verilog使用Mealy电路实现交通灯

 Mealy电路实现十字路口交通灯

使用Verilog语言完成十字路口交通灯的设计与实现。用2个手拨开关表示南北向和东西向通道的状态，6个led灯从左到右依次显示A路口红灯，A路口黄灯，A路口绿灯，B路口红灯，B路口黄灯，B路口绿灯，再用一个手拨开关实现复位（高电平有效）。

其中时钟分频为5秒，即每5秒检测一次路口状态，确定灯亮的下一状态。

原理

Mealy Machine：

说明： led[5:0] :   A’red  A’yellow  A’green ;  B’red,  B’yellow,  B’ green

        t[1:0]:  TA, TB 

 

状态节点

状态	状态编码	状态输出 :
INI （启动状态）	0000	000_000
S1	0001	001_100
S2	0010	010_100
S3	0100	100_001
S4	1000	100_010

 

 

状态转化

TA TB   当前状态	下一状态 / 灯的输出
	00	01	10	11
S1	S2/010_100	S2/010_100	S1/001_100	S1/001_100
S2	S3/100_001	S3/100_001	S3/100_001	S3/100_001
S3	S4/100_010	S3/100_001	S4/100_010	S3/100_001
S4	S1/001_100	S1/001_100	S1/001_100	S1/001_100
INI	S1/001_100	S1/001_100	S1/001_100	S1/001_100

 

状态转化图

总结Moore电路和Mealy电路

Moore电路的状态结点就表示了输出。而Mealy电路的状态结点仅表示状态，输出在有向边上，和输入用斜杠区分，表示当前输出依赖于有向边的起点和并列的输入值。

一般来说根据实际问题可以灵活选择Moore或者Mealy状态机，看哪一种更接近实际问题的描述。

Mealy状态机在一些情况下会比等价的Moore状态机节点数少一些，但是本次实验交通灯并没有少。针对其他一些问题：

1、画出Moore状态机后可以直接列出表格，也可以进一步转化为Mealy状态机，只要把Moore机中下一状态的输出改变成Mealy机中当前状态的输出，然后再进一步列表格简化Mealy状态机。

2、画出Mealy状态机后可以直接列出表格，进行化简。也可以进一步转化为Moore状态机，只要把现时输出改变为下一时刻输出。当一个状态有多（n）个输出时，需要将该状态拆分为多(n)个状态。

e.g

                                                               Mealy型机转换为Moore型机

如上图所示，把Mealy型机转换为Moore型机，只要把现时输出改变为下一时刻输出。对于状态A，有4个箭头指向它，表示在当前状态下有4个状态可以转换为下一状态的A；同时当前输出均为0，可以把0移入状态A内部，表示在Moore机中状态A的输出为0。同理，可以把0分别移位B/C状态。但对于状态D，有两个箭头指向且具有不同的输出值，需要把状态D分解成两个状态D1和D2（每个状态对应一个输出，当输出不同需要利用不同的状态表示，这即是Moore机具有更多状态的原因），得到完整的Moore机状态模型。

同理，若把上图的Moore机转换为Mealy机，只要把Moore机中下一状态的输出改变成Mealy机中当前状态的输出，由于D1/D2两状态处于A/C两状态之间，且相当于A/C节点之间的一个等效节点，可以把D1/D2两状态合并为一个状态。

 

参考资料：

http://blog.sina.com.cn/s/blog_78699cbf01016mvt.html

http://www.eefocus.com/alvin1130/blog/12-01/236722_9a984.html

http://wenku.baidu.com/link?url=KPstJgatFudWA0erLG52UYAZTJgLli9Y5LqZ_6UgF01pnAJd3xnIFfZKJLdwH_YL6R1JxhEhoj3SyWxKlqwM15PE50BgllTqUE1oWGckOzG