+5V47K5K39K762NE55531秒脉冲信号0.01uF10uFSGNDSGND如右图电路的输出脉冲的周期为：T≈
0.7（R1+2R2）×C，若T=1s，令C=10μF，R1=3kΩ，则R2≈51 kΩ。在这里我们可以用固定电阻47 kΩ和5 kΩ的电位器相串联代替电阻R2。然后通过调节电位器来确定输出脉冲的周期为1秒。
81图 3.1 秒脉冲发生器
3.2状态控制器设计
根据表2.2交通灯工作流程表可以画出具体的交通灯顺序流程图如下表3.2.1：
表3.2.1 交通灯顺序流程图 南北干道绿灯亮，东西干道红灯（30进制计数器减一） 南北干道黄灯亮，东西干道红灯亮（2进制记数器减一） 南北干道红灯亮，东西干道绿灯亮（30进制记数器减一） 南北干道红灯亮，支干道黄灯亮（2进制记数器减一） 由上边的流程表可以看出，信号灯有四种不同的工作状态，在这里我们可以用S0(南北干道绿灯亮，东西干道红灯亮)，S1(南北干道黄灯亮，东西干道红灯亮），S2 (南北干道红红灯亮，东西干道绿灯亮），S3 (南北干道红灯亮，东西干道黄灯亮）表示，四种工作状态的状态编码以及状态图如图3.2.2
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3.2.2 工作状态编码的状态图 S0=00 S1=01 S2=10 S3=11 由上图很容易看出这是一个二进制计数器的状态图，因此我们只需要采用一个二进制计数器就可以完成交通灯四种工作状态的转换，在这里我们采用了CD4029构成状态控制器，其电路图如3.2.3所示：
3.2.3 交通灯状态控制器
Q2 1 1 Q1 Q2 Q1 Q4 Q3 Q2 CD4029 Q1 B/D\\ U/D\\ PE +5
CP CI/ SGND
3.3状态译码器
有了上面状态控制器用数字信号控制了交通灯的四个工作状态， 我们就需要设计一个译码器，将数字信号转化为南北、东西干道信号灯的状态显示出来，而信号灯的状态主要取决于状态控制器的输出状态。对于信号灯的状态，可以 “1”表示灯亮，“0”表示灯灭，这时信号灯的状态与状态控制器之间的关系见真值表3.3.1
表3.3.1 信号灯真值表
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状态控制器输出 南北干道信号灯 东西干道信号灯 Q2 Q1 R（红） Y（黄） G（绿） r（红） y（黄） g（绿） 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 根据上面的真值表，可求出各信号灯的逻辑函数表达式为： R=Q2·Q1+Q2·Q1=Q2 R=Q2 Y=Q2·Q1 Y= （Q2*Q1）G=Q2·Q1 G= （Q2*Q1）r=Q2·Q1+Q2·Q1=Q2 r= （Q2*Q1 ）y=Q2·Q1 y=(Q2*Q1) g=Q2·Q1 g=(Q2*Q1)
根据上面的逻辑表达式，可以设计出状态译码器，如果在找几个发光二极管我们就可以将交通灯的状态显示出来，由于电路的带灌电流的能力一般比带拉电流的能力强，要求当门电路输出低电平时，点亮相应的发光二极管，即为低电平有效。状态译码器的电路组成如图3.3.2：
图3.3.2 交通灯状态译码器
+5v220|?
220|? RLED YLED GLED RLED YLED GLED
1& & & 1 & & R & Y Y& G G Q2 Q1 R
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3.4定时系统
该定时系统由定时器，时间状态显示器等部分组成，其中定时器由两片CD4029构成的二位十进制可预置减法计数器完成；时间状态由两片74LS47和两只LED数码管对减法计数器进行译码显示；预置到减法计数器的时间常数通过两片8路双向三态门74LS245来完成。根据设计要求，交通灯控制系统要有一个能自动装入不同定时时间的定时器，以完成30s，2s的定时任务。将30，2，两个不同的数字接到两片74LS245的输入端，任一输入数据到减法计数器的置入由状态译码器的输出信号控制不同74LS245的选通信号来实现。例如当状态控制器在S1（Q2Q1=01）或在S3（Q2Q1=11）时，要求减法计数器按初值2开始计数，故采用S1，S2为逻辑变量而形成控制信号Q1去控制输入数据接数字2的74LS245的选通信号。由于74LS245选通信号要求低电平有效，故Q1一极反相器后输出接相应74LS245的选通信号。同理，输入数据接30的三态门74LS245的选通信号接南北方向绿灯信号G：输入数据接30的三态门74LS245的选通信号接东西方向红灯信号R。所设计的定时系统如图3.4.1所 示：
3.4.1 定时系统电路图
DPYafegd[LEDgn]bcfeDPYagd[LEDgn]bc
1234567LTabcdef74LS47g1234567LTabcdef74LS47gBI/RBOAVssRBIDCBAVssBI/RBORBIDCB50515253505152GND53GND50515253505152B/D5354B/DU/D54J1J2J3J4PECPCsLVsSGNDJ1J2J3J4PECPCLVssCOCD4029U/DHEADER 3COCD4029SGND1计数器信号输出>=1D?D?B8B7B6B5B4B3B2B174LS245ENB8B7B6B5B4B3B2B174LS245ENA1A2A3A4A5A6A7A8Vss+5VR/GSGND+5VSGNDA1A2A3A4A5A6A7A8VssY秒脉冲信号
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4.调试要点
首先调试秒信号发生器。用示波器监视秒信号发生器的输出，调节
电位器RW，使输出信号的周期为1s。直接将秒信号引入状态控制器脉冲输入端，在脉冲作用下，模拟各路口的三色信号灯应该按要求依次转换，否则应查找原因。将秒信号引入定时系统电路脉冲输入端，在秒脉冲作用下，将三个74LS245的置数选通端依次接地，计数器应以三个不同的置数输入为进制体制，完成减法计数，两位数码管应有相应的显示。否则应查找原因。把各个单元电路互相连接起来，进行系统通调。
5．整体原理图
附后页。
6．元件功能介绍
6.1 CD4029功能介绍
CD4029是一CMOS电路二进制/十进制可异步置数的可逆计数器，其功能更强。它的管脚排列图如6.11图所示，功能表见表
6.1.1。
表6.1.1 CD4029的功能表 输入 输出 Q0～Q3 保持不变 二进制加计数 十进制加计数 二进制减计数 十进制减计数 置数 CI CP B/D U/D PE 1 X X X 0 0 ↑ 1 1 0 0 ↑ 0 1 0 0 ↑ 1 0 0 0 ↑ 0 0 0 X X X X 1 10