智能交通灯控制系统试题

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：白天夜晚 南北方向绿灯亮 20s南北方向黄灯闪烁4s东西南北方向四个黄灯闪烁其他都不亮东西方向红灯亮24s人行道南北方向

2、绿灯亮24s人行道东西方向红灯亮24s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人行道东西方向绿灯亮24s人行道南北方向红灯亮24s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，555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

3、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。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） MR 主复位信号输入（低电平有效）Q

4、0Q7 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）灯控电路工作流程设十字路口南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NS

5、Y、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 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 CP（T=4S）NSG N

6、SYNSREWREWGEWY 图6：工作流程图根据系统工作流程可以列出下列真值表：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=QAQF 黄灯：NSY=QAQF 红灯：NSR=QA东西方向： 绿灯：EWG= QAQF 黄灯：EWY=QA QF 红灯：EWR= QA 由于黄灯要求闪耀几次，所以用时标1s和EWY或NSY黄灯信号相“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、

7、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：CLR 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+ CLR ）F1 NG0= SG0= CLR* QAQF WR1=WR2=ER1=ER2= CLR*

8、QAWR0= ER0=NG1=NG2=SG1=SG2=CLR*QAWY0=WY0=（QA QF + CLR ）F1WG0= 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：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

9、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 QA X 置数：1PL = 2MR东西方向：清零：2MR = QA QB (Y +X) 置数：2PL = 1MR5、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

10、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：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

11、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

12、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评分标准得分电阻R2标称值测量值测量档位1错1项，该电阻测试项不得分电容C2标称值介质质量判定1错1项，该电容测试项不得分三极管Q8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2错1项，该三极管测试项不得分电位器RP1画出外形示意图电路符号质量判定2错1项，该电位器测试项不得分数码管ME1画出外形示意图判断是共阴还是共阳质量判定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

13、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）TEST1：记录示波器波形示波器峰峰值为： V 频率为： Hz 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）TEST2：记录示波器波形示波器峰峰值为： V 频率为： Hz 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

14、（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、 元件安装应横平竖直。3、 元件字符方向应与PCB的字符方向一致。4、 各个元器件安装正确无误。8检查成品，不符合要求的，每处每件扣3分/件。焊点质量1、 焊点大小适中，无漏、虚、连、假焊点，焊点光滑、圆润、干净、无毛刺。2、 焊盘不应脱落。3、 修剪管脚长度合适、一致、美观。6安装质量1、 集成电路，二、三极管及导线安装应符合工艺要求。2、 元器件安装牢固，排列整齐。3、 无烫伤和划伤处，整机清洁无污物。6工具的使用和维护1、 电烙铁的正确使用和维护。2、 万

15、用表的正确使用和维护。3、 螺丝刀、斜口钳等工艺的正确使用。6根据监考记录，工具的不正确操作，每次扣3分。工作环境1、 工作过程中应保证工作台的整洁。2、 工作完成后应降工作台和测试设备清理干净，测试设备应归位。2根据监考记录和结束时的现场环境每次扣3分三、 产品功能测试（25分）根据整机调试说明，进行以下测试：（1）系统上电后，电源指示灯LED2亮（4分） （2）NE555多谐振荡器电路产生1HZ频率矩形脉冲正常，LED1指示灯正常（5分） （3）各交通指示灯能够正常工作（6分） （4）4组数码管能够正确显示十字路口两个方向剩余的通行时间（6分） （5）白天/夜晚选择模式工作正常（4分） 四、 绘制电路图（20分）考生在D盘根目录下建立一个文件夹，文件夹命名为“T+工位号”，考生所有文件均需保存在该文件夹内