交通灯控制电路设计与仿真：实现安全与功能扩展

本资源是关于交通灯设计的综合实验报告，由柯友爱同学在电气10801班进行，序号为25。实验的主要目标包括掌握组合逻辑和时序逻辑电路设计，提升数字系统综合设计能力，以及熟悉数字电路的软件仿真和硬件安装调试。实验分为四个阶段：方案设计、组合逻辑电路实现、时序逻辑电路实现和CPLD/FPGA可编程器件应用。 实验的核心内容是“交通灯控制与显示电路”，具体目标是设计一个十字路口的红、绿、黄三色交通灯系统，遵循预设的时间规则，并具有特殊状态控制功能，如紧急车辆优先通行，以及信号灯点亮时间预置和故障报警。设计过程包括： 1. **方案设计**：学生需要分析实际交通需求，定义交通灯的不同状态，如红灯、绿灯、黄灯，以及特殊状态，如紧急车辆模式。 2. **功能分析**： - 基本功能：交通灯按照预设的时间序列切换，确保交通流线性。 - 扩展功能： - 特殊状态控制：紧急情况下，无论当前信号状态，两个方向的红灯都会亮起，其他车辆停止，计时暂停，特殊状态解除后恢复常规运行。 - 信号灯预置时间：允许实时调整各方向的绿灯亮灯时间和禁行时间。 - 故障报警：检测交通灯是否按照预期工作，如有异常能发出警告。 3. **设计任务**： - 定义状态表：基于图1中的信息，列出交通灯的各种状态及其对应的时间。 - 状态转换图：描绘交通灯在不同状态下的转换流程。 - 电路模块图：设计各个功能模块的电路结构，如组合逻辑电路用于基本状态控制，时序逻辑电路处理时间序列和特殊状态。 4. **设计思路**：以图1为基础，通过状态表和状态转换图作为设计依据，利用组合逻辑电路实现基本状态切换，时序逻辑电路确保时间同步和特殊状态处理，最后用CPLD/FPGA可编程器件整合所有电路模块，进行软件仿真和硬件安装调试。 这个实验旨在通过实际操作训练学生的逻辑设计、电路实现、模拟仿真和问题解决能力，提升他们在交通信号控制系统领域的专业技能。