交通灯控制电路设计
由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安全、迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置了红、绿、黄三色信号灯。红灯亮禁止通行;绿灯亮允许通行;黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁行线外。实现红、绿灯的自动指挥对城市交通管理现代化有着重要的意义。
一、设计目的
1.掌握交通灯控制电路的设计、组装与调试方法。
2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。
二、设计任务与要求
1.用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。
2.当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许亮绿灯时，主干道亮红灯。
3.主支干道交替允许通行，主干道每次放行30s、支干道20s。设计30s和20s 计时显示电路。
4.在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中间，要亮5s的黄灯作为过渡，以使行驶中的车辆有时间停到禁止线以外，设置5s计时显示电路。
三、交通灯控制电路基本原理及电路设计
实现上述任务的控制器整体结构如图4-2-4
主干道信号灯支干道信号灯
译码驱动电路
主控制器时传钟感信器号
计时器
图4-2-4交通灯控制器结构图
1(主控制器
主控电路是本课题的核心，它的输入信号来自车辆的检测信号和30s、20s、5s 三个
定时信号，它的输出一方面经译码后分别控制主干道和支干道的三个信号灯，另一方面控制
定时电路启动。主控电路属于时序逻辑电路，可采用状态机的方法进行设计。
主控电路的输入信号有:
主干道有车A,1，无车A,0;
支干道有车B,1，无车B,0;
主干道有车过30s为L,1，未过30s为L=0;
支干道有车过20s为S,1，未过20s为S,0;
黄灯亮过5s为P,1，未过5s为P,0。
主干道和支干道各自的三种灯(红、黄、绿)，正常工作时，只有4种可能，即4种状态:
主绿灯和支红等亮，主干道通行，启动30s定时器，状态为S; 0
主黄灯和支红灯亮，主干道停车，启动5s定时器，状态为S; 1
主红灯和支绿灯亮，支干道通行，启动20s定时器，状态为S; 2
主红灯和支黄灯亮，支干道停车，启动5s定时器，状态为S。 3
四种状态的转换关系如图4-2-5:
支道无车或主道有车未过30s
主绿灯主道有车支道有车支红灯或主支道均有车已亮过30s过5s
S0未未主红灯主黄灯过过支黄灯支红灯S1S35s5s亮亮
S2
过5s支道无车或主主红灯道有车已过20s支绿灯亮
支道有车并主道无车或支道有车或未
过20s
图4-2-5交通灯控制状态转换图
可用2个JK触发器表达上述四种状态的分配和转换。
2(计时器电路
这些计时器除需要秒脉冲作时钟信号外，还应受主控器的状态和传感器信号的控制。例如30s计时器应在主、支干道都有车，主控器进入S状态(主干道通行)时开始计时，等到30s后往0
主控器送出信号(L,1)并产生复零脉冲使该计数器复零。同样20s计时器必须在主、支干道都有车，主控器进入S状态时开始计数，而5s计时器则要在进入S 或S状态时开始计数，待到213
规定时间分别输出S,1、P,1信号，并使计数器复零。设计中30s计数器可以采用两个十进制计数器T210级连成三十进制计数器，为使复零信号有足够的宽度，可采用基本RS触发器组成反馈复零电路。按同样的方法可以设计出20s和5s 计时电路，与30s计时电路相比，后两者只是控制信号和反馈信号的引出端不同而已。
3(译码驱动电路
(1)信号灯译码电路
主控器的四种状态分别要控制主、支干道红黄绿灯的亮与灭。令灯亮为“1”，灯灭为“0”，
主干道红黄绿等分别为R、Y、G，支干道红黄绿等分别为r、y、g，则信号灯译码电路真值表为:
表4,2,1信号灯译码电路真值表
输入输出
Q R Y G r y g Q 12
0 0 0 1 1 0 0 0
1 0 1 0 1 0 0 0
0 1 0 0 0 1 0 1
1 1 0 0 0 0 1 1
由真值表可进一步得到各灯的逻辑表达式，进而确定其电路形式。
(2)计时显示译码电路
计时显示实际是一个定时控制电路，当30s、20s、5s任一计数器计数时，在主支干道各自可通过数码管显示出当前的计数值。计数器输出的七段数码显示用BCD码七段译码器驱动即可，具体设计可参考课题一电子数字钟的译码、显示部分。
4(时钟信号发生器电路
产生稳定的“秒”脉冲信号，确保整个电路装置同步工作和实现定时控制。此电路与课题一数字钟的秒脉冲信号产生电路相同，可参阅其中晶体振荡电路、分频电路的设计。如果计时精确度要求不高，也可采用RC环形多谐振荡器。
5(传感器
设计中用开关代替传感器，主干道有车A,1，无车A,0;支干道有车B,1，无车B,0; 四、调试要点
1.画出整机电路图，并列出所需器件清单。
2.采购器件，并按电路图接线，认真检查电路是否正确，注意器件管脚的连接，“悬空端”、“清零端”、“置1端”要正确处理。
3.秒脉冲信号发生器与计时电路的调试与上一设计相同。
4.主控器电路的调试，可用逻辑开关S、S、S、S、S分别代替A、B、L、S、P 信 12345
号，秒脉冲作时钟信号，在S,S不同状态时，主控器状态应按状态转换图转换。 15
5.如果以上逻辑关系正确，即可与计时器输出L、S、P相接，进行动态调试。此时，A，B信号仍用逻辑开关S、S代替。 12
6.信号灯译码调试亦是如此，先用两个逻辑开关代替Q、Q，当Q、Q分别为00、01、 2121
10、11时，6各发光二极管应按设计要求发光。
7.各单元电路均能正常工作后，即可进行总机调试。
五、总结报告
1.总结交通灯控制电路的设计、安装与调试过程。
2.分析安装与调试中发现的问题及故障排除的方法。
