基于VerilogHDL的交通灯控制器设计
基于VerilogHDL的通行时间可变的交通灯控制器
通行时间可变的交通灯控制器设计module tr1(ng,clk,reset,resets,emergency,lighta,lightb,seg,select); input ng,clk,reset,emergency,resets;output[6:0]seg;//显示用的output[3:0] lighta,lightb;//a是主干道，b是支干道output [3:0] select;//选择那一个管子进行显示reg clk1,clk2;//clk1要5HZ clk2要几千HZreg [3:0] select;reg tim1,tim2;//这是看你的等有没有变过颜色的控制信号reg [1:0] cont;reg[2:0]state1,state2,ste;两个控制颜色变化状态的信号。
reg[3:0]lighta,lightb;//a是主干道，b是支干道reg[3:0]num;//译码器是根据这个东西来译码的reg [35:0] fout;reg[6:0]seg;//显示reg[7:0] numa,numb;reg[7:0] red1,red2,green1,green2,yellow1,yellow2,left1,left2; always @(ng )if(!ng)begin //设置计数初值green1 <=8'b00110000;//30Sred1 <=8'b01010001;//51Syellow1<=8'b00000011;//3Sleft1 <=8'b00010101; //15Sgreen2 <=8'b00110000;//30Sred2 <=8'b01010001;//51Syellow2<=8'b00000011;//3Sleft2 <=8'b00010101; //15Sendalways @ (posedge clk)beginif (fout==36'b111111111111111111111111111111111111)fout<=0;else begin fout<=fout+1;clk1=fout[23];5HZclk2=fout[13];几千HZendendalways @(posedge clk1 )beginif(reset) //复位与特殊情况控制这是主干道的复位beginlighta<=4'b1000;//lighta是主干道的交通灯，lightb是支干道的交通灯，1000是红灯，0100是直行绿灯，0010是黄灯，0001是左转绿灯numa<=red1; //主干道的数码管从红灯开始记state1<=0;//这时候灯变化的控制信号为0endelse if(emergency)//紧急情况beginlighta<=4'b1000;//主干道红了numa<=red1;//计时也从红灯记endelse if(ng)//这下开始正常工作了begin //使能有效开始控制计数if(!tim1) //你有没有变过颜色啊？没有？那开始变颜色吧。
基于VerilogHDL语言的复杂交通指标灯设计与实现
2009.2011.141引言针对采用单片机和可编程控制器PLC 实现交通灯控制器的不足，如：存在修改、调试均需要硬件电路支持，且存在采用的电路原件相对较多、接线复杂、故障率高、可靠性低等不足[1,2]。
尽管文献[3,4]的作者在实时性和自适应控制系统设计方面展开了研究，但其依赖硬件电路支持的不足仍然存在。
为此，研究者和工程师们寻求其他设计交通灯控制器的途径，而随着Electronic Design Automation 技术的发展，在线可编程逻辑器件PLD 的出现，使得用户在实验室制作专用集成电路成了现实。
研究者提出了一些基于VHDL 的交通灯控制器的设计方案[5-8]，有效地克服了基于PLC 交通灯设计与实现方案的不足，其中，HDL （Hardware Description Language ，硬件描述语言）是一种描述硬件工作的语言。
Verilog HDL 是工业和学术界的硬件设计者常用的两种主要的HDL 之一。
文献[6]的作者依据Altera 公司的EDA 软件平台Max+PlusII ，给出CPLD 芯片上交通灯系统的控制过程的实现，而文献[8]的作者选择XILINX 公司的FPGA 芯片(如同文献[7]的设计工作)，采用ISE5.X 和MODELSIMSE6.0开发工具进行了程序的编译和功能仿真。
2交通灯系统控制器的设计与实现2.1设计要求无论采用何种手段进行交通灯控制器的设计，交通灯控制器均遵循类似的工作机制，借用文献[5-8]的设计思路，按照以下规则对系统进行控制：（1）十字路口的A 方向（主干道）、B 方向（支干道）各设红(R),黄(Y),绿(G)和左拐(L)，右拐（R ）五盏灯,A 方向4种灯按“绿黄左黄红黄”的顺序循环亮灭，B 方向4种灯按“红黄绿黄左黄”的顺序循环亮灭，并能将灯亮的时间以倒计时的形式显示出来。
（2）保证主干道绝对优先，初始状态设为主干道绿灯，支干道红灯。
（3）两个方向各种灯亮的时间应该能够非常方便地进行设置和修改，此外设A 方向是主干路，车流量大，因此A 方向通行的时间在正常模式下比B 方向时间长一些。
基于VerilogHDL的交通灯控制器设计
目录第一章设计原理 (1)1.1设计要求 (1)1.2设计思路和原理 (1)1.3实现方法 (1)第二章Verilog 程序设计 (2)2.1整体设计 (2)2.2 具体设计 (3)第三章仿真 (7)3.1 波形仿真 (7)第四章设计总结 (9)4.1 总结 (9)4.2参考资料 (9)程序清单 (10)交通灯控制器设计第一章 设计原理1.1设计要求设计一个交通控制器，用LED 显示灯表示交通状态，并以7段数码显示器显示当前状态剩余秒数 主干道绿灯亮时，支干道红灯亮；反之亦然，二者交替允许通行，主干道每次放行35s ，支干道每次放行25s 。
每次由绿灯变为红灯的过程中，亮光的黄灯作为过渡，黄灯的时间为5s 。
能进行特殊状态显示，特殊状态时东西、南北路口均显示红灯状态。
用LED 灯显示倒计时，并且能实现总体清零功能，计数器由初始状态开始计数，对应状态的显示灯亮。
1.2设计思路和原理本次设计是针对十字路口，进行南北和东西直行情况下交通灯控制。
设定东西方向为主干道方向，根据交通灯的亮的规则，在初始状态下四个方向的都为红灯亮启，进入正常工作状态后，当主干道上绿灯亮时，支干道上红灯亮，持续35S 后，主干道和支干道上的黄灯都亮启，持续5S 后，主干道上红灯亮启，支干道上绿灯亮启持续25S ，之后主干道和支干道上的黄灯都亮启5s ，一个循环完成。
循环往复的直行这个过程。
其过程如下图所示：0s30s25s主干道方向支干道方向图1.交通灯点亮时间控制说明1.3实现方法本次采用文本编辑法，即利用Verilog 语言描述交通控制器，通过状态机计数法，实现设计所要求的交通灯控制及时间显示。
设计中用两组红黄绿LED 模拟两个方向上的交通灯，用4个7段数码管分别显示两个方向上的交通灯剩余时间，控制时钟由试验箱上频率信号提供。
第二章 Verilog 程序设计2.1整体设计根据上章设计原理，交通灯控制的关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时，根据状态机的设计规范，本次设计了三个状态之间的循环转化，其真值表及状态转化图如下所示：状状状状状状状状状状状状00状状10状状11状状01状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状001100010010001010100010图2.交通灯控制状态转化说明：该状态图为交通灯在正常情况下的状态转化图，进入控制后，状态00时主干道绿灯及支干道红灯亮起，进入状态01后两路黄灯亮起，状态11时主干道红灯及支干道绿灯亮起。
基于Verilog HDL的交通灯控制器
交通灯控制器专业：电子信息科学与技术_班级：学号：学生姓名：指导教师：*** _摘要交通灯是城市交通监管系统的重要组成部分，对于保证机动车辆的安全运行，维持城市道路的顺畅起到了重要作用。
目前很多城市交叉路口的交通灯实行的是定时控制，灯亮的时间是预先设定好的，在时间和空间方面的应变性能较差，一定程度上造成了交通资源的浪费，加重了道路交通压力。
本文在EDA技术的基础上，利用FPGA的相关知识设计了交通灯控制系统，可以根据实际情况对灯亮时间进行自由调整，通过数码管显示等待时间，点阵显示运行状态，蜂鸣器提示紧急状况，很好地维护了道路的交通规则。
整个设计系统通过Quartus Ⅱ软件中的Verilog HDL语言进行代码编写，并下载到FPGA器件中进行硬件调试，验证了设计的交通信号灯控制电路完全可以实现预定的功能，具有一定的实用性。
关键字：交通灯、定时控制、FPGA、Verilog HDL一、设计原理根据交通灯循环顺序表可以得到如表1的循环状态表，遇到紧急状况的时候，这时候有东西通行、南北通行和全部禁行三种情况，紧急状态结束后条件满足的情况下状态依次往后跳转。
表1 交通灯循环状态表1. 方案比较方案一：直接用GPIO口驱动双色点阵；方案二：用两块3-8译码器控制双色点阵，一个控制红色，另一个控制绿色；方案三：用一块4-16选择器控制双色点阵；通过比较方案一需要24个GPIO，方案二需要14个GPIO口，而方案三只需要12个GPIO 口，考虑到IO口的数量限制和资源的优化，故选择方案三,硬件部分还包括Led灯和蜂鸣器，用洞洞板搭建好了硬件电路。
2.系统框架图1 状态机状态转换图随着现代生活节奏的加快，人们出门便更多地选择自家的交通工具，这无疑加大了交通流量，如何控制十字路口的红绿灯，便显得相当的重要。
简单的，有效地控制红绿灯，是减小客流量，甚至减少交通事故的重要保障。
而此次课题，我选择了交通灯控制电路，能熟悉Verilog HDL 硬件描述语言在现实生活中的重要意义，为以后的学习和工作打好基础。
基于Verilog HDL语言的带左转复杂交通灯设计
基于Verilog HDL语言的带左转复杂交通灯设计1 引言EDA技术是依靠功能强大的电子计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编辑、化简、分割、综合、优化和仿真，直至下载到可编程逻辑器件CPLD/FPGA或专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)芯片中，实现既定的电子电路设计功能。
EDA技术使得电子电路设计者的工作仅限于利用硬件描述语言和EDA软件平台来完成对系统硬件功能的实现，极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，节省了设计成本。
实现路口交通灯系统的控制方法很多，可以用标准逻辑器件，可编程控制器PLC，单片机等方案来实现。
但是这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件电路的支持，在一定程度上增加了功能修改及系统调试的困难。
因此，在设计中采用EDA技术，应用目前广泛应用的Verilog HDL硬件电路描述语言，实现交通灯系统控制器的设计，利用MAX+PLUS 集成开发环境进行综合、仿真，并下载到CPLD可编程逻辑器件中，完成系统的控制作用。
2 Verilog HDL硬件描述语言的介绍Verilog HDL是目前应用最广泛的一种硬件描述语言。
Verilog HDL是在1983年由GDA(GateWay Design Automation)公司的Phil Moorby首创的。
1986年，他对Verilog HDL 的发展又作出了另一个巨大贡献：提出了用于快速门级仿真的XL算法。
Verilog-XL算法的成功，使Verilog HDL语言得到迅速发展。
基于Verilog HDL的优越性，IEEE于1995年制定了Verilog HDL 的IEEE标准，即Verilog HDL1364-1995。
Verilog HDL语言具有以下特点：基本逻辑门，例如and，or和nand等都内置在语言中。
毕业设计---基于Verilog的交通灯控制器的设计
课题：交通灯控制器的设计目录1. 设计内容与要求 (2)2. 交通灯控制系统的组成框图 (3)3. 交通灯控制电路的设计 (4)4. 交通灯控制电路设计的难点与解决方法 (5)5. 交通灯控制电路的Verilog语句 (6)5. 交通灯控制电路的程序和波形分析 (12)6. EPF10K10LC84-4芯片引脚分配图 (20)7. 实验小结 (21)一、 设计内容与要求① 设计一个十字路口交通信号灯的定时控制电路。
要求红、绿灯按一定的规律亮和灭，并在亮灯期间进行倒计时，并将运行时间用数码管显示出来。
②绿灯亮时，为该车道允许通行信号，红灯亮时，为该车道禁止通行信号。
要求主干道每次通行时间为99秒，支干道每次通行时间为30秒。
每次变换运行车道前绿灯闪烁，持续时间为5秒。
即车道要由主干道转换为支干道时，主干道在通行时间只剩下5秒钟时，绿灯闪烁显示，支干道仍为红灯，以便主干道上已过停车线的车继续通行，未过停车线的车停止通行。
同理，当车道由支干道转换为主干道时，支干道绿灯闪烁显示5秒钟，主干道仍为红灯。
③ 对红、绿灯的运行时间要能比较方便的进行重新设置。
④ 添加左转灯的控制，可自行到实际十字路口观看规律并实现。
对器件进行在系统编程和实验验证。
⑤用Verilog 语言对设计进行描述，设计一个测试方案，通过Muxplus 对设计进行仿真验证。
并能够下载到实验板上调试成功。
二、交通灯控制系统的组成框图交通信号灯控制原理图绿灯左拐灯红灯绿灯左拐灯红灯交通信号灯控制系统框图三、交通灯控制电路的设计交通灯控制器设计的重点是控制电路的设计，根据设计要求分析，控制电路的算法可用下图所示的ASM图描述。
各状态的详细说明如下：S0状态：主干道绿灯亮，支干道红灯亮，此时若主干道有车等待左拐，而且主干道绿灯已亮足规定的时间间隔Ts；在主干道绿灯亮了(Ts-5)s后，则开始闪亮，直至绿灯亮了Ts；控制器发出状态转换信号Tempm==0，输出从状态S0转换到S1。
基于VerilogHDL的通行时间可变的交通灯控制器
通行时间可变的交通灯控制器设计module tr1(ng,clk,reset,resets,emergency,lighta,lightb,seg,select); input ng,clk,reset,emergency,resets;output[6:0]seg;//显示用的output[3:0] lighta,lightb;//a是主干道，b是支干道output [3:0] select;//选择那一个管子进行显示reg clk1,clk2;//clk1要5HZ clk2要几千HZreg [3:0] select;reg tim1,tim2;//这是看你的等有没有变过颜色的控制信号reg [1:0] cont;reg[2:0]state1,state2,ste;两个控制颜色变化状态的信号。
reg[3:0]lighta,lightb;//a是主干道，b是支干道reg[3:0]num;//译码器是根据这个东西来译码的reg [35:0] fout;reg[6:0]seg;//显示reg[7:0] numa,numb;reg[7:0] red1,red2,green1,green2,yellow1,yellow2,left1,left2; always @(ng )if(!ng)begin //设置计数初值green1 <=8'b00110000;//30Sred1 <=8'b01010001;//51Syellow1<=8'b00000011;//3Sleft1 <=8'b00010101; //15Sgreen2 <=8'b00110000;//30Sred2 <=8'b01010001;//51Syellow2<=8'b00000011;//3Sleft2 <=8'b00010101; //15Sendalways @ (posedge clk)beginif (fout==36'b111111111111111111111111111111111111)fout<=0;else begin fout<=fout+1;clk1=fout[23];5HZclk2=fout[13];几千HZendendalways @(posedge clk1 )beginif(reset) //复位与特殊情况控制这是主干道的复位beginlighta<=4'b1000;//lighta是主干道的交通灯，lightb是支干道的交通灯，1000是红灯，0100是直行绿灯，0010是黄灯，0001是左转绿灯numa<=red1; //主干道的数码管从红灯开始记state1<=0;//这时候灯变化的控制信号为0endelse if(emergency)//紧急情况beginlighta<=4'b1000;//主干道红了numa<=red1;//计时也从红灯记endelse if(ng)//这下开始正常工作了begin //使能有效开始控制计数if(!tim1) //你有没有变过颜色啊？没有？那开始变颜色吧。
基于FPGA的交通灯控制器设计(VHDl代码全,各个模块均调.
2.3 FPGA 主控实现方案设计结合已有的 PLC 实现和单片机应用实现的经验,并吸收两种设计的优势之处,再根据交通灯控制系统的设计要求和 FPGA 模块化功能实现,确定了以下方案,因每个方向相对的信号灯状态及倒计时显示器的显示完全一致,根据设计要求和系统所具有的功能,交通灯控制器系统框图如图 2-6 所示。
图 2-6 交通灯控制器系统框图确定的方案中, 系统具有复位功能, 能使系统重新开始计时; 在红绿灯交通信号系统中, 大多数的情况是通过自动控制的方式指挥交通的, 但为了配合高峰时段,防止交通拥挤,有时还必须使用手动控制。
为此主体包括系统复位,手动 /自动,红绿灯切换,主控模块,显示器,报警器。
具体主控部分用 FPGA 来实现。
图 2-7 交通灯通行示意图结合实现方案,主要有东西、南北、南北左拐,东西左拐,跟手动控制 5种工作方式,具体由 M2~M0设定,具体如表 2-1。
表2-1 交通灯工作方式表方式 M2(0:自动, 1:手动 M1(0:A向,1:B向M0(O:直行, 1:左拐1 0 0 02 0 0 13 0 1 04 0 1 15 1 * *当出现特殊情况时,可选择方式 1 到方式 4 中的任何一种方式,停止正常运行,进入特殊运行状态。
此时交通灯按工作方式显示,计时电路停止计时,计时时间闪烁显示。
当系统总复位时,控制电路和计时电路复位,信号灯全部熄灭。
3 各功能模块的设计与实现3.1总体设计思路3.1.1系统组成框图结合设计任务要求和确定的实现方案, 假设某个十字路口是由一条主干道和一条次干道回合而成, 在每个方向设置红绿黄 3种信号灯, 红灯亮禁止通行, 绿灯亮允许通行。
黄灯亮允许行驶中车辆有时间停考到禁止线以外。
按照自顶向下的层次化设计方法, 整个系统可分为 4个模块, 系统时序发生电路、红绿灯计数时间选择模块、定时控制电路、红绿灯信号译码电路。
其系统组成方框图如图 3-1所示。
VerilogHDL编写的交通灯
1. module trafficlight(clk,lx,lx_l,lx_r,ly,ly_l,ly_r,c,done,m);input clk,c;//始终和初始化控制output done;output [5:0]m;//倒计时寄存器output lx,lx_l,lx_r,ly,ly_l,ly_r;//指示灯（分别是X、Y方向的直行、左转和右转）reg lx,lx_l,lx_r,ly,ly_l,ly_r;reg [5:0]m;reg [1:0]state;//状态机reg done;parameters0=2'b00,s1=2'b01,s2=2'b10,s3=2'b11;//-------------------------------------------//状态模块always@(posedge clk)if(c)begin done<=1;state<=2'b00;endelsebegincase(state)s0:if(done)begin m<=6'd44;done<=0;endelse if(m>1) m<=m-1;elsebegin state<=s1;done<=1;m<=0;ends1:if(done)begin m<=6'd24;done<=0;endelse if(m>1) m<=m-1;elsebegin state<=s2;done<=1;m<=0;ends2:if(done)begin m<=6'd29;done<=0;endelse if(m>1) m<=m-1;elsebegin state<=s3;done<=1;m<=0;ends3:if(done)begin m<=6'd14;done<=0;endelse if(m>1) m<=m-1;elsebegin state<=s0;done<=1;m<=0;endendcaseend//-----------------------------------------//输出模块always@(posedge clk)begincase(state)s0:{lx,lx_l,lx_r,ly,ly_l,ly_r}<=6'b101001;s1:{lx,lx_l,lx_r,ly,ly_l,ly_r}<=6'b011001; s2:{lx,lx_l,lx_r,ly,ly_l,ly_r}<=6'b001101; s3:{lx,lx_l,lx_r,ly,ly_l,ly_r}<=6'b001011; endcaseend//-------------------------------------------- endmodule2.生成的状态机3.整体的图，四个状态都包括X方向由直行变左转，符合倒计时的要求。
4 基于Verilog_HDL设计的交通灯——代码
input clr,clk;
output red_led,yellow_led,green_led,a,b,c,d,e,f,g,p,sel;
endcase
else begin
if(timer>8'h46)timer<=8'h00;
else if(timer==8'h?0)timer<=timer-4'h7;
else timer<=timer-1'b1;
end
endmodule
anydiv_clk anydiv_clk1(.cki(clk),.f(2'd2),.cko(second)),
anydiv_clk2(.cki(clk),.f(12'd1000),.cko(scanclk));
deled deled(.in(din),.a(a),.b(b),.c(c),.d(d),.e(e),.f(f),.g(g),.dp(p));
assign red_led=(state==red)?1:0;
assign green_led=(state==green)?1:0;
assign yellow_led=(state==yellow)?1:0;
always@(posedge clk or negedge clr) //posedge state_clk or
if(q>8'h46)q=8'h01;
else if(q==8'h?0)q=q-4'h7;
基于VerilogHDL设计的交通灯控制系统
基于Verilog HDL 设计的交通灯控制系统何 峰(华东师范大学软件学院 上海 200062)摘 要:Ver ilog HDL 作为一种规范的硬件描述语言,被广泛应用于电路的设计中。
他的设计描述可被不同的工具所支持,可用不同器件来实现。
利用V erilo g HDL 语言自顶向下的设计方法设计交通灯控制系统,使其实现道路交通的正常运转,突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易理解等优点,并通过Xilinx ISE6.02和M odelSim5.6完成综合、仿真。
此程序通过下载到F PG A 芯片后,可应用于实际的交通灯控制系统中。
关键词:V erilo g HDL ;硬件描述语言;状态;F PG A中图分类号:T P 312 文献标识码:B 文章编号:1004373X (2005)0810302Design of Traffic Light Controller System Based on Verilog HDLHE F eng(Scho ol of So ft ware ,East Chi na N ormal Uni v ersit y ,Shanghai ,200062,Chi na )Abstract :A s a co mmon languag e for the descript ion o f har dwar e,V er ilo g HDL is w idely applied in cir cuit desig ning.T he desig n descr iptio n can be suppor tted by different too ls a nd implemented by differ ent devices .In this paper ,t he pr o cess o f desig ning t raffic light co ntro ller system by the V erilo g HD L top do w n desig n method is pr esented ,which has made the ro ad traffic w or k well ,t he design of t his sy stem has sho wn the r eadabilit y,po rt ability and easily under st anding of V erilo g HDL as a har d descr iption lang uage.Cir cuit synthesis and simula tio n are perfo rmed by Xilinx ISE6.02and M o delSim 5.6.T he pr og ram can be used in the tr uly t raffic light contr oller system by do wnloading t o the F PG A chip .Keywords :Ver ilog HDL ;har dw ar e descript ion languag e;state;FP GA收稿日期:200411181 引 言HDL (Hardw are Description L ang uage,硬件描述语言)是一种描述硬件所做工作的语言。
Verilog语言实现设计交通灯控制器
Verilog语言实现设计交通灯控制器实验模块组成:（计数器+控制器）可以分开实现，最好一起实现避免接口对接时出错译码器实验要求：1.在十字路口两个方向各设一组红、绿、黄灯，显示顺序为:南北方向是绿、黄、红灯；东西方向是红、绿、黄灯。
2.要求红、绿、黄灯的持续时间分别为：10s、7s、3s,东西、南北方向各用一个数码管显示倒计时时间。
3.当任意方向出现特殊情况时，应优先放行，即使各方向均亮红灯,倒计时停止，且显示数字闪烁。
经过规定时间之后,恢复正常运行状态。
//计数器+控制器module ZTJ（clk，s，count1，count2,led)；parameter s0=6’b010100，s1=6’b001100,s2=6'b100010,s3=6'b100001，s4=6'b100100；input clk，s;output［3:0]count1;output［3：0]count2；output[5：0]led；reg[3:0］count1;reg[3:0］count2;reg［5:0]led；reg[5:0]st;reg[5:0］jicun；reg［3：0]i；always ＠（posedge clk）if(s==0 ＆led==6’b000000)beginled<=s0；st<=s0;count1<=4'b0110；count2〈=4’b1001；endelse if（s==0 & led!=6’b000000）begincase（st)s0：if（count1!=4'b0000) begin led<=s0；count1〈=count1—1;count2<=count2-1；end else begin count1<=4'b0010;st<=s1;ends1：if(count1！=4'b0000）begin led〈=s1;count1〈=count1—1;count2<=count2-1；end else begin count1〈=4’b1001；count2<=4'b0110；st<=s2;ends2：if(count2！=4’b0000) begin led〈=s2；count1<=count1-1;count2〈=count2-1；end else begin count2〈=4’b0010;st〈=s3;ends3:if（count2！=4'b0000）begin led<=s3;count1〈=count1—1;count2〈=count2—1；end else begin count1<=4’b0110；count2〈=4’b1001；st<=s0;enddefault：led<=s4；endcaseendelsebeginjicun<=led；led〈=s4;count1<=count1;count2〈=count2；i<=i+1;if(i==4’b1001）led〈=jicun;endendmodule//译码器module DECL7S(A，LED7S)；input [3：0］A;output ［6：0］LED7S；reg [6:0］LED7S;always＠(A）begincase(A）4’b0000：LED7S<=7'b0111111;4’b0001: LED7S<=7'b0000110；4'b0010: LED7S<=7'b1011011;4'b0011：LED7S〈=7'b1001111;4'b0100：LED7S<=7’b1100110;4’b0101：LED7S<=7’b1101101;4'b0110: LED7S<=7’b1111101；4'b0111：LED7S<=7'b0000111；4’b1000：LED7S<=7'b1111111;4’b1001: LED7S<=7'b1101111;4'b1010: LED7S<=7’b1110111;4’b1011：LED7S〈=7'b1111100；4’b1100: LED7S〈=7'b0111001;4'b1101：LED7S<=7’b1011110；4'b1110: LED7S<=7'b1111001；4’b1111：LED7S〈=7’b1110001;default:LED7S〈=7'b0111111;endcaseendendmodule。
基于verlilog hdl的交通信号灯电路设计
基于Verilog HDL的交通信号灯电路设计1. 引言交通信号灯是城市道路交通管理中不可或缺的一部分，它通过不同颜色的灯光来指示车辆和行人何时停止和通行。
本文将介绍基于Verilog HDL的交通信号灯电路设计。
2. 设计目标本次设计的目标是实现一个简单的交通信号灯电路，包括红、黄、绿三种状态。
具体要求如下：•红灯亮时，其他两个灯应熄灭。
•黄灯亮时，其他两个灯应熄灭。
•绿灯亮时，其他两个灯应熄灭。
•红、黄、绿三个状态按照固定时间间隔循环切换。
3. 电路设计3.1 总体结构本次设计采用有限状态机（FSM）来实现交通信号灯电路。
有限状态机是一种数学模型，可以描述系统在不同状态之间的转移和输出。
我们将使用Verilog HDL来描述并实现这个有限状态机。
3.2 状态定义根据设计目标，我们可以定义三种状态：红、黄、绿。
我们可以用二进制数来表示这三种状态，比如红色为00，黄色为01，绿色为10。
我们可以使用两个输出信号来表示当前状态：red和green。
3.3 状态转移根据设计目标，交通信号灯应该按照固定时间间隔循环切换状态。
我们可以使用一个计数器来实现这个功能。
当计数器的值达到一定阈值时，状态应该切换到下一个状态。
具体的状态转移如下：•当前状态为红色时（00），计数器的值递增。
–当计数器的值达到阈值时，切换到黄色状态（01），并重置计数器。
•当前状态为黄色时（01），计数器的值递增。
–当计数器的值达到阈值时，切换到绿色状态（10），并重置计数器。
•当前状态为绿色时（10），计数器的值递增。
–当计数器的值达到阈值时，切换到红色状态（00），并重置计数器。
3.4 Verilog HDL代码实现以下是基于Verilog HDL实现交通信号灯电路的代码：module traffic_light(input wire clk,output reg red,output reg yellow,output reg green);reg [1:0] state;reg [3:0] counter;parameter THRESHOLD = 4'b1010; // 阈值always @(posedge clk) begincase(state)2'b00: begin// 红灯状态if(counter == THRESHOLD) beginstate <= 2'b01; // 切换到黄灯状态counter <= 0;end else begincounter <= counter + 1;endend2'b01: begin// 黄灯状态if(counter == THRESHOLD) beginstate <= 2'b10; // 切换到绿灯状态counter <= 0;end else begincounter <= counter + 1;endend2'b10: begin// 绿灯状态if(counter == THRESHOLD) beginstate <= 2'b00; // 切换到红灯状态counter <= 0;end else begincounter <= counter + 1;endendendcaseendalways @(state) begincase(state)2'b00: begin// 红灯亮，其他两个灯熄灭red <= 1;yellow <= 0;green <= 0;end2'b01: begin// 黄灯亮，其他两个灯熄灭red <= 0;yellow <= 1;green <= 0;end2'b10: begin// 绿灯亮，其他两个灯熄灭red <= 0;yellow <= 0;green <= 1;endendcaseendendmodule4. 总结本文介绍了基于Verilog HDL的交通信号灯电路设计。
基于Verilog HDL语言的复杂交通指标灯设计与实现
基于Verilog HDL语言的复杂交通指标灯设计与实现
杨杨
【期刊名称】《电脑编程技巧与维护》
【年(卷),期】2011(000)014
【摘要】为克服采用单片机或PLC来实现交通灯控制器的不足,在已有基于Verilog HDL硬件描述语言的交通灯设计的基础上,给出了一种基于Verilog HDL 硬件描述语言的复杂交通指标灯设计;同时,选择XINLINX公司的FPGA芯片,采用ISE9.li开发工具进行了程序的编译与功能仿真,实现了交通灯控制器的硬件电路描述.仿真结果验证了提出的设计方案的正确性,下载到在线可编程逻辑器件CPLD芯片,实现了相应的功能.
【总页数】4页(P27-29,34)
【作者】杨杨
【作者单位】南京师范大学强化培养学院,南京,210046
【正文语种】中文
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基于FPGA和Verilog HDL的交通灯控制器设计(一)
中文摘要与关键词摘 要：V e r i l o g H D L作为一种规范的硬件描述语言,被广泛应用于电路的设计中。
他的设计描述可被不同的工具所支持,可用不同器件来实现。
利用V e r i l o g H D L语言自顶向下的设计方法设计交通灯控制系统，使其实现道路交通的正常运转，突出了其作为硬件描述语言的良好的可读性、可移植性和易理解等优点，并通过Q u a r t u s I I完成综合、仿真、进行管脚分配、绘出仿真波形及R T L 原理图。
此程序通过下载到F P G A芯片后,可应用于实际的交通灯控制系统中。
关键词：V e r i l o g H D L；硬件描述语言；状态；F P G A英文摘要与关键词A b s t r a c t：A s a c o m m o n l a n g u a g e f o r t h e d e s c r i p t i o n o f h a r d w a r e,V e r i l o g H D L i s w i d e l y a p p l i e d i n c i r c u i t d e s i g n i n g T h e d e s i g n d e s c r i p t i o nc a n b e s u p p o r t t ed b y d i f fe r e n t t o o l s a n d i m p l e m e n t e d b y d if f e r e n t d e v i c e sI n t h i s p a p e r,t h e p r o c e s s o f d e s i g n i n g t r a f f i c l i g h t c o n t r o l l e r s y s t e m b y t h e V e r i l o g H D L t o p d o w n d e s i g n m e t h o d i s p r e s e n t e d,w h i c h h a s m a d e t h er o a d t r a f f i c w o r k w e l l,t h e d e s i g n o f t h i s s y s t e m h a s s h o w n t h er e a d a b i l i t y,p o r t a b i l i t y a n d e a s i l y u n d e r s t a n d i n g o f V e r i l o g H D L a s a h a r dd e s c r i p t i o n l a n g u a g e C i r c u i t s y n t h e s i s、s i m u l a t i o n、t o p i n a l l o c a t i o n a n d R T L s i m u l a t i o n w a v e f o r m d r a w n s c h e m a t i c a r e p e r f o r m e d b y Q u a r t u s I I.T h ep r o g r a m c a n b e u s e d i n t h e t r u l y t r a f f i c l i g h t c o n t r o l l e r s y s t e m b yd o w n l o a d i n g t o t he F P G A c h i pK e y w o r d s：V e r i l o g H D L;h a r d w a r e d e s c r i p t i o n l a n g u a g e;s t a t e;F P G A第一章绪论近20年来，电子系统的设计方法都发生了深刻的变化。
基于verilog HDL数字系统设计--交通灯
交通灯控制器-------数字系统设计文档姓名：学号：一．课题简介：我在本课程中所选择的课题是用Verilog HDL 实现的交通灯控制器。
该交通灯控制器处在一个城乡结合处的十字路口，这个十字路口分为主干道和乡村公路，由于主干道的车流量远大于乡村公路的车流量，所以这个交通灯控制器不同于常见的交通灯控制器。
这个交通控制器的功能有如下几点：1.当乡村公路无车时，始终保持乡村公路红灯亮，主干道绿灯亮。
2.当乡村公路有车时，而主干道通车时间已经超过它的最短通车时间时，禁止主干道通行，让乡村公路通行。
主干道最短通车时间为25s 。
3.当乡村公路和主干道都有车时，按主干道通车25s，乡村公路通车16s交替进行。
4.不论主干道情况如何，乡村公路通车最长时间为16s。
5.在每次由绿灯亮变成红灯亮的转换过程中间，要亮5s时间的黄灯作为过渡。
6.用开关代替传感器作为检测车辆是否到来的信号。
用红、绿、黄三种颜色的发光二极管作交通灯。
要求显示时间，倒计时。
二．控制框图和设计流程图：1.这个交通灯控制器由三个主要部分组成---核心控制器以及、译码器、分频器。
2.流程图的内容同上面交通灯的功能，这里不再多做解释。
三．各部分组件的具体实现和分析：1.核心控制器实现基本功能：（1）它的输入端有4个输入信号—C、RST、ST、CLK。
C信号是一个检测信号，检测乡村公路是否有车，C=0示无车，这种情况下乡村公路一直亮红灯，主干道一直亮红灯，并且两个计数器都同步30秒重复计数，直到C=1即乡村公路有车是才跳变到其他情况。
RST信号是复位信号，当RST=0时，这个交通灯控制器才能正常工作。
当RST=1时，所有计数器都立刻赋初值，并且乡村公路和主干道都亮红灯，表示交通灯控制器出了故障，为防止意外发生，禁止通行。
ST信号表示使能信号，当ST=1时，交通灯控制器才能正常工作。
ST=0时，所有计数器都停止计数，并且乡村公路和主干道都亮红灯，表示交通灯控制器出了故障，为防止意外发生，禁止通行。
Verilog HDL基础教程之：实例5 交通灯控制器
Verilog HDL 基础教程之：实例5 交通灯控制器
实例的内容及目标
1.实例的主要训练内容
本实例通过Verilog HDL 语言设计一个简易的交通等控制器，实现一个具有两个方向、共8 个灯并具有时间倒计时功能的交通灯功能。
2.实例目标
通过本实例，读者应达到下面的目标。
掌握Verilog 设计一个交通等控制器的方法。
初步掌握Verilog 语言的设计方法。
原理简介
交通灯是城市交通中不可缺少的重要工具，是城市交通秩序的重要保障。
本实例就是实现一个常见的十字路口交通灯功能。
读者通过学习这个交通灯控制器，可以实现一个更加完整的交通灯。
例如实现实时配置各种灯的时间，手动控制各个灯的状态等。
一个十字路口的交通一般分为两个方向，每个方向具有红灯、绿灯和黄灯3 种，另外每个方向还具有左转灯，因此每个方向具有4 个灯。
这个交通灯还为每一个灯的状态设计了倒计时数码管显示功能。
可以为每一个灯的状态设置一个初始值，灯状态改变后，开始按照这个初始值倒计时。
倒计时归零后，灯的状态将会改变至下一个状态。
值得注意的是，交通灯两个方向的灯的状态是相关的。
也就是说，每个方向的灯的状态影响着另外一个方向的灯的状态，这样才能够协调两个方向的车流。
如果每个方向的灯是独立变化的，那么交通灯就没有了意义。
如表1 所示是两个方向(假设为A，B 方向)灯的状态的对应情况。
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目录第一章设计原理 (1)1.1设计要求 (1)1.2设计思路和原理 (1)1.3实现方法 (1)第二章Verilog 程序设计 (2)2.1整体设计 (2)2.2 具体设计 (3)第三章仿真 (7)3.1 波形仿真 (7)第四章设计总结 (9)4.1 总结 (9)4.2参考资料 (9)程序清单 (10)交通灯控制器设计第一章 设计原理1.1设计要求设计一个交通控制器，用LED 显示灯表示交通状态，并以7段数码显示器显示当前状态剩余秒数 主干道绿灯亮时，支干道红灯亮；反之亦然，二者交替允许通行，主干道每次放行35s ，支干道每次放行25s 。
每次由绿灯变为红灯的过程中，亮光的黄灯作为过渡，黄灯的时间为5s 。
能进行特殊状态显示，特殊状态时东西、南北路口均显示红灯状态。
用LED 灯显示倒计时，并且能实现总体清零功能，计数器由初始状态开始计数，对应状态的显示灯亮。
1.2设计思路和原理本次设计是针对十字路口，进行南北和东西直行情况下交通灯控制。
设定东西方向为主干道方向，根据交通灯的亮的规则，在初始状态下四个方向的都为红灯亮启，进入正常工作状态后，当主干道上绿灯亮时，支干道上红灯亮，持续35S 后，主干道和支干道上的黄灯都亮启，持续5S 后，主干道上红灯亮启，支干道上绿灯亮启持续25S ，之后主干道和支干道上的黄灯都亮启5s ，一个循环完成。
循环往复的直行这个过程。
其过程如下图所示：0s30s25s主干道方向支干道方向图1.交通灯点亮时间控制说明1.3实现方法本次采用文本编辑法，即利用Verilog 语言描述交通控制器，通过状态机计数法，实现设计所要求的交通灯控制及时间显示。
设计中用两组红黄绿LED 模拟两个方向上的交通灯，用4个7段数码管分别显示两个方向上的交通灯剩余时间，控制时钟由试验箱上频率信号提供。
第二章 Verilog 程序设计2.1整体设计根据上章设计原理，交通灯控制的关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时，根据状态机的设计规范，本次设计了三个状态之间的循环转化，其真值表及状态转化图如下所示：状状状状状状状状状状状状00状状10状状11状状01状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状状001100010010001010100010图2.交通灯控制状态转化说明：该状态图为交通灯在正常情况下的状态转化图，进入控制后，状态00时主干道绿灯及支干道红灯亮起，进入状态01后两路黄灯亮起，状态11时主干道红灯及支干道绿灯亮起。
进入10状态两路黄灯亮起。
结束一个循环，从00状态重新开始循环。
为实现控制与显示的功能，需要设计交通灯点亮顺序控制程序，倒数计时程序，七段数码管显示程序，数码管显示扫描程序，其系统结构图如下所示：图3.交通灯控制系统结构图其中rst 为复位信号，clk 为时钟信号，hold 为特殊情况控制信号,输入hold 时两个方向红灯无条件亮起。
2.2 具体设计根据整体设计要求，编写各个功能部分Verilog 程序，设置各输入输出变量说明如下clk：为计数时钟；qclk：为扫描显示时钟；en：使能信号，为1 的话，则控制器开始工作；rst：复位信号，为1的话，控制及技术回到初始状态；hoid：特殊情况控制信号，为1的话，则两个方向无条件显示为红灯；light1：控制主干道方向四盏灯的亮灭；其中，light1[0]~light[2]，分别控制主干道方向的绿灯、黄灯和红灯；light2：控制支干道方向四盏灯的亮灭；其中，light2[0] ~ light2[2]，分别控制支干道方向的绿灯、黄灯和红灯；num1：用于主干道方向灯的时间显示，8 位，可驱动两个数码管；num2：用于支干道方向灯的时间显示，8 位，可驱动两个数码管；counter：用于数码管的译码输出；st1，st2：数码管扫描信号。
输入输出及中间变量设置如下：module traffic(en,clk,qclk,rst,rst1,hold,num1,num2,light1,light2,counter,st1,st2);input en,clk,qclk,rst,hold,rst1;output st1,st2;output[7:0] num1,num2;output[6:0]counter;output[2:0] light1,light2;reg tim1,tim2,st1,st2;reg[1:0]state1,state2,ste;reg[2:0]light1,light2;reg[3:0]num;reg[6:0]counter;reg[7:0] num1,num2;reg[7:0] red1,red2,green1,green2,yellow1,yellow2;1.二极管点亮控制该部分程序的作用是根据计数器的计数值控制发光二极管的亮、灭，以及输出倒计时数值给七段数码管的译码电路。
此外，当检测到特殊情况（hold=‘1’）发生时，无条件点亮红灯的二极管，当检测到复位信号，两个方向计数与控制回复到00状态。
因为主、支干道两个方向二极管点亮的顺序与延迟时间不同，顾编写两个独立的部分来控制，具体程序如下：1）主干道方向always @(posedge clk )beginif(rst) //复位与特殊情况控制beginlight1<=3'b001;num1<=green1;endelse if(hold)beginlight1<=3'b100;num1<=green1;endelse if(en)begin //使能有效开始控制计数if(!tim1) //begin //主干道交通灯点亮控制tim1<=1;case(state1)2'b00:begin num1<=green1;light1<=3'b001;state1<=2'b01;end2'b01:begin num1<=yellow1;light1<=3'b010;state1<=2'b11;end2'b11:begin num1<=red1;light1<=3'b100;state1<=2'b10;end2'b10:begin num1<=yellow1;light1<=3'b010;state1<=2'b00;enddefault:light1<=3'b100;endcaseEnd2）支干道方向always @(posedge clk )beginif(rst) //复位与特殊情况控制beginlight2<=3'b100;num2<=red2;endelse if(hold)beginlight2<=3'b100;num2<=red2;endelse if(en)beginif(!tim2)begintim2<=1;case(state1)2'b00:begin num2<=red2;light2<=3'b100;state2<=2'b01;end2'b01:begin num2<=yellow1;light2<=3'b010;state2<=2'b11;end2'b11:begin num2<=green2;light2<=3'b001;state2<=2'b10;end2'b10:begin num2<=yellow2;light2<=3'b010;state2<=2'b00;enddefault:light2<=3'b100;endcaseEnd2.倒数计时该部分程序完成二极管发光时延的计数，并将计数结果送到数码管显示电路，每切换到一个状态，计数器的初值都被重置，以实现不同颜色二极管不同的时延要求。
本次设计直接用逻辑运算完成2位十进制数的计数，未采用分位器的设计。
因为主、支干道上计数器的结构完全相同，顾只列出一路的程序，其具体程序如下所示：always @(posedge clk )beginelsebegin //倒数计时if(num1>0)if(num1[3:0]==0)beginnum1[3:0]<=4'b1001;num1[7:4]<=num1[7:4]-1;endelse num1[3:0]<=num1[3:0]-1;if(num1==1) tim1<=0;endendelsebeginlight1<=3'b010;num1=2'b00;tim1<=0;endend3.数码管的译码及扫描显示该段程序主要完成4个7段数码管的译码显示及扫描，使系统能正常显示主、支干道两个方向上的剩余时间。
译码的时钟频率要低，为Hz级。
扫描的时钟频率要高，最低不得小于人眼分辨频率50Hz，具体程序如下所示：always @(posedge qclk)begin //数码管扫描if(rst1)beginst1=0;st2=0;endelsebegincase({st2,st1})2'b00:begin num<=num1[3:0];{st2,st1}<=2'b01; end2'b01:begin num<=num1[7:4];{st2,st1}<=2'b10; end2'b10:begin num<=num2[3:0];{st2,st1}<=2'b11; end2'b11:begin num<=num2[7:4];{st2,st1}<=2'b00; endendcaseendendalways @(posedge qclk)begin //数码管译码显示case(num)4'b0000: counter<=7'b0111111; //04'b0001: counter<=7'b0000110; //14'b0010: counter<=7'b1011011; //24'b0011: counter<=7'b1001111; //34'b0100: counter<=7'b1100110; //44'b0101: counter<=7'b1101101; //54'b0110: counter<=7'b1111101; //64'b0111: counter<=7'b0000111; //74'b1000: counter<=7'b1111111; //84'b1001: counter<=7'b1101111; //9default: counter<=7'b0111111; //0endcaseendendmodule总体程序见程序清单所示第三章仿真3.1 波形仿真在QuartursⅡ软件下创建工程，新建编辑设计文件，将程序输入，整体编译后，新建波形仿真文件。