设计基于Arduino的双向交通灯系统，实现控制、方向显示、10秒倒计时功能。 二 实训要求 1、 基本要求 (1) 按照题目要求独立完成Arduino程序设计。 （2）显示南北两个方向的交通灯状态（红、黄、绿），共6只灯。 （3）每隔10秒钟切换一个方向，绿灯亮之前黄灯开始闪烁三次结束。 （4）通过点阵显示当前正在通行的方向和倒计时时间。 （5）通过按键控制，调整通行时间。 （6）通过按键设置紧急状态（红灯全亮）。 2、发挥部分 1、设置人行道通行指示灯，并通过按键控制 2、紧急状态期间可通过蜂鸣器报警 3、其它。

很好，这是一个非常有趣的项目！我可以提供一些思路和代码示例，帮助你完成这个项目。

首先，我们需要准备以下材料：

- 1个Arduino主板
- 6只LED灯（3个红色、2个黄色、1个绿色）
- 1个4x4点阵LED显示屏
- 2个按键
- 1个蜂鸣器
- 杜邦线若干

接下来，我们可以按照以下步骤进行程序设计：

1. 定义引脚和变量

// 定义LED灯的引脚
#define LED_N_RED 2
#define LED_N_YELLOW 3
#define LED_N_GREEN 4
#define LED_S_RED 5
#define LED_S_YELLOW 6
#define LED_S_GREEN 7

// 定义按键引脚
#define BUTTON_UP 8
#define BUTTON_DOWN 9
#define BUTTON_EMERGENCY 10

// 定义点阵显示屏引脚
#define LED_MATRIX_DIN 11
#define LED_MATRIX_CS 12
#define LED_MATRIX_CLK 13

// 定义倒计时时间和状态
int count_down = 10; // 初始倒计时时间为10秒
bool is_emergency = false; // 是否处于紧急状态

// 定义点阵显示内容
byte led_matrix_data[4] = {0, 0, 0, 0}; // 初始化为空

// 定义计时器
unsigned long timer = 0;

2. 初始化引脚和点阵显示屏

void setup() {
  // 初始化LED灯引脚，设置为输出模式
  pinMode(LED_N_RED, OUTPUT);
  pinMode(LED_N_YELLOW, OUTPUT);
  pinMode(LED_N_GREEN, OUTPUT);
  pinMode(LED_S_RED, OUTPUT);
  pinMode(LED_S_YELLOW, OUTPUT);
  pinMode(LED_S_GREEN, OUTPUT);

  // 初始化按键引脚，设置为输入模式
  pinMode(BUTTON_UP, INPUT_PULLUP);
  pinMode(BUTTON_DOWN, INPUT_PULLUP);
  pinMode(BUTTON_EMERGENCY, INPUT_PULLUP);

  // 初始化点阵显示屏
  LedControl lc = LedControl(LED_MATRIX_DIN, LED_MATRIX_CLK, LED_MATRIX_CS, 1);
  lc.shutdown(0, false); // 打开点阵显示屏
  lc.setIntensity(0, 15); // 设置亮度
  lc.clearDisplay(0); // 清空显示内容
}

3. 实现交通灯控制逻辑

void traffic_light_control(bool is_north) {
  // 设置南北方向灯的状态
  if (is_north) {
    digitalWrite(LED_N_RED, HIGH);
    digitalWrite(LED_N_YELLOW, LOW);
    digitalWrite(LED_N_GREEN, LOW);
    digitalWrite(LED_S_RED, LOW);
    digitalWrite(LED_S_YELLOW, LOW);
    digitalWrite(LED_S_GREEN, HIGH);
    led_matrix_data[0] = B00011000; // 显示南向
  } else {
    digitalWrite(LED_N_RED, LOW);
    digitalWrite(LED_N_YELLOW, LOW);
    digitalWrite(LED_N_GREEN, HIGH);
    digitalWrite(LED_S_RED, HIGH);
    digitalWrite(LED_S_YELLOW, LOW);
    digitalWrite(LED_S_GREEN, LOW);
    led_matrix_data[0] = B00001111; // 显示北向
  }

  // 倒计时前3秒闪烁黄灯
  if (count_down <= 3) {
    int blink = (millis() / 500) % 2;
    digitalWrite(is_north ? LED_N_YELLOW : LED_S_YELLOW, blink);
  }

  // 切换方向和倒计时
  if (millis() - timer >= count_down * 1000) {
    timer = millis();
    count_down = 10; // 重置倒计时时间

    // 切换方向
    traffic_light_control(!is_north);
  }
}

4. 实现倒计时和紧急状态控制

void count_down_control() {
  // 按键控制倒计时时间
  if (digitalRead(BUTTON_UP) == LOW) {
    count_down++;
  }
  if (digitalRead(BUTTON_DOWN) == LOW) {
    count_down--;
  }

  // 紧急状态控制
  if (digitalRead(BUTTON_EMERGENCY) == LOW) {
    is_emergency = true;
  } else {
    is_emergency = false;
  }

  // 显示倒计时时间和当前方向
  led_matrix_data[1] = count_down / 10;
  led_matrix_data[2] = count_down % 10;
  if (is_emergency) {
    led_matrix_data[3] = B00000100; // 显示紧急状态
  } else {
    led_matrix_data[3] = B00000000; // 清空显示内容
  }

  // 倒计时结束时报警
  if (count_down == 0 && !is_emergency) {
    tone(BUZZER_PIN, 1000, 1000);
    delay(1000);
    noTone(BUZZER_PIN);
    count_down = 10;
  }
}

5. 主程序逻辑

void loop() {
  // 控制交通灯
  traffic_light_control(true);

  // 控制倒计时和紧急状态
  count_down_control();

  // 更新点阵显示屏
  LedControl lc = LedControl(LED_MATRIX_DIN, LED_MATRIX_CLK, LED_MATRIX_CS, 1);
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    lc.setRow(0, i, led_matrix_data[i]);
  }
}

这样，我们就完成了基于Arduino的双向交通灯系统的设计和编程。当然，还可以根据个人兴趣和需求进行更多的拓展和改进，例如添加人行道通行指示灯、调整交通灯控制逻辑等等。