交通信号灯控制系统的Verilog实现
作为数字系统设计的入门范例，简要介绍最简单的交通控制系统并说明设计思路。
首先，设计干线道路和干线道路交叉口交通信号控制电路
(1)一般保持主干道开通，主干道绿灯亮，主干道红灯亮，主干道绿灯亮时间不少于60秒。
)2)主干道红绿灯亮超过60秒，主干道有车时，主干道红绿灯亮，主干道红绿灯亮，但主干道亮时间不超过30秒。
)3)每当主干道或主干道红绿灯变红时，黄灯先亮5秒钟。
1 .逻辑抽象，明确输入输出。
主干道与主干道的交叉口信号灯系统要求优先确保主干道的畅通。 平时主干道是蓝色的，主干道是红色的。 如果主干道上有车，传感器就发出信号S=1，主干道上的绿灯暂时转换为黄灯，然后转换为红灯，主干道从红灯转换为绿灯。 如果车辆继续通过主干道，传感器将继续发出信号，使主干道亮起绿灯。 但是，干线道路在绿灯下持续点亮的时间不能超过30s。 否则，主干道的绿灯暂时转换为黄色信号后变为红灯，同时主干道由红灯变为绿灯。 干线道路的一次通行时间不得少于60s，在此期间，即使干线道路s有红绿灯也不能中止干线道路的绿灯点亮。
输入信号有时钟、复位、传感器信号； 输出干线道路的红黄绿信号和干线道路的红黄绿信号。
2 .确定系统框图
首先以状态机为主控制，状态机转换条件根据计时器信息判断转换条件，解码电路根据该状态输出对应的干线道路信号的状态。
控制单元根据时钟和感测信号向计数器发送信号，计时器向控制单元发送定时信号60s(T1 )、60s(T1 )、5s (T3 )。 主干道红黄绿用h_r、h_y、h_g表示，主干道红黄绿用f_r、f_y、f_g表示。
因此，在计时器分别产生三个持续时间后，向控制单元发送超时信号，控制单元根据计时器和传感器的信号，决定是否进行状态转移。 如果是，则控制单元发出状态转变信号St，计时器开始清零，准备重新计时。
信号灯控制单元的控制过程分为四个阶段，对应的输出有四种状态，分别为S0、S1、S2和S3，表示： S0状态主干道绿灯主干道红灯亮，此时主干道有车等待通过，主干道主干道
t1s=1主干道dmdfbx、主干道红色点亮，人进入该状态，当dmdfbx达到规定的时间t3时，控制器发出状态转移信号St，输出从状态S1转移到S2。 (转换条件) dmdfbx满足5s后，将状态转换为S1状态
t3=1主干道绿灯亮，主干道红灯亮。 此时，如果主干道上继续有车，将继续保持这种状态，但主干道绿灯点亮的时间不得超过t2。 否则，控制单元发出状态转移信号St，使输出转移到S3状态。 此时，如果干线道路上没有车，则控制单元立即发出状态转移信号St，使输出转移到S3状态。
(转换条件)干线道路在绿灯时点亮30s，或者检测到干线道路上没有车时为S2状态) ) ) ) ) ) ) ) )。
t2+（~s）=1干线道路dmdfbx、干线道路红灯亮，此时状态与S1状态持续的时间相同为t3，经过一段时间后，控制器发出St信号，输出从状态S3返回S0状态。 按照格雷码对上述S0、S1、S2、S3的4种状态进行编码，分别为00、01、11、10。
/控制状态机/
always@(PosedgeclkorNegedgerst ) )。
比根
if (！ rst )
current _ state=2’d0；
else
current_state=next_state；
结束
Always@(s，current_state，t1，t2，t3 ) begincase(current_state ) s03360beginnext_state=(T1s )？ s1:s0； ST=(T1S )？ 1'b1:1'b0； ends1:beginnext_state=(t3 )？ s2:s1； ST=(T3 )？ 1'b1:1'b0； ends 2: beginnext _ state=(T2|~ s )？ s3:s2； ST=(T2||~s )？ 1'b1:1'b0； ends3:beginnext_state=(t3 )？ s0:s3； ST=(T3 )？ 1'b1:1'b0； 嵌入式会话
计时部使用两个寄存器来表示10比特(t_h )和1比特(t_l )的计数，同时在每次检测到转换信号时清除并重新计时
always@(PosedgeclkorNegedgerst ) /计时模块beginif (！ rst () t_h，t_l )=8) D0； ELSEif(ST ) /控制信号有效地说明灯的颜色变化，{t_h，t_l}=8'd0； 判断是否计数到elseif () t_l==4'd9 ) )/60begin(t_h，t_l )={t_h，t_l} 要确定endelseif(t_L==4'D9 )/1位是否已完全计数，请在10位中输入begint_h=t_h 1'b1； t_l=4'd0； endelse begint_h=t_h； t_L=t_L1'B1； endendassignT3=(t_h==4'D0 ) ) t_l==4'd4 )； //干线道路绿灯计数时间assignT2=(t_h==4) D2 ) t_L==4) D9 )； //干线道路绿灯计数时间assignT1=(t_h==4'D5 ) ) t_l==4'd9 )； //黄信号计数时间解码部根据状态机某个状态输出对应的信号的状态
Always@(current_state ) Begincase(current_state ) s0:Begin(Hg，hy，HR )=3'b100； //干线道路绿灯{fg，fy，fr}=3'b001； //干线道路红灯ends1:begin{hg，hy，hr}=3'b010； //主干道黄灯{fg，fy，fr}=3'b001； //干线道路红灯ends2:begin{hg，hy，hr}=3'b001； //干线道路红灯{fg，fy，fr}=3'b100； //干线道路绿灯ends3:begin{hg，hy，hr}=3'b001； //干线道路红灯{fg，fy，fr}=3'b010； //干线道路黄灯endendcaseend
模拟结果图
总结：本文的设计比较简单，复杂的交通需要改进，但从中可以逐渐建立对系统架构的认知和联系，从而理顺各模块之间的关系。 之后，需要进一步调查研究资料。 如果有错误或不合理的地方，请告诉我。