红绿灯verilog

### 使用Verilog实现交通信号灯控制电路的设计

#### 设计概述
为了实现一个基本的交通信号灯控制系统，可以采用状态机的方式来进行设计。该系统能够模拟实际道路交叉口处的红绿黄三色灯光变化逻辑[^1]。

#### 主要模块构成
整个项目主要由以下几个部分组成：

- **顶层实体**：定义输入输出端口；
- **定时器单元**：用于设定每种颜色持续的时间长度；
- **状态寄存器**：保存当前所处的状态（即显示哪种颜色）；
- **组合逻辑判断**：根据现态决定下一时刻应该切换到哪个新状态；

#### Verilog代码实例
下面给出一段简化版的Verilog描述来展示这一过程：

module traffic_light(
    input wire clk,      // 时钟信号
    input wire reset_n,  // 复位信号(低电平有效)
    output reg red_led,
    output reg yellow_led,
    output reg green_led
);

parameter IDLE = 3'b000;
parameter RED = 3'b001;
parameter GREEN = 3'b010;
parameter YELLOW = 3'b011;

reg [2:0] current_state;     // 当前状态
reg [2:0] next_state;        // 下一状态
integer counter;             // 定时计数器

always @(posedge clk or negedge reset_n) begin
    if (!reset_n) begin
        current_state <= IDLE;
        counter <= 0;
    end else begin
        case (current_state)
            IDLE : begin
                if(counter >= 5)begin// 延迟一段时间再启动
                    next_state <= RED;
                    counter <= 0;
                end else begin
                    counter <= counter + 1;
                end
            end
            
            RED : begin
                if(counter >= 10)begin// 红灯亮10秒后转为绿色
                    next_state <= GREEN;
                    counter <= 0;
                end else begin
                    counter <= counter + 1;
                end
                
                {red_led,yellow_led,green_led}<=3'b100;//点亮红色LED
            end
            
            GREEN : begin
                if(counter >= 15)begin// 绿灯保持15秒钟之后变为黄色警告
                    next_state <= YELLOW;
                    counter <= 0;
                end else begin
                    counter <= counter + 1;
                end
                
                {red_led,yellow_led,green_led}=3'b001;//开启绿色指示灯
            end
            
            YELLOW : begin
                if(counter >= 5)begin// 黄灯闪烁提醒司机即将变回红灯
                    next_state <= RED;
                    counter <= 0;
                end else begin
                    counter <= counter + 1;
                end
                
                {red_led,yellow_led,green_led}=3'b010;//激活黄色警示灯
            end
            
            default : ;
        endcase
        
        current_state <= next_state;
    end
end

endmodule

这段程序展示了如何利用有限状态机的概念，在给定时间间隔内循环改变不同颜色LED的工作模式，从而达到模拟真实世界里交通信号灯的效果。