QuartusII下交通灯控制器设计：状态机与倒计时实现

本篇实验报告详细介绍了交通灯控制器的设计，利用Quartus II软件在FPGA平台（如EP1K00QC208-3）上实现。实验目标是让学生掌握倒计数计数器和状态机的设计技术。设计的核心是一个十字路口的交通控制系统，包括主干道（MR/MY/MG）和乡间公路（CR/CY/CG）的六盏交通灯。 实验内容涉及以下关键知识点： 1. **计数器设计**：实验中使用了倒计数计数器来控制交通灯的颜色变化，例如从绿到红和红到绿的切换，以及黄灯作为过渡阶段的4秒间隔。 2. **状态机设计**：设计了一个包含四个状态（MRCY, MRCG, MYCR, MGCR）的状态机，以实现优先级规则和超时控制。当主道通行时间大于1分钟，状态会从MYCR转移到MRCG，保持MGCR状态至少一分钟。同时，MRCG状态不能超过20秒，如果乡道无车则立刻转为MRCY，随后变为MGCR。 3. **优先级管理**：系统确保主道优先，只有在乡道有车且主道通行时间结束时，才会改变灯序，即先变为主道黄灯，乡道红灯，然后是主道红灯乡道绿灯，接着乡道变为黄灯，主道变为绿灯，乡道再次变红。 4. **硬件实现**：实验使用Quartus II软件进行设计和仿真，通过编程语言（如Verilog或 VHDL）定义实体（entity）tra_light及其端口，包括时钟(clk)、输入信号(s)，以及六种交通灯输出(q1, q2, mg, my, mr, cg, cy, cr)。 5. **波形仿真与分析**：实验过程包括编写代码、编译后进行波形仿真，对仿真结果进行分析，以验证设计的正确性和效率。 在实际操作中，学生需遵循以上步骤，利用EDA工具进行逻辑设计、布局布线，最后通过硬件测试确保交通灯控制器功能满足预期。此实验不仅锻炼了学生的硬件设计能力，还提升了他们对数字逻辑、定时器和状态机控制的理解。