EDA实验报告，实验四——交通灯控制器设计与实现
在电子设计自动化（EDA）的广阔领域中，交通灯控制器设计是一个经典且富有实践意义的实验项目，本实验旨在通过硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL，结合EDA工具，设计并实现一个基本的交通灯控制系统，该系统能够模拟现实生活中的交通信号灯控制逻辑，包括红灯、黄灯、绿灯的切换顺序及时间控制，从而加深对数字系统设计流程的理解与掌握。
实验目的
1、掌握：Verilog/VHDL编程语言及EDA工具的基本使用方法。
2、理解：组合逻辑电路与时序逻辑电路的设计原理。
3、实践：设计并实现一个具有基本功能的交通灯控制器。
4、培养：系统分析与调试能力，以及解决实际工程问题的能力。
实验原理
交通灯控制系统通常包括三个主要状态：红灯、黄灯、绿灯，每个状态持续一定的时间后切换到下一个状态，形成一个循环，为了简化设计，我们假设不考虑行人按钮等复杂功能，仅关注基本的交通灯控制逻辑。
状态定义：
红灯：表示车辆停止，持续时间为30秒。
黄灯：警示车辆即将变为红灯，持续时间为5秒。
绿灯：允许车辆通行，持续时间为15秒。
状态转换图：
+--------+ +--------+ +--------+
| Red |-->| Yellow |-->| Green |--> Red ...
+--------+ +--------+ +--------+
30s 5s 15s实验步骤
1. 环境搭建与工具选择
软件：使用Xilinx Vivado或Altera Quartus等EDA软件。
硬件：可选FPGA开发板（如Xilinx Spartan系列、Altera Cyclone系列）。
编程语言：Verilog或VHDL。
2. 设计模块划分
时钟分频模块：用于生成系统所需的定时信号（如每秒的时钟信号）。
状态寄存器模块：存储当前交通灯状态（红灯、黄灯、绿灯）。
状态转换控制模块：根据当前状态和时间控制状态转换。
输出控制模块：将状态信息转换为对应的交通灯控制信号（高电平表示灯亮，低电平表示灯灭）。
3. 编写代码实现
以下是一个基于Verilog的示例代码框架：
module TrafficLightController(
input wire clk, // 系统时钟输入
input wire reset, // 复位信号
output reg red, // 红灯输出
output reg yellow, // 黄灯输出
output reg green // 绿灯输出
);
// 定义状态编码
localparam [2:0] RED = 3'b001, YELLOW = 3'b010, GREEN = 3'b100;
localparam [7:0] RED_TIME = 8'd30, YELLOW_TIME = 8'd5, GREEN_TIME = 8'd15; // 时间计数（秒）
localparam TOTAL_TIME = RED_TIME + YELLOW_TIME + GREEN_TIME; // 总周期时间（秒）
reg [2:0] current_state; // 当前状态寄存器
reg [7:0] counter; // 时间计数器
reg [7:0] total_count; // 总周期计数器（用于复位）
integer i; // 循环变量（用于生成定时信号）
// 时钟分频模块（假设系统时钟频率为50MHz，需要生成1Hz信号）
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
counter <= 0;
total_count <= 0;
current_state <= RED; // 默认初始状态为红灯
end else begin
if (counter == TOTAL_TIME - 1) begin // 达到总周期时间，重置所有计数器及状态寄存器
counter <= 0; total_count <= 0; current_state <= RED; end // 重置并回到初始状态（红灯）
end else if (counter == RED_TIME - 1) begin // 从红灯切换到黄灯的条件检查...依此类推... end... end... end... } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } { { { { { { { { { { { { { { { { { { { { | 省略部分代码以节省空间...请根据实际需要补充完整...} } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } } | | | | | | 
