用verilog语言编写交通灯程序
交通灯
实验目的
写一个交通灯，要求：
①有东西南北四个方向，两组交通灯轮流交替变换，其中，红灯时间为30
个时间单位，绿灯时间为25个时间单位，黄灯时间为5个时间单位。最后用modelsim软件进行仿真。
②要求设计是一个可综合设计。
实验原理
根据实验要求的逻辑功能描述，可以分析得出原理图如下：
［计数器｝=>
count
控制器即可以设计为一个有限状态机的形式:
E-W方向S-N方向
状态R Y G R Y G
1 0 0 1 0 0 IDLE
1 0 0 0 0 1 S1
1 0 0 0 1 0 S2
0 0 1 1 0 0 S3
0 1 0 1 0 0 S4
根据实验要求画出控制器的状态转移图如下:
代码
1、源代码
(1)控制器模块module traffic_lights(clk,rst,count,ew,sn);
input clk,rst; input[5:0] count;
output[2:0] ew,sn;
reg[2:0] ew,sn;
reg[3:0] state;
parameter Idle=3'b000,s1=3'b001,s2=3'b010,s3=3'b011,s4=3'b100; always @(posedge clk)
if(!rst)
begin
state<=Idle;
end
else casex(state)
Idle: if(rst) begin state<=s1;
end
s1: if(count=='d25) begin state<=s2;
end
s2: if(count=='d30) begin state<=s3;
end
s3: if(count=='d55)
begin
state<
=s4;
end
s4: if(count=='d60) begin state<=s1;
end endcase always
@(posedge clk) begin
if(!rst) begin ew<=3'b100;
sn<=3'b100;
end
else casex(state) Idle: if(rst) begin ew<=3'b100; sn<=3'b001;
end
s1: if(count=='d25) begin ew<=3'b100; sn<=3'b010;
end
s2: if(count=='d30)
begin ew<=3'b001;
sn<=3'b100;
end
s3:
if(count=='d55)
begin
ew<=3'b010;
sn<=3'b100;
end
s4: if(count=='d60)
begin
ew<=3'b100;
sn<=3'b001;
end
default: state<=Idle; endcase
end
endmodule
(2)计数器模块
module counter(en,clk,rst,out);
output[5:0]out;
input en,clk,rst;
reg[5:0] out;
always@(posedge clk or negedge rst)
begin
if(!rst)
out<='d0;
else if(!en&&out<'d60)
out<=out+1;
else
out<='d1;
end
endmodule
(3)将控制器与计数器进行连接
module traffic_lights_top(out,clk,rst,en,ew,sn); input clk,rst,en; output[2:0] ew,sn;
output[5:0]out;
wire[5:0] out;
traffic_lights u1(
.clk(clk),
.rst(rst),
.count(out),
.ew(ew),
.sn(sn)
);
counter u2(
.en(en),
.clk(clk),
.rst(rst),
.out(out)
);
endmodule
2、激励
'timescale 1n s/100ps
module traffic_lights_tb; reg clk,rst,en;
wireNol
ew-sn
八
一
o u rr
f
「
afficl=ghfs
」op
m(
o k o k )
』
?
rsf(rs)
?en(en)
』
?
ew(ew)
一 ?
sn(sn)
』 ?
ouf(ouf)
a-ways
#5
Q k H
?c-k
八
inma-
e n A A
八
inma-
begin
c -k
〈
H _k
八
enAHO
八
r s A H
O
波形图中，从上至下依次为：时钟信号 elk 、复位信号rst 、计数器使能端 en 、东西方向上灯的状态ew 南北方向上灯的状态sn 、计数器的输出out 。该 程序实现的功能是在一个十字路口的交通灯的轮流交替变换：
'、、状态
方向、'、 灯的状态
0——25 25—
—
30 30——55 55——60
东西方向ew 红 红 绿 黄 南北方向sn
绿
黄
红
红
图一可以完整的看到60个时间单位内两个方向上灯交替的状况
图二可以清楚的看到在时间从 0―― 30过程中灯的跳变时间和结果。 五、 实验过程中遇到的问题及解决方法
1、 在实验过程中得到的波形图跟我设计的时间间隔不一致，仔细检查过后 发现是
因为控制器和计数器没有很好的连接在一起，导致灯的跳变跟计数器的控 制脱离了，修改之后得到时间间隔比例跟设计一致的波形。
2、 在检查波形的过程中发现计数器实现的不是模 60,而是模64,将计数器 程序中
的选择条件从if （!en ）改为if （!en&&out< ' d60）之后得到了自己想要的计 数器。 六、 实验心得
刚开始，程序调试过程中始终都有些莫名其妙的错误， 自己只能凭着自己的 理解
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二）
五、波形说明
511 Stl
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扌Ardfc 」曲jbAnM * ATafficJ^Hs_thAn/?r D-* /lidlc bffMs Ib/m-'er.
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