Mạch kiểm soát xe ô tô ra vào gara

Một trong những thay đổi đáng kể là Việt Nam đã gia nhập “WTO”, một bước ngoặt quan trọng để đất nước thay đổi bộ mặt của mình, để chúng ta con người Việt có cơ hội nắm bắt nhiểu thành t

LỜI NÓI ĐẦU

Việt Nam ta ngày càng phát triển và giàu mạnh Một trong những thay đổi đáng kể là Việt Nam đã gia nhập “WTO”, một bước ngoặt quan trọng để đất nước thay đổi bộ mặt của mình, để chúng ta con người Việt có

cơ hội nắm bắt nhiểu thành tựu vĩ đại của thế giới, đặc biệt là về các lĩnh vực khoa học kĩ thuật nói chung và ngành Điện Tử nói riêng Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, điện tử đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống và đã mang lại hiệu quả kinh tế cao Đặc biệt từ khi ra đời các linh kiện bán dẫn với độ tích hợp cao thì điện tử ngày càng khẳng định được vị thế của mình trong đời sống

Thế hệ trẻ chúng ta không tự mình phấn đấu học hỏi không ngừng thì chúng ta sẽ sớm lạc hậu và nhanh chóng thụt lùi Nhìn ra được điều đó

Trường “ ĐH SPKT HƯNG YÊN ” đã sớm chủ trương hình thức đào tạo sâu

rộng, từ thấp đến cao Để tăng chất lượng học tập của sinh viên nhà trường nói chung và khoa Điện Tử nói riêng đã tổ chức cho sinh viên làm các đồ án môn học nhằm tạo nên tảng vững chắc cho sinh viên khi ra trường, đáp ứng nhu cầu tuyển dụng việc làm Chính vì vậy nhóm chúng em đã chọn đề tài:

“Thiết kế và chế tạo mạch kiểm soát xe ôtô ra, vào trong gara” Trong quá

trình thực hiện đề tài này, chúng em đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận

tình của thầy NGUYỄN VIẾT NGƯ và các thầy cô giáo trong khoa Nhóm

sinh viên chúng em xin chân thành cám ơn các thầy cô đã giúp đỡ chúng em thực hiện đề tài này

Nhóm S/V thực hiện: NGUYỄN HỮU LINH

PHAN MẠNH HÙNG

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng yên , ngày…tháng…năm 2010 Giáo viên hướng dẫn

NGUYỄN VIẾT NGƯ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH KIỂM SOÁT XE

ÔTÔ RA, VÀO TRONG GARA

Giào viên hướng dẫn: NGUYỄN VIẾT NGƯ

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN HỮU LINH

PHAN MẠNH HÙNG

Lớp: Đ-ĐT K11-1 (112131.1)

Chuyên ngành: Tự động hóa

* Số liệu cho trước:

• Linh kiện điện tử

• Một số sơ đồ liên quan và tài liệu tham khảo

• Máy tính, phần mềm thiết kế và mô phỏng

*Nội dung cần hoàn thành:

• Báo cáo về tiến độ thực hiện các công việc theo từng tuần

• Thuyết minh đề tài: (Phân tích yêu cầu, trình bày các phương pháp thực hiện, cơ sở lý thuyết, quá trình thiết kế và thi công mạch, hướng phát triển và phạm vi ứng dụng của đề tài )

• Các bản vẽ thiết kế cho từng khối, cho toàn bộ từng mạch , đầy đủ và chính xác

• Sản phẩm phải hoạt động tốt, đảm bảo kỹ thuật, mỹ thuật,đáp ứng đúng yêu cầu của giáo viên hướng dẫn

• Nộp thuyết minh và hoàn thành sản phẩm đúng thời gian quy định

MỤC LỤC

Chương 1 6

GIỚI THIỆU LINH KIỆN 6

1.1.Điện trở 6

1.2.Khái niệm và ký hiệu của điện trở 6

2.Phân loại điện trở 7

3.Đặc điểm của điện trở 8

4.Cấu tạo cơ bản và quy ước giá trị 8

5.Cách mắc điện trở 9

5.1.Tụ điện 11

5.2.Khái niệm 11

6.Phân loại tụ điện 12

6.1.Công dụng của tụ điện 12

6.2.Cách ghép tụ 13

7.Hình dạng thực tế và cách đọc trị số của tụ 13

7.1.Cách xác định chất lượng của tụ điện 14

7.2.IC 7805 Ổn Áp 5 Vol 14

7.3.Led thường (Light Emitting Diode) 15

7.4.Hình dạng led 15

8.Hoạt động 16

8.2.IC 74192 21

8.3.IC 7447 23

8.4.IC 74LS14 24

8.5.Led 7 Thanh 25

Chương 2 28

NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN 28

2.SƠ ĐỒ KHỐI 28

3.CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA TÙNG KHỐI 29

3.1.1.KHỐI NGUỒN 29

3.1.2.KHỐI THU PHÁT 30

3.1.3.KHỐI BỘ ĐẾM VÀ HIỂN THỊ 32

3.1.4.KHỐI GIẢI MÃ 33

4 SƠ ĐỒ CÁC TỪNG MẠCH 34

4.1.1.Sơ đồ mạch nguồn và mạch tạo xung 34

4.1.2.Sơ đồ mạch xe đi ra và xe đi vào 35

4.1.3.Sơ đồ mạch đếm trong gara còn bao nhiêu xe 36

5.CHẾ TẠO 38

5.1.1.Ráp mạch trên board 38

5.1.2.Tiến hành vẽ mạch trên Eagle 39

5.1.3 Quá trình làm việc với tấm feet đồng 42

Chương 3 43

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐẾ TÀI 43

3.1.KẾT LUẬN 43

3.2.HẠN CHẾ 44

3.3.HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 44

Chương 4 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

Chương 1 GIỚI THIỆU LINH KIỆN

- Trong kỹ thuật : Điện trở là một linh kiện có tính cản trở dòng điện và làm một số chức năng khác tùy vào vị trí điện trở trong mạch điện

- Cấu tạo: điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có điện trở suất cao như làm bằng than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn Để biểu thị giá trị điện trở Người ta dung các vòng màu để biểu thị giá trị điện trở

Bảng 1.1.1.2 Bảng mã màu (Điện trở 4 vạch mầu)

(ký hiệu)

Số thứ 1 Số thứ 2 Hệ số nhânGiá trị của điện trở tính bằng Ω

Phân loại điện trở gồm có:

- Điện trở than(carbon-film)

- Điện trở dây cuốn

- Điện trở xi măng

- Đặc tính cần thiết của điện trở là khả năng chịu tải và hệ số nhiệt độ

- Điện trở làm việc phụ thuộc vào nhiệt độ của nó, do đó trị số thay đổi khi

có dòng chảy qua do có hiện tượng biến đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt trên thân điện trở

- Giá trị điện trở còn thay đổi theo thời gian hay trong những điều kiện đặc biệt theo tần số tín hiệu xoay chiều tác động lên nó

- Giá trị giới hạn :Công suất cực đại cho phép (Pmax )

- Điện áp làm việc cực đại cho phép (Umax )Nhiệt độ cực đại cho phép

Cấu tạo cơ bản của điện trở:

- Điện trở màng than: Than được ép thành một lớp rất mỏng bên ngoài thân gốm hình trụ hoặc bản phẳng

- Điện trở màng kim loại: Một lớp vỏ mỏng kim loại được bay hơi và kết

tụ trên thân gốm như vật liệu có điện trở

- Điện trở dây quấn: Dây kim loại hoặc hợp kim được uốn quanh một ống

sứ và nối vào mũ bịt đầu ống sứ,chân nối cũng được hàn vào mũ bịt đầu này

Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu:

- Nhìn trên thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát ngoài cùng nhất, vạch màu đó và vạch màu thứ hai, kế nó được dùng để xác định trị số của màu

- Vạch thứ ba: là vạch để xác định nhân tử lũy thừa: 10(giá trị của màu) Giá trị của điện trở được tính bằng cách lấy trị số nhân với nhân tử lũy thừa.Giá trị điện trở bằng trị số x nhân tử lũy thừa

- Vạch thứ tư: làvạch màu nằm tách biệt với ba vạch màu trước, thường có màu hoàng kim hoặc màu bạc, dùng để xác định sai số của giá trị điệntrở, hoàng kim là 5%, bạc là 10%

Hình 1.1.4.1 Phương pháp xác định giá trị điện trở dựa trên các quy ước

a) Mắc nối tiếp.

Hình 1.1.5.1 Cách mắc điện trở nối tiếp.

Các điện trở mắc nối tiếp có giá trị tương đương bằng tổng các điện trở thành phần cộng lại :

Rtd = R1 + R2 + R3Dòng điện chạy qua các điện trở mắc nối tiếp có giá trị bằng nhau và bằng:

I = (U1/R1)= (U2/R2)= (U3/R3)

b) Mắc song song.

Hình 1.1.5.2 Cách mắc điện trở song song

Các điện trở mắc song song có giá trị tương đương Rtd được tính bởi công thức :

Được xác định bằng biểu thức:

C f.X 2.

1 C

Tụ biến dung và tụ

vi chỉnh

Có rất nhiều phương pháp phân loại Nếu dựa trên cơ sở chất chế tạo bên trong tụ điện thì có các loại sau:

o Nhóm tụ Mica, tụ Sêlen, tụ Ceramic nhóm này làm việc ở khu vực tần số cao tần

o Nhóm tụ sứ, sành, giấy, dầu: Nhóm này hoạt động ở khu vực tần số trung bình

o Tụ hoá học hoạt động ở khu vực có tần số thấp

- Dùng để tích điện, và xả điện, chỉ cho tín hiệu xoay chiều đi qua, ngăn dòng một chiều

- Khả năng nạp, xả điện nhiều hay ít phụ thuộc vào điện dung C của tụ

- Đơn vị đo điện dung ở mạch điện tử gồm: pF (Pico Fara), nF (nano Fara), µF (Micro Fara)

- Khi sử dụng tụ ta phải quan tâm đến 2 thông số:

o Điện dung: Cho biết khả năng chứa điện của tụ

o Điện áp: Cho biết khả năng chịu đựng của tụ.

- Cũng tương tự như điện trở, tuỳ theo kích thước của tụ mà người ta

có thể ghi trực tiếp giá trị của tụ và điện áp chịu đựng lên thân tụ

Ví dụ như các hình 4, 5, 6, 7

- Nếu tụ nhỏ người ta có thể quy ước như hình 1, 2, 3:

o Với tụ 104 thì tương ứng là 10 104 đơn vị tính là pF

o Với tụ ký hiệu bằng 2 số thì đọc trực tiếp đơn vị là nF: 68 tương ứng 68nF

o Với tụ 01 thì tương ứng là 0,01 và đơn vị tính là µF.

dụng thang đo Ohm của đồng hồ vạn năng chỉ thị kim

- Khi đo tụ >100µF Chọn thang đo x1

- Khi đo tụ 10µF đến 100µF Chọn thang đo x10

- Khi đo tụ 104 đến 10µF Chọn thang đo x1K

- Khi đo tụ 102 đến 104 Chọn thang đo x10K

- Khi đo tụ 100pF đến 102 Chọn thang đo x1M

- Khi đo tụ <100pF Chọn thang đo x10M

Đo 2 lần có đảo chiều que đo:

- Nếu kim vọt lên rồi trả về hết: Khả năng nạp xả của tụ còn tốt

- Nếu kim vọt lên 0 Ω : Tụ bị nối tắt (Bị đánh thủng, bị chạm, chập)

- Nếu kim vọt lên trả về không hết: Tụ bị rò rỉ

- Nếu kim vọt lên trả về lờ đờ: Tụ bị khô

- Nếu kim không lên: Tụ bị đứt (Chú ý: Kiểm tra tụ không đúng thang đo, không đủ kích thích cho tụ nạp xả được)

7.2 IC 7805 Ổn Áp 5 Vol.

Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử

dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản Các loại ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần

ổn áp Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V.Khi cấp nguồn cho ổn áp họ 78xx thì điện áp vào phải lớn hơn điện áp đầu ra là 3V Việc dùng các loại

IC ổn áp 78xx tương tự nhau, dưới đây là minh họa cho IC ổn áp 7805

Hình 1.3.1 Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân ic 7805

Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân:

Chân số 1 là chân IN

Chân số 2 là chân GND

Chân số 3 là chân OUT

Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V đối với IC 7805 dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi Mạch này dùng để bảo vệ những mạch điện chỉ hoạt động ở điện áp 5V (các loại IC số thường hoạt động ở điện áp này) Nếu nguồn điện có sự cố đột ngột, điện áp tăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ có IC 7805 vẫn giữ được điện áp ở ngõ ra OUT 5V

7.3 Led thường (Light Emitting Diode).

7.4. Hình dạng led.

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là

các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn

Hình 1.4.1.1 Hình ảnh của led

8. Hoạt động.

Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn

Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyễn động khuếch tán sang khối n Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang Kết quả là khối p tích điện

âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống) Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một

số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó)

8.1.1 Ứng dụng.

LED được dùng để làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện

tử, đèn quảng cáo, trang trí, đèn giao thong Có nghiên cứu về các loại LED có độ sáng tương đương với bóng đèn bằng khí neon Đèn chiếu sáng bằng LED được cho là có các ưu điểm như gọn nhẹ, bền, tiết kiệm năng lượng

Các LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ

xa cho đồ điện tử dân dụng

8.1.2 Led hồng ngoại.

Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường và có bước sóng 0,86uM-0,98uM, có vận tốc bằng vận tốc ánh sáng, có thể truyền đi được trong nhiều kênh tín hiệu, dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như sóng ánh sáng ( sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự… ) Ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sự xuyên suốt qua vật chất Có những vật chất ta thấy nó dưới một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó lại trở nên xuyên suốt vì vật liệu bán dẫn trong suốt với ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài và vì vậy nó được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp

Hình 1.4.4.1 Led phát màu trắng và Led thu màu đen.

Nguyên tắc thu phát hồng ngoại

Phần phát :

Hình 1.4.4.2 Sơ đồ khối thu phát

Khối chọn chức năng và khối mã hóa: Khi người sử dụng bấn vào các

nút chức năng để phát lệnh yêu cầu của mình, mỗi phím chức năng tương ứng với một số thập phân Mạch mã hóa sẽ chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng với dạng mã lệnh tín hiệu gồm các bit 0 và 1 Số bit trong mã lệnh nhị phân có thể là 4 bit hay 8 bit tùy theo số lượng các phím chức năng nhiều hay ít

Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn 1 phím chức năng thì đồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian của mỗi bit

Khối chốt dữ liệu và khối song song ra nối tiếp: Mã nhị phân tại mạch mã hóa xẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp Mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp được điều khiển bởi xung đồng hồ và mạch định thời gian nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuyển đổi một bit mã lệnh

Khối điều chế và phát FM: Mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được đưa qua mạch điều chế và phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu được truyền đi xa hơn nghĩa là tăng cự ly phát

Khối thiết bị phát: Là một led hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit bằng 1 thì led phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó Do đó bên thu không nhận được tín hiệu xem như bit bằng 0

Phần thu:

Hình 1.4.4.3 Sơ đồ khối thu

Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát được tiếp nhận bởi Led

thu hồng ngoại hay các linh kiện quang khác

Khối khuếch đại và tách sóng: trước tiên khuếch đại tín hiệu nhận rồi

đưa qua mạch tách sóng nhằn triệt tiêu sóng mang và tách dữ liệu cần thiết là

mã lệnh

Khối chuyển đổi nối tiếp song song và khối giải mã: Mã lệnh được đưa vào

dạng chuyển đổi nối tiếp song song và đưa tiếp ra khối lệnh giải mã thành số thập phân tương ứng dưới dạng một xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mạch điều khiển

Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ đảm bảo cho mạch tách sóng

và mạch chuyển đổi nối tiếp song song hoạt động chính xác

8.2 IC 74192.

Hình 1.5.1 Sơ đồ chân ic 74hc192

Hình 1.5.2 Chức năng chân ic 74hc192

Hình1.5.3 Bảng trạng thái ic 74hc192

- Ic 74192 là một ic vừa có thể đếm tiến, lùi 4-bit

• Chân 16 nối Vcc cấp nguồn 5v cho ic

• Chân 8 nối Gnd cấp mass cho ic

• Chân 14 là Master Clear, để lên mức 1 là reset,mức 0 là chạy bình thường

• Chân 11 là chân Preset (là chân đặt trước giá trị), khi lên mức 1 thì ko làm gì, mức 0 thì nhận dữ liệu từ P0 đến P3 (các chân 1,9,10,15)làm giá trị đếm đầu tiên (giá trị đặt trước)

• Chân 4 nhận xung để đếm lùi

• Chân 5 nhận xung đếm tiến

• Các chân 12 khi ic đếm tới 9 thì xuất 1 xung cho các IC đếm tiến

Các chân 1,2,6,7 : các ngõ vào của tín hiệu BCD

• Chân số 3 : dùng để kiểm tra các thanh đoạn của LED 7 thanh cũng như các ngõ ra của IC

• Chân số 4 Blank out : Chân cho phép đầu ra

• Chân số 5 Blank in : chân cho phép loại bỏ số 0 không mong muốn ở các bộ hiển thị

• Chân 9,10,11,12,13,14,15 : các ngõ ra nối với led 7 thanh

• Chân số 8 và 16 cung cấp nguồn và mass cho IC

8.4 IC 74LS14

Hình 1.7.1 Cấu tạo bên trong IC 74LS14

Hình 1.7.2 Sơ đồ chân IC 74LS14.

Cấu tạo chân:

Tín hiệu vào chân 1 và được đảo ra ở chân 2 Tương ứng các chân vào là

3, 5, 9, 11, 13 nhận tín hiệu và chân 4, 6, 8, 10, 12 là các chân xuất tín hiệu ra đảo

Chân 7 cấp nguồn và chân 14 mass cho IC

8.5 Led 7 Thanh.