簡述交通燈基本工作原理

交通燈系統原理圖：為了確保十字路口的車輛順利暢通地行駛，往往都采用自動控制的交通信號燈來進行指揮。其中紅燈（R）亮，表示該條道路禁止通行；黃燈（Y）亮表示停車；綠燈（G）亮表示允許通行。見下圖：

據于74LS164十四進制扭壞形計數器狀態循環轉換原理。文章對交通信號邏輯電路的設計原理和設計方法作了深人全面的分析和闡述，對從事數字電子邏輯電路的設計人員提高設計能力、拓寬設計思路、熟悉中小規模集成電路的綜合應用能力、加深理解電路的控制原理、提高綜合運用所學知識的工程實踐能力具有重要的參考價值。

1交通信號控制系統功能設計

叉路口的交通信號控制系1.1十字統平面布置（見圖1）

注： LMG- 主干道綠燈LMY- 主干道黃燈LMR一主干道紅燈

LBG一支干道綠燈LBY- 支干道黃燈LBR- 支干道紅燈

1.2信號燈正常工作流程（見圖2）

因為主于道車輛多，故放行時間相對比較長，設計放行時間為485;支干道的車輛少，放行時間相對較短，設計放行時間為24S;每次綠燈變紅燈之前，要求黃燈亮4S且為間歇閃爍，此時另一千道的紅燈狀態仍然保持不變，在主于道和支干道均設有倒計時數字顯示，作為時間提示，以便讓行人和車輛直觀掌握通行時間，數字顯示變化情況應與信號燈狀態始終保持同步。

2 交通信號邏輯電路的設計（見圖3）

3 交通信號控制系統電路分析

3.1時鐘信號源

時鐘信號源由NE555 時基電路組成。用于產生1HZ 的標準秒信號：

3.2 分頻器

分頻器由2 片74LS74 構成，第一片74LS74 對1HZ 的秒信號進行4 分頻，獲得周期為4S 的信號，另一片74LS74 對4 秒的信號進行2 分頻，獲得周期為8S 的信號周期為4S、85 的信號分時送到主控制器74LS164 的時鐘信號輸人端，用于控制信號燈處在不同狀態的時間：

3.3 主控制器

主控制器是由一片74LS164 構成的十四進制扭環形計數器。是整個電路的核心，用于定時控制兩個方向紅、黃、綠信號燈的亮與滅及持續時間，在時鐘CP 上升沿的連續觸發下其狀態轉換見表1

3.4 信號燈譯碼驅動電路的設計（見圖3）

信號燈譯碼驅動電路由若千個門電路組成、用于對主控制器中Q5Q6 的4 種狀態進行譯碼并直接驅動紅、黃、綠三色信號燈，令扭環形計數器中Q5Q6 的4 種狀態OO、10、11、01分別代表主于道和支干道交通燈的4 種工作狀態：主干道綠燈亮、支干道紅燈亮;主干道黃燈亮、支干道紅燈亮;主干道紅燈亮、支于道綠燈亮;主于道紅燈亮、支于道黃燈亮令燈亮為“，燈滅為“”0“，則可得出信號燈譯碼驅動電路的真值表（ 見表2 ）

由真值表可得出各信號燈的邏輯表達式：LMG=。;LMY=Q5.;LMR=Q6 ;LBG=Q5.Q6; LBY=.06; LBR=： 因黃燈要間歇閃爍（4秒期間閃4次），所以將LMY、LBY 與1S 的標準秒脈沖信號CP 相“與”便得出：LMY’=LMY.CP ;LBY=LBY.CP：

3.5 信號燈工作時序

由時序圖可知，在Q5Q6=00 期間，共需6 個CP 觸發脈沖，所以應將周期為8秒的時基信號CP2 送人扭環形計數器的CP 端，則6TCP2=6 x 8S=48S，符合綠燈的放彳行時間為48 秒同理，當Q5Q6 處于10、11、01三種狀態時，應將周期為4秒的時基信號CP1送人扭環計數器的CP端，才能滿足這三種狀態時信號燈亮滅的時間要求，以上8 秒和4 秒時基信號分時送人扭環計數器CP 端是由74LS04 的G9、74L.S125 的G10、G11共同完成的（ 見圖3），只有當LMG亮期間（ 48 秒），G10導通G11截止，將8 秒時基信號送入扭環計數器CP 端，而在其余三種狀態的時間段LMG 都是滅的，Gi0 截止G11導通，將4 秒時基信號送人扭環行十數器CP 端。

3.6 數字顯示控制電路

數字顯示控制電路是由4 片74LS190組成的兩個減法計數器組成，用于進行倒計時數字顯示的控制。當LMG 亮、LBR 亮（ Q5Q6=00 ）時，對應主干道的兩片74LS 190 構成的52 進制減法訐數器開始工作，從數字“52“開始，每來一個秒脈沖，顯示數字減1，當減到“0”時，LMR亮、LBG 亮，同時，主于道的52 進制減法計數器停止計數，支千道的兩片74LS190構成的28 進制減法計數器開始工作，從數字“28“開始，每來一個秒脈沖，顯示數字減1，直至減到“0” 為止減法計數前的初始值，是利用另一個道路上的黃燈信號對74LS190 的LD 端進行控制實現的，當黃燈亮時，減法電路置入初始值;當黃燈滅而紅燈亮時，減法計數器開始進行減計數

3.7 數字顯示電路

數字顯示電路是由兩片74LS245 和4片74LS49 集成電路及4 塊LED 七段數碼管LDD580 構成的。用于進亍倒十時數字的顯示，因主于道和支于道的減法計數器是分時工作的，而任何時刻兩方向的數字顯示均為相同的數字，采用兩片74LS245就可以實現這個功能。當主于道減法計數器計數時，對應于主干道的74LS245 工作，將主干道計數器的工作狀態同時送到兩個方向的譯碼顯示電路，反之，當支干道減法計數器開始計數時，對應于支干道的74LS245 開始工作，將支干道計數器的工作狀態同時送到兩個方向的譯碼顯示電路。

主干道和支干道的放行時間是可以隨意設置的，比如可以設置主干道的放行時間為60 秒，支干道的放于時間為30 秒，黃燈閃爍的時間為5S，改變分頻器的分頻系數即可實現這一功能，將1HZ的標準秒信號經一個上升沿觸發的5 分頻器分頻得到一個周期為5S 的信號，再經過2 分頓得到周期為10S 的信號，將周期為5S和10S 的信號輪流送人74LS 164 的CP 端即可，其中，5 分頻器可利用74LS290 來實現。