Verilog HDL交通灯设计

这是大学期间我上VerilogHDL的交通灯设计实验报告，报告中除了包括正确测试后的程序代码，我 还加入了非常详细的注释。为了让读者更好理解交通灯程序代码和编写代码的思路，我还特意精心绘制了交通灯程序模块间的结构图和状态图。 【Verilog HDL 交通灯设计】是一种使用硬件描述语言Verilog进行的数字系统设计，主要应用于可编程逻辑器件如FPGA（Field Programmable Gate Array）中。在本实验中，设计者通过模块化方法实现了交通灯控制系统，该系统包含了三个主要模块：`controller`、`timer5`和`timer25`。 `controller`模块是交通灯控制的核心，它负责协调各个灯组的切换。此模块基于状态机设计，通过两个输入信号`en5`和`en25`接收来自定时器的信号，以及两个输出信号`en5`和`en25`来启动相应的定时器，同时通过`road1`和`road2`输出不同灯组的状态。状态机有多个状态，每个状态对应一种交通灯组合，例如红绿灯、黄灯等。状态转移是基于计时器的信号来触发的，确保了交通灯的定时切换。 `timer5`和`timer25`模块分别负责生成不同长度的定时信号。这两个定时器都是基于计数器实现的，当接收到启动信号`en5`或`en25`时，内部的计数器会进行加一操作。当计数达到预设阈值时，输出信号`lin5`或`lin25`变为高电平，表示定时结束。在实验代码中，这些阈值被设置为特定的数值，例如`2_5000_0000`和`12_5000_0000`，表示不同时间间隔。在软件仿真时，这些数值可能需要调整以适应更快的仿真速度。 交通灯程序模块间的结构图和状态图是理解系统工作原理的关键辅助工具。结构图展示了各个模块间的连接关系，帮助我们直观地理解数据流和控制信号的传递路径。而状态图则描绘了控制器内部状态的变化顺序，以及如何响应外部信号来触发这些变化。 实验步骤包括了系统模块的划分、状态机设计和Verilog HDL代码编写。在完成代码后，通常会通过仿真器观察输入输出波形，验证设计的正确性。一旦仿真结果满意，就可以将代码下载到FPGA开发板上，实现硬件级别的实际运行，确保交通灯控制系统能够在真实环境中正常工作。 这个实验旨在让学生了解交通灯控制的基本原理，掌握模块化设计方法，以及数字系统设计的技巧。通过这个过程，学习者不仅能够深入理解Verilog HDL语言，还能提高数字逻辑设计的能力，为未来在嵌入式系统、可编程逻辑等领域的工作打下坚实的基础。