Khóa luận tốt nghiệp thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đường công cộng và mạch đèn giao thông

Trường DHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp Trường đại học sư phạm hà nội 2 Khoa vật lý Nguyễn Thị Hảo Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đường công cộng và mạch đèn giao th

Trang 1

Trường DHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp

Trường đại học sư phạm hà nội 2

Khoa vật lý

Nguyễn Thị Hảo

Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đường công

cộng và mạch đèn giao thông

Khóa luận tốt nghiệp đại học

Chuyên ngành: Sư phạm kĩ thuật

Người hướng dẫn khoa học

Th.s Vũ Mạnh Quang

Hà nội - 2009

Trang 2

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Vũ Mạnh Quang

Người đã hướng dẫn tận tình và hiệu quả trong suốt quá trình thực hiện đề tài

nghiên cứu

Tôi xin được cảm ơn tới thầy giáo T.S Nguyễn Thế Lâm đã tạo điều kiện

giúp đỡ, đưa ra những ý kiến đóng góp giúp tôi hoàn thành bài khóa luận này Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Vật Lí Trường ĐHSP

Hà Nội 2 đã nhiệt tình giảng dạy trong những năm học đại học, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi hoàn thành khoá luận

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình bạn bè và các sinh viên lớp K31C Khoa Vật lí đã luôn luôn ở bên tôi động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình

thực hiện và hoàn thiện khoá luận tốt nghiệp

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình của riêng tôi Trong khi nghiên cứu tôi

đã kế thừa thành quả khoa học của các nhà khoa học, nhà nghiên cứu và đồng nghiệp với sự trân trọng và biết ơn

Các kết quả nêu trong khoá luận này là trung thực và chưa được ai công

bố trong bất kỳ nghiên cứu nào

Trang 4

MỤC LỤC

0900710007 1

NOI DUNG o.oeeecscsssssssssessssessssessssessesssucsssscsssscsssscsssucsssusssscsussessssesussesussessieseeseeceees 3

Chương 1: Các hàm logic cơ bản 5 55+ S2 s+x+xsxeeeererrerrrrererre 3

1.7 Ham khac dau sccccsssssesssseceessssseessseceesssseseseeeeeessnsnsseseeesesnsniieseeesnnenseeeeeeeseeee 6

1.8 Ham d6ng dau ceccceeccceccssessssessssesssseesssesssseessueesssecssseessaeessuesssseessueessesssseeesseeess 6

Churong 2: Cac mach chuyén mi.n c cccccscccsssessssesssseessseessseessseessseesssesesseessecs 8

2.1 Khai niém mach chuyén ¡0 8

2.1 Thiết kế mạch chuyển mã -2- 2-2 +££E£+EEEEEE+EEE+EEESEEEEEErEEsrrxerree 8

2.3 Sơ đồ cầu tạo và ý nghĩa các chân của một số vi mạch đã sử dụng 14

Chương 3: Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đường công cộng và mạch 00184001000: 20Ẻ7® 18

3.1 Yêu cầu việc đóng tắt tự động -2¿©++++EE+2EEEC2EAECEELErrrkkrrrkerree 18

3.2 Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đường công cộng - 19 3.3 Thiết kế mạch đèn giao thông 2- 22 ©222+2EE2SEEEEEEEEEEErErkrrrrkrrrex 29

3.5 Các bước lắp ráp mô hình -2-2©+++EE+++EE++tEEkESEEketrrkerrrkrrrrkree 38

KẾT LUẬN -. ©2222<©CS2EEESEEEEEEEE1EE71E171E1711211111E171E11E 115111111111 re 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 2-22 s2 +EE‡EE£EESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrrerrkeree 40

Trang 5

LOI MO DAU

I: LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Ngày nay, trong hầu hết các ngành kinh tế, kĩ thuật, nhất là các ngành công

nghiệp đều áp dụng kĩ thuật tự động hoá Có thể nói, tự động hoá đã làm thay đổi

diện mạo nhiều ngành sản xuất, dịch vụ Ở nhiều nước đã xuất hiện những nhà

máy không có người, văn phòng không có giấy Khắp nơi đã bắt gặp những thuật ngữ như Thương mại điện tử, Chính phủ điện tử, Máy thông minh, Thiết bị

thông minh

Ứng dụng của kĩ thuật tự động hoá là có thể dùng máy tính trực tiếp điều khiển đến từng thiết bị, từng dây chuyền sản xuất cũng như toàn bộ hệ thống sản xuất Từ việc điều khiển số NC (Numerical Control), điều khiển bằng máy tính CNC (Computer Numerical Control) cho đến việc ứng dụng các “máy tính

nhúng” trong các bộ điều khiên các thiết bị, là một bước đường đài của sự phát

triển làm tăng sự ổn định và hiệu quả sử dụng lên rõ rệt

Một trong những đặc trưng của trình độ tự động hoá hiện đại là mức độ xử

lí thông minh trong các tình huống xây ra ở quá trình công nghệ Vì vậy, cần có những sensor tỉnh xảo đề nhận biết về các tình huống đó Ngày nay, trên cơ sở những thành tựu của hệ thống tích hợp khoa học Micro và Nano (Micro Nanoscience Integrated Systems) nhiều tổ hợp các sensors tạo ra các cụm cảm biến đa năng, cho phép nhanh chóng nhận thức môi trường và tình huống từ nhiều thông tin cùng một lúc

Những khả năng kì diệu mà tự động hoá đem lại cũng đòi hỏi khi đem vào ứng dụng cho hệ thống thiết bị hay cho dây chuyền sản xuất nào đó, những kĩ thuật viên phải am hiểu quy trình công nghệ cụ thể Phải nhận biết được các thông số của quá trình để đặt đúng chỗ, đúng lúc các loại sensors hợp lý Phải

điều khiển được từng thiết bị và cả hệ thông, không những là hệ thống quản lý

công nghệ, mà cả hệ thống quán lý sản xuất

Trang 6

Thiết nghĩ việc thiết kế ra các mạch điện tử tự động đóng tắt đèn chiếu

sáng công cộng sẽ tiết kiệm được nhiều chỉ phi, thời gian cũng như giải phóng sức lao động của người công nhân.Và cả mạch đèn giao thông nữa, đồng thời đây cũng là lĩnh vực mà các SV SPKT rất hứng thú tìm hiểu

Vì những lí do trên tôi quyết định chọn đề tài:

“ THIET KE MACH TU DONG DONG TAT DEN DUONG CONG CONG VA MACH DEN GIAO THONG ??

II: MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu những yêu cầu tự động hoá của mạch đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng và mạch đèn giao thông

- Thiết kế chế tạo mạch đèn tự động đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng và mạch đèn giao thông

II: NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu thiết kế được mạch điều khiển ứng dụng

- Chế tạo được mạch điện tử đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng và mạch

đèn giao thông

IV: ĐÓI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Các mạch điện tử điều khiển dùng các linh kiện điện tử

V: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Thiết kế, chế tạo mạch tự động đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng và

mạch đèn giao thông

Trang 7

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CÁC HÀM LÔGIC CƠ BẢN 1.1 Hàm YES

- Là hàm một biến được biểu diễn bởi phương trình:

Trang 8

|

Trang 9

Xi

1.5 Hàm NAND (nhân đảo)

- Là hàm được mô tả bởi phương trình:

1.6 Ham NOR (cong dao):

- Là hàm 2 biến được biểu diễn bởi phương trình:

Trang 10

Trang 11

Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vat ly

- Bảng trạng thái:

- Kí hiệu

Trang 12

CHUONG 2: CAC MACH CHUYEN MA

2.1 Khái niệm mạch chuyển mã

Trong các hệ thống điện tử dùng mạch số, dữ liệu được truyền đi hay xử lí

ở dạng từ nhị phân gồm các bít 0 và 1 Một từ n bít có thể biểu diễn cho 2" phần

tử tin khác nhau với giá trị thập phân từ 0 đến 2" Từ nhị phân n bít đó gọi là mã của phần tử tin tức

Có rất nhiều loại mã Các loại mã thường dùng để mã hoá các con số: Mã nhị phân, mã grây dư 3, mã grây, mã BCD, mã dư 3, mã bảy vạch

Nếu ta chuyên từ một mã thông dụng về một mã ít thông dụng hơn ta gọi là

mã hoá và ngược lại ta gọi là giải mã

- Xây dựng sơ đồ logic

- Xây dựng sơ đồ mạch thực hiện

Trang 13

Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vat ly Khóa luận tốt nghiệp

Trang 14

Trang 15

Trang 16

oa,| } | 1) 0] 0 ga} | | Oo] 1 | 0

Sau khi t6i thiéu ta duoc B; =G;

Trang 17

- Hiển thị bảy thanh: Người ta sử dụng bảy kí hiệu để mã hoá một chữ số

thập phân gọi là hiển thị bảy thanh

Trang 18

Trang 19

- Chân 1,2,3 là các chân nhận bít tín hiệu đầu vào (chân I là bít thấp nhất, chân 3 là bít cao nhất)

- Chân 4 và 5Š là hai chân cho phép IC hoạt động hay không hoạt động Khi

chân 4, 5 ở mức thấp và chân 6 ở mức cao thì IC sẽ nhận được tín hiệu điều

khiến đầu vào Nếu I trong 3 chân ở mức khác thì IC cắm hoạt động

- Chân 7,9,10,11,12,13,14,15 là các chân đầu ra Ứng với một tổ hợp tín

hiệu đầu vào từ 0 dén 8 thi chi có 1 đầu ra ở mức thấp còn lại ở mức cao

VD: Tổ hợp đầu vào là 101 thì tin hiéu dau ra yo=1, yi=1, yo=l, y3=1, y4=l, ys=0, yo=l, y;=l

Trang 20

Hình vẽ cho ta sơ đồ chân của 89C52 bao gồm tổng số 40 chân 32 trong

số 40 chân hình thành 4 port 8 bit Với các thiết kế yêu cầu một mức tối thiểu bộ nhớ ngoài hoặc các thành phần bên ngoài khác, ta có thé str dung cdc port nay

làm nhiệm vụ xuất/nhập 8 đường cho mỗi port co thể được xứ lí như một đơn vị

giao tiếp với các thiết bị ngoại vi Hoặc mỗi đường có thể hoạt động độc lập giao

tiếp với một thiết bị đơn bit nhu chuyén mach LED, BJT, FET

Port 0 (cdc chân từ 32 đến 39) có 2 công dụng Trong các thiết kế có tối

thiểu thành phần, port 0 được sử dụng làm nhiệm vụ xuat/nhap Trong cac thiét

kế lớn hơn có bộ nhớ ngoài, port 0 trở thành bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp Port 1 (các chân từ 1 dén 8) chí có một công dụng là xuất/nhập Các chân

của port Iđược kí hiệu là P1.0, P1.1, P1.7 và được đùng để giao tiếp với các thiết bị bên ngoài khi có yêu cầu

Port 2 (các chân từ 21 đến 28) có 2 công dụng hoặc làm nhiệm vụ

xuất/nhập hoặc là byte dia chỉ cao của bus địa chỉ 16 bit cho các thiết kế có bộ nhớ chương trình ngoài hoặc các thiết kế có nhiều hơn 256 byte bộ nhớ dữ liệu

ngoài

Port 3 (các chân từ 10 đến 17) có 2 công dụng Khi không hoạt động xuắt/nhập các chân của port 3 có nhiều chức năng riêng

Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN: Tín hiệu cho phép bộ nhớ

chương trình PSEN là tín hiệu xuất trên chân 29 Đây là tín hiệu điều khiển cho

phép ta truy xuất chương trình ngoài

Trang 21

Chân cho phép chốt địa chỉ ALE: Sử đụng chân 30 đề giải đa hợp bus đữ

liệu và bus địa chỉ

Chân truy xuất ngoài EA: Ngõ vào này chân 31 có thể được nỗi với 5v

Trang 22

CHƯƠNG 3: THIẾT KẺ MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG TÁT ĐÈN ĐƯỜNG

CÔNG CỘNG VÀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG

3.1 Yêu cầu việc đóng tắt tự động

Như đã nói ở phần mở đầu, trên thực tế mọi ngành sản xuất công nghiệp mục tiêu tăng năng xuất lao động được giải quyết bằng con đường gia tăng mức

tự động hoá các quá trình và thiết bị sản xuất Việc tự động hoá có thể nhằm tăng năng xuất sản lượng hoặc cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm

Cụ thể đối với mạch tự động đóng tắt đèn đường công cộng thì mạch sẽ

thực hiện việc đóng tắt tự động theo thời gian Thời gian giữa mùa đông và mùa

hè có sự chênh lệch Nếu ta giữ nguyên thời gian đóng tắt đèn của mùa đông cho

mùa hè như vậy là không cần thiết mà còn tốn tiền vô ích Mặt khác nếu mùa

đông mà ta mở đèn muộn như mùa hè thì công dụng của việc thắp sáng không được tân dụng triệt để

Việc đóng tắt đèn này không chỉ theo thời gian mà còn phải tự động theo nguồn sáng Nghĩa là tuỳ thuộc vào cường độ sáng mà đèn phái được đóng tắt cho phù hợp Bỗng nhiên có những hôm trời u ám thì mạch điện phải có những

phần tử có thể cảm nhận được sự thay đổi này dé điều chỉnh việc đóng tắt đúng

lúc

Vậy đê đáp ứng những yêu cầu trên ta chỉ cần thiết kế ra một mạch điện tử

tự động đóng tắt đèn thay vì những người công nhân hàng ngày phải đi đóng tắt đèn toàn thành phó vừa tốn thời gian, tốn công sức và còn không kịp thời

Khi mạch hoạt động sẽ không cần có sự tham gia điều khiển của con người Trong mạch sẽ sử dụng một linh kiện có thể cảm nhận được những sự

thay đôi như đã nêu trên để đáp ứng được những yêu cầu của mạch đã đề ra đó là dùng quang trở

Mạch này sẽ có thể áp dụng nhiều trong thực tế như lắp đặt hệ thống đèn vườn, trong bề cá cảnh, hệ thống điện nhà kho phân xưởng

Trang 23

Trường DHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp 3.2 Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đường công cộng

3.2.1 Mạch điện

voc=sv

9 AO=220v RL1

CdS(Cadmium sulfid), ZnS (Zine sulfid), hoặc các tinh thể hỗn hợp khác

Trang 24

Một đầu của quang trở được nối với cực bazơ của transistor (Q,), một đầu nối với VCC Quang trở có nhiệm vụ phân áp định thiên cho Q) Đây là linh kiện quan trọng nhất trong mạch điện có thê cảm nhận được sự thay đổi của các điều

kiện ngoại cảnh tác động để tự động điều khiển thay đổi việc đóng tắt đèn đúng

lúc và chính xác

*Các đặc tính quan trọng của một quang trở

1) Độ dẫn xuất Gphot: La ham số của mật độ năng lượng U với độ dài

sóng không đổi của ánh sáng

Gphot(U); A= const

2) Độ nhạy của quang tro đối với quang phổ: Đó chính là độ dẫn xuất

Øpho hằm số của ^A khi mật độ năng lượng không thay đổi

Ophot Q)

Sra(4) = ————————j U= const

Gphot Max 3) Vận tốc làm việc: Là thời gian hồi đáp của một quang trở khi có sự thay đổi từ sáng sang tối (decay) hay từ tối sang sang (rise) thời gian lên được

xác định là thời gian cần thiết để quang trở đạt 65% trị số cuối cùng khi được

chiếu sáng từ 0-1”lux

Thời gian trễ được xác định là thời gian cần thiết để một quang trở thay đổi còn 35% giá trị của nó (so với trị số lúc được chiếu sáng — khoảng 10 lux trong 1s) khi không còn được chiếu sáng

Với cường độ ánh sáng mạnh quang trở làm việc nhanh hơn Quang trở làm việc chậm hơn nếu được cất giữ trong bóng tối và làm việc nhanh hơn nếu được cất giữ ngoài ánh sáng

4) Tiéng én NEP:

Don vi cia NEP Ia w/VHz

Khả năng dò tìm của một detector gọi là Detectivity D Với A là diện tích

tích cực của một detector

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	6,59 MB