1、原理框圖
交通燈控制電路是由定時器、控制器、譯碼器組成的電路，實際交通燈的信號變換是由傳感器發(fā)出信號實現(xiàn)的。在課程設(shè)計中，用數(shù)據(jù)開關(guān)表示傳感器的信號。交通燈的系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。
hg、hy、hr分別表示主干道綠、黃、紅三色燈，fg、fy、fr分別表示支干道綠、黃、紅三色燈，綠、黃、紅三色燈可用發(fā)光二極管模擬?？刂埔笫牵河伞獥l主干道與一條支干道匯合成十字路口，在每一條路的路口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號燈。主干道處于常允許通行狀態(tài)，支干道有車來時才允許通行，主、支干道均有車時，兩者交替允許通行，主干道每次放行t1，支干道每次放行t2，在每次由綠燈亮轉(zhuǎn)換到紅燈亮?xí)r，要經(jīng)過黃燈亮的t3時間?，F(xiàn)設(shè)：t1為45s；t2為25s；t3為5s。
圖1交通燈系統(tǒng)框圖
2、各功能模塊的參考電路
①定時器
定時器分別產(chǎn)生上述三個時間可隔后，向控制器發(fā)出“時間已到’’信號，控制器根據(jù)定時器與傳感器的信號，決定是否進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。如確定要狀態(tài)轉(zhuǎn)換，則控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號st，定時器開始清零，準(zhǔn)備重新計時。
定時器由與系統(tǒng)脈沖同步的計數(shù)器構(gòu)成，從系統(tǒng)脈沖得到標(biāo)準(zhǔn)的1hz頻率信號，當(dāng)脈沖上升沿到來時，在控制信號的作用下，計數(shù)器從零開始計數(shù)，并向控制器提供模5、模25、模45信號，即t1、t2、t3時間間隔信號。(如需表示指示燈的顯示時間，可考慮將計數(shù)器改為減法計數(shù)器，當(dāng)控制信號脈沖上升沿到來時，計數(shù)器從44開始減法計數(shù)，直至減為0，這樣可以顯示45s的時間。如此類推，也可提供m5、m25分別顯示5s、25s的亮燈信號)。
定時器電路是由5s、25s、45s計數(shù)器功能模塊構(gòu)成，這在前面已詳述。
②控制器
交通燈的主控電路是一個時序電路，輸入信號為：車輛檢測信號（傳感器信號）設(shè)為a、b，三個定時信號5s、25s、45s設(shè)為e、d、c。
控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表1所示。
狀態(tài)
主干道
支干道
時間（s）
s0
綠燈亮，允許通行
紅燈亮，禁止通行
45
s1
黃燈亮，停車
紅燈亮，禁止通行
5
s2
紅燈亮，禁止通行
綠燈亮，允許通行
25
s3
紅燈亮，禁止通行
黃燈亮，停車
5
表1狀態(tài)轉(zhuǎn)換表
邏輯變量的取值含義為：
a=0，主干道無車，a=1，主干道有車；b=0，支干道無車，b=1，支干道有車；
c=0，45s定時未到，c=1，45s定時到；d=0，25s定時未到，d=1，25s定時到；
e=0，5s定時未到，e=1，5s定時到。
狀態(tài)編碼為：s0=00，s1=01，s2=10，s3=11。
賦值后的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表2所示。
abcde
q2nq1n
q2n+1q1n+1
說明
×0×××
00
00
維持s0
110××
00
00
01×××
00
00
由s0→s1
111××
01
01
××××0
01
01
維持s1
××××1
01
11
由s1→s2
11×0×
11
11
維持s2
01×××
11
11
×0×××
11
11
由s2→s1
11×1×
10
10
××××0
10
10
維持s3
××××1
10
00
由s3→s0
表2邏輯賦值后的狀態(tài)表
將表中的觸發(fā)器輸出化簡，并選擇jk觸發(fā)器，由此可得到控制器、定時器的電路圖，分別如圖2、圖3所示。
圖2 交通燈控制器的參考電路
圖3定時器的驅(qū)動脈沖參考電路
③譯碼器
系統(tǒng)的輸出是由q2、q1驅(qū)動下的六個信號燈，可列出各狀態(tài)與信號燈的邏輯關(guān)系真值表如表3所示，得到譯碼驅(qū)動電路的邏輯表達(dá)式及電路圖，如圖4所示。
q2q1
hg
hy
hr
fg
fy
fr
00
1
0
0
0
0
1
01
0
1
0
0
0
1
10
0
0
1
0
1
0
11
0
0
1
1
0
0
表3譯碼驅(qū)動電路真值表
圖4譯碼器的參考電路