智能交通燈控制系統(tǒng)試題

1、電子產品裝配與調試試題題 目： 智能交通燈控制系統(tǒng) 完成時間：4小時 工 位 號： 日 期： 第一部分 電路說明部分一、 電路功能概述 此系統(tǒng)為數(shù)字電路搭建的智能交通燈控制系統(tǒng)，模擬一個東西和南北方向的匯合點形成的十字路口（包括人行通道），在交叉路口的每個入口都設有紅黃綠三種信號燈（紅燈亮表示禁止通行，綠燈亮表示允許通行，黃燈亮表示提醒），并且用4組數(shù)碼管顯示十字路口兩個方向剩余的通行時間。人行通道也設有紅綠信號燈。系統(tǒng)可以通過模式選擇鍵選擇工作在白天還是夜晚。具體實現(xiàn)過程：白天夜晚 南北方向綠燈亮 20s南北方向黃燈閃爍4s東西南北方向四個黃燈閃爍其他都不亮東西方向紅燈亮24s人行道南北方向

2、綠燈亮24s人行道東西方向紅燈亮24s南北方向紅燈亮24s東西方向綠燈亮 20s東西方向黃燈閃爍4s人行道東西方向綠燈亮24s人行道南北方向紅燈亮24s二、單元數(shù)字電路介紹1、秒脈沖發(fā)生器的設計由NE555構成的多諧振蕩器來輸出周期為1s的矩形脈沖，555定時器構成多諧振蕩器時，頻率為：f=1/T=1.44/(R1+2R2)*C圖1：典型電路 圖2：應用電路 2、4分頻器的設計由CD4013雙D觸發(fā)器構成4分頻器來輸出周期為4s的矩形脈沖。CD4013由2個D觸發(fā)器構成，每個觸發(fā)器都有各自的清零和置位輸入端，以及互補的Q和Q輸出端。當555多諧振蕩器有1秒脈沖輸入到第一個D觸發(fā)器D端時，在上升

3、沿時刻，D端的輸入信號傳送到Q輸出端，直到第二個上升沿時刻，再輸出，從而第一個D觸發(fā)器輸出2秒，再把2秒輸入到第二個D觸發(fā)器D端時，在上升沿時刻，D的輸入信號傳送到Q輸出端，直到第二個上升沿時刻，再輸出，從而實現(xiàn)4秒。應用電路圖如下圖3所示。圖3：4分頻器電路3、燈控電路：移位寄存器（74LS164） （1）74LS164是8位并行輸出高速移位寄存器，其功能說明如下： 引腳符號 名稱 A B 數(shù)據輸入端CLK 時鐘信號輸入端（上升沿觸發(fā)） MR 主復位信號輸入（低電平有效）Q0Q7 輸出端 圖4：74LS164引腳圖數(shù)據串行輸入，并從八個觸發(fā)器輸出端并行輸出。一個兩輸入端（A或B）“與”門接收

4、并行數(shù)據，AB中任一端都可用作高電平有效的“允許”輸入端，而另一端則作為數(shù)據輸入端。AB兩端若有一端不使用，則次端必須接高電平，或兩個輸入端連接在一起。時鐘信號（CP）每次從低電平跳變到高電平，寄存器數(shù)據右移一位，并把在時鐘脈沖上升沿之前在“與”門輸入端上的數(shù)據送進Q0，主復位信號（MR）對于其他輸入信號有優(yōu)先權。當MR為低電平時，寄存器被異步清零，所有Q輸出被強置為低電平。 圖5：74LS164的真值表（2）燈控電路工作流程設十字路口南北方向的紅、黃、綠燈分別為NSR、NSY、NSG，東西方向的紅、黃、綠燈分別為EWR、EWY、EWG。工作流程為：南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮；南北方向黃燈

5、亮，東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向黃燈亮，為一個循環(huán)。即東西方向亮紅燈時間應等于南北方向亮黃、綠燈時間之和，南北方向亮紅燈時間應等于東西方向亮黃、綠燈時間之和。時序工作流程圖見圖6所示。采用每個單位時間為4秒，則南北、東西方向綠、黃、紅時間分別為20秒、4秒、24秒，一次循環(huán)48秒。其中紅燈亮的時間為綠燈、黃燈的時間之和，黃燈是間歇閃耀。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 CP（T=4S）NSG NSYNSREWREWGEWY 圖6：工作流程圖根據系統(tǒng)工作流程可以列出下列真值表：圖7：真值表根據真值表可以列出下列邏輯

6、表達式：南北方向： 綠燈：NSG=QAQF 黃燈：NSY=QAQF 紅燈：NSR=QA東西方向： 綠燈：EWG= QAQF 黃燈：EWY=QA QF 紅燈：EWR= QA 由于黃燈要求閃耀幾次，所以用時標1s和EWY或NSY黃燈信號相“與”即可。同時加入了夜晚模式，即在夜晚時只有黃燈以1hz的頻率閃爍，現(xiàn)進行細化如下：設十字路口向北方向的紅、黃、綠燈分別為NR0、NY0、NG0，向南方向的紅、黃、綠燈分別為SR0、SY0、SG0，南北方向兩人行通道的紅燈分別為SR1、SR2、NR1、NR2，南北方向兩人行通道的綠燈分別為SG1、SG2、NG1、NG2。向西方向的紅、黃、綠燈分別為WR0、WY0

7、、WG0，向東方向的紅、黃、綠燈分別為ER0、EY0、EG0，東西方向兩人行通道的紅燈分別為ER1、ER2、ER1、ER2，東西方向兩人行通道的綠燈分別為WG1、WG2、WG1、WG2。清零端設為：CLR 1hz脈沖設為F1加入選擇模式和黃燈閃爍功能后，可以對每個指示燈列出下列邏輯表達式：NR0= SR0=WG1=WG2=EG1=EG2=CLR*QANY0=SY0=（QAQF+ CLR ）F1 NG0= SG0= CLR* QAQF WR1=WR2=ER1=ER2= CLR*QAWR0= ER0=NG1=NG2=SG1=SG2=CLR*QAWY0=WY0=（QA QF + CLR ）F1WG0

8、= WG0= CLR* QAQFNR1=NR2=SR1=SR2= CLR*QA4、時控電路：74LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如下所示：PL為置數(shù)端MR清零端CPu加計數(shù)端CPd減計數(shù)端TCu非同步進位輸出端TCd非同步借位輸出端P0P3計數(shù)輸入端 圖8：74LS192引腳圖Q0Q3數(shù)據輸出端其真值表如下圖9所示：圖9：74LS192真值表4組數(shù)碼管顯示十字路口兩個方向剩余的通行時間，時控電路與燈控電路是相對應的。（1）南北方向顯示24到0時，東西方向顯示0（2）南北方向顯示0時，東西方向顯示24到0所以主要用到74LS192的

9、置數(shù)、清零、減計數(shù)的功能。設：東西方向顯示高位的74LS192的QB為X，南北方向顯示高位的74LS192的QB為Y。南北方向清零端為1MR 置數(shù)端為1PL東西方向清零端為2MR 置數(shù)端為2PL列出下列邏輯表達式：南北方向： 清零：1MR = QB QA X 置數(shù)：1PL = 2MR東西方向：清零：2MR = QA QB (Y +X) 置數(shù)：2PL = 1MR5、譯碼驅動電路： 它將輸入BCD標準代碼變換成驅動七段數(shù)碼管所需的碼信號。它又稱為四線-七段鎖存譯碼器，其中四線AD為BCD碼輸入端，高電平有效，A為低位輸入端，D為高位端，七段ag輸出高電平以驅動共陰極數(shù)碼管發(fā)光。LE為鎖存控制端，高

10、電平時能夠鎖存輸入的BCD碼。LT為燈測試反相控制端，BI為消隱反相控制端。圖10：CD4511引腳圖圖11：CD4511真值表三、裝配及調試說明1、裝配根據電路原理圖、PCB裝配圖和材料清單表，將元件安裝焊接到PCB板上，安裝焊接要求詳見試題部分第二題（電子產品裝配）。2、調試電路通電前應仔細檢查所有元件焊接是否正確，例如：是否出現(xiàn)虛焊、連焊、極性裝反和元件錯焊等常見問題。檢查無誤后用萬用表測量電源輸入端是否有短路，若一切正常方可根據下面的程序進行調試。注：此套件設置有一處故障，在整機調試中若遇到功能無法實現(xiàn)時，需對照原理圖檢測電路是否正常，排除電路故障后再進行電路的調試。3、調試步驟： 系

11、統(tǒng)供電電壓為+5V,上電后檢測電源電壓是否為+5V輸出，電源指示燈LED2亮。 調節(jié)RP1和RP2，使555輸出的矩形波的頻率為1HZ,使LED1以1HZ的頻率閃爍。 根據上面時控電路的介紹，根據其邏輯表達式，找出PCB上存在的一處故障。 通過模式選擇撥動開關分別選擇白天和夜晚模式，查看功能是否正確。第二部分 考試答卷部分（滿分100）一、元器件識別與檢測（27分）1、 元件識別（4分）清點套件中的元件，其中共有三極管 只，一位共陰數(shù)碼管 只，此外還包括_等元件。2、 元件測試（12分） 將下表涉及的元件檢測結果填入表中。質量判定填寫“可用”、“短路”、“斷路”、“漏電”等。所使用的萬用表為：

12、_（選填指針或者數(shù)字）元器件識別及檢測內容配分評分標準得分電阻R2標稱值測量值測量檔位1錯1項，該電阻測試項不得分電容C2標稱值介質質量判定1錯1項，該電容測試項不得分三極管Q8畫出外形示意圖標注管腳名稱b-e結正向電阻b-c結反向電阻2錯1項，該三極管測試項不得分電位器RP1畫出外形示意圖電路符號質量判定2錯1項，該電位器測試項不得分數(shù)碼管ME1畫出外形示意圖判斷是共陰還是共陽質量判定2錯1項，該蜂鳴器測試項不得分元件挑選全部元器件元器件應用正確2元件裝錯、漏或損壞1分/件萬用表的使用和維護萬用表正常使用和維護操作全過程無失誤2各項操作方法不當及失誤扣0.5分/項3、利用儀器設備檢測各測試點

13、的信號，記錄波形參數(shù)并填寫下表（10分） 未通電時，將電位器RP1的阻值調至5k，電位器RP1的阻值調至100k,測試TEST1的波形并記錄參數(shù)。（3分）TEST1：記錄示波器波形示波器峰峰值為： V 頻率為： Hz 寫出 峰峰值Vp= V 頻率值f= kHZ 測試TEST2的波形并記錄參數(shù)。（3分）TEST2：記錄示波器波形示波器峰峰值為： V 頻率為： Hz 寫出 峰峰值Vp= V 頻率值f= Khz 簡述題（4分） 試分析CD4013作為四分頻器的原理。二、電子產品裝配（28分）工藝要求：元件安裝整齊、焊點美觀內容技術要求配分評分標準得分元器件安裝1、 元件引腳加工尺寸及成型符合相關裝配

14、工藝要求。2、 元件安裝應橫平豎直。3、 元件字符方向應與PCB的字符方向一致。4、 各個元器件安裝正確無誤。8檢查成品，不符合要求的，每處每件扣3分/件。焊點質量1、 焊點大小適中，無漏、虛、連、假焊點，焊點光滑、圓潤、干凈、無毛刺。2、 焊盤不應脫落。3、 修剪管腳長度合適、一致、美觀。6安裝質量1、 集成電路，二、三極管及導線安裝應符合工藝要求。2、 元器件安裝牢固，排列整齊。3、 無燙傷和劃傷處，整機清潔無污物。6工具的使用和維護1、 電烙鐵的正確使用和維護。2、 萬用表的正確使用和維護。3、 螺絲刀、斜口鉗等工藝的正確使用。6根據監(jiān)考記錄，工具的不正確操作，每次扣3分。工作環(huán)境1、 工作過程中應保證工作臺的整潔。2、 工作完成后應降工作臺和測試設備清理干凈，測試設備應歸位。2根據監(jiān)考記錄和結束時的現(xiàn)場環(huán)境每次扣3分三、 產品功能測試（25分）根據整機調試說明，進行以下測試：（1）系統(tǒng)上電后，電源指示燈LED2亮（4分） （2）NE555多諧振蕩器電路產生1HZ頻率矩形脈沖正常，LED1指示燈正常（5分） （3）各交通指示燈能夠正常工作（6分） （4）4組數(shù)碼管能夠正確顯示十字路口兩個方向剩余的通行時間（6分） （5）白天/夜晚選擇模式工作正常（4分） 四、 繪制電路圖（20分）考生在D