应用示例1：交通灯
基于FPGA的交通灯控制系统实现原理详解
目录
- 基于FPGA的交通灯控制系统实现原理详解
- 一、项目简介
- 二、数字电路与基础知识
- 1. 交通灯系统的有限状态机（FSM）
- 2. 数码管显示原理
- 3. 二进制转BCD显示
- 4. 时钟与分频
- 三、功能需求与系统结构
- 功能需求
- 系统结构
- 四、各模块设计原理说明
- 1. 时钟与复位
- 2. 主控模块 main_ctrl——状态机与倒计时
- 基本思想
- 状态机与时序
- 半秒信号
- 代码片段讲解
- 3. 灯控制模块 led_ctrl——红绿黄灯驱动与闪烁
- 控制逻辑
- 关键代码片段
- 4. 数码管驱动模块 seg_drive——倒计时显示
- 原理说明
- 代码片段
- 5. 二进制转BCD模块 bin2bcd
- 五、整体时序与交互说明
- 六、可扩展性和应用价值
- 七、总结
一、项目简介
本设计基于FPGA实现了一个典型的十字路口交通灯控制系统，可驱动红绿灯、黄灯以及数码管显示倒计时。
代码采用模块化结构，分为主控（main_ctrl）、灯控制（led_ctrl）、数码管驱动（seg_drive）、二进制转BCD（bin2bcd）等模块，方便调试和扩展。
二、数字电路与基础知识
1. 交通灯系统的有限状态机（FSM）
- 状态机思想：交通灯变换（红-绿-黄）本质就是有限状态机的实际应用。每个方向按照一定的时序和规则切换状态。
- 状态编码：通常用二进制编码分别表示红灯、黄灯、绿灯状态（如3’b100、3’b010、3’b001）。
2. 数码管显示原理
- 结构：最常见的是共阳或共阴七段数码管，每位包含7个段（a-g）和一个小