智能交通灯控制系统试题文档格式.docx
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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
AB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）
Q0—Q7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、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。
1234567891011121234
CP（T=4S）
NSG
NSY
NSR
EWR
EWG
EWY
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=QA黄灯：
NSY=QAQF红灯：
NSR=
东西方向：
EWG=QF黄灯：
EWY=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、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：
CLR1hz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*
NY0=SY0=（QAQF+）F1
NG0=SG0=CLR*QA
WR1=WR2=ER1=ER2=CLR*QA
WR0=ER0=NG1=NG2=SG1=SG2=CLR*QA
WY0=WY0=（+）F1
WG0=WG0=CLR*QAQF
NR1=NR2=SR1=SR2=CLR*
4、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
P0~P3计数输入端图8：
74LS192引脚图
Q0~Q3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：
清零：
1MR=QB置数：
1PL=
清零：
2MR=QA+X）置数：
2PL=
5、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A~D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a~g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：
①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。
②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。
③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。
④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
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
介质
质量判定
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
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
错1项，该电位器测试项不得分
数码管
ME1
判断是共阴还是共阳
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
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
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）
①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
②测试TEST2的波形并记录参数。
TEST2：
写出峰峰值Vp=V频率值f=Khz
③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
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。
工具的使用和维护
1、电烙铁的正确使用和维护。
2、万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。
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。
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。
各文件的文件名如下：
工程文件：
×
×
.prjpcb
原理图文件：
.schdoc
原理图元件库文件：
.schlib
其中×
为考生工位号，如06.sch
如果保存文件的路径不对，则无成绩。
文件夹的内容均不能出现个人信息，否则不予评分。
电路原理图：
U1,U2,U3为功率放大管OP07，RP1为1k电位器需要在原理图上进行标注。
附件一：
智能交通灯控制系统清单
附件二：
智能交通灯控制系统原理图
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