5.3.3 十字路口交通控制系统

第5章逻辑电路设计十字路口交通控制系统05Part3综合逻辑电路3.3十字路口交通控制系统例5.20使用VerilogHDL设计一个具有基本信号功能的十字路口交通控制系统。有一个包含南北方向和东西方向马路的十字路口，东西方向车流量较大，绿灯时间较长，南北方向的车流量较小，绿灯时间较短。如图5-15所示。十字路口交通控制系统包括路口交通信号灯控制和信号灯的监控与报警两个主功能。3综合逻辑电路3.3十字路口交通控制系统以1分钟为一个周期，两个方向的信号灯时长分布为：南北方向：红灯40秒，黄灯5秒，绿灯15秒东西方向：红灯15秒，黄灯5秒，绿灯40秒3综合逻辑电路信号灯表示十字路口的机动车信号灯统一按照“红-黄-绿”的顺序排列，每个方向的信号灯需要使用三个位表示。 SN：南北方向的三个信号灯EW：东西方向的三个信号灯分别用100、010、001三个值表示仅红灯亮、仅黄灯亮和仅绿灯亮。3综合逻辑电路计数变量选择按输入时钟的频率是1Hz计算，整个信号灯变化周期是1分钟，需要计60个数，因此，定义8位数的内部变量i进行计数。reg[7:0]i;3综合逻辑电路信号灯状态根据信号灯时长分布，这个十字路口交通灯东西方向和南北方向信号灯的持续状态分为四种，3综合逻辑电路熄灯信号为了与信号灯的监控与报警电路配合工作，需要声明一个熄灯信号，当信号有效时，信号灯熄灭。即if(OFF==1’b1)beginSN<=3'b000;

EW<=3'b000;end如果单纯考虑信号灯的点亮时长，不需要这个信号。3综合逻辑电路程序代码/*十字路口交通信号灯时序控制模块*/moduletraffic_control(SN,EW,clk,reset,OFF);outputreg[2:0]SN,EW;inputclk,reset,OFF;

reg[7:0]i;//60秒计数always@(posedgeclk,negedgereset)begin if(!reset)begin SN<=3'b001;//南北向绿灯 EW<=3'b010;//东西向黄灯 i<=8'b0; end elseif(OFF)begin SN<=3'b000;//南北向路灯全熄灭 EW<=3'b000;//东西向路灯全熄灭 end elsebegin i<=i+1; if(i==4)begin SN<=3'b001;//南北方向绿灯 EW<=3'b100;//东西方向红灯 end elseif(i==14)begin SN<=3'b010;//南北方向黄灯 EW<=3'b100;//东西方向红灯 end elseif(i==19)begin SN<=3'b100;//南北方向红灯 EW<=3'b001;//东西方向绿灯 end elseif(i==59) i<=8'b0; endendendmodule3综合逻辑电路设计分析信号灯监控用于检测每个信号灯是否处于正常工作状态，如果电路发生故障，发出故障报警信号，便于交通管理部门进行远程管理。同时现场的信号灯群显示也要相应调整。信号灯的正常工作状态是：每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成，任何时候必有一盏灯点亮，而且只允许一盏灯点亮。出现的其他任何情况都属于异常，需要发出报警信号。3综合逻辑电路程序如下SNALARM_SNEWALARM_EW000100010010001001000100011101111000100010111011110111011111111SN和EW是南北方向和东西方向的信号灯，ALARM_SN和ALARM_EW分别是两个方向的故障报警信号。3综合逻辑电路程序如下/*十字路口交通信号灯监控与报警模块*/moduletraffic_monitor(ALARM_SN,ALARM_EW,OFF,SN,EW,reset);outputregALARM_SN,ALARM_EW;//南北向、东西向马路故障警报outputOFF;//十字路口熄灯信号input[2:0]SN,EW;inputreset;always@(reset,SN,EW)begin if(!reset)begin ALARM_SN<=1'b0; ALARM_EW<=1'b0; end elsebegin if(SN==1|SN==2|SN==4) ALARM_SN<=1'b0;//南北方向信号灯工作正常 else ALARM_SN<=1'b1;//南北方向信号灯工作异常 If(EW==1|EW==2|EW==4) ALARM_EW<=1'b0;//东西方向信号灯工作正