Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Những thiết bị điện,điện tử được phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rỗng rãi trong đời sống cũng như sản suất. Từ những thời gian đầu phát triển KTS đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm. Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người.
1 | P a g e Lời nói đầu Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Những thiết bị điện,điện tử được phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rỗng rãi trong đời sống cũng như sản suất. Từ những thời gian đầu phát triển KTS đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm. Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người. Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn KTS chúng em sau một thời gian học tập được các thầy cô giáo trong khoa giảng dạy về các kiến thức chuyên nghành, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Đào Văn Đã, cùng với sự lỗ lực của bản thân, chúng em đã “Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông tại ngã tư và xây dựng mô hình thực “ nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của chúng em còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót . Chúng em rất mong được sự giúp đỡ & tham khảo ý kiến cảu thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài. 2 | P a g e 1 Ý TƯỞNG THẾT KẾ Mạch điều khiển dàn đèn giao thông tại ngã tư ưu tiên xe cơ giới, tại các góc đường, đèn sẽ được bố trí như hình vẽ dưới đây. Mỗi góc của ngã tư đường sẽ gồm một bộ đèn xanh, đỏ vàng dành cho xe cơ giới và đồng thời có led hiển thị thời gian đếm ngược dành cho xe cơ giới để người đi xe tiện quan sát. Hướng chiếu của các đèn và hướng đi lại trên đường sẽ được mô tả như hình vẽ. Chiều mũi tên nhỏ chỉ hướng chiếu của đèn và người tham gia giao thông sẽ đi theo hướng mũi tên đậm nằm trên đường và sẽ phải quan sát bộ đèn giao thông gần nhất bên tay phải làm chỉ dẫn giao thông. 3 | P a g e Khi các đèn làm nhiệm vụ điều khiển giao thông thì các bộ đèn đối diện nhau sẽ có cùng trạng thái về màu đèn. Còn các bộ đèn ở đường kề sát sẽ ngược lại về màu đèn. Ví dụ như bộ đèn ở nhánh này có màu xanh, vàng, đỏ thì đèn ở nhánh bên cạnh sẽ có màu đỏ, vàng, xanh, việc thiết kế đèn vàng sáng giữa đèn xanh và đèn đỏ là để báo cho phương tiện giao thông biết là sắp có sự chuyển đổi giữa hai đèn màu xanh và đèn màu đỏ. Do vậy, về cơ bản đèn điều khiển giao thông tại ngã tư được chia làm hai dàn: dàn đèn 1 và dàn đèn 2. Ngoài ra mạch còn được thiết kế hai chế độ làm việc ban ngày và ban đêm.Ở chế độ làm việc ban ngày, các đèn led sẽ hoạt động bình thường. Còn ở chế độ ban đêm sẽ chỉ có một đèn vàng nhấp nháy theo xung nhịp đưa vào.Hai chế độ được thiết lập chuyển mạch bằng công tắc. 4 | P a g e 2 3 Chương I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT I- Các cổng logic cơ bản 1. Phép toán OR và cổng OR a. Phép toán OR hay còn được gọi là phép cộng logic. + Hàm OR (hàm hoặc): y = x 1 + x 2 + Bảng chân lý: Mạch điện minh hoạ quan hệ logic OR + Mở rộng cho trường hợp tổng quát có n biến: y = x 1 + x 2 + …. + x n. x 1 x 2 y 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 X 1 X 2 y - + 5 | P a g e Mạch điện thực hiện quan hệ logic OR được gọi là cổng OR. b. Cổng OR: + Định nghĩa: Là mạch có từ hai đầu vào trở lên và có đầu ra bằng tổ hợp or các biến đầu vào. + Giản đồ thời gian: + Ký hiệu logic: + Mạch điện dùng điốt bán dẫn: Điện áp sụt trên điốt khi phân cực thuận là 0.7V. Khi V x1 = V x2 = 0V thì V y = 0V – 0.7V = -0.7V. x 1 x 2 y x 1 x 2 y E=-12V R 0 0V +3V -0.7V +2.3V X 1 X 2 y X 1 X 2 y 1 X 1 X 2 y 6 | P a g e Khi V x1 = 0V, V x2 = 3V hoặc V x1 = 3V, V x2 = 0V thì V y = 3V – 0.7V = 2.3V (do 2 điốt có katốt nối chung nên anốt nào có điện thế cao hơn sẽ dẫn điện mạnh hơn làm cho điốt kia chịu phân cực ngược và ở trạng thái ngắt hở mạch). Khi V x1 = V x2 = 3V thì V y = 3V – 0.7V = 2.3V. Nếu có n đầu vào thì mắc n điốt tương tự như trên. 2. Phép toán AND và cổng AND a. Phép toán AND hay còn được gọi là phép nhân logic. + Hàm AND (hàm và): y = x 1 .x 2 +Bảng chân lý: x 1 x 2 y 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 Mạch điện minh hoạ quan hệ logic AND + Mở rộng cho trường hợp tổng quát có n biến: y = x 1 . x 2 .… . x n. . Mạch điện thực hiện quan hệ logic AND được gọi là cổng AND. b. Cổng AND X 1 X 2 y - + 7 | P a g e + Định nghĩa: Là mạch có từ hai đầu vào trở lên và một đầu ra bằng tổ hợp AND các biến đầu vào. + Giản đồ thời gian: + Ký hiệu logic: + Mạch điện dùng điốt bán dẫn: Điện áp sụt trên điốt khi phân cực thuận là 0.7V. Khi V x1 = V x2 = 0V thì V y = 0V + 0.7V = 0.7V. Khi V x1 = 0V, V x2 = 3V hoặc V x1 = 3V, V x2 = 0V thì V y = 0V + 0.7V = 0.7V (do 2 điốt có anốt nối chung nên katốt nào có điện thế thấp hơn sẽ dẫn điện mạnh hơn làm cho điốt kia chịu phân cực ngược và ở trạng thái ngắt hở mạch). Khi V x1 = V x2 = 3V thì V y =3V + 0.7V=3.7V. Nếu có n đầu vào thì mắc n điốt tương tự. 3. Phép toán NOT và cổng NOT a. Phép toán NOT hay còn được gọi phép đảo hay phép phủ định x 1 x 2 y & x 1 x 2 y X 1 X 2 y x 1 x 2 y E=+12V R 0 0V +3V +0.7V +3.7V 8 | P a g e + Hàm NOT (hàm đảo): xy = + Bảng chân lý: X y 0 1 1 0 Mạch điện minh hoạ quan hệ logic NOT: Mạch điện thực hiện quan hệ logic NOT được gọi là cổng NOT. b. Cổng NOT + Định nghĩa: Là mạch có duy nhất một đầu vào và mức logic ở đầu ra luôn ngược với mức logic ở đầu vào. + Giản đồ thời gian: + Ký hiệu logic: + Mạch điện: x y y - + x R x y 1 x y 9 | P a g e Trong cổng NOT, tranzito làm việc ở chế độ đóng mở. Khi x ở mức thấp thì T ngắt hở mạch, y ở mức cao. Khi x ở mức cao thì T thông bão hoà, y ở mức thấp. Tác dụng của nguồn âm E B là đảm bảo T ngắt hở mạch tin cậy khi x ở mức thấp. E Q và D Q có tác dụng giữ mức cao đầu ra ở giá trị quy định. 4. Hàm NOR (không hoặc: NOT - OR) + Hàm logic: 21 xxy += + Bảng chân lý: + Ký hiệu logic: x 1 x 2 y 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 V B = -12V R 2 y V cc = +12V R 1 R c E Q = 2.5V D Q 0.3 V 3.2 V 0.3 V 3.2 V x X 1 X 2 y X 1 X 2 y 1 X 1 X 2 y 10 | P a g e + Trong trường hợp tổng quát nếu n biến ta cũng có: 3.1 n xxxy +++= 21 3.2 II- Các bộ đếm 1. Đặc điểm và phân loại bộ đếm. a) Đặc điểm. Đếm là khả năng nhớ được số xung đầu vào; mạch điện thực hiện thao tác đếm gọi là bộ đếm. Số xung đếm được biểu diễn dưới các dạng số nhị phân hoặc thập phân. Đếm là một thao tác rất quan trọng, được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế, từ các thiết bị đo chỉ thị số đến các máy tính điện tử số. Bất kỳ hệ thống số hiện đại nào cũng có bộ đếm. b) Phân loại. Có 3 cách phân loại. + Căn cứ vào tác động của xung đầu vào người ta chia làm 2 loại - Bộ đếm đồng bộ. - Bộ đếm dị bộ. [...]... IC 555 trong khoảng từ +5v +15v và mức tối đa là 18v 29 | P a g e Chương II: Thiết kế mạch điều khiển đèn giao thông I- Sơ đồ khối mạch điện 5 Sơ đồ khối tổng quan: Mạch điều khiển đèn giao thông ngã tư về cơ bản gồm các khối: Mạch nguồn 30 | P a g e Mạch chia tần (mạch đếm) Mạch điều khiển đèn 2 Mạch hiển thị Chức năng các khối : Sơ đồ khối của mạch gồm 4 khối như hình : - Khối nguồn : khối này có... mạch điều khiển - Mạch chia tần: cứ 80 xung của NE555 tạo ra sẽ cho ra 8 xung để đưa đến bộ điều khiển đèn giao thông và bộ hiển thị - Mạch điều khiển đèn: lấy xung điều khiển từ bộ chia tần và sẽ sáng lần lượt theo các trạng thái xanh - vàng - đỏ trên hai đường sẽ có trạng thái ngược nhau giữa các đèn - Mạch hiển thị: đó là các led 7 thanh sẽ có nhiệm vụ đếm lùi thời gian sáng của các đèn xanh - vàng... trước được nối vào CLK của trigơ sau nên trigơ sau sẽ chuyển trạng thái khi trigơ trước nó chuyển từ 1 về 0 ♦ Bộ đếm thuận ngược tuỳ ý: Để có một bộ đếm vừa thuận vừa ngược ta thêm một đầu vào điều khiển tiến lùi UP/DOWN 14 | P a g e - Sơ đồ: - Giải thích: * Đếm tiến :khi cho lối vào đIều khiển tiến lùi U/D=1 lối ra Q của trigơ trước nối với CKL của trigơ tiếp theo Sơ đồ tư ng đương như hình 1.1 * Đếm... lùi thời gian sáng của các đèn xanh - vàng - đỏ cho người điều khiển phương tiện giao thông dễ dàng quan sát và chủ động trong quá trình điều khiển phương tiện 31 | P a g e SƠ ĐỒ TOÀN MẠCH 32 | P a g e II- Mạch nguồn và mạch tạo xung 1.Mạch nguồn a) Sơ đồ mạch điện : b) Phân tích mạch điện : - Mạch nguồn sử dụng biến áp hạ thế Sơ cấp điện áp vào 220V , thứ cấp điện áp ra 12VAC - Sau chỉnh lưu sử dụng... ta phảI đưa hai lối ra Q D và QB (có giá trị là 1 cần dập đi) vào hai lối vào của một cổng NAND Để xây dựng bộ đếm thập phân có kđ 10 phải dùng ít nhất 4FF a) Sơ đồ của bộ đếm BCD không đồng bộ đếm tiến: b) Giải thích sơ đồ: Sơ đồ gồm 4 trigơ ghép nối tiếp với nhau Lấy trạng thái 10 đưa quay trở về reset các trigơ Đầu vào J=K=1 đưa đồng thời vào các trigơ, xung CLK được đưa vào trigơ có đầu ra có trọng... Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của Op-amp 2 ở mức 0 Vì vậy Q và không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor Kết quả cuối cùng: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn định 36 | P a g e III- Mạch chia tần 80:10 tạo mã điều khiển đèn giao thông 1 Sơ đồ mạch điện: ... vào UP (còn đầu vào DOWN đặt giá trị 1 logic) thì bộ đếm sẽ đếm thuận Ngược lại, nếu xung đầu vào DOWN (còn UP = 1 logic), bộ đếm sẽ đếm ngược Nếu đồng thời có hai dãy xung đưa vào đầu vào UP và DOWN thì mạch sẽ hoạt động theo cach đếm thuận, nghịch Mạch có đầu CLR (CLEAR) để xoá nội dung bộ đếm Khi CLR = 1 logic, bộ đếm bị xoá Vậy, để mạch có thể đếm được thì phảI đặt CLR = 0 logic và Load =1 logic... đầu ra CO chỉ nhảy từ 1 logic xuống 0 logic khi bộ đếm đã đạt tới dung lượng của nó N max=15 với IC 74193 và không có xung ở đầu vào UP III-Các bộ giải mã 4 1.Bộ giải mã hiển thị chữ số Thiết kế bộ giải mã hiển thị cho LED 7 thanh với tín hiệu đầu vào là mã BCD (8421) 22 | P a g e Sơ đồ khối : Hình dạng bên ngoài 23 | P a g e Led nối anot chung: Led nối catot chung: Bảng trạng thái của bộ giải mã D... lật và transistor để xả điện Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm của Op-amp 2 Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S = [1] và FF được kích Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FF... được kích đồng thời vào tất cả các trigơ - Sơ đồ: - Nguyên lí làm việc: Điều kiện cho các trigơ JK hoạt động: - Đầu vào J = K = 1 - Xung CLK phải lật trạng thái từ 1 về 0 - Đầu vào Reset = 1 Tạo mức logic CE0 = 1 (5V) Tại thời điểm ban đầu CLK nhảy từ 1 về 0, lập tức đầu ra Q1 = 1, do CE0 = 1 các CE đều bằng 01 nên các đầu ra khác giữ nguyên trạng thái Qi = 0 CE1 = 1 đặt điều kiện cho trigơ JK . với sự lỗ lực của bản thân, chúng em đã Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông tại ngã tư và xây dựng mô hình thực “ nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của chúng em còn có hạn. giữa đèn xanh và đèn đỏ là để báo cho phương tiện giao thông biết là sắp có sự chuyển đổi giữa hai đèn màu xanh và đèn màu đỏ. Do vậy, về cơ bản đèn điều khiển giao thông tại ngã tư được chia. cảu thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài. 2 | P a g e 1 Ý TƯỞNG THẾT KẾ Mạch điều khiển dàn đèn giao thông tại ngã tư ưu tiên xe cơ giới, tại các góc đường, đèn sẽ được