s 后返回原先状态。

对逻辑开关 K1、K2、K3 的操作对应于 SW2 开关，闭合 SW2 后，A 红灯灭，绿灯亮，B 绿灯灭，红灯亮。15s 后恢复回闭合开关前的的亮灯状态。

2）

在 A 绿灯、B 红灯亮时，先将 K1 拨至低电平（表示 A 道无车）、K2 拨至高电平（表示 B 道有车），再将 K3 拨至低电平使有车车道（B 道）放行，A 红灯、B 绿灯同时亮 5s 后返

回原先状态。

对逻辑开关 K1、K2、K3 的操作对应于 SW1 开关，闭合 SW1 后，A 绿灯灭，红灯亮，B 红灯灭，绿灯亮。15s 后恢复回闭合开关前的的亮灯状态。

（提示：K3 拨至低电平后，应在 5s 内改为高电平，否则，单片机可能将再一次响应中断。）

6.不论 A 道、B 道的信号灯处于什么状态，将 K8 拨至低电平后，A 红灯、B 红灯同时亮 20s后返回原先状态。（提示：K8 拨至低电平后，应在 20s 内改为高电平，否则，单片机可能将再一次响应中断。）

对逻辑开关 K8 的操作对应于 JINJI 开关，闭合 JINJI 后，A 只有红灯亮，B也只有红灯亮。20s 后恢复回闭合开关前的的亮灯状态。

实验数据分析 1.一道有车而另一道无车时，K3 拨至低电平即向单片机发出中断请求（低优先级别）；若此时单片机正在执行主程序，会响应中断转入到相应的中断服务程序，先依次查询 A、B 车道的空闲状态，再去控制 A、B 车道的信号灯；若此时单片机正在执行紧急车辆通过时中断服务程序，单片机不会响应中断。

2.紧急车辆通过时，K8 拨至低电平即向单片机发出中断请求（高优先级别），不论单片机正在执行主程序还是一道有车而另一道无车时的中断服务程序，会响应中断转入到相应的中断服务程序。

3.在进行步骤 5 1）或 2）操作时，若在闭合开关后没有在 5s 内断开开关，则在 15 秒时无法按时恢复回闭合开关时的亮灯状态。

4.操作过程中发现，若操作 SW1 开关后亮灯状态已经发生改变，则在 15 秒内再操作 SW2开关则无法继续使亮灯状态改变。

三

总结与体会

实验任务完成情况本实验完成情况良好。通过老师的精心指导、本人的不懈努力和同学的热心帮助，能够基本上完成所有实验内容，且在实验过程中对单片机的了解更加深入了。但也无法避免地遇到一些问题，比如对实验程序代码的理解不够深入，只停留在表面，且对 51 单片机的 111 条指令仍比较陌生，只能记住一些特别常用的。对于此我的做法是，在分析实验程序的过程中，一遇到不熟悉的指令就百度搜索一下加深印象。在反复的搜索过程中我也记住了不少指令。通过课程的学习，目前达到的水平是能够基本看懂实验程序，能够绘制简单原理图，但仍无法做到独立编写实验程序。

实验体会、收获、建议回答问题

通过对该实验的学习，本人也有了许多不小的收获。对于一位非电技专业的学生来说，我在学习单片机的过程中确实存在许多问题。老师讲的东西很多在课堂上都无法及时弄明白，必须要靠课余时间的学习。所以起初在做该实验的时候也是感觉苦难重重，觉得自己肯定是无法完成的，但我不想轻易放弃，将老师上用的课件反复查看，发现很多上课没有注意到的重要知识点，这让我的实验变得更加容易完成了许多。我觉得通过本次实验我的最大收获是学会了如何解决难题。首先要做的就是对自己有信心，相信自己一定能够完成。其次才是去认真解决问题。

篇2：FPGA交通灯实验报告

报告文档·借鉴学习2

土木工程与力学学院交通运输工程系

实验报告

课程名称：

交通仿真实验

实验名称：

基于 M VISSIM 的城市交通仿真实验

专

业：

交通工程

班

级：1002 班

学

号：

U201014990

姓

名：

李波

指导教师：

刘有军

报告文档·借鉴学习3

实验时间：

2013.09 ----

2013.10

实验报告目录

实验报告一：

无控交叉口冲突区设置与运行效益仿真分析

实验报告二：

控制方式对十字交叉口运行效益影响的仿真分析

实验报告三：

信号交叉口全方式交通建模与仿真分析

实验报告四：

信号协调控制对城市干道交通运行效益的比较分析

实验报告五：

公交站点设置对交叉口运行效益的影响的仿真分析

实验报告六：

城市互通式立交交通建模与仿真分析

实验报告七：

基于 VISSM IM 的城市环形交叉口信号控制研究

实验报告成绩

实验一

实验二实验三实验四实验五实验六实验七综合报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档实验报告一：

无控交叉口冲突区设置与运行效益仿真分析

一、实验目的

熟悉交通仿真系统 VISSIM 软件的基本操作,掌握其基本功能的使用.二、实验内容

1.认识 VISSIM 的界面;2.实现基本路段仿真;3.设置行程时间检测器;4.设置路径的连接和决策;5.设置冲突区

三、实验步骤

1、界面认识：

2、（1）更改语言环境—（2）新建文件—（3）编辑基本路段—（4）添加车流量 3、（1）设置检测器—（2）运行仿真并输出评价结果 4、（1）添加出口匝道—（2）连接匝道—（3）添加路径决策—（4）运行仿真 5、（1）添加相交道路—（2）添加车流量—（3）设置冲突域—（4）仿真查看

四、实验结果与分析

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档

时间;

行程时间;

#Veh;车辆类别;

全部;

编号:

3600;

18.8;

24;可知：检测器起终点的平均行程时间为：18.8;

五、实验结论

1、检测器设置的地点不同，检测得到的行程时间也不同。但与仿真速度无关。

2、VISSIM 仿真系统的数据录入比较麻烦，输入程序相对复杂。

实验报告二：

控制方式对十字交叉口运行效益影响的仿真分析

一、实验目的

掌握十字信号交叉口处车道组设置、流量输入、交通流路径决策及交通信号控制等仿真操作的方法和技巧。

二、实验内容

1.底图的导入 2.交叉口专用车道和混用车道的设置方法和技巧 3.交通信号设置 4.交叉口冲突区让行规则设置

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档三、实验步骤

1、了解基础数据 2、（1）新建文件—（2）加载底图—（3）调整比例—（4）保存工程文件和底图配置文件 3、（1）东进口直行仿真—（2）东进口右转仿真—（3）东进口左转仿真—（4）西进口仿真—（5）其他各进口仿真 4、（1）定义信号控制机—（2）设置固定配时类型信号灯组—（3）设置固定配时类型信号配时方案—（4）设置其他进口信号控制—（5）设置优先原则 5、（1）添加相交道路—（2）添加车流量—（3）设置冲突域—（4）仿真查看

四、实验结果与分析

1、实验仿真演示

如下图。数据设置正确，仿真运行正常流畅。

五、实验结论

1、十字信号交叉口处车道组设置、流量输入、交通流路径决策及交通信号控制等仿真操作十分复杂，参数设置过程繁冗、工作量大，设置过程中需要精细。认真。相关参数需要事先计算好，明白原理，然后正确录入。

2.交叉口的车道连接要异常小心，否则容易出现行车错误。

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档实验报告三：

信号交叉口全方式交通建模与仿真分析

一、实验目的掌握常用检测器的设置方法，通过改变车速分布、交通组成（车辆构成）以及交叉口控制方式分析不同条件下各种交通评价参数的变化。

二、

实验内容

1、常用检测器的设置与评价结果输出 2、改变车速分布 3、改变车辆构成 4、无信号交叉口的相关设置

三、

实验步骤

1、（1）新建文件—（2）加载底图—（3）调整比例—（4）保存工程文件和底图配置文件

2、常用检测器设置与评价：

1)改变车道长度 2)为东进口和西进口重新添加车辆 3)为东进口和西进口添加路径决策 4)在西出口车道 1 上设置数据检测器 5)对车辆数量及占有率进行评价 6)在其他出口车道上设置数据检测器 7)对其他进口车道上的行程时间和延误进行评价 8)设置排队计数器 9)对排队长度和排队次数进行评价 10)设置节点 11)节点评价设置

3、改变车辆分布与车辆构成

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档 1)新建期望车速分布 2)新建车辆构成 3)改变裕华路上的车辆构成 4)使用节点方法进行评价

4、改变交叉口控制方式 1)删除交叉口处的所有信号灯 2)交叉口处的冲突区域集设置 3)3D 模式下仿真查看 4)查看节点评价文件 5)将让行交叉口改为停让交叉口 6)3D 模式下仿真查看

四、

实验结果与分析1、西出口断面数据检测

数据检测断面

1: 检测断面 1: 西出口 1 措施: 数据检测断面编号从: 统计平均间隔的起始时间到: 统计平均间隔的结束时间车辆数量: 车辆数占有率: 占有率 [%]

措施;从;到;车辆数量;占有率

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档

;

;;

;

;全部车辆类型;全部车辆类型 1;0;600;21;0.02、四个断面上车道数量与占有率检测

数据检测断面

1: 检测断面 1: 西出口 1 数据检测断面

2: 检测断面 1: 西出口 1, 2: 西出口车道 2, 3: 西出口车道 3, 4: 西出口车道 4 数据检测断面

3: 检测断面 5: 南出口车道数据检测断面

4: 检测断面 6: 东出口车道 1, 7: 东出口车道 2, 8: 东出口车道 3, 9: 东出口车道 4 数据检测断面

5: 检测断面 10: 北出口车道

措施: 数据检测断面编号从: 统计平均间隔的起始时间到: 统计平均间隔的结束时间车辆数量: 车辆数占有率: 占有率 [%]

措施;从;到;车辆数量;占有率

;

;;

;

;全部车辆类型;全部车辆类型 1;0;600;21;0.0 2;0;600;211;0.1 3;0;600;57;0.0 4;0;600;177;0.1 5;0;600;35;0.03、东进口直行车道上行程时间与延误

（1）延误

编号

1:行程时间检测段 1

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档

时间;

延误;Stopd;Stops;

#Veh;Pers.;#Pers;车辆类别;全部;;;;;;

编号:;

3600;

14.0;

8.6;

0.46;

174;

14.0;

174;

全部;

14.0;

8.6;

0.46;

174;

14.0;

174;

（2）时间编号(东进口直行):从路段

在6.3 m 到路段在132.6 m, 距离

354.4 m

时间;行程时间;#Veh;车辆类别;

全部;;

编号:;

名称;东进口直行;东进口直行;

3600;

38.3; 174;4、东进口排队长度

排队计数器

1: 在路段位于

50.300m

均值:在时间间隔中的平均排队长度[m] 最大值:在时间间隔中的最大排队长度[m] 停车:排队车辆中的停车次数

时间;平均;最大;停车;

编号:;

600;

10;

57;

71;5、节点评价数据

节点 1:

裕华路与育才街交叉口

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档节点: 节点编号车流: 移动(方向从-到)车辆(全部): 车辆数, 全部车辆类型人均延误(全部): 人均延误 [s], 全部车辆类型延误(全部): 车均延误 [s], 全部车辆类型 Stops(全部): 车均停车次数, 全部车辆类型 t 停车时间(全部): 车均停车延误[s], 全部车辆类型平均排队:平均排队长度 [m] 最大排队: 最大排队长度[m]

节点;车流;车辆(全部);人均延误(全部);延误(全部);Stops(全部);t停车时间(全部);平均排队;最大排队;

1;东-西;

174;

13.4;

0.46;

8.6;12.7;61.4;

1;东-北;

12;

13.8;

0.50;

9.7;

1.3; 19.2;

1;东-南;

13;

26.4;

0.77;

20.7;

3.1; 13.9;

1;西-东;

146;

12.7;

0.45;

7.8;

9.5; 60.0;

1;西-北;

11;

26.6;

0.73;

19.2;

3.4; 19.9;

1;西-南;

27;

15.2;

0.59;

10.1;

3.2; 19.5;

1;南-东;

10;

82.3;

1.90;

64.2; 55.9;99.9;

1;北-西;

16;

25.3;

0.69;

18.0; 20.4;63.1;

1;南-北;

12;

92.8;

2.08;

70.6; 56.1;99.8;

1;南-西;

21;

107.0;

2.76;

82.3; 56.2;

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档 99.9;

1;北-南;

17;

29.3;

0.65;

21.4; 21.0;63.1;

1;北-东;

22;

42.2;

1.00;

32.7; 21.0;63.1;

1;全部;

481;

23.7;

0.69;

16.8; 22.0;99.9;

0;全部;

481;

23.7;

0.69;

16.8; 22.0;99.9;6、改变车速分布与车辆构成后的节点评价

节点 1:

裕华路与育才街交叉口

节点: 节点编号车流: 移动(方向从-到)车辆(全部): 车辆数, 全部车辆类型人均延误(全部): 人均延误 [s], 全部车辆类型延误(全部): 车均延误 [s], 全部车辆类型 Stops(全部): 车均停车次数, 全部车辆类型 t 停车时间(全部): 车均停车延误[s], 全部车辆类型平均排队:平均排队长度 [m] 最大排队: 最大排队长度[m] 节点;车流;车辆(全部);人均延误(全部);延误(全部);Stops(全部);t停车时间(全部);平均排队;最大排队;

1;东-西;

172;

14.8;

0.46;

9.2;16.2;75.5;

1;东-北;

13;

17.3;

0.62;

13.0;

2.3; 20.1;

1;东-南;

13;

23.6;

0.62;

18.3;

3.6; 13.5;

1;西-东;

146;

14.3;

0.49;

8.6;12.1;

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档 65.4;

1;西-北;

11;

36.4;

0.91;

29.0;

3.7; 19.2;

1;西-南;

28;

13.3;

0.46;

9.3;

3.1; 24.9;

1;南-东;

10;

82.3;

1.90;

64.2; 55.9;99.9;

1;北-西;

16;

25.3;

0.69;

18.0; 20.4;63.1;

1;南-北;

12;

92.8;

2.08;

70.6; 56.1;99.8;

1;南-西;

21;

107.0;

2.76;

82.3; 56.2;99.9;

1;北-南;

17;

29.3;

0.65;

21.4; 21.0;63.1;

1;北-东;

22;

42.2;

1.00;

32.7; 21.0;63.1;

1;全部;

481;

24.9;

0.70;

17.5; 22.6;99.9;

0;全部;

481;

24.9;

0.70;

17.5; 22.6;99.9；7、让行规则下节点评价

节点 1:

裕华路与育才街交叉口节点: 节点编号车流: 移动(方向从-到)车辆(全部): 车辆数, 全部车辆类型人均延误(全部): 人均延误 [s], 全部车辆类型延误(全部): 车均延误 [s], 全部车辆类型 Stops(全部): 车均停车次数, 全部车辆类型 t 停车时间(全部): 车均停车延误[s], 全部车辆类型

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档平均排队:平均排队长度 [m] 最大排队: 最大排队长度[m]

节点;车流;车辆(全部);人均延误(全部);延误(全部);Stops(全部);t 停车时间(全部);平均排队;最大排队;

1;东-西;

173;

0.4;

0.00;

0.0;

1;东-北;

12;

0.7;

0.00;

0.0;

1;东-南;

14;

1.8;

0.07;

0.0;

1;西-东;

145;

0.6;

0.01;

0.0;

1;西-北;

13;

5.2;

0.38;

1.4;

0.0;

1;西-南;

28;

0.5;

0.00;

0.0;

1;南-东;

15;

3.3;

0.07;

1.4;

0.9; 21.4;

1;北-西;

19;

0.6;

0.00;

0.0;

1;南-北;

23;

15.5;

1.00;

5.7;

1.2; 21.3;

1;南-西;

29;

5.4;

0.17;

0.9;

1.0; 21.3;

1;北-南;

18;

3.1;

0.06;

0.2;

0.0;

7.3;

1;北-东;

25;

6.6;

0.48;

2.0;

0.1;

7.3;

1;全部;

514;

2.0;

0.10;

0.5;

0.3; 21.4;

0;全部;

514;

2.0;

0.10;

0.5;

0.3; 21.4;8、停车让行下节点评价

节点 1:

裕华路与育才街交叉口

节点: 节点编号车流: 移动(方向从-到)车辆(全部): 车辆数, 全部车辆类型人均延误(全部): 人均延误 [s], 全部车辆类型延误(全部): 车均延误 [s], 全部车辆类型 Stops(全部): 车均停车次数, 全部车辆类型 t 停车时间(全部): 车均停车延误[s], 全部车辆类型平均排队:平均排队长度 [m]

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档最大排队: 最大排队长度[m 节点;车流;车辆(全部);人均延误(全部);延误(全部);Stops(全部);t 停车时间(全部);平均排队;最大排队;

1;东-西;

174;

0.3;

0.00;

0.0;

1;东-北;

11;

0.4;

0.00;

0.0;

1;东-南;

14;

0.7;

0.00;

0.0;

1;西-东;

145;

0.5;

0.01;

0.0;

1;西-北;

14;

2.3;

0.14;

0.1;

0.0;

1;西-南;

27;

1.3;

0.11;

0.2;

0.0;

1;南-东;

13;

4.9;

0.00;

0.0;

2.6; 30.4;

1;北-西;

17;

6.8;

0.06;

0.1;

1.9; 24.9;

1;南-北;

22;

18.9;

0.64;

5.2;

4.1; 30.3;

1;南-西;

28;

15.4;

1.43;

1.4;

3.9; 30.3;

1;北-南;

18;

15.9;

1.33;

0.8;

3.5; 24.9;

1;北-东;

24;

16.5;

1.58;

3.2;

3.5; 24.9;

1;全部;

507;

3.8;

0.24;

0.5;

1.6; 30.4;

0;全部;

507;

3.8;

0.24;

0.5;

1.6; 30.4;

五、

实验结论

1、常用检测器的设置对结果的输出影响巨大 2、改变车速分布会形成不同的时间延误 3、改变车辆构成也会影响仿真结果的输出 4、无信号交叉口与有信号控制的交叉口，随车流量的增加，延误先增加后减

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档小实验报告四：

信号协调控制对城市干道交通运行效益的比较分析

一、实验目的

在第二章十字信号交叉口仿真的基础上，通过添加路口各方向上的过街行人和各路段上的非机动车，完善机非混合城市交叉口的相关仿真设置，掌握交叉口行人和非机动车的仿真方法。

二、实验内容

1、人行横道的设置和行人的添加 2、交叉口行人过街信号设置 3、非机动车道的设置 4、非机动车流的添加以及路径决策 5、非机动车信号设置 6、三、实验步骤

1、了解基础数据 2、新建文件与导入底图 3、创建行人车辆构成 1)添加行人速度期望分布 2)创建行人车辆构成 4、交叉口东进口方向过街行人仿真 1)创建东进口人行横道 2)为东进口人行横道添加流量 3)为东进口人行横道添加行人信号 4)编辑交叉口节点 5)为东进口行人和车流交汇添加冲突区 5、交叉口其他方向过街行人仿真 6、创建非机动车车辆构成 7、交叉口东进口方向非机动车仿真

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档 8、交叉口其他方向非机动车仿真 9、优化交叉口各交通流间冲突设置

四、实验结果与分析

1、不合理的信号设置以及衔接不当的信号相位会造成行人、非机动车、机动车之间的混乱。

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档

五、实验结论

1、行人的不确定性给交叉口的仿真带来一定的模糊性和差异性 2、非机动车道的连接较困难 3、行人和非机动车的地位不可低估 4、合理安排交叉口机动车和非机动车的通行有助于提高交叉口的效率

5、不合理的信号设置以及衔接不当的信号相位会造成行人、非机动车、机动车之间的混乱。

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实验报告五：

公交站点设置对交叉口运行效益的影响的仿真分析

一、实验目的

掌握路网、城市干道交通信号协调和公交站点线路的仿真方法二、实验内容

1、城市干道两相邻交叉口道路仿真系统的建立 2、干道信号协调仿真 3、无公交专用道情况下公交线路和公交站点的设置 4、有公交专用道情况下公交线路和公交站点的设置

三、实验步骤

1、了解熟悉基础数据 2、新建文件与导入底图 3、城市干道两相邻交叉口道路仿真系统的建立 1)完善和改变裕华路与育才街交叉口设置 2)创建裕华路和体育街交叉口 3)连接两个相邻交叉口 4、干道信号协调 1)修改裕华路和体育街交通信号参数 2)创建裕华路和体育街信号机 3)设置裕华路和体育街交通信号创建评价指标 4)调整信号控制机的偏移 5、无公交专用道情况下公交线路和公交站点的创建 1)创建公交站点 2)创建公交线路 6、有公交专用道情况下公交线路和公交站点的创建 1)设置公交专用道路

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档 2)创建公交站点 3)创建公交专用线路

四、实验结果与分析

不同信号控制偏移条件下的延误时间：

（1 1）

编号(裕华路东西干道):从路段

在7.7 m 到路段在131.1 m, 距离

723.6 m

时间;行程时间;#Veh;车辆类别;

全部;;

编号:;

名称;裕华路东西干道;裕华路东西干道;

3600;117.8;124;（2 2）

编号

1:行程时间检测段 1

时间;

延误;Stopd;Stops;

#Veh;Pers.;#Pers;车辆类别;全部;;;;;;

编号:;

3600;

68.2;

47.8;

1.52;

124;

68.2;

124;

全部;

68.2;

47.8;

1.52;

124;

68.2;

124;（3 3）

编号(裕华路东西干道):从路段

在7.7 m 到路段在131.1 m, 距离

723.6 m

时间;行程时间;#Veh;

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档车辆类别;

全部;;

编号:;

名称;裕华路东西干道;裕华路东西干道;

3600;170.7;

96;（4 4）

编号

1:行程时间检测段 1

时间;

延误;Stopd;Stops;

#Veh;Pers.;#Pers;车辆类别;全部;;;;;;

编号:;

3600;121.1;

93.8;

2.32;

96;121.1;

96;

全部;121.1;

93.8;

2.32;

96;121.1;

96;

五、实验结论

1、不同信号控制条件下，得到的仿真评价参数不一样 2、城市干道两相邻交叉口道路仿真系统的建立相对复杂 3、干道信号协调仿真设置必须事先计算好协调方案的相关参数 4、无公交专用道和有公交专用情况下公交线路和公交站点的设置的区别相对较大

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档实验报告六：

城市互通式立交交通建模与仿真分析

一、

实验目的掌握交通仿真系统 VISSIM 进行立交桥仿真的方法

二、

实验内容

1、控制点选取 2、道路的起终点高度设置 3、道路的厚度设置

三、实验步骤

1、了解熟悉基础数据 2、新建文件与导入底图 3、设置立交主路 1)设置北进口至南出口路段 2)输入北进口流量及仿真测试 3)设置南进口至北出口路段 4)输入南进口流量及仿真测试 5)设置其他路段 4、设置立交匝道

四、实验结果与分析

1、匝道的设置线性不够好 2、缓和点的个数取得偏小

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五、实验结论

1、立交桥的设置更加复杂。

2、涉及到高程的输入必须十分仔细地设置控制点的高程

3、匝道的设计必须根据地形和实际设计车速以及交通状况设置

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实验报告七：

基于 M VISSIM 的城市环形交叉口信号控制研究

一、实验目的

掌握环形交叉口处车道组设置、流量输入、交通流路径决策和冲突区设置等仿真操作的方法和技巧以环形交叉口为依托，掌握添加天空、房屋、树木等三维模型的方法。

二、实验内容

1、环形交叉口的设置方法 2、三维静态模型的添加 3、三、实验步骤

1、了解熟悉基础数据 2、新建文件与导入底图 3、创建进出口车道 4、环岛内路段设置 5、添加流量并设置车流运行规则 6、添加三维场景 7、四、实验结果与分析

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五、实验结论

1、环岛的设置比较简单，因为没有信号控制，设置让行规则即可 2、三维模型加入后，使得仿真更加具有立体感和真实感，更加逼真。

3、细节的设置是的整个软件更加完善和饱满。

指导教师批阅意见：

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指导教师签字：

2013 年

月

日

备注：

注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。

篇3：FPGA交通灯实验报告

目前交通灯广泛应用于道路交通建设中。本文设计一个十字路口交通灯控制电路, 要求东西、南北两条干道的红、绿、黄交通灯按要求循环变化, 并以倒计时方式指示干道通行或禁止的维持时间。在QuartusⅡ软件环境中设计、仿真, 并在FPGA实验板上实现所设计电路的功能[1,2]。

1系统概述

1.1 设计思想

基于FPGA的交通灯系统控制设计包括4大模块, 分别为脉冲发生、状态定时、交通灯闪烁的控制、闪烁时间的控制, 基本原理如图1所示。

1.2 总体工作情况

交通灯控制要求如表1所示。

该设计的交通灯控制分为6个状态。由于各状态持续时间不同, 所以电路的核心控制部分是状态机和定时器, 状态机在定时器触发下周期性循环, 状态码控制6个灯以一定的规律变化[3]。变化情况如图2所示。

系统脉冲由FPGA开发板晶振经过分频电路实现。状态定时由74190可逆十进制计数器和T′触发器实现, 只要置数合理, 翻转信号到位, 就可以使电路在东西 (I) 、南北 (J) 两个控制状态间翻转。红、黄、绿灯的闪烁由7485数字比较器和组合逻辑控制, 其中7485数字比较器用于比较计数器当前持续状态和所需要的状态全部时间, 并做出相应的变化[4]。组合逻辑控制由AHDL文件编写真值表实现。时间显示由AHDL文件编写真值表实现, 输入正确的逻辑, 七段译码电路即能得到正确的时间显示。

1.3 各功能的组成

整个电路可以分为4大部分, 包括脉冲发生、状态定时、时间显示和数字比较—组合逻辑控制。

1.3.1 脉冲发生

脉冲发生器为整个系统提供驱动, 将输入端分配给FPGA实验板的PIN55引脚, 则会由实验板上产生频率为10 MHz的输入脉冲, 用7片7490, 每一级都构成10分频电路, 使频率从10 MHz降低为1 Hz[5]。

1.3.2 状态定时

状态定时可由预置BCD码初值的74190级联实现, 构成减计数器。级联原则是:低位计数器从全0状态变为最大码值状态时可使高位计数器减1。级联方式分为异步和同步两种, 本文采取的是异步级联方式, 即低位计数器溢出信号控制高位计数器的记数脉冲输入端。可根据计数器的时钟触发方式, 在低位计数器状态码从全“0”变为最大码值的瞬间, 为高位计数器提供有效的计数脉冲边沿。具体做法是将低片位的溢出信号RCON端口接到高片位的计数脉冲CLK, 实现两位BCD码的置数、翻转和借位, 使系统表示的数字能在22～16之间循环[6]。

74190功能说明:

(1) GN为计数器使能控制端, 低电平有效。当GN为高电平时, 禁止计数。

(2) DNUP为计数方式控制, 接高电平为减计数, 接低电平为加计数。

(3) LDN为异步预置数控制。当LDN为低电平时, 计数器状态QD, QC, QB, QA分别等于D, C, B, A。

(4) 计数器位序由高至低顺序为QD, QC, QB, QA。QD为最高位MSB, QA为最低位LSB。

(5) 计数脉冲CLK上升沿有效。

(6) 当计数器输出QDQCQBQA为十进制加计数的最大状态码“1001”或为减计数的最小状态码全“0”时, 极值状态码指示MAX/MIN输出为高电平。

(7) 当极值状态码指示MAX/MIN为高电平且CLK为低电平时, 溢出信号RCON为低电平, 即RCON与计数脉冲同步。

系统记数脉冲为1 Hz时, 如表2所示, 当I状态 (东西控制状态) 的定时时间为22 s, 计数器应该先预置22的BCD码;同理, J状态 (南北控制状态) 之前应该预置16的BCD码。

状态计时电路由两片74190级联而成, 构成22和16自翻转的电路。其要解决的核心问题包括置数, 翻转和借位。根据74190芯片的特点, 可分析其实现原理如图4所示, 通过溢出信号RCON的上升沿实现借位, 使得数字能够从20到19, 个位向十位借位, 顺利过渡。

置数和翻转之间有先后关系, 即须先置数后翻转。如表3所示, 分析两个BCD码各位特点, 可知两者D7D6D3D0位均为1, D1位均为0, 而D5D4D2位不同, 如图5, D5D4D2位由状态电平S来控制, 当为I状态时, 计数器的预置的数为D5=0, D4=D2=1, 而为J状态时, 计数器的预置的数为D5=1, D4=D2=0, 根据74190的功能, 将2片74190的MAX/MIN引出, 通过与非门, 分别连在高位和低位的LDN置数端, 通过分析可知, 当计数器从01减到00时候, 高低位的MAX/MIN均为高电平, 经过与非门以后为低电平, 74190被置数, 其置数值由状态S来决定, S是由LDN端信号经过一个T′触发器决定的, 即LDN信号每置数一次, S翻转1次, 从而区分16和22状态。按这个结构, 可分别置数16和22, 使其实现自翻转。

图5为状态定时模块的实际连接图。

1.3.3 时间显示

时间显示要用到7段显示译码电路, 由于是两位BCD码, 故用二选一数据选择器, 选择端S接一个频率很高的方波 (如1 kHz) ;数据比较器的输出和1 Hz脉冲作为AHDL模块的输入, 即可正确显示时间[7]。

为正确显示时间, 用AHDL文件自编译码真值表如下:

1.3.4 数字比较—组合逻辑控制

该模块将状态定时模块输出的时间与时间节点进行比较, 从而确定电路处于22 s或者16 s的具体的某个状态。由表1可知, 东西 (I) 或南北 (J) 的控制状态都有3个阶段的控制逻辑, 分别对应3个时间段:1～3 s, 4～6 s和大于6 s, 因此, 采用数字比较器进行比较, 确定定时值小于4 s或大于6 s, 方法如图7所示, 采用4片7485数字比较器, 两两级联[8], 其中一个由状态定时模块的输出与4即二进制0100比较;另一个由状态定时模块的输出与6即二进制0110比较。

编写组合逻辑真值表, 将状态信号S, 两个数字比较器的输出Y1, Y2和1 Hz脉冲作为输入, 各个灯的状态作为输出。从而根据逻辑关系得出对应时间电路的状态, 控制红、黄、绿灯处于不同的状态。S判断电路处于22 s状态还是16 s状态, Y1, Y2区分东西、南北六个阶段状态, 1 Hz脉冲实现绿灯闪烁[9,10]。

2电路的组构与调试

来用Quartus Ⅱ软件设计各个模块, 并进行仿真。确认结果后, 下载至FPGA实验板中, 进行相应的硬件调试, 调试结果与仿真结果相一致。图8为仿真波形, 系统上电需要调整的过程, 因此电路正常工作前重复了22 s的状态。

3结语

本文利用Quartus Ⅱ软件环境下进行了编译及仿真测试, 通过FPGA芯片实现了一个实用的交通信号灯控制系统。由于设计采用了EDA技术, 提高了设计的效率和精确度。

参考文献

[1]崔葛瑾, 沈利芳, 李伟民.基于FPGA的数字电路系统设计[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2008.

[2]马建国, 孟宪元.FPGA现代数字系统设计[M].北京:清华大学出版社, 2010.

[3]刘明丹.基于数字电路对交通灯控制的研究与设计[J].实验技术与管理, 2005 (6) :30-33.

[4]张申科, 崔葛瑾.数字电子技术[M].北京:电子工业出版社, 2005.

[5]白莹杰, 杜建铭, 罗一星.基于FPGA的脉冲分频技术研究[J].微计算机应用, 2010 (3) :67-71.

[6]王振红.FPGA开发与应用[M].北京:清华大学出版社, 2010.

[7]孙文胜, 郑玲玲.LED真彩显示屏扫描控制的研究[J].液晶与显示, 2008 (6) :732-735.

[8]张爱华.一种改进的开关级数字比较器[J].西安邮电学院学报, 2007 (12) :48-50.

[9]朱进洲, 李署坚.利用FPGA实现可编程数字下变频器[J].无线通信技术, 2001 (3) :57-59.

篇4：交通信号灯仿真实验开发

【关键词】智能交通；交通信号灯；仿真

1.研究背景

随着经济的发展进入了快速增长时期，世界各国的汽车数量急剧增加，路网通行能力越来越不能满足交通量增长的需要，由此引发的交通拥挤、交通事故、环境污染以及能源浪费日趋严重，已成为全球共同关注的社会问题之一。交通信号灯仿真技术是一个全面应用信息技术、计算机技术、传感器技术自动控制技术、人工智能技术的交通仿真系统，是应用以上技术向道路使用者及交通管理者提供帮助和服务的系统。交通信号灯仿真实验以计算机作为辅助工具，利用其可重复性可持续性模拟交通运输状况进行道路通行能力分析研究，对于再现复杂交通环境条件下的车流运行特征，弥补观测数据不足解决交通流车速、流量关系曲线的外延问题都有着其它方法和手段无可比拟的优势因此，通过计算机集成和优化，采用模拟预测和实施仿真系统进行分析研究将是道路通行能力研究的未来发展方向。

2.国内外研究现状

2.1国外研究现状

国外比较典型的交通信号仿真系统分析，由于城市区域内各交叉口处的交通流一般是互相关联的，所以提高某一交叉口的通行为一个理想的城市区域自适应交通信号控制系统，人们希望它具有诸多功能如自适应性能力或减少车辆在该交叉口的延误有可能引起关联路口更多的延误，即子系统最优并不能保证总系统最优。因此，实施交叉路口间的协调自适应控制能够获得更好的效果。做特定线路上的公交或特种车辆优先控制、自学习功能、容错功能等。但目前还没有哪个系统能真正实现上述所有功能，城市区域交通信号控制还处于不断的发展阶段。自1963年加拿大多伦多市建成了世界上第一套由数字计算机实现的城市区域交通信号控制系统以来，人们相继完成了很多区域交通控制系统，其中最有代表性的有TRANSYT、SCOOT、SCATS等。

2.2国内研究现状

国内对交通信号灯仿真技术的研究仍处于非常零散的状态，缺乏系统而全面的研究。作为智能运输系统的一项主要内容，交通信号灯仿真技术一直未引起足够的重视与道路CAD技术的发展状况相比，道路和交通信号灯仿真设计有机结合的计算机辅助系统方面的研究工作仍十分薄弱。20世纪90年代以后国内交通工程界逐步意识到交通信号灯仿真研究的重要性东南大学、交通部公路科学研究所及武汉理工大学等科研单位开展了一些实质性的研究，并取得了一定的成果。总的来说，国内仿真研究仍只局限于解决单一问题，如对二车道公路通行能力的仿真、高速道路入口匝道范围交通的仿真、优先控制T型口交通的仿真等，在这方面还值得进一步深入研究。

我国的智能交通系统的研究是在借鉴发达国家的先进控制系统的基础上开始的当时各地引入了不同国家的智能交通系统，体系的混乱极大的影响了我们对智能运输系统的理解和研究。而且我国城市交通流特性、道路条件和交通法规等方面与发达国家之间有很大差异，因此不能照搬国外现成的交通流模型或仿真系统，所以更要加强理论研究工作，尽快建立适合我国国情的智能运输系统各个部分的关键理论和技术支持。

3.存在的问题

解决城市交通问题的关键是全局优化，国内外已从多个角度研究了多路口的信号优化，针对路网的仿真研究也得到了重视，提出了一些仿真框架，并在一定程度上实现了仿真，但是存在的主要问题有：

（1）现实路网中不确定性因素众多，现有模型尚不能充分反映客观世界状况仿真结果的可信程度受到模型的限制。采用宏观统计方法的仿真系统按照某个固定的概率分布进行仿真，没有充分反映交叉口的微观交通流特性。基于交通流的宏观描述，很难为研究道路规划、交通管理和信号控制等进行决策支持。

（2）没有仿真系统内核设计的概念，系统的可扩展性不够好。论文中实现的对多路口的仿真实现流程清晰，但是路网中交通信息的提取并不方便，最主要原因是没有设计独立的数据层。目前应用级别的研究还处于发展阶段，考虑到系统的可扩展性不应该把应用级别的仿真也包含入内核系统。

（3）忽视了仿真软件的初衷是为了促进交通控制理论的成熟与发展没有从信号交通控制理论的特征来搭建仿真软件。信号交通控制理论的显著特点是以交通系统中重要信息的采集为依据，对影响系统性能的控制点进行参数设置。所以，信号交通仿真系统的内核不在于复杂控制方案的模拟，而是最大限度的暴露访问仿真系统中各个实体的接口，以及控制点参数设置读取的接口。

4.研究目的及意义

随着经济的发展和城市化水平的提高，交通拥挤、环境恶化的问题越来越突出严重制约着城市的进一步发展。交通信号灯仿真是智能交通系统的一个分支，交通信号灯仿真是智能交通系统的一个前身，它为智能交通系统提供了理论依据，是交通系统更加人性化，从而使交通系统达到人性化与智能化得统一，同时也是未来交通系统的一个必然的发展趋势。

智能交通系统是现代交通系统的核心，它的本质就是通过信息技术的有效应用最大限度的发挥已有交通基础设施潜力，并引导合理的交通行为。智能交通系统的发展不仅促进了城市交通管理水平的提高，而且也改善了城市交通状况，提高了道路的服务水平，为城市可持续发展创造了条件，同时也推动了交通相关产业的发展，对城市现代化的建设有着重要的意义。

5.结论与展望

5.1结论

科学的信号灯控制可以提高道路的使用效率，提高城市的通行速度。交通信号自动控制是交通控制的重要组成部分，是交通科学管理的一种有效手段。该系统部分功能比现在运行的系统更加智能化增加了系统的准确性，缓解了交通拥挤。使车辆行驶和道路导航实现智能化但是现在的智能交通系统整体表现为概念的炒作远大于实际操作，为了促进智能交通系统的发展和应用，智能运输系统各个部分的关键理论和技术的科研攻关成为各科研学术团体面临的重大挑战，智能交通系统理论方面的突破是发展智能交通系统的基础具有非常重要的意义。

5.2展望

随着计算机水平以及信息技术的发展智能交通系统将会成为未来各国交通的主流，交通信号灯仿真软件是智能交通的一个方面。它为智能交通系统提供了理论依据是智能交通系统成为可能。由现今的局域网连接，演化成为互联网连接已经成为一个趋势。交通信号灯仿真软件是智能交通信号系统的前身，对未来智能交通系统的实现有着重要的作用，我想在不久的将来交通系统会更人性化，到那个时候交通环境会更加通畅。

参考文献：

[1]沈雯敏.道路交通安全[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]安实.城市智能交通管理技术与应用[M].北京：科学出版社，2005.

[3]邹智军.城市道路交通仿真研究[D].上海：同济大学，2000.

[4]刘智勇.智能交通控制理论及其应用[M].北京：科学出版社，2003.

篇5：FPGA交通灯实验报告

姓名：学号：班级：通信同组成员：

上课时间：周二16：20-18：10

移动台主被叫实验

一、实验目的

1、掌握移动台主叫正常接续时的信令流程。

2、了解移动台主叫时被叫号码为空号时的信令流程。

3、了解移动台主叫时被叫用户关机或处于忙状态时的信令流程。

4、了解移动台主叫时被叫用户振铃后长时间不接听的信令流程。

5、掌握移动台被叫正常接续时的信令流程。

6、掌握通话结束呼叫释放时的信令流程。

7、了解被叫用户振铃后长时间不接听时移动台被叫的信令流程。

二、实验仪器

1、移动通信实验箱一台；

2、台式计算机一台；

3、小交换机一台：

三、实验原理

处于开机空闲状态的移动台要建立与另一用户的通信，在用户看来只要输入被叫号码，再按发送键，移动台就开始启动程序直到电话拨通。实际上，移动台和网络要经许多步骤才能将呼叫建立起来。以移动台和移动台进行通信为例，就包括主叫移动台和主叫MSC建立信令链接、主叫MSC通过被叫电话号码对被叫用户进行选路，即寻找被叫所处的MSC、被叫MSC寻呼被叫MS并建立信令连接过程等三个过程。本实验主要是让学生掌握移动通信中移动台主叫时MS和MSC之间的信令过程、以及为了完成通话连接，主叫MSC和被叫MSC之间的信令过程（即七号信令中的部分消息）。

四、实验内容

1、记录正常呼叫的过程中，移动台主叫部分和被叫部分的信令流程

2、记录被叫关机时，移动台主叫部分的信令流程

3、记录被叫振铃后无应答时，移动台主叫部分和被叫部分的信令流程

4、记录被叫号码无效时，移动台主叫的信令流程

5、记录通话结束后，呼叫链路释放的信令流程

五、实验步骤主叫实验：

1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“主叫实验”图标，进入此实验界面。

2、点击“初始化”键，看到消息框中出现“初始化”完成。再点击“开机”键，从而使移动台处于开机状态。

3、移动台主叫实验需要某一个被叫移动台的配合，在教师的协调下，选择一个作为被叫的实验箱，并了解此被叫的电话号码。

4、下面进行呼叫建立正常的实验。

（1）提示被叫通过点击学生平台上的“初始化”、“开机”键，使被叫处于开机空闲状态。

（2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫学生戴上实验箱上配备的耳机，充当话机。主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。

（3）由于被叫处于开机空闲状态，很快被叫学生平台的电话将振铃。（4）被叫振铃后，控制被叫学生平台的学生按动被叫实验界面上的“摘机”键，被叫学生戴上实验箱上配备的耳机。主叫学生平台上会提示“进入通话中”。

（5）通话结束，主叫主动挂断电话。主叫学生按动学生平台界面上的“挂机”，并放下实验箱上的电话。主叫学生平台会显示通话链路释放。

5、被叫无应答的情况下的信令流程

（1）提示被叫通过点击学生平台上的“初始化”、“开机”键，使被叫处于开机空闲状态。

（2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。（3）由于被叫处于开机空闲状态，很快被叫学生平台的电话将振铃。（4）被叫振铃后，让被叫学生不按动“摘机”键。等待1分钟后，被叫MSC释放链路的信令显示在被叫学生平台上。

6、进行被叫未开机时的信令流程实验。

（1）让被叫学生按动被叫学生平台上的“关机”键，使被叫移动台处于关机状态。

（2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫学生拿起实验箱上的话筒。主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。

（3）由于被叫移动台处于关机状态，主叫MSC将从被叫MSC收到ISUP RELEASE消息。

7、被叫号码无效时的信令流程。

（1）主叫在学生平台上输入教师规定的一个号码（此号码不对应任何实验箱，因此可认为是个不合法的号码），并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮。

（2）学生平台上会显示紧接着的所有的信令过程。最后会弹出对话框提示“本号码是空号，请挂机”。学生放下电话。

8、进行以上4种情况的实验时，每一实验结束后，结合实验原理中的信令流程图认真分析信令流程并做相应的记录。被叫实验

1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“GSM移动台被叫”实验图标，进入此实验界面。

2、点击“初始化”键，看到消息框中出现“初始化”完成。再点击“开机”键，从而使移动台处于开机状态。

3、移动台被叫实验是同一个主叫移动台配合进行的，在教师的协调下，确定作为主叫的实验箱。

4、下面进行呼叫建立正常的实验，主要观察移动台被叫的信令过程。（1）等待主叫移动台拨叫本实验箱上的移动台。

（2）被叫MSC寻呼被叫移动台结束后，被叫MSC与被叫移动台之间的信令连接建立。过片刻，被叫实验箱振铃。

（3）按动学生平台上的“摘机”键并且佩戴实验箱上的耳机作为电话听筒。

5、下面进行通话结束呼叫释放的实验。

（1）通话结束，被叫主动挂断电话，观察学生平台上呼叫释放的信令流程。

6、下面进行呼叫建立时被叫振铃不应答的实验，观察移动台被叫的信令过程。

（1）等待主叫移动台拨叫本实验箱上的移动台。

（2）被叫MSC寻呼被叫移动台结束后，被叫MSC与被叫移动台之间的信令连接建立。

7、进行以上三种情况的实验时，每一实验结束后，结合实验原理中的信令流程图认真分析信令流程并做相应的记录。

六、实验准备以及信令流程

1、实验界面

获得本机电脑的IP地址，由此查得本机号码并记录在SYSTEM中

实验所用的软件界面：

2、主叫初始化：

分析：这个过程是主叫MSC向被叫MSC发送的最早的一条信令。当主叫MSC查询到被叫MSC的地址后，就向被叫MSC发送IAM消息，此消息中包含主叫号码、被叫号码和业务类型等。被叫MSC根据这条消息就可以知道主叫的电话号码、以及被寻呼的被叫号码。根据被叫号码被叫MSC可以在相应的位置区对被叫MS发起寻呼

3、移动台开机：

分析：经过了两个阶段：

1、接入阶段：信道请求，信道激活，信道激活相应，立即指配（建立“手机”（电脑）与BTS（BSC）建立了暂时固定的关系）；

2、鉴权加密阶段：鉴权请求，鉴权响应（应答）

4、选择被叫（输入被叫号码，点击“OK”键主叫显示界面）：

分析：主叫用户的身份已经得到了确认，网络认为主叫用户是一个合法用户，允许继续处理呼叫。

5、主叫呼叫、被叫接通:

分析：呼叫过程中，被叫振铃，通过按“摘机”键实现双方通信。MS发送一个SET UP 消息（携带有被叫号码和主叫标识等更为详细的信息），MSC收到此消息后，首先向VLP查询该用户的相关业务信息，VLR根据此次业务类别和开户时MS已经申请的业务信息，决定此次呼叫是否可以继续；继续的话，进行被叫分析，根据被叫号码，寻址到被叫的HLP，在经过一些信令传输过程，达到最终通话

6、被叫主动挂断:

分析： MS向被叫MSC发送ISUP PELEASE消息，这时被叫MSC就会向主叫的MSC发送ISUP RELEASE消息，收到此消息的主叫MSC就会向MS发送DISCONNECT消息，开始链路释放。实验结果显示被叫未开机

7、主叫主动挂断电话: 主机处单机“挂机”键。

分析: MS向主叫MSC发送ISUP PELEASE消息，这时主叫MSC就会向被叫的MSC发送ISUP RELEASE消息，收到此消息的被叫MSC就会向MS发送DISCONNECT消息，开始链路释放。

8、被叫未开机

主机处单机“呼叫”键，而显示被叫未开机。

分析：被叫MSC收到主叫MSC发送来的初始化地址消息ISUP INITIAL ADDRESS后，被叫MSC将根据初始化地址消息中包含的被叫用户的信息进行查询。如果被叫被开机，则向主叫MSC发送ISUP RELEASE消息，收到此消息的主叫MSC则向主叫MS发送DISCONNECT消息，进行链路的释放

9、被叫未开程序:

分析：被叫未开程序，类似于拨号时不存在此被叫号码，从而显示无法建立信令连接

七、思考题

1.实验中，若主叫无法呼叫被叫方，分析可能产生的原因。答：

（1）硬件连接的问题；（2）机器问题；

（3）实验开始前未点击“初始化”；（4）被叫方关机；

（5）被叫正在与其他人进行通话；（6）系统文件配置问题。

2.实验中，小交换机的作用是什么？如果配置文件的端口和实际连接端口不符，会出现什么现象？答：小交换机中在实验中的作用是将主叫与被叫两台PC之间建立连接，将主叫呼叫的信息传送给被叫一方。如果配置文件的端口和实际端口不符则会弹出警告的对话框显示无法建立与被叫的信令连接。

3.系统配置文件主要有什么作用？答：由于在实验中计算机实现包括MSC、VLR、HLR、AUC等实体的网络子系统功能，所以需要在软件平台中存储用户信息，保证两台电脑上这两个数据库是完全一样的。SYSTEM文件中包括的内容有：学生计算机的IP地址+对应学生平台的手机号码（11位）+IMSI国际移动用户识别码+TMSI号+LAI定位区标识+小交换机号（实验箱跟交换机接口的序号）。

4.分析个人11位手机号码的基本组成，IMSI和TMSI各有什么作用？答：手机号码MSISDN，共11位，N1N1N3+H1H2H3+SN，N1N2N3是数字蜂窝移动业务接入号如：移动的138、139，联通的130，131等。H1H2H3是HLR识别号，全国统一分配，SN为用户自行分配号码。

IMSI国际移动用户识别码，是识别移动用户的标志，IMSI是全网和全球唯一的（非法制造商也可能造出IMSI相同的SIM卡），一般在入网和TMSI更新失败时使用。IMSI存储在SIM卡和HLR中，IMSI为15位数字，所有IMSI的前五位460（中国代码）00/02/07/01/03/05/20（移动网代码）是固定的，移动国家码和移动网号后为10位MSIN，分配为H1H2H3 9××××××。H1H2H3是HLR识别号。比如手机号：***对应的IMSI为：***。TMSI：临时移动用户识别码，它是IMSI的临时“代表”，出于IMSI的安全考虑，为尽量避免在空中接口传递IMSI，由VLR给用户分配的，TMSI在当前VLR中是唯一的。TMSI，共8位，本地有效，要保证每个MS不同即可。

当用户漫游至其它VLR时，当前VLR向前一VLR查询用户TMSI，查询成功后当前VLR完成对用户的鉴权，并重新给用户分配一个新的TMSI，前一VLR将用户的过期TMSI和用户信息删除；如果查询失败，则当前VLR向用户归属HLR查询用户IMSI，完成鉴权。

5.主被叫初始化时，系统提示“完成IMSI附着”是什么意思？答：IMSI 附着，对应用户开机,并和MSC保持着联系。

6.GSM系统中的Um接口、A接口、No.7信令在实验平台上是如何实现的？答：实验箱上的无线射频接口相当于GSM实际系统中的Um接口，实验箱与学生平台之间的串口相当于实际系统中的A接口，MSC/VLR与MSC/VLR之间的通信信令由实验室局域网进行传输，模拟了实际系统中MSC和MSC之间的No.7信令传输系统。

八、实验心得

篇6：FPGA交通灯实验报告

专业班级计算机15 学生姓名高君宇学号 2110505112 提交日期 2014年6月8日 Email 309852008@qq.com

实验一

基于Boson Netsim软件的路由器配置实验

一、实验目的

（1）掌握路由器等设备的配置，掌握简单的组网技术。（2）了解路由器、交换机等网络常用设备的配置方法；（3）掌握CLI方式（命令行）下IOS命令的使用；

（4）掌握静态路由和动态路由（RIP、OSPF）的配置方法。

二、实验内容

本实验要求学生自行构建一个网络拓扑，要求包括3个以上路由器，用于连接两个以太网，每个以太网至少包括1台主机；完成路由器、主机等设备的配置；使用RIP或OSPF来维护路由器的路由表。

三、实验步骤

步骤一：首先连接拓扑图，两个主机通过三个路由器实现连接。

步骤二：配置各个路由器的名称，端口IP地址，子网掩码，封装格式及时钟频率。步骤三：配置各个主机的IP地址，子网掩码，以及与其相连的路由器端口地址。步骤四：配置RIP协议，实现路由选择及IP分组转发。

四、实验过程及结果

Router1：

Router2：

Router3：

PC1

PC2

结果：

配置静态路由： R1：

R2：

R3：

配置动态路由： R1:

R2:

R3:

五、实验分析

（1）命令

Configure terminal：特权模式进入全局配置模式；

Hostname router：配置路由器名称命令；

Encapsulation hdlc：封装帧（3种串行接口帧封装格式，HDLC是默认的封装格式；

Clock rate：设置时钟频率；

No shutdown：激活接口（在执行激活命令后，接口状态刚开始还是up状态，又

变成down状态了，之所以出现这种现象，是因为还没有配置另一端接口，它还处于非活动状态，还不能接收来自于现在这个接口的任何信息）

Ping：因特网包探测器，用于测试网络连接量的程序。

（2）结果分析

Ping命令会发送一个ICMP回声请求消息给目的地并报告是否收到所希望的

ICMP回声应答；一般的，连续发送4个32字节的ICMP请求包，而此实验中发送了5个，收到了5个；根据是否收到回声应答以及回声响应时间来判断网络的连通性。

Time：响应时间，值越小，说明连接这个地址速度越快 TTL：生存期，即路由跳数

六、实验心得

通过这次实验，我对于路由器的配置过程有了更深地了解，同时也对网络连接的基本原理有了实际化地体验，以前只是在书本上看到局域网之间，广域网之间连接通过网桥，路由器等，但具体的实施只靠图片及想象，而这次实验让我亲身实践了解，我相信会有更深地认识的。

实验二

利用分组嗅探器（ethereal）分析协议HTTP

一、实验目的

利用ethereal软件分析HTTP及其下层协议（TCP协议、IP协议等），了解网络中数据封装的概念，并掌握HTTP及TCP协议的工作过程。（1）掌握计算机网络中数据封装的概念；

（2）掌握HTTP协议的基本原理及数据包格式；

（3）掌握TCP协议的连接建立、数据传输、连接释放的过程；（4）掌握IP协议的基本原理和IP分组的格式。

二、实验内容

本实验要求学生从ethereal截获的报文中提取并分析HTTP请求报文和HTTP应答报文；综合分析截获的报文，概括HTTP协议的工作过程；从截获报文中选择TCP建立连接和释放连接的报文，分析各个字段的值并概括TCP协议的工作过程；从截获报文中分析IP协议的工作过程和IP分组的格式。

三、实验结果与分析

分析：

实验中第5行中IP为115.154.86.61的客户端向域名为up.ijinshan.com发送请求建立TCP连接，序列号为0，长度为0，最大分段大小为1460；

第6行中up.ijinshan.com向115.154.86.61发送响应，序列号为0，下一个期待的号为1（表示序列号为0的序列已收到），窗口大小为5840，最大分段大小为1460；

第7行中客户端向服务端发送了一个确认，序列号为1，下一个期待的号为1，窗口大小为64240，长度为0；此时通过三次握手协议连接已经建立。

第8行中http客户端发送http请求报文以便进入TCP连接插口，使用永久连接；第9行中服务端向客户端发送一个确认，序列号为1，下一个期待的号为195，窗口大小为6432，长度为0；

第10行中服务端又向客户端发送一个响应的http报文，表示收到请求报文；

第23行中客户端又向服务端发送http请求报文，分析原因是可能服务端发送的响应http报文丢失；

第25行服务端又向客户端发送一个响应的http报文；

第26行客户端发送响应报文，序列号为393，期待下一个序列号为1225，此时窗口大小为63016，长度为0；

第5行的IP报文分析：

源地址：115.154.86.61

目的地址（域名）：114.112.68.214（up.ijinshan.com）

版本号：4

报头长度：20个字节

服务类型域：0x00

总长度：48

标识域：0x224f（8783）

分段标志：DF=0x04，即不允许分段

段偏移量：0

生存期：64

协议域：TCP

头校验和：0x0000

源地址：115.154.86.61

目的地址：114.112.68.214

TCP：源端口——52101；目的端口——http（80）

分析http协议工作过程:(1)浏览器分析超链指向页面的URL。

(2)浏览器向 DNS 请求解析 http://.edu.bit.software.ftptrans;

四、实验结果

字符界面：

UI初始化界面：

soket实现上传功能：

Soket实现下载功能：

五、实验心得

本次实验中，我在网上查阅了很多资料，并参考了网络上的一些源码，进行了一些修改。懂得其中的基本流程，例如建立请求连接时，首先得建立启动套接字，根据其响应开始建立连接，要发送IP地址与端口号才能建立此控制连接（socket端口号为21）。我也掌握基于socket网络编程的基本知识，掌握FTP客户端和服务器端数据交换的方式和数据包格式。在使用socket编程的时候，学习到了不少socekt的相关知识，特别是其中和网络相关的众多函数和结构体。

这次实验让我对socket网络编程的基本原理有了更深刻地了解，明白平时在ftp下载文件的内部过程，让我对网络原理这门课又有了进一步认识，希望以后能了解更多。

六、源代码

由于源代码比较多，我这里只给出源代码的部分截图：

FtpClient类：

FtpClientUI类：

FtpServer类：

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