1．分析系统的逻辑功能，画出其框图
交通灯控制系统的原理框图如图1所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。图中：
tl: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，tl=1，否则，tl=0。
ty：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，ty=1，否则，ty=0。
st：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。
图1 交通灯控制系统的原理框图
2．画出交通灯控制器的asm（algorithmic state machine，算法状态机）
（1）图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔tl时，控制器发出状态信号st，转到下一工作状态。
（2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔ty时，控制器发出状态转换信号st，转到下一工作状态。
（3）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔tl时，控制器发出状态转换信号st，转到下一工作状态。
（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔ty时，控制器发出状态转换信号st，系统又转换到第（1）种工作状态。
交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用s0、s1、s3、s2表示，则控制器的工作状态及功能如表1所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：
表1 控制器工作状态及功能
控制状态 信号灯状态 车道运行状态
s0（00） 甲绿，乙红 甲车道通行，乙车道禁止通行
s1（01） 甲黄，乙红 甲车道缓行，乙车道禁止通行
s3（11） 甲红，乙绿 甲车道禁止通行，甲车道通行
s2（10） 甲红，乙黄 甲车道禁止通行，甲车道缓行
ag=1：甲车道绿灯亮；
bg=1：乙车道绿灯亮；
ay=1：甲车道黄灯亮；
by=1：乙车道黄灯亮；
ar=1：甲车道红灯亮；
by=1：乙车道红灯亮；
由此得到交通灯的asm图，如 图2所示。设控制器的初始状态为s0（用状态框表示s0），当s0的持续时间小于25秒时，tl=0（用判断框表示tl），控制器保持s0不变。只有当s0的持续时间等于25秒时，tl=1，控制器发出状态转换信号st（用条件输出框表示st），并转换到下一个工作状态。依此类推可以弄懂asm图所表达的含义。
3．单元电路的设计
（1）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。74ls163的外引线排列图和时序波形图如图3所示，其功能表如表2所示。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 图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。由两片74ls163级联组成的定时器电路如图4所示。电路的工作原理请自行分析。
（a）
图3 74ls163的外引线排列图和时序波形图
（2）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。
图4 定时器电路图
表2 74ls163功能表
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表3 控制器状态转换表
根据表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5所示。图中r、c构成上电复位电路 。
图 5控制器逻辑图
（3）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如表 12、4所示。实现上述关系的译码电路请读者自行设计。