交通灯是城市交通中不可缺少的重要工具，是城市交通秩序的重要保障。本实例就是实现一个常见的十字路通灯功能。读者通过学习这个交通灯控制器，可以实现一个更加完整的交通灯。例如实现实时配置各种灯的时间，手动控制各个灯的状态等。

一个十字路口的交通一般分为两个方向，每个方向具有红灯、绿灯和黄灯3种，另外每个方向还具有左转灯，因此每个方向具有4个灯。

这个交通灯还为每一个灯的状态设计了倒计时数码管显示功能。可以为每一个灯的状态设置一个初始值，灯状态改变后，开始按照这个初始值倒计时。倒计时归零后，灯的状态将会改变至下一个状态。

值得注意的是，交通灯两个方向的灯的状态是相关的。也就是说，每个方向的灯的状态影响着另外一个方向的灯的状态，这样才能够协调两个方向的车流。如果每个方向的灯是独立变化的，那么交通灯就没有了意义。

在实际的交通系统中，直行绿灯、左转绿灯和红灯的变化之间都应该有黄灯作为缓冲，以保证交通的安全。

因此假如我们假设方向A的黄灯亮的时间持续5s，直行绿灯灯亮的时间持续40s，左转灯灯亮的时间持续15s，则方向B红灯灯亮的时间持续为(直行绿灯+黄灯+左转绿灯+黄灯)所消耗的时间，一共为65s。

同样假设方向B黄灯亮的时间持续5s，直行绿灯灯亮的时间持续30s，左转灯灯亮的时间持续15s，则方向B红灯灯亮的时间持续为(直行绿灯+黄灯+左转绿灯+黄灯)，一共为55s。

具体时间参数的设定读者可以根据需要进行修改，但是一定要保证两个方向的灯的状态符合表1的要求

交通灯是如何设计如何实现自动转换的呢?下面将为大家分享一些简单的交通灯电路图及相应的设计过程，可供参考...

设计任务与要求

1.设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒;

2.要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道;

3.黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次 。

单元电路的设计

定时器：定时器由与系统秒脉冲(由时钟脉冲产生器提供)同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。74LS163是4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。图中， 是低电平有效的同步清零输入端， 是低电平有效才同步并行置数控制端，CTp、CTT是计 、2 交通灯的ASM图数控制端，CO是进位输出端，D0～D3是并行数据输入端，Q0～Q 3是数据输出端。

控制器：控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表12、3所示。选用两个D触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY，当控制器处于Q1n+1Q0n+1= 00状态时，如果TL= 0，则控制器保持在00状态;如果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1= 01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项"X"表示。其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。表12、2 74LS163功能表

根据表12、3、可以推出状态方程和转换信号方程，其方法是：将Q1n+1、Q0n+1和 ST为1的项所对应的输人或状态转换条件变量相与，其中"1"用原变量表示，"0"用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：

根据以上方程，选用数据选择器 74LS153来实现每个D触发器的输入函数，将触发器的现态值( )加到74LS153的数据选择输入端作为控制信号.即可实现控制器的功能。控制器的逻辑图如图12、5所示。图中R、C构成上电复位电路 。

译码器：译码器的主要任务是将控制器的输出 Q1、 Q0的4种工作状态，翻译成甲、乙车道上6个信号灯的工作状态。控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系。实现上述关系的译码电路请读者自行设计。

交通灯控制电路是由定时器、控制器、译码器组成的电路，实际交通灯的信号变换是由传感器发出信号实现的。在课程设计中，用数据开关表示传感器的信号。交通灯的系统控制框图如图1所示。

HG、HY、HR分别表示主干道绿、黄、红三色灯，FG、FY、FR分别表示支干道绿、黄、红三色灯，绿、黄、红三色灯可用发光二极管模拟。控制要求是：由—条主干道与一条支干道汇合成十字路口，在每一条路的路口处设置红、绿、黄三色信号灯。主干道处于常允许通行状态，支干道有车来时才允许通行，主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行T1，支干道每次放行T2，在每次由绿灯亮转换到红灯亮时，要经过黄灯亮的T3时间。现设：T1为45s;T2为25s;T3为5s。

2、各功能模块的参考电路

①定时器

定时器分别产生上述三个时间可隔后，向控制器发出“时间已到’’信号，控制器根据定时器与传感器的信号，决定是否进行状态转换。如确定要状态转换，则控制器发出状态转换信号ST，定时器开始清零，准备重新计时。

定时器由与系统脉冲同步的计数器构成，从系统脉冲得到标准的1Hz频率信号，当脉冲上升沿到来时，在控制信号的作用下，计数器从零开始计数，并向控制器提供模5、模25、模45信号，即T1、T2、T3时间间隔信号。(如需表示指示灯的显示时间，可考虑将计数器改为减法计数器，当控制信号脉冲上升沿到来时，计数器从44开始减法计数，直至减为0，这样可以显示45s的时间。如此类推，也可提供M5、M25分别显示5s、25s的亮灯信号)。

定时器电路是由5s、25s、45s计数器功能模块构成，这在前面已详述。

②控制器

交通灯的主控电路是一个时序电路，输入信号为：车辆检测信号(传感器信号)设为A、B，三个定时信号5s、25s、45s设为E、D、C。

控制器的状态转换表。