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（三） 主控制器
主控制器控制着电路中的灯亮与对应的时间，下面是灯亮与对应时间的状态转换图如图10所示。
图10
由图中可得一周期80秒，且最小状态为5秒，则可用十六进制表示一周期，每一进制耗时五秒。可用74LS161的四位二进制加法功能实现控制器，设Q1、Q2、Q3、Q4分别为74LS161的四个输出端，X1、X2、X3、Y4、Y5、Y6分别表示主干道绿灯亮、主干道黄灯亮、主干道红灯亮、支干道绿灯亮、支干道黄灯亮、支干道红灯亮。
交通灯控制电路，要求每个方向有三盏灯，分别为红、黄、绿，配以红、黄、绿三组时间倒计时器显示。一个方向绿灯、黄灯亮时，另一个方向红灯亮。每盏灯顺序点亮，循环往复，每个方向顺序为绿灯、黄灯、红灯。交通灯的运行状态共有四种，分别为： 状态0：南北方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行。
状态1：南北方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；东西方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；
状态2：南北方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；东西方向车道的绿灯亮，车道，人行道通行；
状态3：南北方向车道的红灯亮，车道，人行道禁止通行；东西方向车道的黄灯亮，车道，人行道缓行；
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4种状态循环往复，并且红灯的倒计初始值为绿灯的倒计初始值和黄灯的倒计初始值之和。交通灯电路的具体运行图如图11所示。主控制器的设计真值表如表3所示。
状态0南北方向车道的绿灯亮 状态1南北方向车道的黄灯亮 东西方向车道的红灯亮 东西方向车道的红灯亮
状态2南北方向车道的红灯亮 状态3南北方向车道的红灯亮 东西方向车道的绿灯亮 东西方向车道的黄灯亮
图11 交通信号灯的实际仿真图示
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表3 主控制器的真值表 CP顺序 m0 m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 m9 m10 m11 m12 m13 m14 m15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Q3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 Q1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 X1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 X2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 X3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 Y1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 Y2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Y3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 由图表可得出：
X1=m0+m1+m2+m3+m4+m5+m6+m7+m8; X2=m9;
X3=m10+m11+m12+m13+m14+m15; Y1=m10+m11+m12+m13+m14; Y2=m15;
Y3=m0+m1+m2+m3+m4+m5+m6+m7+m8+m9
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经过一系列计算可得到主控制器与指示灯连接的电路图为12所示。
绿 红 黄
经分 频后 主干道 的脉冲
绿 红 黄 支干道
图12
（四） 倒计数器
十字路口要有数字显示，作为倒计时提示，以便人们更直观地把握时间。具体为：当某方向绿灯亮时，置相应的显示器为某值，然后以每秒减1的计数方式工作，直至减到数为0和0为止，十字路口绿、黄、红灯依次变换，一次工作循环结束，而进入下一步某方向的工作循环。根据题目的要求南北方向（主干道）车道和东西方向（支干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为50s、支干道每次通行时间为30s。也就是一个循环是80s，如此先显示50s后显示30s倒计时，以此类推。
设计时采用四块集成芯片，两块显示十位，两块显示个位。个位从9开始倒计时，当到达0时，向高位发出一个借位信号，再继续从9倒计时。一开始使十位数置数为5，二进制为0101，个位数为0，二进制为0000，此时个位产生一个借位信号给十位的脉冲输入端，十位的74LS190芯片倒计时一次，结合个位的设置，电路从50开始倒计时。当主车道绿灯亮了45s，倒计时也已经数到了5了，此时，个位显示5，十位显示0，主车道的绿灯熄灭，主车道的黄灯开始倒计时闪亮5s，当倒计时到0后，个位芯片74LS190发出一个借位信号，向高位借数，但是高位已经是0了，按照要求此时倒计时器应停止工作，这时使用门电路即
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可实现即设计中的倒计数器只在对应的红灯亮时倒计数，红灯灭时计数器也将不再工作了，当主干道红灯亮时，对应的倒计数器开始从30秒开始倒计数，直到为零后停止工作，同时主干道的红灯也将熄灭；当支干道红灯亮时对应的倒计数器开始从50秒倒计数，直到为零后倒计数器与红灯同时停止工作。
由此可知，倒计数器的时钟脉冲应为秒脉冲，控制倒计数器开始工作和停止工作的都是主控制器电路。根据所学的元件，我们可以用74LS190、74LS191、74LS193等集成元件实现倒计数器的设计，而由于74LS190是单时钟十进制可逆计数器，考虑到元件连接的简单性，我们用74LS190设计倒计数器。74LS190的功能表如表4所示。 表4 74LS190功能表
根据功能表可以连接处倒计数器电路图如图13所示。
50秒置数端 30秒置数端 脉冲时钟 图13
图中的50秒置数端和30秒置数端分别由主控制器控制，脉冲时钟接入秒脉冲。
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