Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số BÀI TẬP LỚN MÔN KĨ THUẬT SỐ Nội dung: Thiết kế hệ thốngđiều khiển bãi đỗ xe tự đông gồm : Hai cửa vào /ra, mỗi cửa có 1 Barrie được điều khiển bởi 2 động cơ 1 và 2, bốn công tắc hành trình báo barrie đóng hết và mở hết, hai cảm biến phát hiện xe vào /ra, 2 led 7 thanh để hiển thị số xe trong bãi đỗ và 2 đèn báo còn chỗ /hết chỗ . Hai nút ấn Start và Stop để khởi động và dừng hệ thống. Thành viên nhóm 1: • Hoàng Văn Anh • Đỗ Anh Bằng • Vũ Ngọc Bình • Hoàng Văn Cần • Nguyễn Thị Chinh Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Vũ Linh MỤC LỤC Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 1 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số LỜI NÓI ĐẦU …………………………………………………………………… 3 CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠCH LOGIC, MẠCH DÃY, MẠCH DAO ĐỘNG. I. MẠCH LOGIC TỔNG HỢP……………………………………………… 4 II.MẠCH DÃY………………………………………………………………… 8 III.MẠCH TẠO DAO ĐỘNG …………………………………………………14 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH BÃI GỬI XE TỰ ĐỘNG I. SƠ ĐÒ KHỐI CẤU TRÚC BÃI GỬI XE……………………………………19 II.BỘ PHẬN NHẬN BIẾT TÍN HIỆU…………………………………………19 III. XỬ LÝ TÍN HIỆU………………………………………………………… 20 CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG I.SƠ ĐÒ MẠCH………………………………………………………………….23 II. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG 24 KẾT LUẬN……………………………………………………………………….25 Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 2 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số Lời Nói Đầu Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm hơn so với việc sử dụng các mạch điều khiển lắp ráp bằng các linh kiện rời như kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ. Ngày nay, trong lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con người như máy giặt, đồng hồ bấm giây, đồng hồ báo giờ đã giúp cho đời sống cuả chúng ta ngày càng hiện đại và tiện nghi hơn. Với những kiến thức được học trên lớp và tìm hiểu thực tế. Trong thời gian yêu cầu nhóm em đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung “THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG”. Do kiến thức chuyên ngành còn thiếu nhiều thực tế nên đồ án không tránh khỏi những sai sót, mong các thầy cô góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn Thầy : Nguyễn Vũ Linh đã giúp nhóm em hoàn thành bài tập lớn môn này. Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 3 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số Chương 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MẠCH LOGIC, MẠCH DÃY, MẠCH DAO ĐỘNG. I. MẠCH LOGIC TỔNG HỢP 1. Đặc điểm cơ bản và phương pháp thiết kế mạch logic tổ hợp 1.1 Đặc điểm cơ bản của mạch logic tổ hợp - Mạch logic tổ hợp có đặc điểm cơ bản là giá trị ( 0 or 1 ) tín hiệu đàu ra tại thời điểm bất kỳ chỉ phụ thuộc vào tổ hợp giá trị tín hiệu vào tại thời điểm đó. Nói cách khác, mạch logic tổ hợp là mạch không có các phần tử nhớ. - Mạch logic tổ hợp được xây dựng từ các mạch điện cổng logic. Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 4 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số 1.2 Các phương pháp biểu thị - Hàm số logic - Bảng chân lý - Sơ đồ logic - Bảng Cac-nô - Đồ thị dạng song theo thời gian 1.3. Phương pháp thiết kế mạch logic tổ hợp Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 5 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số 2. Bộ mã hóa 2.1 Khái niệm - Mã hóa là việc sử dụng các ký hiệu để biểu thị một đối tượng xác định hay một tín hiệu xác định nào đó - Bộ mã hóa là mạch điện thực hiện thao tác mã hóa 2.2 Bộ mã hóa nhị phân 2.3 Bộ mã hóa nhị thập phân 2.4 Bô mã hóa ưu tiên 3. Bộ giải mã - Khi tín hiệu đã được mã hóa và xử lý bằng thiết bị điện tử số. Kết quả xử lý cũng là tín hiệu số. Bởi vậy cần chuyển đổi tín hiệu dạng số thành tín hiệu mà ta dễ hiểu. Các thiết bị điện tử thực hiện nhiệm vụ này được gọi là bộ giải mã. 3.1 Bộ giải mã nhị phân - Bộ giải mã nhị phân có chức năng phiên dịch mã nhị phân thàh tín hiệu đầu ra tương ứng với một tín hiệu quy định nào đó. 3.3 Bộ giải mã hiển thị ký tự - Để hiển thị ký tự là 10 chữ số hệ thập phân từ 0 đến 9 thường sử dụng các phần tử quang điện, trong đó có led 7 thanh. Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 6 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số 4. Bộ so sánh - Là mạch điện để so sánh 2 số hệ nhị phân đã được chuyển hóa thành dãy tín hiệu xung điện áp với các mức tương ứng. Kết quả sau khi so sánh phải xác định được, hai số có bằng nhau không, hay số nào lớn hơn, số nào bé hơn. - Phân loại : + so sánh bằng nhau + so sánh lớn hơn, bé hơn 5. Bộ cộng - Bộ cộng mạch điện để thực hiện phép tính cộng hai số hệ nhị phân đã được chuyển hóa thành dãy tín hiệu xung điện áp với các mức tương ứng. Kết quả ở cửa ra của bộ cộng cũng là dãy xung điện áp, mỗi xung xó mức tương ứng. • Bộ cộng nửa bit • Bộ cộng đủ một bit 6. Bộ chọn kênh - Bộ chọn kênh là mạch điện tử sử dụng n tín hiệu điều khiển để lựa chọn cho phép một trong 2 n tin hiệu được đưa lên kênh truyền. II.MẠCH DÃY Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 7 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số 1.Đại cương về mạch dãy 1.1Đặc điểm và phương pháp mô tả chức năng mạch dãy Mạch dãy là mạch điện số mà trạng thái đầu ra của nó không chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu vào ở thời điểm đó,mà còn phụ thuộc vào trạng thái bản thân mạch ở thời điểm trước đó (đó là trạng thái trong mạch). Vậy trong mạch dãy phai có mạch lật (mạch FF) để tạo nhớ. Sơ đồ khối mạch dãy có thể mô tả như hình sau: Các phương pháp để mô tả chức năng của mạch dãy -Phương pháp sử dụng phương trình logic:dùng để mô tả quan hệ phụ thuộc của các biến ra theo các biến vào và trạng thái nội tại đang có trong mạch -Phương pháp sử dụng bảng trạng thái:dùng bảng liệt kê mối quan hệ theo giá trị logic giữa các tập biến -Phương pháp sử dụng đồ hình trạng thái:dùng hình vẽ phản ánh quy luật chuyển đổi trạng thái và tình hình giá trị đầu vào,đầu ra tương ứng của mạch -Phương pháp sử dụng đồ thị thời gian:là dạng sóng công tác mô tả quan hệ tương ứng các giá trị đầu vào,đầu ra,trạng thái mạch điện về thời gian 1.2.Phương pháp cơ bản phân tích chức năng logic mạch dãy Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 8 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số Bước 1:Viết các phương trình:phương trình định thời,đầu ra và phương trình kích Bước 2:Tìm phương trình trạng thái Bước 3:Tính toán Bước 4:Vẽ sơ đồ trạng thái (hoặc lập bảng trạng thái,vẽ đồ thị thời gian) 2.Bộ đếm 2.1. Đặc điểm và phân loại bộ đếm • Là mạch điện số có khả năng nhớ được số xung đến cửa vào Phân loại: • Theo cách thức làm việc của mạch lật – Bộ đếm đồng bộ – Bộ đếm dị bộ • Theo hệ số đếm của bộ đếm – Bộ điếm nhị phân, thập phân – Bộ đếm N phân • Ngoài ra có bộ đếm thuận, bộ đếm nghịch, bộ đếm thuận/ nghịch 2.2.Bộ đếm đồng bộ Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 9 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số 2.3.Bộ đếm dị bộ Xét sơ đồ nguyên lí đặc trưng của mạch dị bộ Đồ thị dạng sóng tương ứng : Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 10 [...]... trên đèn 2, Đèn báo Đèn báo là đèn LED- GREEN Đèn này sẽ sáng khi có xe vào / ra , báo hiệu bãi gửi đầy xe , bãi xe trống… Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 22 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số Chương 3: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG I.SƠ ĐÒ MẠCH Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 23 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số II NGUYÊN... 2: THIẾT KẾ MẠCH Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 18 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số BÃI GỬI XE TỰ ĐỘNG I SƠ ĐÒ KHỐI CẤU TRÚC BÃI GỬI XE Hết xe Tín hiệu vào Xử lý tín hiệu Bộ phận hiển thị Tín hiệu ra Số xe trong bãi Đầy xe Chức năng, nguyên lí chung: khi có xe vào hoặc ra.hệ thống tự động báo hiệu và tăng hoặc giảm số lượng xe hiển thị trên màn hình Mỗi khi có xe. .. vị Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 25 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số Kết luận: Qua việc làm bài tập lớn về thiết kế bãi đỗ xe, chúng em đã biết thêm được một số kiến thức về nguyên lý làm việc của hệ thống bãi đỗ xe tự động thực tế, cũng như biết được cách sử dụng và chức năng của một số ic, từ đó cũng đã thiết kế được một mạch đơn giản ,nhưng do kiến thức còn hạn... với xe ra, cảm biến ra phát tín hiệu: tutơng ứng với nút ấn 1 đóng.cấp tín hiệu vào chân up của bộ đếm 1 làm giảm biến đếm đi 1 đơn vị Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 24 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số - Khi led 1 đếm đựoc 10 xe thì chân 13 của bộ đếm 1 sẽ phát tín hiệu sang bộ đếm 2 làm tăng biến đếm của bộ2 lên 1 đơn vị Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển. .. Bộ so sánh 74LS85 Chân ( A0 A1 A2 A3 ) ; ( B0 B1 B2 B3 ) lần lượt 2 giá trị cần so sánh là U11 10 12 13 15 9 11 14 1 2 3 4 A0 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3 AB Chân A < B(2); A = B (3) ; A > B (4) : các giá trị của phép toán so sánh trước ( nếu có ) Chân QAB (5) : Kết quả của phép so sánh QAB 7 6 5 74LS85 Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động... 3.4 Bộ nhớ xung tuần tự Là thiết bị cung cấp tín hiêụ điều khiển với các yêu cầu thực hiện phép toán diễn ra tuần tự,thật chính xác.Các tín hiệu đó phải lần lượt xuất hiện cách nhau 1 khoảng thời gian chính xác 3.5 Bộ nhớ RAM • RAM là bộ nhớ cho phép người sử dụng có thể viết và đọc dữ liệu (Gọi là bộ nhớ truy xuất ngẫu Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 12 Bài tập...Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số 2.4.Một số mạch điển hình dùng bộ đếm Trong thực tế bộ đếm được sử dụng rộng rãi như:dùng làm đồng hồ số ,bãi đỗ xe tự động hay đèn báo giao thông ,… 3 Bộ nhớ Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 11 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số 3.1 Bộ nhớ Là linh kiện quan trọng của vi mạch số,dùng để lưu trữ tam thời dữ liệu.Mạch bao gồm... Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 19 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số Hình a Hình b Nút bấm • • Trạng thái mở : Không có tín hiệu ( hình a ) Trạng thái đóng : có tín hiệu (hình b ) Khi có xe vào hoặc ra khỏi bãi cảm biến sẽ nhận biết và phát tín hiệu: tương ứng với việc đóng và mở 2 nút ấn để đưa tín hiệu vào hệ thống III XỬ LÝ TÍN HIỆU 1, các linh kiện: Bộ đếm không đồng bộ:... bộ: 74HC192 Bộ so sánh: 74LS85 Transistor: 2N1711 Điện trở: resistor AND 2 Diodes U11 15 1 10 9 D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 5 UP TCU 4 DN TCD 11 PL 14 Nhóm MR Đề tài 2: 174HC192 3 2 6 7 12 13 Ngoài ra còn sử dụng bién logicstate để đặt số xe tối đa trong bãi 2 Sơ lược các linh kiện chính • Bộ đếm 74HC192 Chân D0 D1 D2 D3 : Đặt giá trị cho biến đếm Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 20... NE555, NE7555 ) Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 16 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số + Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA + Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V + Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V + Công suất lớn nhất là : 600mW * Các chức năng của 555: + Là thiết bị tạo xung chính xác + Máy phát xung + Điều chế được độ rộng xung (PWM) + Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay . 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 12 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số nhiên- Random Access Memory) III.MẠCH TẠO DAO ĐỘNG Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ. NE7555) Chương 2: THIẾT KẾ MẠCH Nhóm 1- Đề tài 2: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động Page 18 Bài tập lớn môn : Kĩ thuật số BÃI GỬI XE TỰ ĐỘNG I. SƠ ĐÒ KHỐI CẤU TRÚC BÃI GỬI XE Chức năng,. nhóm em đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung “THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG”. Do kiến thức chuyên ngành còn thiếu nhiều thực tế nên đồ án không tránh khỏi những sai sót,