FPGA控制的交通灯编码与倒计时系统

该资源是一个基于FPGA的交通灯控制系统设计，使用VHDL语言进行编程。系统在十字路口的两个方向上设置了红绿灯显示，每个方向有红、黄、绿三种颜色的灯，按照特定顺序交替变化。绿灯亮20秒，黄灯亮5秒，红灯亮25秒。在遇到紧急情况如消防车或救护车通过时，所有方向的灯都会变为红色并闪烁，待特殊情况结束后恢复原定的交通灯顺序。 详细知识点： 1. FPGA（Field-Programmable Gate Array）：FPGA是一种可编程逻辑器件，能够根据设计需求配置为各种数字逻辑电路。在这个项目中，FPGA被用来实现交通灯控制系统的硬件逻辑。 2. VHDL（VHSIC Hardware Description Language）：VHDL是一种用于电子设计自动化（EDA）的硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。在本例中，VHDL代码定义了交通灯控制器的逻辑功能。 3. 交通灯逻辑：系统在两个方向上设置红绿灯，每个方向的显示顺序不同。一个方向为绿-黄-红，另一个方向为红-绿-黄。每个颜色的灯有不同的持续时间，分别为20秒、5秒和25秒。 4. 倒计时数码管：系统还包含一组数码管，用于显示剩余的通行或禁止通行时间，帮助驾驶员了解当前灯的状态。 5. 紧急模式：当检测到紧急情况（例如，消防车、救护车等）时，所有方向的红绿灯将切换到红色，并且数码管显示闪烁，直到紧急情况解除，系统会自动恢复到正常的交通灯控制模式。 6. 输入和输出信号：代码中的`clk`是时钟信号，`urgen`表示紧急情况的输入，`state`表示当前交通灯的状态（两个二进制位表示两个方向的灯的状态），`sub,set1,set2`可能是控制信号，`r1,g1,y1,r2,g2,y2`是红绿黄灯的输出，`led1,led2`是数码管的输出。 7. 信号变量：`count1`和`count2`可能用于计时，`setstate1`和`setstate2`可能用于设定初始状态，`tg1,tg2,tr1,tr2,ty1,ty2`是各个灯的控制信号。 8. VHDL结构：在`Architecture`部分，代码定义了各个信号的逻辑关系。例如，`led1`和`led2`的值由`urgen`和`clk`决定，`tg1`到`ty2`的赋值根据`state`和`urgen`来确定灯的开关状态，`setstate1`和`setstate2`则根据`state`设置数码管的初始显示。 9. 条件语句：在VHDL代码中，`WHEN...ELSE`语句用于根据不同的条件设置信号值，如`WHEN state="00" AND urgen='0' ELSE '0'`，这用于判断当前是否应点亮某个灯。 通过这个项目，我们可以学习到如何使用VHDL在FPGA上实现实际的逻辑控制功能，以及如何处理紧急情况下的系统响应。这种设计方法在现代交通管理和自动化系统中有广泛应用，可以提高交通效率并保障道路安全。