交通灯控制器原理

交通灯控制器原理

实例的内容及目标

1．实例的主要训练内容
本实例通过Verilog HDL语言设计一个简易的交通等控制器，实现一个具有两个方向、共8个灯并具有时间倒计时功能的交通灯功能。
2．实例目标
通过本实例，读者应达到下面的目标。
• 掌握Verilog设计一个交通等控制器的方法。
• 初步掌握Verilog语言的设计方法。
 

原理简介

交通灯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。本实例就是实现一个常见的十字路通灯功能。读者通过学习这个交通灯控制器，可以实现一个更加完整的交通灯。例如实现实时配置各种灯的时间，手动控制各个灯的状态等。

一个十字路口的交通一般分为两个方向，每个方向具有红灯、绿灯和黄灯3种，另外每个方向还具有左转灯，因此每个方向具有4个灯。

这个交通灯还为每一个灯的状态设计了倒计时数码管显示功能。可以为每一个灯的状态设置一个初始值，灯状态改变后，开始按照这个初始值倒计时。倒计时归零后，灯的状态将会改变至下一个状态。

值得注意的是，交通灯两个方向的灯的状态是相关的。也就是说，每个方向的灯的状态影响着另外一个方向的灯的状态，这样才能够协调两个方向的车流。如果每个方向的灯是独立变化的，那么交通灯就没有了意义。

如表1所示是两个方向（假设为A，B方向）灯的状态的对应情况。

表1                                            交通灯两个方向灯状态对应表

方向A

方向B

红灯亮

黄灯亮或绿灯亮

直行绿灯亮

红灯亮

黄灯亮

红灯亮

左转灯

红灯亮

 

在实际的交通系统中，直行绿灯、左转绿灯和红灯的变化之间都应该有黄灯作为缓冲，以保证交通的安全。

因此假如我们假设方向A的黄灯亮的时间持续5s，直行绿灯灯亮的时间持续40s，左转灯灯亮的时间持续15s，则方向B红灯灯亮的时间持续为（直行绿灯+黄灯+左转绿灯+黄灯）所消耗的时间，一共为65s。

同样假设方向B黄灯亮的时间持续5s，直行绿灯灯亮的时间持续30s，左转灯灯亮的时间持续15s，则方向B红灯灯亮的时间持续为（直行绿灯+黄灯+左转绿灯+黄灯）所消耗的时间，一共为55s。

具体时间参数的设定读者可以根据需要进行修改，但是一定要保证两个方向的灯的状态符合表1的要求。