VHDL实现的交通信号灯控制电路设计与仿真

本资源是一篇关于使用VHDL语言设计的十字路口交通管理器实验报告。设计目标是创建一个控制交通信号灯的电路，包括对甲、乙两条道路的红、黄、绿三种颜色信号灯的管理，确保在正常情况下只有一个灯亮，遇到故障时能发出警报。设计过程分为以下几个关键部分： 1. 设计要求：电路需实现逻辑控制和时序管理，采用两个外部脉冲振荡器，一个以1kHz频率用于显示模块扫描，另一个以1Hz频率用于倒计时。当系统处于紧急状态（M=1）时，所有方向的信号灯均保持红灯亮；当系统切换到正常工作状态（M=0）时，按照预设的顺序和时间进行灯的变换。 2. 交通灯总体框图：设计包括状态控制模块（jtdctrl）、倒计时模块（jtdtime）、数码管显示模块以及信号灯显示模块（jtdxs, jtdlight），它们共同协作完成整个交通灯的控制功能。其中，jtdctrl负责逻辑和时序处理，而1kHz和1Hz信号分别驱动不同模块的工作。 3. 交通灯原理分析：在正常工作模式下，交通灯的切换遵循特定的时间序列，例如甲方向红灯亮45秒，接着绿灯亮40秒，黄灯5秒，然后回到红灯40秒，如此循环。紧急状态下则始终保持红灯亮。当系统从紧急状态切换回正常状态，数码管会继续计时。 4. 交通灯模块设计与仿真：设计过程包括顶层文件的制作，该文件依据系统框图构建，包含了反馈控制、倒计时、显示等子模块。顶层文件的仿真结果以波形图形式展示，展示了各个模块之间信号的交互和变化。状态控制模块（jtdctrl）的设计尤为关键，它根据倒计时模块的输出和1Hz时钟信号来调整交通灯的状态。 通过这个实验，学生可以学习如何运用VHDL语言设计复杂控制系统，并熟悉信号处理和时序逻辑在实际应用中的操作。同时，理解和实现故障检测功能也锻炼了他们问题解决和调试的能力。