verilog hdl与fpga数字系统设计_简易交通信号灯控制系统

verilog hdl与fpga数字系统设计_简易交通信号灯控制系统1、系统设计要求该交通灯控制器用于主干道与支道公路的交叉路口,要求是优先保证主干道的畅通,因此,设计要求如下。1、平时处于“主干道绿灯,支道红灯”状态,只有在支道有车辆要穿过主干道时,才将交通灯切向“主干道红灯,支道绿灯”,一旦支道无车辆通过路口,交通灯又回到“主干道绿灯,支道红灯”的状态。2、主干道每次通行的时间不得短于1min,支路每次通行的时间不得长于20s,而这两个状态交换过程中出现“主干道黄灯,支道红灯”和“主干道红灯,支道黄灯”的状态,持续时间都为4s。2、设计分析1、用状态

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。如果您正在找激活码,请点击查看最新教程,关注关注公众号 “全栈程序员社区” 获取激活教程,可能之前旧版本教程已经失效.最新Idea2022.1教程亲测有效,一键激活。

Jetbrains全系列IDE稳定放心使用

1、系统设计要求

该交通灯控制器用于主干道与支道公路的交叉路口,要求是优先保证主干道的畅通,因此,设计要求如下。

1、平时处于“主干道绿灯,支道红灯”状态,只有在支道有车辆要穿过主干道时,才将交通灯切向“主干道红灯,支道绿灯”,一旦支道无车辆通过路口,交通灯又回到“主干道绿灯,支道红灯”的状态。

2、主干道每次通行的时间不得短于1min,支路每次通行的时间不得长于20s,而这两个状态交换过程中出现“主干道黄灯,支道红灯”和“主干道红灯,支道黄灯”的状态,持续时间都为4s。

2、设计分析

1、用状态机来设计实现交通信号灯的颜色状态。交通信号灯状态可以分成4种,s4:主干道绿灯、支道红灯;s3:主干道黄灯、支道红灯;s2:主干道红灯、支道绿灯;s1:主干道红灯、支道黄灯。状态转移图:

verilog hdl与fpga数字系统设计_简易交通信号灯控制系统

2、用计数器分频来实现状态之间的切换。当支道无车(因此需要定义一个“支道来车”变量has_car)时,将一直处于s4状态;若主干道绿灯超过1min且支道来车时,切换为s3状态;s3状态持续4s后切换为s2状态;s2状态持续20s后切换为s1状态;支道无车又恢复为s4状态。

3、具体实现过程

1、输入信号有时钟信号clk,使能信号en,支路来车信号has_car。输出信号有主干道信号l_m,支路信号灯l_v,主干道计时器t_m,支路计时器t_v。模块内部信号:表示状态信号state;计数信号count_m、count_v。计数为二位十进制因此用_1表示个位,_2表示十位。

2、信号灯用3位二进制数表示红绿黄三个灯,其中只有1位值为1,另外两个值为0,值为1代表该位灯亮,如100表示为红灯、010表示绿灯、001表示黄灯

3、用二段状态机进行设计。第一段进行状态计数以及状态转移,第二段进行信号灯输出。

第一段:进行状态计数。触发信号为clk、en,触发方式为边沿触发。如果使能信号en为0,则重置计数信号;如果en信号为1,则根据状态信号state进行相应操作。

(1)状态为s4:主干道绿灯、支道红灯。计数器count_m正常每次加1计数,计数器count_v不工作,值为0。如果支路有车,即has_car由0变为1,并且count_m的计数值已经大于60,说明此时已经满足改变信号灯的条件,可以改变信号灯的状态,则状态变为s3,同时给count_m重新赋值4,以便进行下一状态计数。如果不能同时满足上述两个条件,则状态不变。

(2)状态为s3:主干道黄灯、支道红灯。计数器count_m从4开始每次减1,计数器count_v不工作。当count_m为1时,状态变为s2,同时给count_v赋值20。其他情况状态不变。

(3)状态为s2:主干道红灯、支道绿灯。计数器count_v计数从20开始递减。计数器count_m此时不工作,值为0。在此状态下,如果支路汽车通行完毕,即has_car由1变为0,或者count_v计数从20减为1,说明此时已经满足改变信号灯的条件,要改变信号灯的状态,则状态变为s1,同时给count_v赋值4。其他情况状态不变。

(4)状态为s1:主干道红灯、支道黄灯。此状态需要实现倒计时4s,只需count_v从4减为1就改变状态,当count_v为1时,状态变为s4。其他情况状态不变。

第二段:进行信号灯输出。触发信号为state,触发方式为电平触发,根据状态信号state进行相应输出。

(1)状态为s4:主干道绿灯、支道红灯。即输出为:l_m=3’b010; l_v=3’b100

(2)状态为s3:主干道黄灯、支道红灯。即输出为:l_m=3’b001; l_v=3’b100

(3)状态为s2:主干道红灯、支道绿灯。即输出为:l_m=3’b100; l_v=3’b010

(4)状态为s1:主干道红灯、支道黄灯。即输出为:l_m=3’b100; l_v=3’b001

4、最后用assign语句将时钟输出信号和内部计数信号连接。

4、Verilog HDL源码:

module Traffic(clk,en,has_car,l_m,l_v,t_m1,t_m2,t_v1,t_v2);
input clk,en,has_car;    //时钟信号1Hz,使能信号,支路来车信号
output reg [2:0]l_m,l_v;  //信号灯控制信号
output [3:0]t_m1,t_m2,t_v1,t_v2; //主干道m、支路v计时信号(1为个位,2为十位)
reg [3:0]count_m1,count_m2,count_v1,count_v2;   //计数
reg [1:0] state;
parameter s1=2'b00,s2=2'b01,s3=2'b10,s4=2'b11;   //定义状态

always@ (posedge clk or negedge en)
begin
	if(!en)begin 
		state<=s4;
		count_m1<=4'b0;
		count_m2<=4'b0;
		count_v1<=4'b0;
		count_v2<=4'b0;
	end
	else case(state)
	s4:begin		
		count_m1<=count_m1+1;   //主干道十进制计时
		count_v1<=4'b0;
		count_v2<=4'b0;
		if(count_m1==4'b1001)begin
			count_m1<=4'b0;
			count_m2<=count_m2+1;
			end
		if(has_car==1&&count_m2>=4'b0110) begin   //判断状态转移条件
			state<=s3;
			count_m1<=4'b0100;
			count_m2<=4'b0;
		end
		else
			state<=s4;
	end
	s3:begin	
		count_v1<=4'b0;     //主干道4s黄灯倒计时
		count_v2<=4'b0;
		count_m1<=count_m1-1;
		if(count_m1==4'b1)	begin 
			state<=s2;
			count_v2<=4'b10;
			count_v1<=4'b0;
		end
		else state<=s3;
			
	end
	s2:begin
		count_m1<=0;    //支路20s绿灯倒计时
		count_m2<=0;
		count_v1<=count_v1-1;	
		if(count_v1==4'b0)begin
			count_v1<=4'b1001;
			count_v2<=count_v2-1;
			end
		if(has_car==0||(count_v1==4'b1)&&(count_v2==4'b0))begin 
			state<=s1;
			count_v1<=4'b0100;
			count_v2<=4'b0;
		end
		else
			state<=s2;
	end
	s1:begin      //支路4s黄灯倒计时
		count_m1<=4'b0;
		count_m2<=4'b0;
		count_v1<=count_v1-1;	
		if(count_v1==4'b1)	state<=s4;			
		else state<=s1;
	end
	default:begin l_m<=0;l_v<=0;end
   endcase
end

always@ (state)
begin
	case(state)
	s4:begin
		l_m<=3'b010;		//G
		l_v<=3'b100;		//R
	end
	s3:begin
		l_m<=3'b001;		//Y
		l_v<=3'b100;		//R
	end
	s2:begin
		l_m<=3'b100;		//R
		l_v<=3'b010;		//G
	end
	s1:begin
		l_m<=3'b100;		//R
		l_v<=3'b001;		//Y
	end
	default:begin
		l_m<=3'bxxx;
		l_v<=3'bxxx;
	end
	endcase
end

assign t_m1=count_m1;
assign t_m2=count_m2;
assign t_v1=count_v1;
assign t_v2=count_v2;

endmodule

如有错漏之处,敬请指正,不吝赐教。

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/189891.html原文链接:https://javaforall.cn

【正版授权,激活自己账号】: Jetbrains全家桶Ide使用,1年售后保障,每天仅需1毛

【官方授权 正版激活】: 官方授权 正版激活 支持Jetbrains家族下所有IDE 使用个人JB账号...

(0)
blank

相关推荐

  • C++primer读书笔记9-转换和类类型

    C++primer读书笔记9-转换和类类型

  • Python计算机二级编程题真题及考点总结(上篇)「建议收藏」

    Python计算机二级编程题真题及考点总结(上篇)「建议收藏」【纯干货】2021全国计算机等级考试Python二级编程题真题详解(上)相较于大多数经验分享类文章,本篇重点在于总结Python二级考试中的编程题(占60分)题型范围及解题技巧,让Python小白能在一周内掌握绝大多数编程题的解题方法,顺利考取证书,为未来应聘岗位添砖加瓦!本文的最终的目的是得到一份能够涵盖编程题部分所有考点的知识点总结脑图!!!

    2022年10月12日
  • Java开发手册之注释规约「建议收藏」

    Java开发手册之注释规约「建议收藏」Java开发手册之注释规约

  • integer常量池在哪_java 常量池

    integer常量池在哪_java 常量池常量池java中存在字符串常量池,维护了所有String对象使用Strings=”zx”的时候是使用String.valueOf(“zx”)从常量池中找了个对象返回在使用new的时候是直接创建一个新的对象Integer中也有常量池其中缓存了-128到127之间的数字(一个字节八位大小)Integera=127与Integerb=127相等吗对于对象引用类型:==比较的是对象的内存地址。对于基本数据类型:==比较的是值。如果整型字面量的值在-128到127

  • 高通msm8937的BLSP学习

    高通msm8937的BLSP学习1.基础概念(1)  BusAccessModule(BAM),总线访问模块BAMisusedtomovedatato/fromtheperipheralbuffers.(2)  BAMLow-SpeedPeripheral(BLSP),低速接口的总线访问模块(3)  QUP:QualcommUniversalPeripheral,高通统一的…

    2022年10月19日
  • 【幅频均衡带通滤波器】基于FPGA的幅频均衡带通滤波器的设计[通俗易懂]

    【幅频均衡带通滤波器】基于FPGA的幅频均衡带通滤波器的设计[通俗易懂]1.软件版本matlab2013b,quartusii121.2.本算法理论知识带通滤波器在数字幅频均衡功率放大器中一个重要的组成部分,在介绍带通滤波器之前,我们首先来详细介绍一下数字幅频均衡功率放大器。本系统要求的指标为:本题要求在输入电压有效值为5mV的条件下,放大倍数达到400倍。而且20Hz到20kHz衰减不能超过1dB。-1dB转化为信号幅值变化为11%,可以说指标要求很高。我们可以选择使用PGA或AD620实现这一指标。整个…

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。

关注全栈程序员社区公众号