BÀI tập lớn môn kĩ THUẬT

Thiết kế hệ thốngđiều khiển bãi đỗ xe tự động 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.

BÀI TẬP LỚN MÔN KĨ THUẬT SỐ

Nội dung: Thiết kế hệ thốngđiều khiển bãi đỗ xe tự động 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 4:

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Vũ Linh

Ngày giao đề tài: 20/10/2014

Ngày nộp đề tài:

MỤC LỤC

Chương 1: Trình bày về các mạch chức năng trong hệ thống.

1.1 Phân tích yêu cầu công nghệ

1.2 Các linh kiện cần dung trong bài.

Chương 2: Thiết kế hệ thống điều kiển bãi đỗ xe tự động.

2.1 Sơ đồ khối bố trí linh kiện trong bài

2.2 Liệt kê các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế

2.3 Trình bày sơ đồ chân, bảng chân lý và ứng dụng các vi mạch sử dụng

2.4 Sơ đồ nguyên lý của mạch

2.5 Thuyết minh nguyên lý hoạt động của mạch

2.6 Xây dựng mạch mô phỏng trên phần mềm proteus và chạy thử

Chương 3: Kết luận

3.1 Các kết quả đạt được

3.2 Các hạn chế còn tồn tại của bản thiết kế và phương hướng khắc phục

Lời Nói Đầu

bằng các linh kiện rời như kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ

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 côngnghệ 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

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

CHƯƠNG 1: TRÌNH BÀY VỀ CÁC MẠCH CHỨC NĂNG TRONG HỆ

+ Bốn công tắc hành trình báo Barie đóng hết và mở hết

+ Hai cảm biến phát hiện xe vào /ra + Hai led 7 thanh để hiển thị số xe trong bãi đỗ và 2 đèn báo còn chỗ hết chỗ

+Hai nút start và stop để, khởi động và dừng hệ thống.

Yêu cầu:

Khi ấn nút start, đèn 1 báo còn chỗ Nếu có xe ở cửa vào (phát hiện bằng cảm biến S1 ) thì động cơ 1 quay thuận mở Barie , gặp công tắc CT11 báo mở thì hết thì động cơ 1 dừng Sau 15 s động cơ quay ngược đóng Barie 1 cho đến khi gặp công tắc CT12 thì dừng Với mỗi xe vào hệ thống cộng thêm 1 vào tổng

số xe, số xe hiện có trong bãi đỗ luộn được hiển thị bởi đèn led 7 thanh

Nếu có xe ở cửa ra ( phát hiện bằng cảm biến S2 ) thì động cơ 2 quay thuận mở Barie2, gặp công tắc CT21 thì dừng 10s ( thời gian 10s được hiển thị

và đếm ngược bằng led 7 thanh ) sau đó quay ngược đóng Barie2 cho đến khi gặp công CT22 thì dừng Mỗi xe ra, hệ thống sẽ giảm đi 1 trong tổng số xe hiện tại.

Khi ấn nút stop , hệ thống dừng Sử dụng các thiết bị đo để kiểm tra khi

cần thiết

1.2 Các linh kiện dùng trong bài.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG.

2.1 Sơ đồ khối bố trí linh kiện trong bài

2.2 Liệt kê các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế.

STT TÊN LINH KIỆN SỐ LƯỢNG CHÚ THÍCH

Kí hiệu Bảng trạng thái Kíhiệu: Bảng trạng thái

0011

0101

0001Hình 2.1: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng ANDNhận xét: Ngõ ra của cổng logic AND chỉ lên mức 1 khi các ngõ vào là mức 1

+ A,B: ngõ vào tín hiệu logic

10

Hình 2.2: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NOT

A B

Y

Nhận xét: Tín hiệu giữa ngõ ra và ngõ vào luôn ngược mức logic nhau.

c Chức năng nhiệm vụ các khối.

Nhận xung clock từ khối hồng ngoại để điều khiển cho khối đếm.

Hình 2.4: Khối điều khiển

4 Khối tạo dao động 1Hz.

IC 555 có nhiệm vụ tạo ra tần số 1Hz tại đầu ra (chân 3) để cấp chokhối giây của đồng hồ thời gian thực Xung đầu ra có dạng xung vuông ổn định và

cứ mỗi chu kì xung thì tương ứng với 1 giây

*Thiết kế và tính toán mạch tạo dao động 1Hz.

Hình 2.5: Mạch tạo dao động

Hình 2.6 : Dạng xung ra

Công thức tính:

Tm = ln(2) ( R1 + R2 ) C1 : thời gian điện áp mức cao.

Ts = ln(2) R2 C1 : thời gian điện áp mức thấp

Nhận xung từ bộ điều khiển đếm lên hoặc đếm xuống, đồng thời xuất ra

giá trị chuyển đến khối giải mã

Hình 2.7: Khối đếm

Khối đếm có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “15”đối với đầu xe vào

và hiển thị giá trị từ “00” đến “10”đối với đầu xe ra.Khi khối giây đếm đến giá trị

“15” và “10”,sau một chu kì xung tiếp theo thì giá trị đếm tự động reset về “00”, vàdừng lại

Hình 2.8: Mạch đếm giây từ “00” đến “15”.

- IC đếm 74192

Là loại IC tích hợp bộ nhị phân không đồng bộ,song song nó có chức năngđếm thuận nghịch Đặc biệt có thể đặt trước giá trị đếm với chân điều khiển nạp giátrị

Chức năng các chân của IC 74192:

D0 -> D3 là dữ liệu đầu vào

Q0 -> Q3 là kết quả đưa ra

TCU đếm lên

TCD đếm ngược

UP đồng hồ đếm đầu vào

DN đồng hồ đếm ngược đầu vào

PL tải song song

MR thiết lập lại đầu vào

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý của IC 74192

7 Khối hiển thị:

Trong các thiết bị để báo trạng thái hoạt động của các thiết bị cho ra cácthong số chỉ là các dãy số đơn thuần , thường người ta sử dụng “ Led 7 đoạn “ Led

7 đoạn được sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức tạp chỉ hiện thị số là

đủ chẳng hạn led 7 đoạn được dung để hiển thị nhiệt độ phòng , đồng hồ treo tườngbằng điện tử , hiển thị số lượng sản phẩm trong 1 công đoạn nào đó…

Led 7 đoạn có cấu tạo gồm 7 led đơn xếp ngang và có thêm 1 led đơnhình tròn nhỏ bên phải của led 7 thanh

8 led đơn của led 7 thanh có Anode (+) hoặc cathode (-) được nối chung với nhau vào 1 điểm và đượ đưa chân ra ngoài để nối vào mạch điện.7 cự còn lại trên mỗi led đơn của led 7 đoạn và 1 cực trên led đơn ỏ góc bên dưới

, bên phải của led 7 đoạn được đưa thành 8 chân riêng để điều khiển cho led sáng tắt theo ý muốn

- Nếu led 7 đoạn có Anode (cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0

- Nếu led 7 đoạn có Cathode (cực -) chung, đầu chung này được nối xuống Ground (hay Mass), các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1

Hình 2.16: Bảng giải mã Led 7 đoạn Anode

- Mã LED 7 đoạn Cathode chung, muốn thanh nào sáng ta xuất ra chânAnode của LED đơn đó mức 1 Từ đó ta có bảng giãi mã LED 7 đoạn Cathodechung như sau:

Hình 2.17: Bảng giải mã Led 7 đoạn Cathode

Vì Led 7 đoạn bên trong nó chứa các led đơn do đó khi kết nối cần đảmbảo qua mỗi led đơn trong khoảng 10mA- 20mA để bảo vệ led

2.4 Sơ đồ nguyên lý của mạch.

2.5 Thuyết minh nguyên lý hoạt động của mạch.

Nhấn nút start cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống mạch điều khiển bãi đỗ xe tựđộng

Khi chân SD = 1 và CD = 0 làm cho Q =1 và Q = 0, chân 1 của U1A ởmức thấp do nhận tín hiệu từ chân CD, còn chân 2 của U1A ở mức cao do nhận tínhiệu từ chân 4 của U2B, tín hiệu ở ngõ ra chân CO của U6 và U7 luôn ở mức 1 Vì

vậy, lối ra của U3B là mức 1, tín hiệu này sao khi đi qua U2A sẽ là mức 0 cấp chochân 6 của U2B,chân 5 của U2B nhận tính hiệu từ Q = 0 nên lối ra của U2B là 1cấp cho U1A Lối ra của U1A đang là mức cao được đi qua U1B trở thành mứcthấp được đưa vào chân 5 của U3 ( ic 74192 ),chân 7 của U4 nhận tín hiệu ở mứccao từ chân Q0 của U3 và các chân 1,2,6 của U4 nhận tín hiệu ở mức thấp từ cácchân Q1,Q2,Q3 của U3 sau đó giải mã hiển thị ra led 7 thanh hiển thị 1 xevào.Đồng thời khi có xe vào,tín hiệu ra của U1B qua U20 kích xung clock cấp choU16,chân Q2 của u16 sẽ chuyển từ tín hiệu thấp lên tín hiệu cao cấp cho U27.tínhiệu ra của U27 sẽ ở mức cao và cấp cho relay.relay sẽ hút công tắc chuyển từ nốiđất sang nối với nguồn cấp cho động cơ,do đó khi có xe vào động cơ sẽ quay để

mở barrie và hệ thống sẽ đếm thêm 1 vào số xe trong bãi và hiển thị ra màn hìnhhiển thị LED 7 thanh

Động cơ quay mở barrie cho đến khi gặp công tắc hành trình CT11 ( báo mởhết ).công tắc hành trình CT11 sẽ cấp tín hiệu ở mức cao cho U20 và U25.U20nhận tín hiệu ở mức cao từ CT11 sẽ cấp xung cho U16,chân Q2 của U16 sẽ ở mứcthấp do đó relay k được cấp điện sẽ nhả khóa k về nối đất.động cơ không được cấpđiện sẽ ngừng lại.Đồng thời U25 nhận tín hiệu ở mức thấp từ CT11 đầu ra của U25

sẽ ở mức cao.U19 nhận tín hiệu mức cao từ U25 sẽ phát xung clock cho U5.do đóchân Q1 của U5 sẽ có tín hiệu ở mức cao kết hợp với tín hiệu ra của mạch tạo xungNE555 với tần số 1hz qua U17 cấp xung cho U9 đếm xung rồi cấp tín hiệu mã hóacho U29 giải mã và hiển thị ra LED 7 thanh.Khi U9 đếm đến xung thứ 15 ( tức làsau 15 giây )tín hiệu từ các chân 8 và 12 của U9 và chân 12 của U29 sẽ cấp tínhiệu ra ở mức cao cho U31.ngõ ra của U31 sẽ ở mức cao,U32 nhận tín hiệu ở mứccao từ U31,ngõ ra Q1 của U32 sẽ ở mức cao.relay nhận tín hiệu ở mức cao từ U32

sẽ hút khóa k nối với nguồn.động cơ được cấp nguồn ngược chiều với nguồn cấpban đầu nên sẽ quay ngược lại

Động cơ quay ngược gặp công tắc hành trình CT12(báo đóng hết ).CT12 sẽcấp xung cho U32,do đó chân Q1 của U32 sẽ cố tín hiệu ở mức thấp.relay nhận tínhiệu ở mức thấp từ Q1 của U31 sẽ nhả khóa k về nối đất.động cwo mất điện sẽdừng lại.kết thúc quá trình đóng barrie.

Khi có xe ra:

Khi có xe ra áp tại chân ra của led thu (đặt ở lối ra) ở mức caolàm cho transistor dẫn ( VB > 0.7 V) nên lối ra ở chân C là mức thấp đi qua IC cổngđảo sẽ là mức cao.Tín hiệu này sẽ được đưa vào chân SD của IC 4013 -> chân SD

sẽ ở mức thấp cáp xung clock cho U34, chân Q1 của U34 sẽ có tín hiệu ở mứccao.relay nhận tín hiệu ở mức cao sẽ hút khóa k từ nối đất chuyển qua nốinguồn.động cơ được cấp điện sẽ quay mở barrie cho xe ra

Động cơ quay mở barrie cho đến khi gặp công tắc hành trình CT21 ( báo

mở hết ).Công tắc hành trình CT21 sẽ cấp tín hiệu ở mức cao cho U28 và U35.U35nhận tín hiệu ở mức cao từ CT21 sẽ cấp xung cho U34,chân Q2 của U34 sẽ ở mứcthấp do đó relay k được cấp điện sẽ nhả khóa k về nối đất.động cơ không được cấpđiện sẽ ngừng lại.Đồng thời U28 nhận tín hiệu ở mức thấp từ CT21 đầu ra của U28

sẽ ở mức cao.U21 nhận tín hiệu mức cao từ U28 sẽ phát xung clock cho U22.do đóchân Q1 cuả U22 sẽ có tín hiệu ở mức cao kết hợp với tín hiệu ra của mạch tạoxung NE555 với tần số 1hz qua U16 cấp xung cho U23 đếm xung rồi cấp tín hiệu

mã hóa cho U30 giải mã và hiển thị ra LED 7 thanh.Khi U23 đếm đến xung thứ 10( tức là sau 10 giây )tín hiệu từ chân 12 của U30 sẽ cấp tín hiệu ra ở mức cao choU37.ngõ ra của U37 sẽ ở mức cao,U36 nhận tín hiệu ở mức cao từ U37,ngõ ra Q1của U36 sẽ ở mức cao.relay nhận tín hiệu ở mức cao từ U36 sẽ hút khóa k nối vớinguồn.động cơ được cấp nguồn ngược chiều với nguồn cấp ban đầu nên sẽ quayngược lại

Động cơ quay ngược gặp công tắc hành trình CT22(báo đóng hết ).CT22 sẽcấp xung cho U36,do đó chân Q1 của U36 sẽ có tín hiệu ở mức thấp.relay nhận tínhiệu ở mức thấp từ Q1 của U36 sẽ nhả khóa k về nối đất.động cwo mất điện sẽdừng lại.kết thúc quá trình đóng barrie

Muốn dừng hệ thống ta nhấn nút stop,dừng cấp nguồn cho hệ thống,hệthống sẽ dừng lại

2.6 Xây dựng mạch mô phỏng trên phần mềm proteus và chạy thử.

Mạch mô phỏng hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động trên phần mềm proteus.

CHƯƠNG 3 : KẾT LUẬN 3.1 Các kết quả đạt được.

Qua việc làm đề tài trên chúng em đã thu được rát nhiều kiến thức về nhiều môn học,đây là kiến thức tổng hợp của các môn như đo lường cảm biến,truyền động điện…Qua đề tài chúng em cũng đã biết và hiểu hơn về một số loại cảm biến,IC,động cơ…phổ biến trên thị trường.Do vậy trong quá trình thực hiện đề tài chúng em đã biết cách tổng hợp và vận dụng các kiến thức trên để hoàn thành đề tài này

3.2 Các hạn chế còn tồn tại của bản thiết kế và phương hướng khắc phục.

vé xe…Từ các tín hiệu thu được từ cảm biến sẽ phân tích,điều khiển hệ thống cóthể hoạt động ổn định,chính xác,tiết kiệm năng lượng đồng thời giám sát đượctoàn bộ hệ thống

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô !