VHDL实现的交通灯控制系统设计

"基于VHDL的交通灯控制系统设计与实现说明书，主要涉及FPGA（Xilinx Spartan3E开发板）的应用，以及电子信息技术领域的VHDL编程。该设计包括了十字路口交通信号灯的定时控制，红绿灯的倒计时显示，以及灵活的通行时间设置。此外，还要求在系统设计中实现红绿灯的在系统编程，功能仿真，硬件下载调试以及方向指示功能的扩展。" 交通信号灯控制系统是电子工程中的一个重要应用，本设计采用VHDL语言来描述和实现。VHDL是一种用于数字系统描述的硬件描述语言，它允许工程师以行为或结构方式描述硬件逻辑。在这个项目中，VHDL被用来定义各个模块的功能，包括分频模块、时间设置模块、状态转换模块、时间计算模块、LED流水灯模块和LCD显示模块。 1. 分频模块：系统的核心在于时钟信号的处理。50MHz的时钟频率需要通过分频器转换为1Hz，以满足交通灯每秒切换一次的需求。这个过程可以通过计数器实现，当计数值达到特定阈值时，输出信号翻转，实现分频。 2. 时间设置模块：设计允许用户自定义主干道和支干道的绿灯通行时间，如99秒和30秒。这通过参数化设计实现，引入了一系列参数，如main_gh, main_gl等，根据main_or_branch参数选择设置主干道或支干道的时间。通过按钮s_set_button和l_set_button进行设置。 3. 状态转换模块：确保交通灯按照预定顺序和时序进行切换。在切换前，绿灯会闪烁5秒，提示驾驶员即将改变通行方向。 4. 时间计算模块：负责计算每个阶段的持续时间，并触发相应的信号变化。 5. LED流水灯模块：用于显示当前的信号状态，可能包括红绿灯的亮灭和倒计时。 6. LCD显示模块：显示剩余运行时间，便于观察和理解交通灯的状态。 整个设计还需要通过ISE工具进行仿真验证，以确保逻辑正确性，然后下载到Spartan3E开发板上进行实际硬件调试。此外，为了增加功能，设计扩展部分加入了指示方向的功能，使系统更加完善。 这个基于VHDL的交通灯设计不仅展示了FPGA在实时控制中的应用，也突显了VHDL在硬件描述和系统集成方面的优势。这样的设计对于理解和实践数字逻辑、嵌入式系统和硬件编程有着重要的学习价值。