交通燈控制電路設計
由一條主幹道和一條支幹道的匯合點形成十字交叉路口，為確保車輛安全、迅速地通行，在交叉路口的每個入口處設定了紅、綠、黃三色訊號燈。紅燈亮禁止通行；綠燈亮允許通行；黃燈亮則給行駛中的車輛有時間停靠在禁行線外。實現紅、綠燈的自動指揮對城市交通管理現代化有著重要的意義。
一、設計目的
1.掌握交通燈控制電路的設計、組裝與除錯方法。
2.熟悉數字積體電路的設計和使用方法。
二、設計任務與要求
1.用紅、綠、黃三色發光二極體作訊號燈。
2.當主幹道允許通行亮綠燈時，支幹道亮紅燈，而支幹道允許亮綠燈時，主幹道亮紅燈。
3.主支幹道交替允許通行，主幹道每次放行30s、支幹道20s。設計30s和20s計時顯示電路。
4.在每次由亮綠燈變成亮紅燈的轉換過程中間，要亮5s的黃燈作為過渡，以使行駛中的車輛有時間停到禁止線以外，設定5s計時顯示電路。
三、交通燈控制電路基本原理及電路設計
實現上述任務的控制器整體結構如圖4-2-4
圖4-2-4交通燈控制器結構圖
1．主控制器
主控電路是本課題的核心，它的輸入訊號來自車輛的檢測訊號和30s、20s、5s三個定時訊號，它的輸出一方面經解碼後分別控制主幹道和支幹道的三個訊號燈，另一方面控制定時電路啟動。主控電路屬於時序邏輯電路，可採用狀態機的方法進行設計。
主控電路的輸入訊號有：
主幹道有車a＝1，無車a＝0；
支幹道有車b＝1，無車b＝0；
主幹道有車過30s為l＝1，未過30s為l=0；
支幹道有車過20s為s＝1，未過20s為s＝0；
黃燈亮過5s為p＝1，未過5s為p＝0。
主幹道和支幹道各自的三種燈（紅、黃、綠），正常工作時，只有4種可能，即4種狀態：
主綠燈和支紅等亮，主幹道通行，啟動30s定時器，狀態為s0；
主黃燈和支紅燈亮，主幹道停車，啟動5s定時器， 狀態為s1；
主紅燈和支綠燈亮，支幹道通行，啟動20s定時器，狀態為s2；
主紅燈和支黃燈亮，支幹道停車，啟動5s定時器，狀態為s3。
四種狀態的轉換關係如圖4-2-5：
圖4-2-5交通燈控制狀態轉換圖
可用2個jk觸發器表達上述四種狀態的分配和轉換。
2．計時器電路
這些計時器除需要秒脈衝作時鐘訊號外，還應受主控器的狀態和感測器訊號的控制。例如30s計時器應在主、支幹道都有車，主控器進入s0狀態（主幹道通行）時開始計時，等到30s後往主控器送出訊號（l＝1）並產生復零脈衝使該計數器復零。同樣20s計時器必須在主、支幹道都有車，主控器進入s2狀態時開始計數，而5s計時器則要在進入s1或s3狀態時開始計數，待到規定時間分別輸出s＝1、p＝1訊號，並使計數器復零。
設計中30s計數器可以採用兩個十進位制計數器t210級連成三十進位制計數器，為使復零訊號有足夠的寬度，可採用基本rs觸發器組成反饋復零電路。按同樣的方法可以設計出20s和5s計時電路，與30s計時電路相比，後兩者只是控制訊號和反饋訊號的引出端不同而已。
3．解碼驅動電路
（1）訊號燈解碼電路
主控器的四種狀態分別要控制主、支幹道紅黃綠燈的亮與滅。令燈亮為「1」，燈滅為「0」，
主幹道紅黃綠等分別為r、y、g，支幹道紅黃綠等分別為r、y、g，則訊號燈解碼電路真值表為：
表4－2－1訊號燈解碼電路真值表
由真值表可進一步得到各燈的邏輯表示式，進而確定其電路形式。
2）計時顯示解碼電路
計時顯示實際是乙個定時控制電路，當30s、20s、5s任一計數器計數時，在主支幹道各自可通過數碼管顯示出當前的計數值。計數器輸出的七段數碼顯示用bcd碼七段解碼器驅動即可，具體設計可參考課題一電子數字鐘的解碼、顯示部分。
4．時鐘訊號發生器電路
產生穩定的「秒」脈衝訊號，確保整個電路裝置同步工作和實現定時控制。此電路與課
題一數字鐘的秒脈衝訊號產生電路相同，可參閱其中晶體振盪電路、分頻電路的設計。如果計時精確度要求不高，也可採用rc環形多諧振盪器。
5．感測器
設計中用開關代替感測器，主幹道有車a＝1，無車a＝0；支幹道有車b＝1，無車b＝0；
四、除錯要點
1.畫出整機電路圖，並列出所需器件清單。
2.採購器件，並按電路圖接線，認真檢查電路是否正確，注意器件管腳的連線，「懸空端」、
「清零端」、「置1端」要正確處理。
3.秒脈衝訊號發生器與計時電路的除錯與上一設計相同。
4.主控器電路的除錯，可用邏輯開關s1、s2、s3、s4、s5分別代替a、b、l、s、p信
號，秒脈衝作時鐘訊號，在s1～s5不同狀態時，主控器狀態應按狀態轉換圖轉換。
5.如果以上邏輯關係正確，即可與計時器輸出l、s、p相接，進行動態除錯。此時，a，b訊號仍用邏輯開關s1、s2代替。
6.訊號燈解碼除錯亦是如此，先用兩個邏輯開關代替q2、q1，當q2、q1分別為00、01、
10、11時，6各發光二極體應按設計要求發光。
7.各單元電路均能正常工作後，即可進行總機除錯。
五、總結報告
1.總結交通燈控制電路的設計、安裝與除錯過程。
2.分析安裝與除錯中發現的問題及故障排除的方法。
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