用verilog语言编写交通灯程序.docx
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用verilog语言编写交通灯程序
交通灯
一、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。
二、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：
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：
三、代码
1、源代码
（1）控制器模块
moduletraffic_lights（clk,rst,count,ew,sn）;
inputclk,rst;
input[5:
0]count;
output[2:
0]ew,sn;
reg[2:
0]ew,sn;
reg[3:
0]state;
parameterIdle=3'b000,s1=3'b001,s2=3'b010,s3=3'b011,s4=3'b100;
always@（posedgeclk）
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@（posedgeclk）
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
modulecounter（en,clk,rst,out）;
output[5:
0]out;
inputen,clk,rst;
reg[5:
0]out;
always@（posedgeclkornegedgerst）
begin
if（!
rst）
out<='d0;
elseif（!
en&&out<'d60）
out<=out+1;
else
out<='d1;
end
endmodule
（3）将控制器与计数器进行连接
moduletraffic_lights_top（out,clk,rst,en,ew,sn）;
inputclk,rst,en;
output[2:
0]ew,sn;
output[5:
0]out;
wire[5:
0]out;
traffic_lightsu1（
.clk（clk）,
.rst（rst）,
.count（out）,
.ew（ew）,
.sn（sn）
）;
counteru2（
.en（en）,
.clk（clk）,
.rst（rst）,
.out（out）
）;
endmodule
2、激励
`timescale1ns/100ps
moduletraffic_lights_tb;
regclk,rst,en;
wire[2:
0]ew,sn;
wire[5:
0]out;
traffic_lights_topm（
.clk（clk）,
.rst（rst）,
.en（en）,
.ew（ew）,
.sn（sn）,
.out（out）
）;
always
#5clk=~clk;
initial
en<=1;
initial
begin
clk<=1;
en<=0;
rst<=0;
#5rst<=1;
end
endmodule
四、仿真波形
（图一）
（图二）
五、波形说明
波形图中，从上至下依次为：
时钟信号clk、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和单纯靠一些感觉去修改。
有时候越改错误越多，到后来程序显示没有错误了，但是仿真却无法执行，一长串的警告看的我有点崩溃。
静下心来后从头开始分析每一句的程序，最后发现其实只是一个很小的失误。
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