基于vhdl交通灯设计与实现说明书.pdf

【基于VHDL的交通灯设计与实现】 本设计旨在利用VHDL语言构建一个十字路口交通信号灯的定时控制系统，适用于Xilinx FPGA的Spartan3E开发板，主要面向电子信息工程专业。该系统需满足以下功能： 1. 设计一个能够按特定规则交替控制红绿灯的电路，红绿灯需有倒计时显示，同时通过数码管或液晶显示屏显示运行时间。 2. 主干道通行时间为99秒，支干道为30秒。在切换车道前5秒，绿灯闪烁提示即将变换。 3. 允许用户方便地重新设置红绿灯的运行时间。 4. 进行在系统编程和实验验证。 5. 使用VHDL进行描述，设计测试方案并进行仿真验证，最终下载到实验板上调试。 设计扩展还包括添加指示方向的功能。 系统由六个核心模块构成： 1. **分频模块**：将50MHz的时钟信号分频为1Hz，以适应交通灯的控制需求。 2. **时间设置模块**：利用参数化设计，支持对主干道和支干道的绿灯和左转灯时间的独立设置。 3. **状态转换模块**：控制交通灯的状态转换，包括主干道绿灯、主干道左转、支干道绿灯和支干道左转四种状态。 4. **时间计算模块**：考虑到左转灯的存在，计算红灯时间时需要考虑直行和左转的总时间。 5. **LCD显示模块**：显示当前灯的状态和剩余时间，以及设置时间。 6. **LED显示模块**：根据输入信号控制红绿左转灯的亮灭。 输入输出设计如下： - **输入**：包括用于设置时间的按钮、选择主干道或支干道的控制信号，以及其他必要的控制信号。 - **输出**：控制各个灯的状态，包括主干道的绿灯、左转灯和红灯，以及支干道的绿灯、左转灯和红灯。此外，还需提供数码管或液晶屏的显示输出。 在实现过程中，VHDL代码会定义这些模块的行为，并通过ISE工具进行仿真验证。成功仿真后，设计会被下载到Spartan3E开发板上进行实际操作和调试。整个系统通过状态机进行控制，确保交通灯的有序切换，并且具有良好的可扩展性和灵活性，可以适应不同的交通管理需求。