1. 研究目的与意义

我国是世界上经济发展较快的发展中国家，随着经济的快速发展和社会的不断进步，汽车拥有量也在不断增加，城市交通拥挤阻塞愈来愈严重，尽管我们在努力建设道路网络，然而道路的发展速度总是低于车辆的增长速度，而且只是依靠修建道路来解决问题并不是明智之举。应充分采用现代高科技手段，最大限度的发挥既有设施的能力。因此应用以信息技术为核心的智能交通监测技术成为当今交通安全的主要部分。 汽车超速行驶是引发交通事故的主要原因之一。根据交通管理部门的统计，在全国近几年发生的重大交通事故中，70%都和超速行驶有关。对于汽车车速的监控来说，其意义不仅能够对道路交通管理者的决策起重要的影响作用，还对交通安全起到决定性的作用，因此应用智能交通的监测技术能够完成公路的实时监测并能为公路的管理及控制起到很好的决定性作用。 基于Verilog HDL的车速监控电路设计是工程实践性课题，主要的目的是培养学生将所学习的电路知识、集成电路生将所学习的电路知识、集成电路设计和集成电路CAD的技能运用到实际的芯片设计中，结合半导体加工厂的制造工艺，完成具有一定专用功能的专用芯片的设计。 东南大学无锡分校嵌入式系统实验室，拥有XILINX的FPGA仿真板和设计软件，同时有完整的华润上华（CSMC）工艺库，并已经设计并完成过一些产品。实验室为课题的实施提供了良好的条件。可以保证学生完成毕设工作。

2. 课题关键问题和重难点

本课题的关键问题是研究包括车速监控系统的功能定义，系统框图，模块划分和设计，并使用Verilog HDL语言进行描述并仿真进行验证与调试，从而实现车速监控系统电路的实时动态超速报警、动感显示、实时监测并数字显示车辆行驶速度和实现三到四档功能转换的基本功能。如何监控车速并控制车速是此问题的核心。 本课题的难点同样也在于如何根据现实需要，定义功能，划分系统模块，完成设计仿真验证。

3. 国内外研究现状（文献综述）

我国己有成套的动态车速信息采集设施(如交通部公路科学研究所备在ITS研究领域，以实现道路的信息化、智能化为目标的交通信息系统的开发与应用正以欧洲、美国、日本为中心迅速展开。同时众多其他国家和地区也纷纷参与投入力量开展研究活动，目前交通信息系统已成为世界规模的热点研究课题。下面介绍欧、美、日有代表的研究项目，特别着重介绍实时车速采集与处理的研究发展。 在欧洲，与ITS相关的开发项目在不同层次上同步进行着。其中有政府主导的欧洲机动化安全专用道路基础设施项目，也有民间主导的PROMETHEUS项目。这些开发项目复杂地相互渗透，与DRIVE.PROMETHEUS相关的开发计划一直保持紧密的协调关系。欧洲是以欧洲联合体为主导推进ITS的研究，这对发展ITS的研究十分有利。因为在欧洲任何国家、企业开发的交通信息系统，都可以在环境不同的12个国家做现场试验，从而可以开发出适合各种环境的技术，进而导致新技术的产生。 目前在欧洲具有代表性的采集实时动态行车速度的系统是Trafic-master系统，该系统以伦敦为中心，在大范围高速公路上已经实际应用的系统，而且有效利用现有的寻呼网络来提供动态实时的行驶车速等交通信息。Trafic-master系统由收集高速公路交通信息的传感器、整理并发送信息的控制中心、以及接收发送来的信息并表示显示屏上的车载终端装置组成。 传感器向车体的前端和后端分别发射两速红外线，根据这两速射线经车辆反向后反向波的进间差来侧定出车辆的速度。传感器控制机的电脑计算每3分钟的平均速度，如果速度低于40km/h，则将此信息发送到控制中心。控制中心由很多台计算机组成，其中有的用于收集数据，有的用于发送经分页处理的信息，有的用于文字的录入等等。车载末端装置类似于收音机功能再加上显示器，可以显示全部区域内或局部放大的区域内的低速区间。如果切换为文本方式看指定页，则可以获知关于事故、施工等有关的详细信息。 美国的智能车路系统是最早的智能交通系统，极大地促进了实时交通信息的采集和处理的实施。佛罗里达州中奥兰多的项目TravTek实时采集交通阻塞信息、车辆服务信息、出行信息，还为装备了TravTek车载设备的汽车驾驶员提供路线诱导信息.动态交通信息的采集和处理反映了TravTek网络交通的实时状况. 美国 nu- metrics公司开发的HI-STAR系列产品一HI-STARN C-97交通数据采集仪，利用磁感应技术和电子技术、通过车辆对地磁的影响，来产生和车辆有关的信息，从而进行交通数据的采集和处理。能够采集到的数据有交通量、速度、车型、车头时距、温度、干湿度和车辆占有率等。利用和采集仪相配套的软件HDM，可以生成关于调查情况的各种报表。 在ITS领域中，交通参数的自动处理也有发展，包括理论、方法和应用的整合。美国发展一种基于交通流的随机特性，针对动态交通流模型的感应算法.模型用于估计交通变盘(例如行程时间)，直接用于动态交通管理中，但对于实时车速并没有给出完整的求解算法。 动态诱导系统中不同数据源的数据整合和数据检测问题已经备受瞩目，美国咨询工程协会研究了一种用于整合行程时间数据的模型，但并没有考虑实时车速的数据整合问题。而且在实际数据管理和应用中发展了几种成形的数据检测方法，包括阐值检测和交通流理论检侧。 目前我国许多城市现代化交通管理己初具规模，智能交通控制系统集成了交通电视监视、交通流检测、交通信号控制、交通信息综合、交通诱导、停车管理、交通违章监测和交通通讯等技术，形成一个计算机管理网络.而智能化的实时信息采集和处理成为交通信息流的主体部分。 具有视频检测功能的交通电视监控系统，不仅可以观察到定性的图像信息，而且还可以得到定量的数字信息，既能用于交通决策，又能用于交通信号的实时控制，可及时进行人工干预，直接观察其控制效果。采用数字图像处理技术的交通流检测，不仅可以得到车辆识别信息，而且可以得到车辆的流速、流向、流量等定盈的动态信息。 我国一方面由于财力所限，不可能一次性投入巨额资金来重新建立庞大完整的信息采集系统，另一方面许多大城市的交通管理在经历了近十年的引进、试验、开发与应用之后，己经有了一定的基础，因此有必要也有可能利用现有交通设施建立起集实用性、先进性和可扩展性为一体的交通信息采集系统。 交通部公路科学研究所设备可以自动同时采集4个车道的车辆数据。包括时间、车头时距、车道号、车速、轴数和各轴间距。采用接触开关型传感器，有摄像机通讯接口，在自动采集车辆数据的同时，提供给摄像机采集车辆图像用的时间记录信号，有手动输入键盘，配合摄像机记录车辆。采用与采集仪配套的统计分析程序Analysis，可以自动提取和分析生成后期设计分析所要求的交通参数。 目前我国对于实时车速随机算法和实时交通数据检测的研究还比较少，有待于进一步深入探讨。国内的交通管理尚处于初步的理论研究和技术引进阶段，实时交通数据的扩展应用和相关软硬件的开发还比较薄弱，尤其在理论算法的研究方面。但是由于拥有很大的发挥空间，也有利于向更加深入和广泛的领域发展。参考文献：[1]J.Bhasker.Verilog HDL Synthesis, A Practical Primer[M].Star Galaxy, 1998.10[2]J.Bhasker.A Verilog HDL Primer, Third Edition[M].Star Galaxy, 2005.01[3]夏宇闻，甘伟．Verilog HDL入门（第3版）[M]．北京航空航天大学出版社, 2008.09[4]吴厚航．深入浅出玩转FPGA[M]．北京航空航天大学出版社,2010.[5]徐建闽.智能交通系统[M].人民交通出版社.2014.8[6]常小明.Verilog-HDL实践与应用系统设计[M].北京航空工业出版社. 2008.[7]夏斯泰.基于FPGA的测速模块的设计与实现[J].南京航空航天大学.2013[8]丁海涛，郭孔辉等．基于加速度反馈的任意道路和车速跟随控制驾驶员模型[J]．机械工程学报,2010

4. 研究方案

利用Verilog HDL语言进行编写开发,将小车车速分成三到四个档位，规定每个档位的速度区间，当车速不在这个档位时，提醒车主换挡，或加速减速。有加速减速控制，设置一个上限速度，当速度过高，给予报警。本设计完成实时动态超速报警、动感显示、实时监测并数字显示车辆行驶速度并实现三到四档功能转换。

5. 工作计划

第1周：查找车速监控设计相关的文献，了解相关的知识，并完成外文翻译第2周：总结相关文献，撰写毕业设计开题报告第3周：完成车速监控电路系统的总体设计和规划，形成基本框架第4周：确定车速监控电路各模块，完成各模块的原理图设计第5周：各模块的FPGA电路仿真，确认各模块电路功能正确 第6周：车速监控系统电路仿真与调试第7周：车速监控电路模块的设计第8周：车速监控电路模块的仿真第9周：车速监控电路的版图设计第10周：车速监控电路的验证第11周：规整毕业设计资料，撰写毕业设计论文第12周：复查毕业设计论文格式与内容，提交毕业设计论文第13周：回顾设计流程及相关资料，准备答辩第14周：毕业设计结束工作