交通燈控制器原理

實例的內容及目標

1．實例的主要訓練內容
本實例通過Verilog HDL語言設計一個簡易的交通等控制器，實現一個具有兩個方向、共8個燈并具有時間倒計時功能的交通燈功能。
2．實例目標
通過本實例，讀者應達到下面的目標。
掌握Verilog設計一個交通等控制器的方法。
初步掌握Verilog語言的設計方法。

原理簡介

交通燈是城市交通中不可缺少的重要工具，是城市交通秩序的重要保障。本實例就是實現一個常見的十字路通燈功能。讀者通過學習這個交通燈控制器，可以實現一個更加完整的交通燈。例如實現實時配置各種燈的時間，手動控制各個燈的狀態等。

一個十字路口的交通一般分為兩個方向，每個方向具有紅燈、綠燈和黃燈3種，另外每個方向還具有左轉燈，因此每個方向具有4個燈。

這個交通燈還為每一個燈的狀態設計了倒計時數碼管顯示功能。可以為每一個燈的狀態設置一個初始值，燈狀態改變后，開始按照這個初始值倒計時。倒計時歸零后，燈的狀態將會改變至下一個狀態。

值得注意的是，交通燈兩個方向的燈的狀態是相關的。也就是說，每個方向的燈的狀態影響著另外一個方向的燈的狀態，這樣才能夠協調兩個方向的車流。如果每個方向的燈是獨立變化的，那么交通燈就沒有了意義。

如表1所示是兩個方向（假設為A，B方向）燈的狀態的對應情況。

表1 交通燈兩個方向燈狀態對應表

在實際的交通系統中，直行綠燈、左轉綠燈和紅燈的變化之間都應該有黃燈作為緩沖，以保證交通的安全。

因此假如我們假設方向A的黃燈亮的時間持續5s，直行綠燈燈亮的時間持續40s，左轉燈燈亮的時間持續15s，則方向B紅燈燈亮的時間持續為（直行綠燈+黃燈+左轉綠燈+黃燈）所消耗的時間，一共為65s。

同樣假設方向B黃燈亮的時間持續5s，直行綠燈燈亮的時間持續30s，左轉燈燈亮的時間持續15s，則方向B紅燈燈亮的時間持續為（直行綠燈+黃燈+左轉綠燈+黃燈）所消耗的時間，一共為55s。

具體時間參數的設定讀者可以根據需要進行修改，但是一定要保證兩個方向的燈的狀態符合表1的要求。