verilog使用Mealy電路實現交通燈

 Mealy電路實現十字路口交通燈

使用Verilog語言完成十字路口交通燈的設計與實現。用2個手撥開關表示南北向和東西向通道的狀態，6個led燈從左到右依次顯示A路口紅燈，A路口黃燈，A路口綠燈，B路口紅燈，B路口黃燈，B路口綠燈，再用一個手撥開關實現復位（高電平有效）。

其中時鐘分頻爲5秒，即每5秒檢測一次路口狀態，肯定燈亮的下一狀態。

原理

Mealy Machine：

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

        t[1:0]:  TA, TB 

 

狀態節點

狀態	狀態編碼	狀態輸出 :
INI （啓動狀態）	0000	000_000
S1	0001	001_100
S2	0010	010_100
S3	0100	100_001
S4	1000	100_010

 

 

狀態轉化

TA TB   當前狀態	下一狀態 / 燈的輸出
	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

 

狀態轉化圖

總結Moore電路和Mealy電路

Moore電路的狀態結點就表示了輸出。而Mealy電路的狀態結點僅表示狀態，輸出在有向邊上，和輸入用斜槓區分，表示當前輸出依賴於有向邊的起點和並列的輸入值。

通常來講根據實際問題能夠靈活選擇Moore或者Mealy狀態機，看哪種更接近實際問題的描述。

Mealy狀態機在一些狀況下會比等價的Moore狀態機節點數少一些，可是本次實驗交通燈並無少。針對其餘一些問題：

1、畫出Moore狀態機後能夠直接列出表格，也能夠進一步轉化爲Mealy狀態機，只要把Moore機中下一狀態的輸出改變成Mealy機中當前狀態的輸出，而後再進一步列表格簡化Mealy狀態機。

2、畫出Mealy狀態機後能夠直接列出表格，進行化簡。也能夠進一步轉化爲Moore狀態機，只要把現時輸出改變爲下一時刻輸出。當一個狀態有多（n）個輸出時，須要將該狀態拆分爲多(n)個狀態。

e.g

                                                               Mealy型機轉換爲Moore型機

如上圖所示，把Mealy型機轉換爲Moore型機，只要把現時輸出改變爲下一時刻輸出。對於狀態A，有4個箭頭指向它，表示在當前狀態下有4個狀態能夠轉換爲下一狀態的A；同時當前輸出均爲0，能夠把0移入狀態A內部，表示在Moore機中狀態A的輸出爲0。同理，能夠把0分別移位B/C狀態。但對於狀態D，有兩個箭頭指向且具備不一樣的輸出值，須要把狀態D分解成兩個狀態D1和D2（每一個狀態對應一個輸出，當輸出不一樣須要利用不一樣的狀態表示，這便是Moore機具備更多狀態的緣由），獲得完整的Moore機狀態模型。

同理，若把上圖的Moore機轉換爲Mealy機，只要把Moore機中下一狀態的輸出改變成Mealy機中當前狀態的輸出，因爲D1/D2兩狀態處於A/C兩狀態之間，且至關於A/C節點之間的一個等效節點，能夠把D1/D2兩狀態合併爲一個狀態。

 

參考資料：

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