VerilogHDL负责数字电路设计（AI助学版）课件

17.1普通交通灯问题：某个十字路口，对交通灯的显示要求如下：（1）分主干道和支干道；每条道上安装红、绿和黄三种颜色灯；（2）在交通灯处在不同的状态时，计时器以倒计时方式显示计时；（3）主干道上绿灯亮30秒，支干道上绿灯亮20秒。每个干道上，在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒。问题分解：对灯进行命名。安装的红灯：主干道红灯命名为red1，支干道红灯命名为red2；安装的绿灯：主干道绿灯命名为green1，支干道绿灯命名为green2；安装的黄灯：主干道黄灯命名为yellow1，支干道黄灯命名为yellow2。交通灯的工作过程：主干道走向绿灯亮，支干道走向红灯亮，持续30s；主干道走向黄灯亮，支干道走向红灯亮，持续5s；主干道走向红灯亮，支干道走向绿灯亮，持续20s；主干道走向红灯亮，支干道走向黄灯亮，持续5s。

交通灯的工作过程，主支干道交通灯的工作过程用表主干道30秒（绿）5秒（黄）25秒（红）支干道35秒（红）20秒（绿）5秒（黄）由表得到交通灯的计数时间周期为60秒！！！用于时间计数的时钟源，通常采用的是32.768kHz的晶体振荡器电路的工作原理结构示意图（我们可以直接想到的电路结构）顶层模块信号位宽I/O描述clk1I晶体振荡器输出的时钟信号，频率为32.768kHz，50%占空比的方波信号reset1I异步复位信号，高电平有效red11O高电平有效的主干道红灯指示信号，在时钟clk上升沿更新red21O高电平有效的支干道红灯指示信号，在时钟clk上升沿更新green11O高电平有效的主干道绿灯指示信号，在时钟clk上升沿更新green21O高电平有效的支干道绿灯指示信号，在时钟clk上升沿更新yellow11O高电平有效的主干道黄灯指示信号，在时钟clk上升沿更新yellow21O高电平有效的支干道黄灯指示信号，在时钟clk上升沿更新cont16O主干道方向倒计时值，时钟clk的上升沿更新cont26O支干道方向倒计时值，时钟clk的上升沿更新模块sec_pulse用于产生秒脉冲信号second_pulse，每1秒钟输出一次，对应于图17-1中的秒使能计数器子模块。信号位宽I/O描述clk1I时钟信号，频率为32.768kHz，50%占空比的方波信号reset1I异步复位信号，高电平有效second_pulse1O秒指示脉冲，宽度为一个32.768kHz时钟周期，时钟clk的上升沿更新根据clk的频率，1秒钟有32768个时钟脉冲，计数器从0计到32767，十进制数15'd32767对应的十六进制数15'h7fff模块sec_count对秒脉冲计数，产生6位的计数值count信号。为了译码方便，秒计数器模块sec_count计数器计数值从61到2。count信号为模60计数器计数值，从61到2减计数信号位宽I/O描述clk1I时钟信号，频率为32.768kHz，50%占空比的方波信号reset1I异步复位信号，高电平有效second_pulse1I秒指示脉冲，宽度为一个32.768kHz时钟周期count6O计数器值，在时钟clk上升沿更新模块decode，把计数值count值变为主、支干道交通指示灯的译码61到32：主干道为绿灯，支干道红灯；31到27：主干道为黄灯，支干道红灯；26到7：主干道为红灯，支干道绿灯；6到2：主干道为红灯，支干道黄灯。信号位宽I/O描述count6I计数器值，在时钟clk的上升沿采样数据red11O主干道红灯指示信号，高有效，在时钟clk上升沿更新red21O支干道红灯指示信号，高有效，在时钟clk上升沿更新green11O主干道绿灯指示信号，高有效，在时钟clk上升沿更新green21O支干道绿灯指示信号，高有效，在时钟clk上升沿更新yellow11O主干道黄灯指示信号，高有效，在时钟clk上升沿更新yellow21O支干道黄灯指示信号，高有效，在时钟clk上升沿更新cont16O主干道方向倒计时值，在时钟clk上升沿更新cont26O支干道方向倒计时值，在时钟clk上升沿更新仿真方案clk为50%占空比的时钟信号，时钟频率32.768kHz，周期32us。reset为2个时钟低电平，10个时钟高电平，然后变低电平。测试结果：主干道、支干道状态转换过程。当主干道30s绿灯、5s黄灯时，支干道为35s红灯；主干道为25s红灯时，支干道为20s绿灯、5s黄灯。仿真波形仿真波形分析count表示一个完整的60秒计数周期，从61计到2。count的值从61到32，cont1的值从30到1，green1高电平说明主干道为30s绿灯；同时cont2的值从35到6，red2为高电平，说明支干道为红灯。count的值从31到27，cont1的值从5到1，yellow1高电平说明主干道为5s黄灯；同时cont2的值从5到1，red2为高电平，说明支干道为红灯。count的值从26到7，cont1的值从25到6，red1高电平说明主干道为红灯；同时cont2的值从20到1，