一、交通燈的定義與組成

交通燈，也稱為交通信號燈，是城市交通管理的重要工具，用于指示車輛和行人通行。它由紅燈、黃燈和綠燈（有時還包括其他類型的信號燈，如箭頭燈、閃光警告信號燈等）組成，通過不同顏色的燈光周期性交替顯示，以控制交通流，保障交通安全，優化交通流量和維護交通秩序。

交通燈通常指的是由紅、黃、綠（綠有時為藍綠）三種顏色燈組成的信號燈系統，用于指揮交通通行。具體來說，交通燈系統包括以下幾個主要部分：

1. 信號燈 ：即實際發出紅、黃、綠光的燈具，是交通燈系統的核心部分。
2. 信號機 ：指路口內的信號燈設備，包括燈具及其安裝支架等。
3. 信號控制器 ：控制信號機工作的電子設備，負責根據預設的時序周期和交通狀況控制信號燈的顯示。
4. 信號時序控制器 ：控制信號機的時序控制電子設備，按照一定的時間周期控制紅、黃、綠三種燈光的交替顯示。

二、交通燈的工作原理

交通燈的工作原理主要通過信號時序控制器和信號控制器控制紅、黃、綠三種燈光的交替顯示來實現。這一過程可以分為時序控制和電控制兩個階段：

1. 時序控制 ：
   • 信號時序控制器按照一定的時間周期控制紅、黃、綠三種燈光的交替顯示。每個時序周期包括紅燈時間、黃燈時間和綠燈時間三個時間段。
   • 紅燈時間表示紅燈亮起的時間，禁止車輛和行人通行。
   • 黃燈時間表示黃燈亮起的時間，通常作為過渡階段，提醒車輛和行人注意，已越過停止線的車輛可以繼續通行，未通過的則應減速慢行到停車線前停止并等待。
   • 綠燈時間表示綠燈亮起的時間，準許車輛和行人通行。
2. 電控制 ：
   • 信號控制器根據路口交通狀況和時序控制器的指令控制信號機的紅、黃、綠三種燈光顯示。
   • 當交通流量較少時，信號控制器會設置較長的綠燈時間，以便車輛和行人快速通行。
   • 當交通流量較大時，信號控制器會設置較短的綠燈時間和較長的紅燈時間，以保證交通安全和交通秩序。 # 三、交通燈的特點

交通燈作為城市交通管理的重要工具，具有以下幾個顯著特點：

1. 統一性與標準化 ：
   • 交通燈是國際統一的交通信號系統，其顏色、形狀、顯示方式等都有嚴格的標準規定。這使得交通參與者能夠在全球范圍內識別并遵守交通信號，提高交通管理的效率和安全性。
2. 直觀性與易理解性 ：
   • 交通燈通過紅、黃、綠三種顏色的燈光直觀地表示禁止、警告和通行的信息，易于被交通參與者理解和接受。這種直觀性使得交通信號能夠在復雜的交通環境中迅速傳遞信息，引導車輛和行人有序通行。
3. 靈活性與適應性 ：
   • 交通燈系統能夠根據交通流量的變化靈活調整時序周期的長度和紅、黃、綠三燈的顯示時間，以適應不同路口和不同時間段的交通需求。這種靈活性使得交通信號能夠在保證交通安全的前提下，最大限度地提高道路通行能力。
4. 高效性與安全性 ：
   • 交通燈通過周期性地交替顯示紅、黃、綠三種燈光，有效控制了車輛和行人的通行順序和速度，減少了交通沖突和交通事故的發生。同時，交通燈還能夠通過信號控制器和信號時序控制器的智能調度，優化交通流量分布，提高道路通行效率。
5. 節能環保性 ：
   • 隨著科技的進步，現代交通燈系統越來越多地采用LED等高效節能的光源作為信號燈的光源。這些光源具有功耗低、壽命長、亮度高等優點，不僅降低了交通燈系統的運行成本，還減少了能源消耗和環境污染。

四、交通燈的其他類型與功能

除了基本的紅、黃、綠三色燈外，交通燈系統還包括其他類型的信號燈和附加功能：

1. 箭頭燈 ：
   • 箭頭燈是一種具有方向指示功能的信號燈，通過不同顏色的箭頭圖案表示不同方向的通行或禁止信息。箭頭燈通常與全屏燈配合使用，以提高交通信號的指示效果和直觀性。
2. 閃光警告信號燈 ：
   • 閃光警告信號燈是一種持續閃爍的黃燈，用于提示車輛和行人通行時注意瞭望，確認安全后通過。這種信號燈通常設置在交通復雜或易發生危險的路段，以提高交通參與者的警覺性和安全性。
3. 車道信號燈 ：
   • 車道信號燈用于指示特定車道的通行或禁止信息。例如，在高速公路入口匝道處設置的車道信號燈可以指示車輛是否可以進入主路或繼續沿匝道行駛。
4. 人行人行橫道燈 ：
   • 人行橫道燈是交通燈系統中專為行人設置的信號燈，用于指示行人是否可以通過人行橫道。它通常與車輛交通方向燈配合使用，確保行人和車輛在交叉路口的安全通行。

五、基于555定時器的四路交通燈電路圖

1、采用定時器IC 555和計數器IC CD4017的四路交通燈電路圖

交通信號燈對于調節道路上的車輛和交通非常重要，簡單的四路交通燈電路采用定時器IC 555和計數器IC CD4017設計。我們知道每個交通信號燈設置都有三種顏色，分別代表紅色代表停止、黃色代表等待、綠色代表前進，這些信號是根據時間間隔起作用的。

在這個簡單的四路交通燈電路中，我們使用定時器 IC 555 作為非穩態多諧振蕩器，根據定時電阻器和定時電容器產生脈沖，然后將 IC 555 的輸出脈沖饋入計數器 IC CD4017 時鐘輸入，該計數器集成電路對脈沖進行計數并改變將輸出線（Q）邏輯變為高電平或低電平，通過在該計數器IC輸出端連接適當顏色的LED，我們可以獲得交通信號燈。

這個簡單的四路交通燈電路有兩個階段，一個是計時和計數階段，另一個是指示燈階段。這些指示燈應正確放置在四個車道上。這里，定時器 IC 555 與定時電阻器 R1、VR1 和定時電容器 C1 一起放置，這些元件基于這些元件值在輸出引腳傳送的輸出脈沖。這些脈沖決定了交通燈信號的定時間隔。

對于該方程，RA = R1、RB = VR1 且 C = C1。

定時器 IC 的輸出脈沖通過 R2 電阻饋入計數器 IC CD4017 時鐘輸入。計數器IC輸出Q0至Q3將驅動北巷和南巷的綠色信號，以及東巷和西巷的紅色信號。輸出 Q4 驅動北車道和南車道的黃色信號。

輸出 Q5 至 Q8 將為東車道和西車道驅動綠色信號，為北車道和南車道驅動紅色信號。輸出 Q9 驅動東車道和西車道的黃色信號。

2、使用555定時器IC的四路交通燈電路圖

我們將在這個交通燈項目中構建一個電路來控制四路信號。該電路配備了555定時器IC和十進制計數器。定時器產生脈沖，提供給 10 級十進制計數器。

TEN 是 10 級 DECADE COUNTER 的存儲器。最多可以計數十個脈沖。計數器將其視為一個事件，并在每個時鐘峰值后對其進行紀念。記憶的活動數量用相應的引腳顯示。

下圖顯示了使用 555 定時器 IC 的交通燈四路圖。隨著時間的推移，計時器會產生大約 100ms 的脈沖。 ON 時間為 50ms，OFF 時間為 50ms。改變電容值將調整時間。雖然路燈在輪班時間持續2分鐘，但這里測試電路的時間減少了。

該電路中 4 路交通燈的時移可以通過用一個 470uF 電容器替換 10uF 電容器來實現。電源接通后，定時器像方波發生器一樣工作并產生時鐘，該時鐘被饋送到十進制二進制計數器。例如，十進位二進制計數器計數時，計數時鐘提供的脈沖個數為長，引腳輸出為高電平。每 100 毫秒就會有一個尖峰。該尖峰將為計數器存儲器提供一個，并且輸出也將是。

3、使用555定時器IC的四路交通燈電路圖

這款簡單的四路交通燈使用 555 定時器 IC。 555 定時器 IC 用作非穩態多諧振蕩器。它產生依賴于電阻器和電容器的定時的脈沖波。我們將脈沖輸入電路中接線的計數器 IC 的時鐘輸入端。此過程產生高電平或低電平邏輯。通過將不同顏色的 LED 與不同的信號相關聯（例如，紅色表示停止，綠色表示行駛，黃色表示等待），我們可以在輸出處得到結果。該電路是一個原型，可以大規模有效地工作，只需要一些額外的元件。

4、采用555定時器IC和計數器IC CD4017的四路交通燈電路圖

在本教程中，我們將設計四路 交通燈項目電路 。交通燈信號對于控制道路上的車輛起著重要作用。四路交通燈采用555定時器IC和計數器IC CD4017。

555 定時器 IC 作為非穩態多諧振蕩器運行。它產生的脈沖取決于電阻器和電容器的時序。然后脈沖被送入計數器 IC 的時鐘輸入。這會將輸出邏輯更改為高電平或低電平。通過在計數器 IC 的輸出端連接適當顏色的 LED，可以獲得交通燈信號。

四路交通燈電路由兩級組成。第一個是計時和計數階段。另一個是光階段的指示。燈光舞臺的指示應適當布置在四車道上。電容器和電阻器的值設置 555 IC 的時序。然后它將它們傳送到輸出引腳。這些脈沖決定交通燈信號的時間間隔。十進制計數器 IC 有十個輸出。 Q0 至 Q3 將為北車道和南車道驅動綠燈，為東車道和西車道驅動紅燈。輸出 Q4 為北車道和南車道驅動黃色信號。然后Q5至Q8的輸出將驅動東、西車道的綠色信號，以及北、南車道的紅色信號。輸出 Q9 驅動東車道和西車道的黃色信號。