智能交通灯控制系统试题

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1、电子产品装配与调试试题题 目： 智能交通灯控制系统 完成时间：4 小时 工 位 号： 日 期： 第一部分 电路说明部分一、 电路功能概述 此系统为数字电路搭建的智能交通灯控制系统，模拟一个东西和南北方向的汇合点形成的十字路口（包括人行通道） ，在交叉路口的每个入口都设有红黄绿三种信号灯（红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示允许通行，黄灯亮表示提醒） ，并且用 4 组数码管显示十字路口两个方向剩余的通行时间。人行通道也设有红绿信号灯。系统可以通过模式选择键选择工作在白天还是夜晚。具体实现过程：二、单元数字电路介绍1、秒脉冲发生器的设计由 NE555 构成的多谐振荡器来输出周期为 1s 的矩形脉冲，55

2、5 定时器构成多谐振荡器时，频率为：f = 1 / T = 1.44 / (R1 + 2R2)*C图 1：典型电路 图 2：应用电路2、4 分频器的设计由 CD4013 双 D 触发器构成 4 分频器来输出周期为 4s 的矩形脉冲。CD4013 由 2 个 D 触发器构成，每个触发器都有各自的清零和置位输入端，以及互补的 Q 和 Q 输出端。当 555 多谐振荡器有 1 秒脉冲输入到第一个 D 触发器 D 端时，在上升沿时刻，D 端的输入信号传送到 Q 输出端，直到第二个上升沿时刻，再输出，从而第一个 D 触发器输出 2 秒，再把 2 秒输入到第二个 D 触发器 D 端时，在上升沿时刻，D 的

3、输入信号传送到 Q 输出端，直到第二个上升沿时刻，再输出，从而实现 4 秒。应用电路图如下图 3 所示。南北方向绿灯亮 20s南北方向黄灯闪烁 4s东西方向红灯亮 24s白天南北方向红灯亮 24s 东西方向绿灯亮 20s东西方向黄灯闪烁 4s夜晚东西南北方向四个黄灯闪烁其他都不亮人行道南北方向绿灯亮 24s人行道东西方向红灯亮 24s人行道东西方向绿灯亮 24s人行道南北方向红灯亮 24s图 3：4 分频器电路3、灯控电路：移位寄存器（74LS164 ） （1）74LS164 是 8 位并行输出高速移位寄存器，其功能说明如下：引脚符号 名称 A B 数据输入端CLK 时钟信号输入端（上升沿触发

4、） MR 主复位信号输入（低电平有效）Q0Q7 输出端图 4：74LS164 引脚图数据串行输入，并从八个触发器输出端并行输出。一个两输入端（A 或 B） “与”门接收并行数据，AB中任一端都可用作高电平有效的“允许”输入端，而另一端则作为数据输入端。AB 两端若有一端不使用，则次端必须接高电平，或两个输入端连接在一起。时钟信号（CP）每次从低电平跳变到高电平，寄存器数据右移一位，并把在时钟脉冲上升沿之前在“与”门输入端上的数据送进 Q0，主复位信号（MR）对于其他输入信号有优先权。当 MR 为低电平时，寄存器被异步清零，所有 Q 输出被强置为低电平。图 5：74LS164 的真值表（2）灯控

5、电路工作流程设十字路口南北方向的红、黄、绿灯分别为 NSR、NSY、NSG，东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。工作流程为：南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮，为一个循环。即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图见图 6 所示。采用每个单位时间为 4 秒，则南北、东西方向绿、黄、红时间分别为 20 秒、4 秒、24 秒，一次循环 48秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯的时间之和，黄灯是间歇闪耀。1 2 3 4

6、5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4CP（T=4S ）NSGNSYNSREWREWGEWY图 6：工作流程图根据系统工作流程可以列出下列真值表：CP QA QB QC QD QE QF NSG NSY NSR EWG EWY EWR1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 12 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 13 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 14 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 15 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 16 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 17 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 08

7、 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 09 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 010 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 011 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 012 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0计 数 器 输 出 南 北 方 向 东 西 方 向(T=4)图 7：真值表根据真值表可以列出下列逻辑表达式：南北方向： 绿灯：NSG=QA 黄灯： NSY=QAQF 红灯：NSR=QF QA东西方向： 绿灯：EWG= QF 黄灯：EWY= 红灯：EWR= QA QA QAQF由于黄灯要求闪耀几次，所以用时标 1s 和 EWY 或 NSY 黄灯信

8、号相“与”即可。同时加入了夜晚模式，即在夜晚时只有黄灯以 1hz 的频率闪烁，现进行细化如下：设十字路口向北方向的红、黄、绿灯分别为 NR0、NY0、NG0 ，向南方向的红、黄、绿灯分别为SR0、SY0、SG0，南北方向两人行通道的红灯分别为 SR1、SR2、NR1 、NR2，南北方向两人行通道的绿灯分别为 SG1、SG2 、NG1、 NG2。向西方向的红、黄、绿灯分别为 WR0、WY0、WG0，向东方向的红、黄、绿灯分别为ER0、EY0、EG0，东西方向两人行通道的红灯分别为 ER1、ER2、ER1、ER2 ，东西方向两人行通道的绿灯分别为 WG1、WG2 、WG1、WG2。清零端设为：CL

9、R 1hz 脉冲设为 F1加入选择模式和黄灯闪烁功能后，可以对每个指示灯列出下列逻辑表达式：NR0= SR0=WG1=WG2=EG1=EG2=CLR*QANY0=SY0=（QAQF+ ） F1 CLRNG0= SG0= CLR* QA QFWR1=WR2=ER1=ER2= CLR*QAWR0= ER0=NG1=NG2=SG1=SG2=CLR*QAWY0=WY0=（ + ）F1QAQFCLRWG0= WG0= CLR* QAQFNR1=NR2=SR1=SR2= CLR*QA4、时控电路：74LS192 是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示

10、：PL为置数端MR 清零端CPu 加计数端CPd 减计数端TCu 非同步进位输出端TCd 非同步借位输出端P0P3 计数输入端 图 8：74LS192 引脚图Q0Q3 数据输出端其真值表如下图 9 所示：图 9：74LS192 真值表4 组数码管显示十字路口两个方向剩余的通行时间，时控电路与灯控电路是相对应的。（1）南北方向显示 24 到 0 时，东西方向显示 0（2）南北方向显示 0 时，东西方向显示 24 到 0所以主要用到 74LS192 的置数、清零、减计数的功能。设：东西方向显示高位的 74LS192 的 QB 为 X，南北方向显示高位的 74LS192 的 QB 为 Y。南北方向清

11、零端为 1MR 置数端为 1PL东西方向清零端为 2MR 置数端为 2PL列出下列逻辑表达式：南北方向：清零：1MR = QB 置数：1PL = A 2东西方向：清零：2MR = QA +X) 置数：2PL = ( 15、译码驱动电路：它将输入 BCD 标准代码变换成驱动七段数码管所需的码信号。它又称为四线-七段锁存译码器，其中四线 AD 为 BCD 码输入端，高电平有效，A 为低位输入端， D 为高位端，七段 ag 输出高电平以驱动共阴极数码管发光。LE 为锁存控制端，高电平时能够锁存输入的 BCD 码。LT 为灯测试反相控制端，BI 为消隐反相控制端。图 10：CD4511 引脚图图 11

12、：CD4511 真值表三、装配及调试说明1、装配根据电路原理图、PCB 装配图和材料清单表，将元件安装焊接到 PCB 板上，安装焊接要求详见试题部分第二题（电子产品装配） 。2、调试电路通电前应仔细检查所有元件焊接是否正确，例如：是否出现虚焊、连焊、极性装反和元件错焊等常见问题。检查无误后用万用表测量电源输入端是否有短路，若一切正常方可根据下面的程序进行调试。注：此套件设置有一处故障，在整机调试中若遇到功能无法实现时，需对照原理图检测电路是否正常，排除电路故障后再进行电路的调试。3、调试步骤： 系统供电电压为+5V,上电后检测电源电压是否为+5V 输出，电源指示灯 LED2 亮。 调节 RP1

13、 和 RP2，使 555 输出的矩形波的频率为 1HZ,使 LED1 以 1HZ 的频率闪烁。 根据上面时控电路的介绍，根据其逻辑表达式，找出 PCB 上存在的一处故障。 通过模式选择拨动开关分别选择白天和夜晚模式，查看功能是否正确。第二部分 考试答卷部分（满分 100）一、元器件识别与检测（27 分）1、 元件识别（4 分）清点套件中的元件，其中共有三极管 只，一位共阴数码管 只，此外还包括_等元件。2、 元件测试（12 分）将下表涉及的元件检测结果填入表中。质量判定填写“可用” 、 “短路” 、 “断路” 、 “漏电”等。所使用的万用表为：_（选填指针或者数字）元器件 识别及检测内容 配分

14、 评分标准 得分标称值 测量值 测量档位电阻 R2 1错 1 项，该电阻测试项不得分标称值 介质 质量判定电容 C2 1错 1 项，该电容测试项不得分画出外形示意图标注管脚名称b-e 结正向电阻b-c 结反向电阻三极管 Q8 2错 1 项，该三极管测试项不得分画出外形示意图 电路符号 质量判定电位器 RP1 2错 1 项，该电位器测试项不得分画出外形示意图 判断是共阴 还是共阳 质量判定数码管 ME1 2错 1 项，该蜂鸣器测试项不得分元件挑选 全部元器件 元器件应用正确 2元件装错、漏或损坏 1分/件万用表的使用和维护万用表正常使用和维护 操作全过程无失误 2各项操作方法不当及失误扣 0.5

15、 分/项3、利用仪器设备检测各测试点的信号，记录波形参数并填写下表（10 分） 未通电时，将电位器 RP1 的阻值调至 5k，电位器 RP1 的阻值调至 100k,测试 TEST1 的波形并记录参数。 （3分）写出 峰峰值 Vp= V 频率值 f= kHZ 测试 TEST2 的波形并记录参数。 （3 分）TEST1：记录示波器波形 示波器峰峰值为：V频率为：Hz TEST2：记录示波器波形 示波器写出 峰峰值 Vp= V 频率值 f= Khz 简述题（4 分）试分析 CD4013 作为四分频器的原理。二、电子产品装配（28 分）工艺要求：元件安装整齐、焊点美观内容 技术要求 配分 评分标准 得分元器件安装1、 元件引脚加工尺寸及成型符合相关装配工艺要求。2、 元件安装