Verilog实现的交通信号灯控制器设计与应急功能详解

本篇文档是关于FPGA（现场可编程门阵列）在现代数字系统设计课程中的一个具体应用项目——交通信号灯控制器的设计报告。作者使用Verilog语言进行编程，目标是实现一个具备复杂逻辑功能的交通信号控制系统，适用于一条主干道和一条支干道的十字路口。 设计的核心要求包括： 1. 信号灯控制：每个路口设有红、绿、黄三种信号灯，遵循基本的交通规则，如红灯停、绿灯行，黄灯作为转换期。当主干道和支干道同时有车时，信号灯按照45秒和25秒的交替模式放行，且在绿灯转红灯时，会有5秒的黄灯过渡期。 2. 紧急情况处理：设计允许手动控制，当救护车、警车或抢险车等紧急车辆通过时，所有信号灯变为红灯，优先通行。 3. 检测与计时：采用传感器或逻辑开关检测车辆，1Hz时钟作为系统时钟，通过计时电路实现信号灯的定时切换。计数器用于记录各路段的通行时间，计时信号可以通过顺计时或倒计时方式实现。 4. 接口与输入/输出：设计中包含了四种输入信号：时钟(CLK)、使能(EN)、紧急事件(EMERGENCY)以及检测信号(BCHECK)，对应的输出信号包括主干道和支干道的信号灯(LAMPA和LAMPB)以及两个计数器(ACOUNT和BCOUNT)。 5. 设计目标和意义：此项目旨在通过实际操作，让学生掌握Verilog语言编程和FPGA设计技巧，特别是有限状态机的运用，为他们后续的专业学习和实践打下坚实的基础。 6. 设计原理与流程：设计原理涉及利用传感器检测车辆、基于1HZ时钟的计时机制，以及灵活运用Verilog语言实现状态转换。设计过程包括电路搭建、编写代码、验证和调试，最终通过硬件测试和仿真来验证设计的有效性。 通过这个交通信号灯控制器的设计，学生不仅提升了硬件编程能力，还深入理解了如何将理论知识应用到实际问题解决中，为今后的工程实践积累了宝贵的经验。