交通信号灯控制系统 Verilog Vivado

名称：交通信号灯控制系统 Verilog Vivado

软件：Vivado

语言：Verilog

功能介绍

本设计为交通信号灯控制系统，使用 Verilog 在 Vivado 环境下实现。系统面向主干道与支干道交叉路口控制场景，能够输出主干道红灯、绿灯、黄灯、左转灯以及支干道红灯、绿灯、黄灯、左转灯等控制信号，并带有数码管倒计时显示接口。 设计支持支路有车检测输入 car_branch，可根据支路车辆信号参与交通灯状态控制。顶层模块 trafic 将分频、状态机和显示功能连接在一起，使交通灯控制逻辑、倒计时数据和数码管显示形成完整闭环。 该工程包含 testbench 与 Vivado 仿真相关文件，适合用于课程设计、FPGA 入门综合实验、有限状态机项目训练以及交通灯控制逻辑参考。代码层次简洁，模块划分明确，便于二次修改信号灯时序、状态跳转条件或显示方式。

运行环境

开发语言：Verilog 开发软件：Vivado 工程类型：Vivado FPGA 工程 顶层模块：trafic 主要源文件：trafic.v、state_machine.v、div.v、display.v、trafic_vlg_tst.v

设计思路

设计采用顶层模块统一组织分频、状态机控制和数码管显示三个主要功能单元。外部输入包括系统时钟、复位信号以及支路有车信号，输出包括主干道和支干道的红灯、绿灯、黄灯、左转灯控制信号，同时通过数码管输出倒计时信息。 时钟处理部分由 div 模块完成，将输入时钟分频得到 1Hz 节拍，作为交通灯状态切换和倒计时递减的时间基准。这样可以把较快的显示扫描时钟与较慢的交通控制节拍区分开，便于状态机逻辑和动态数码管显示分别工作。 核心控制由 state_machine 模块实现。该模块根据复位信号、1Hz 时钟以及 car_branch 支路有车信号进行状态转移，分别驱动主干道和支干道的红、绿、黄、左转信号灯，并输出 main_cnt、branch_cnt 两组倒计时数据。显示模块 display 接收两路倒计时数据，通过 SEG1 和 SEL1 完成数码管段选、位选显示。 整体结构清晰，适合作为交通灯控制、有限状态机设计、Verilog 模块化设计、Vivado 仿真与综合练习项目使用。

模块结构

顶层模块为 trafic，负责连接分频模块、状态机控制模块和数码管显示模块。 主要模块包括： 1. trafic：系统顶层模块，定义输入输出接口并例化各功能模块。 2. div：分频模块，将输入时钟转换为 1Hz 控制节拍。 3. state_machine：交通灯状态机模块，负责主干道、支干道信号灯控制和倒计时输出。 4. display：数码管显示模块，接收主路和支路倒计时数据，输出段选 SEG1 与位选 SEL1。 5. trafic_vlg_tst：仿真测试模块，用于行为仿真验证。

演示视频

配套演示视频展示交通信号灯控制系统的运行效果，可用于直观查看主干道、支干道信号灯状态切换以及倒计时显示效果。

仿真图/仿真说明/设计文档图片

设计文档包含工程文件、程序文件、程序编译、RTL 图、仿真图、Testbench、顶层仿真图、分频模块、状态机控制模块和数码管显示模块等内容，可用于查看工程组织方式、模块连接关系与仿真参考结果。

部分代码

以下展示顶层模块 trafic 的部分代码，完整源码请下载压缩包查看。

module trafic(
input clk,//1K
input rst_p,//复位

input car_branch,//支路有车信号

output main_red,//主干道红灯
output main_green,//主干道绿灯
output main_yellow,//主干道黄灯
output main_left,//主干道左转灯
output branch_red,//支干道红灯
output branch_green,//支干道绿灯
output branch_yellow,//支干道黄灯
output branch_left,//支干道左转灯

output [7:0] SEG1,//数码管段选显示
output [3:0] SEL1 //数码管位选显示
);

wire clk_1Hz;
wire [7:0] main_cnt;
wire [7:0] branch_cnt;
//分频模块
div i_div(
. clk(clk),//时钟
. clk_1Hz(clk_1Hz)//1Hz
);	

//状态机控制模块
state_machine i_state_machine(
. clk_1Hz(clk_1Hz),//1Hz
. rst_p(rst_p),
. car_branch(car_branch),//支路有车信号
. main_red(main_red),
. main_green(main_green),
. main_yellow(main_yellow),
. main_left(main_left),
. branch_red(branch_red),
. branch_green(branch_green),
. branch_yellow(branch_yellow),
. branch_left(branch_left),
. main_cnt(main_cnt),
. branch_cnt(branch_cnt)
);

//显示模块
display i_display
(
. clk_1K(clk),//时钟
. main_data(main_cnt),//主路,两个数码管
. branch_data(branch_cnt),//支路,两个数码管
. SEG1(SEG1),//数码管段选显示
. SEL1(SEL1) //数码管位选显示
);

endmodule

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