HDL（Hardware Description Language，硬件描述語(yǔ)言）是一種描述硬件所做工作的語(yǔ)言。目前，電子系統(tǒng)向集成化、大規(guī)模和高速度等方向發(fā)展，以硬件描述語(yǔ)言和邏輯綜合為基礎(chǔ)的自頂向下的電路設(shè)計(jì)方法在業(yè)界得到迅猛發(fā)展，HDL在這種形勢(shì)下顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)，展望將來(lái)HDL在硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域的地位將與C和C++在軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域地位一樣，在大規(guī)模數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，它將逐步取代傳統(tǒng)的邏輯狀態(tài)表和邏輯電路圖等硬件描述方法 而成為主要的硬件描述工具。

　　Verilog HDL是工業(yè)和學(xué)術(shù)界的硬件設(shè)計(jì)者所使用的兩種主要的HDL之一，另一種是VHDL。現(xiàn)在它們都已成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)。兩者各有特點(diǎn)，但Verilog HDL擁有更悠久的歷史、更廣泛的設(shè)計(jì)群體，資源也遠(yuǎn)比VHDL豐富，且非常容易學(xué)習(xí)掌握。

　　Quartus II 是Altera公司的綜合性PLD/FPGA開(kāi)發(fā)軟件，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多種設(shè)計(jì)輸入形式，內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計(jì)輸入到硬件配置的完整PLD設(shè)計(jì)流程。Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl腳本完成設(shè)計(jì)流程外，提供了完善的用戶圖形界面設(shè)計(jì)方式。具有運(yùn)行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中，易學(xué)易用等特點(diǎn)。Quartus II支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模塊庫(kù)，使用戶可以充分利用成熟的模塊，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、加快了設(shè)計(jì)速度。對(duì)第三方EDA工具的良好支持也使用戶可以在設(shè)計(jì)流程的各個(gè)階段使用熟悉的第三方EDA工具。 此外，Quartus II 通過(guò)和DSP Builder工具與Matlab/Simulink相結(jié)合，可以方便地實(shí)現(xiàn)各種DSP應(yīng)用系統(tǒng)；支持Altera的片上可編程系統(tǒng)（SOPC）開(kāi)發(fā)，集系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)、可編程邏輯設(shè)計(jì)于一體，是一種綜合性的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

　　所選題目有關(guān)交通信號(hào)燈。 1858年，在英國(guó)倫敦主要街頭安裝了以燃煤氣為光源的紅，藍(lán)兩色的機(jī)械扳手式信號(hào)燈，用以指揮馬車通行。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。1868年，英國(guó)機(jī)械工程師納伊特在倫敦威斯敏斯特區(qū)的議會(huì)大廈前的廣場(chǎng)上，安裝了世界上最早的煤氣紅綠燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示“停止”，綠色表示“注意”。1914年，電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)。這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成，安裝在紐約市5號(hào)大街的一座高塔上。紅燈亮表示“停止”，綠燈亮表示“通行”。1918年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。帶控制的紅綠燈，一種是把壓力探測(cè)器安在地下，車輛一接近紅燈便變?yōu)榫G燈；另一種是用擴(kuò)音器來(lái)啟動(dòng)紅綠燈，司機(jī)遇紅燈時(shí)按一下嗽叭，就使紅燈變?yōu)榫G燈。紅外線紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺(jué)到有人要過(guò)馬路，紅外光束能把信號(hào)燈的紅燈延長(zhǎng)一段時(shí)間，推遲汽車放行，以免發(fā)生交通事故。

　　信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。交通信號(hào)燈對(duì)世界有秩序的運(yùn)行下去有著重要的意義。

　　一、設(shè)計(jì)要求

　　交通信號(hào)燈設(shè)計(jì)

　　基本要求：1）設(shè)計(jì)一個(gè)交通紅綠燈。要求分主干道和支干道，每條道上安裝紅（主：R，支：r）綠（主：G，支：g）黃（主：Y，支：y）三種顏色燈，由四種狀態(tài)自動(dòng)循環(huán)構(gòu)成;

　　2）在交通燈處在不同的狀態(tài)時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)時(shí)器以倒計(jì)時(shí)方式顯示計(jì)時(shí)，主干道上綠燈亮30S，支干道上綠燈亮20S。每個(gè)干道上，在綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時(shí)，要求黃燈先亮5S。

　　在完成基本要求的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步增加功能、提高性能，如綠燈亮的時(shí)間可調(diào)。

　　二、設(shè)計(jì)分析

　　城市十字交叉路口紅綠燈控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制主干道走向和從干道走向的紅綠燈的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換順序，關(guān)鍵是各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換和進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延時(shí)，正是基于以上考慮，采用如下設(shè)計(jì)：

　　S0：當(dāng)主干道走向的綠燈亮?xí)r，從干道走向的紅燈亮，并保持30s

　　S1：當(dāng)主干道走向的黃燈亮?xí)r，從干道走向的黃燈亮，并保持5s

　　S2：當(dāng)主干道走向的紅燈亮?xí)r，從干道走向的綠燈亮，并保持20s

　　S3：當(dāng)主干道走向的黃燈亮?xí)r，從干道走向的黃燈亮，并保持5s

　　在S3結(jié)束后又回到（1）狀態(tài)，并周期重復(fù)進(jìn)行。