VHDL实现的交通灯状态机设计与LED控制

"本篇实验报告主要介绍了一项基于状态机的模拟交通灯设计，使用了VHDL语言来实现。实验旨在通过以下几个关键环节来提升学生对VHDL的理解和应用： 1. 实验目的： - 熟悉VHDL语言的分层次设计：VHDL是硬件描述语言，通过它，设计者可以按照模块化的方式组织代码，实现电路的逻辑功能，包括顶层、部件、结构和实现在内的多层次设计。 2. 状态机的使用与理解： - 学习状态机的定义，它是用于描述系统状态转换的一种工具，常用于控制逻辑设计中。在交通灯控制系统中，状态机用来管理不同交通信号灯（如红、黄、绿灯）的状态切换，根据输入信号决定何时改变灯的状态。 3. 状态转移图的应用： - 状态转移图是描述状态机工作流程的有效工具，它清晰地展示了各个状态之间的转移条件。在这个实验中，状态转移图用于规划LED灯的显示顺序和时序，确保灯的流水效果和周期性变化。 4. 实验内容： - 50MHz晶振分频至10Hz：这是为了创建一个稳定的时钟源，以便控制LED灯的刷新频率。 - 循环显示10个LED灯：每个LED灯代表一种颜色，通过状态机的控制，实现灯光逐位变化，形成流动效果。 - 输入信号控制灯色转换：通过开关或按钮输入，改变红绿灯的切换逻辑，确保响应用户操作。 - 倒计时期限设定：增加了一个扩展部分，实现了对10Hz信号的定时处理，如红灯2.5秒后变绿，绿灯2秒后变黄，黄灯0.5秒后变红，模拟真实的交通灯信号。 5. 实验结果展示： - 生成了10个LED灯的仿真波形，这展示了在不同状态下LED灯的点亮情况，以及状态机如何驱动它们的变化。 - 还包括了状态机的转移图，直观地展示了状态转移的过程和逻辑。 总结来说，本实验不仅锻炼了学生对VHDL语言的实践能力，也加深了他们对状态机在实际应用中的理解和操控，为今后在数字逻辑设计领域打下坚实基础。"