简易交通灯控制系统设计：自定义时长与应急操作

实验五：简易交通灯控制系统设计是一个实用的工程项目，旨在解决城市交通管理中的信号灯控制问题，以优化道路使用效率并确保行人和车辆安全。设计的核心目标是创建一个能够根据预设规则动态调整信号灯周期的系统，同时具备应急处理和用户自定义功能。 1. **控制规则**: - 系统遵循互斥原则，即南北干道和东西干道的绿灯不能同时亮，若同时点亮，则系统会切换回初始状态，即两个干道的红灯全亮。 - 系统工作流程包括两个阶段：先东西干道红灯亮20秒，数码管在19秒时开始显示倒计时，从20秒逐渐减少到0，期间南北干道绿灯亮17秒，随后转换为3秒的黄灯，数码管在此期间不显示。 - 接着南北干道红灯亮25秒，同样通过数码管显示倒计时，东西干道绿灯先亮20秒，随后变为5秒黄灯。 - 在紧急状态下，如发生恶性交通事故，所有方向变为红灯，禁止通行，紧急状态解除后重新计时并显示时间。 2. **用户自适应性**: - 系统允许用户根据实际路况调整南北干道红灯的亮灯时间，以应对不同时间段的交通流量变化。例如，在白天繁忙时段，南北干道的通行时间可以设置得更长。 3. **附加功能**: - 实现了左转和右转信号的显示，通过七段数码管来区分不同的转向指示。 - 提供了故障检测和警示功能：当系统出现故障无法正常显示时，黄灯会闪烁以提醒驾驶员注意。 4. **硬件设计**: - 该系统使用VHDL编程语言进行设计，包含输入的时钟信号(clk)、复位信号(reset)、紧急状态开关(urgency_key)以及系统故障警示开关(fault_key)等输入端口，以及数码管位选线(sel)、显示输出(data_disp)以及南北、东西方向的红绿黄灯输出端口(sn_rled, sn_gled, sn_yled, e_rled, e_gled, e_yled)。 这个实验不仅是理论知识的应用，还锻炼了学生的实际操作能力和对交通系统逻辑设计的理解。通过这个项目，学生可以学习到VHDL编程在嵌入式系统中的应用，以及如何将控制理论与实际交通需求结合起来，为城市交通的智能化提供基础。