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線性電子學

線性電子學. 主題 : 交通號誌控制器 老師 : 楊松霈 組別：第五組 班級 : 四電機三 A 姓名 : 李宥騏 4980J015 練彥廷 4980J030. 目錄. 電路圖介紹 -------------------------------------------------------- 系統方塊圖 -------------------------------------------------------- 電路內容 電路圖解說

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線性電子學

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  1. 線性電子學 主題:交通號誌控制器 老師:楊松霈 組別：第五組 班級:四電機三A 姓名:李宥騏 4980J015 練彥廷 4980J030

  2. 目錄 電路圖介紹 --------------------------------------------------------系統方塊圖 --------------------------------------------------------電路內容 電路圖解說 ----------------------------------------------------主電路-IC介紹 -------------------------------------------------顯示電路-IC介紹 動作說明 -----------------------------------------------------------------時序 -----------------------------------------------------工作週期調整 -----------------------------------------------綠燈閃爍次數調整 ------------------------------------------------------------重置電路 參考資料來源

  3. 系統方塊圖

  4. 電路內容 • 交通號誌控制器是由主電路和顯示電路組成 主電路IC:NE555 CD4017 CD4013 顯示電路IC:CD4002 CD4011 ULN2003

  5. 主電路電路圖

  6. NE555 NE555的主要功能是作為方波產生器，振盪器或計時器是數位電路中常用的原件。 NE555特性： • 穩定性：對溫度的漂移度為55ppm/℃。 • 精確性：實際與理論的一致性達 99%以上。 • 適應性：電源可從4.5V至15V和輸出電位都使它可適用於類比和數位電路。 • 大輸出：輸出端能輸出或吸入200mA的電流。 • 週期：從數小時到數微秒。

  7. CD4017 提供10個計時脈衝,作為每一個時序的輸出訊號。

  8. CD4013 ＣＤ４０１３內含兩組Ｄ型正反器。 左圖為CD4013 的內部與接角圖，右圖為CD4013 的真值表

  9. 顯示電路板電路圖

  10. CD4011、CD4002 CD4011與CD4022為解碼電路，以組合邏輯方式結合各時序輸出，產生每一個燈號輸出的時脈。

  11. ULN2003 • ULN-2003是一顆具有高電壓、高電流的達靈頓電晶體陣列元件，可作為高電位式的電流汲入行緩衝器，他是由七組開集極的反相放大器所組成，一般皆用在共陰極的矩陣LED或七段數子顯示器之控制開關。

  12. R11排組 排阻有分A類與B類兩種規格，A類是裡面的所有電阻有一個共用接點， 所以適合用來拉高或拉低，例如8P7R 就表是排阻有8pin，有 7 個電阻與一個共用接點；而 B類則是獨立的電阻，只是包裝放在一起而己。而交通號誌控制器內所用的R11排阻是由6個1K歐姆電阻的一支腳並接成共同接腳，再將其餘接腳拉出成控制腳包裝而成，其外觀與內部結構如下圖所示。

  13. 動作說明 將燈號分為A、B兩組紅綠燈 上面為A 下面為B 1.A組綠燈亮 B組紅燈亮 2.A組綠燈閃爍 B組紅燈亮 3.A組亮黃燈 B組紅燈亮 4.A、B組動作互換

  14. 時序 (1) 第1～3時序：A組綠燈亮，B組紅燈亮。 (2) 第4時序：A組綠燈閃爍，B組紅燈亮。 (3) 第5時序：A組黃燈亮，B組紅燈亮。（A、B兩組動作交換） (4) 第6～8時序：A組紅燈亮，B組綠燈亮。 (5) 第9時序：A組紅燈亮，B組綠燈閃爍。 (6) 第10時序：A組紅燈亮，B組黃燈亮。（A、B兩組動作交換） (7) 重覆原第1～3時序。 上述的動作順序執行一次需要用到10個時序週期，所以說此號誌控制器1個 工作週期等於10個時序週期。

  15. 時序圖

  16. 解碼電路中的輸出函數 A組綠燈＝Q0+Q1+Q2+Q3‧OUT A組黃燈＝Q4 A組紅燈＝Q5+Q6+Q7+Q8+Q9 B組綠燈＝Q5+Q6+Q7+Q8‧OUT B組黃燈＝Q9 B組紅燈＝Q0+Q1+Q2+Q3+Q4 OUT是指U2(NE555)元件的輸出信號 是代表綠燈閃爍次數調整電路的輸出。

  17. 工作週期時間調整 可以藉由調整SVR1可調電阻將綠、黃、紅燈全部兩組的工作週期改變。

  18. U1的輸出是接到U3(CD4017)的CLK輸入端，提供4017基本時脈。U1的輸出頻率fCLK可以由555的工作原理得到如下U1的輸出是接到U3(CD4017)的CLK輸入端，提供4017基本時脈。U1的輸出頻率fCLK可以由555的工作原理得到如下 fCLK=0.24Hz~1.47Hz A組及B組燈號工作週期是10個時脈週期(因為4017為除10計數器)所以整個紅綠燈的調整範圍為6.8S~41.67S

  19. 綠燈閃爍次數調整 可以藉由調整SVR2可調電組使綠燈閃爍次數改變。

  20. 主要目的是提供第4及第9時序週期（CD4017的Q3及Q8輸出為"1"時）期間，綠燈閃爍次數的調整。主要目的是提供第4及第9時序週期（CD4017的Q3及Q8輸出為"1"時）期間，綠燈閃爍次數的調整。 因為要控制綠燈的閃爍，只要在綠燈的輸入端送0、1變化的脈波即可，所以也可以用555無穩態振盪電路。下圖即為綠燈閃爍次數調整電路 輸出頻率fOUT為： =0.48Hz~16Hz

  21. 因為時序週期（TCLK）的範圍為0.68秒～4.167秒，所以可以推出在一個時序因為時序週期（TCLK）的範圍為0.68秒～4.167秒，所以可以推出在一個時序 週期中綠燈閃爍次數的調整範圍為：(1) 當TCLK＝0.68秒時，閃爍次數的調整範圍為： (2) 當TCLK＝4.167秒時，閃爍次數的調整範圍為：

  22. 重置電路 此電路是提供系統所需的重置信號 其中除了U2(NE555)的重置信號是由CD4017的Q3和Q8來產生外，其他三個IC: U1(NE555)需低態重置，U3(CD4017)需高態重置，U4(CD4013)需高態重置，所以利用重置電路來產生所需的重置信號。

  23. 在電源開機瞬間C1電容可視為短路，所以VR9＝12V，又一般的C1815電晶體β值至少在50以上，因此，電晶體Q1為飽和狀態，在電源開機瞬間C1電容可視為短路，所以VR9＝12V，又一般的C1815電晶體β值至少在50以上，因此，電晶體Q1為飽和狀態， VCE≒0.2V。此時，U1第4腳為"0"，U3第15腳為"1"，U4A第4腳為"1"，所以這 三顆IC獲得重置。 (2)電容C1開始充電，充電時間常數為 τ＝470×10×10-6＝4.7ms 充到12V的時間需要5τ，故需23.5ms。 (3)當電容經過5倍時間常數（23.5ms）之後，電容C1的電壓為12V，而VR9為 0V，所以Q1截止，VCE≒12V，U1、U3及U4A開始正常工作。

  24. 資料參考來源 • http://library.ksvs.kh.edu.tw/article/disquisition/%A4p%BD%D7%A4%E59710/IC555.pdf • http://library.ksvs.kh.edu.tw/article/disquisition/2006103117415722.pdf • http://content.saihs.edu.tw/contentbook/bep2/U1/06/b/b1_6.htm • http://www.national.com/ds/CD/CD4017BC.pdf • http://blog.yahoo.com/_KBQAIMBTMVWFLHVCT3Z7O3V2MQ/articles/90447 • 丙級工業電子技能檢定-術科題庫整理與分析 ISBN 957-21-4173-2

  25. 報告完畢 謝 謝 !

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