Đồ-án-mạch-đếm-xe-ô-tô-vào-ra-gara

Trong đó sự tích hợp các mạch điện – điện tử ngày càng trở lên thiết yếu khi mà công nghệ ngày càng phát triển hơn tiến tới thời đại vi xử lý những mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích s

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM XE RA VÀO GARA Ô TÔ

Giáo Viên Hướng Dẫn: Nguyễn Thành Long

Sinh Viên Thực Hiện: 1 Tống Đăng Quân

2 Ngô Linh Xuân Quang

Khoa: Điện-Điện Tử

Chuyên Ngành: Điện Tử Công Nghiệp

Lớp: 112152.2

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2014

Giảng viên hướng dẫn

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

NỘI DUNG 4

CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Xây dựng sơ đồ khối toàn mạch 5

2 Nguyên tắc hoạt động của khối 5

2.1 Khối nguồn 6

2.2 Khối tạo tín hiệu 7

2.3 Khối mã hóa 8

2.4 Khối giải mã 9

2.5 Khối hiện thị- Led 7 thanh 10

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM XE RA VÀO GARA Ô TÔ 11

1 Sơ đồ nguyên lý của mỗi khối và tính toán chọn linh kiện 11

1.1 Khối nguồn 11

1.2 Khối thu phát tín hiệu 12

1.3 Khối đếm hiện thị 12

2 Sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc hoạt động toàn mạch 13

2.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 13

2.2 Nguyên tắc hoạt động của mạch 14

3 Yêu cầu đồ án 16

KẾT LUẬN 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

PHỤ LỤC 19

1 IC 7805 19

2 IC74192 20

3 IC7414 22

4 IC7447 23

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống con người đã được thay đồi ngày càng tốt hơn, mang lại sự tiện lợi tối ưu với nhưng trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Góp phần vào sự nghiệp đó thì nghành kỹ thuật điện tử góp một phần không nhỏ trong trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước Trong đó sự tích hợp các mạch điện – điện tử ngày càng trở lên thiết yếu khi mà công nghệ ngày càng phát triển hơn tiến tới thời đại vi xử lý những mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích sẽ dần được loại bỏ và thay vào đó sẽ là những mạch gọn nhẹ hơn và được ưa chuộng hơn Những thành tựu đó biến cái tưởng chừng không thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống tinh thần cho con người.

Trong có ngành “Kỹ thuật số ” có vai trò quan trọng và áp dụng trong việc điều khiển số trong công nghệ hiện đại Kỹ thuật số ra đời đã và đang làm thành một cuộc cách mạng trong mọi lĩnh vực cuộc sống hiện đại từ chiếc nồi cơm máy giặt điều hòa điện thoại v.v đến truyền hình,chụp ảnh, công nghệ thông tin.Những ứng dụng quan trọng của nó trong các công ty lớn nhỏ là không thể kể hết.Sản xuất trực tiếp từ các nhà máy và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em thấy được nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trong nhưng khâu đơn giản của sản xuất tự động hóa

là số lượng sản phẩm làm ra đc đếm một cách tự động Tuy nhiên với doanh nghiệp vừa

và nhỏ việc tự động hóa chưa hoàn toàn được áp dụng trong những khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì sản phẩm vẫn sử dụng nhân công từ những điều đã thấy đó chúng em muốn giúp môt điều gì nhỏ để giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay, giúp tăng hiệu suất làm việc và tính chính xác trong công việc lên nhiều lần Đối với nhiều tiện ích cho các siêu thị cửa hàng hay cụ thể hơn là đếm xe ra vào gara ô tô cần quản lý số lượt người ra vào để biết được tình hình kinh doanh của siêu thị, cửa hàng Vậy chúng em quyết định thiết kế mạch đếm số xe ra vào gara ô tô Vậy chúng êm quyết định làm mạch này vì nó phù hợp với thực tế và nó thực sự có ý nghĩa với chúng em vì đã đóng góp một phần nhỏ cho xã hội

Nhận thấy khả năng ứng dụng rộng rãi của mạch đếm số lượt xe ra vào cửa gara ô tô.Chúng em đã nghiên cứu và thiết kế mạch dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy

Nguyễn Thành Long Vì kiến thức và kinh nghiệm của chúng em còn hạn chế nên đồ án

không tránh khỏi sai xót Chúng em rất mong sự đang giá của quý thầy cô và bạn bè, để

đồ án được hoàn thiện hơn.

NỘI DUNG Chương I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Xây dựng sơ đồ khối toàn mạch

Bộ tạo tín hiệu

Bộ mã hóa

Bộ giải mã

Ở đây chúng ta biến đổi điện áp 220V AC-50Hz xuống còn 24V AC-3A

Mục đích là cấp đầy đủ cho bộ biến đổi và bộ lọc để có điện áp 1 chiều mongmuốn

2.1.2 Khối chỉnh lưu

Thành phần chỉnh lưu là biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiềuthông qua 4 con diode chỉnh lưu Đây là sơ đồ chỉnh lưu cả chu kỳ với dạng sóngđầu vào và đầu ra sau chỉnh lưu như sau:

Hình 1.2: Điện áp sau chỉnh lưu

Điện áp sau chỉnh lưu vẫn có dạng nhấp nhô như ngọn núi và điện áp này vẫn coinhư 1 chiều nhưng chưa ổn định

2.1.3 Khối lọc

- Có tác dụng san bằng điện áp một chiều đập mạch U3 thành U4 ít nhấp

nhô hơn

- Tụ điện có điện dùng càng lơn thì điện áp đầu ra càng phẳng.

Hình 1.3: Điện áp sau khi được lọc bằng tụ điện

Tụ gốm có tác dụng lọc xung đột biến

2.1.4 Khối ổn áp

- Dòng họ 78xx cho ra nhiều loại ổn áp khác nhau VD 7805 cho ra điện

áp ổn định 5V

- Điện áp vào của 78xx là điện áp 1 chiều <= 40V

- Dòng điện không vượt quá 1A

- Dòng đỉnh là 2.2A

- Công suất tiêu tán cực đại có tản nhiệt là 15W

- Đảm bảo thông số là Vi-V0=2V đến 3V ( lúc đó mạch mới hoạt động

ổn áp được)

- Tản nhiệt tốt cho 78xx khi 78xx rất nóng

Đôi với khi cấp 29V thì 78xx nóng khi có tải và chú ý tản nhiệt cho nó.Để nóng khá phát sinh thì 78xx sẽ bị hỏng

2.2 Khối tạo tín hiệu

- Có nhiệm vụ phân biệt tín hiệu, mã hóa tín hiệu thành xung.

Chuyển đổi nối tiếp xang song song

Dao động

có điềukiện

Hình 1.4:Sơ đồ khối phát

● Giải thích

- Khối chọn chức năng và mã hóa Khi người dùng sử dụng bấm vàonhưng chức năng để phát lệnh yêu cầu của mình mỗi phím chức năng tương ứng với 1 sốthập phân Mạch sẽ chuyển hóa thành mã nhị phân tương ứng dưới mã tín hiệu gồm cácbit 0 và 1 số bít trong mã nhị phân gồm

Giải mã

Mạch điều khiển

4 bit và 8 bit tùy thuộc vào phím chức năng nhiều hay ít

- Khối dao động có điều kiện khi nhấn 1 phím chức năng thì đồng thời

khởi động dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác địnhthời gian chuẩn mỗi bit

- Khối chốt dữ liệu và khối chuyển song song ra nối tiếp : Mã nhị phân

tại mạch mã hóa sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu songsong ra nối tiếp Mạch chuyển đổi song song xang nối tiếp được điềukhiển bởi xung đông hồ và mạch định thời gian nhằm kết thúc đúng lúcviệc chuyển đồi đủ bit của 1 mã lệnh

- Thiết bị phát: Là 1 Led hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit = “1” thì

led phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó Khi mã lệnhcủa bit có giá trị = “0” thì Led không sáng Do đó bên thu không nhậntín hiệu xem như bit = “0”

Chuyển đổinối tiếp xang song song

Giải mã

Dao động

có điều kiện

Hình 1.5: Sơ đồ khối thu

Mạch điều khiển

● Khái niệm mã hóa tín hiệu

mã hóa là phương pháp để biến thông tin (phim ảnh, văn bản, hình ảnh ) từđịnh dạng bình thường sang dạng thông tin không thể hiểu được nếu không cóphương tiện giải mã

● Sơ đồ khối

Hình 1.6:Sơ đồ khối giải mã

Bộ đếm IC có chức năng đếm số, mỗi xung tác động số sẽ nhảy trên led 7 thanh

2.4 Khối hiện thị - Led 7 thanh

- Đèn thị thị gồm 7 đoạn 7 diode phát quang hay 7 chỉ thị tinh thể lỏng.

Mỗi bit thể hiện bắng sang led a,led b đến led g

- Có 2 loại led là anot chung và katot chung

- Nhờ 7 đoạn led này ta có thể đếm số từ 0 đến 9

Hình 1.7:Sơ đồ giải mã và hiển thị

● Giải mã BCD sang Led 7 thanh:

- Khi bộ Led 7 thanh được sử dụng rỗng rãi 1 con IC với tên là “ bộgiải mã BCD sang 7 đoạn” nhằm đơn giản hóa việc sử dụng led 7thanh Dữ liệu được định dạng kiểu nhị phân sau khi được IC xử lý

sẽ được hiện thị chính xác lên Led 7 thanh với dạng số thừ 0 đến 9

- Mặc dù IC này không cần chốt, nhưng tròn IC có sẵn 4 bit

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM XE RA VÀO GARA

Ô TÔ

1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động các khối và tinh toán chọn lọc linh kiện

1.1 Khối nguồn

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

● Tính toán chọn linh kiện

- Yêu cầu đề bài là điện áp 5V DC mà điện áp đầu vào là 220V AC nên ta cóthể dùng máy biến áp 220V AC – 24V DC 3A , 220V AC – 12V DC 1A trong

đề tài này chúng em chọn 220V AC – 24V DC 3A vì có sẵn trong bộ linh kiêncủa chúng em

- Chỉnh lưu cầu

- Tụ lọc

Tụ lọc có điện dung lớn để san phảng điên áp giảm độ gợn của sóngTrong đồ án này chúng em chọn tụ 1000µ và 100µ để san phẳng điện áp

Tụ lọc cao tần 104 vì tụ này có tần số lọc lơn

Chứng minh bới công thức

f=1/(2π.Xc.C)

- IC ổn áp

Có 2 linh kiện họ ổn áp là 78xx và 79xx

Họ 78xx là cho ra điện áp dương, còn xx là giá trị đầu ra như 5V 9V 12V

Họ 79xx là cho ra điên áp âm, còn xx là giá trị đầu ra như -5V -9V -12V

Đồ án này cần điện áp 5V lên em chọn 7805

1.2 Khối thu phát tín hiệu

Hình 2.2: Khối thu phát tín hiệu

● Lựa chọn linh kiện

- Led thu phát có 2 loại: loại 2 chân và 3 chân Trong đồ án này chúng em sửdụng loại 2 chân vì giá thành rẻ mà vẫn hiệu quả Led phát màu trằng, Led thumàu đen

- Sử dụng con tranzitor NPN như 1 khóa điện từ để đưa tín hiệu cho IC 7414

1.3 Khối hiển thị

● Lựa chọn linh kiện

- Cổng NOT là cổng logic mà ngõ có 1 ngõ vào và 1 ngõ ra là X=Ā

Có nhiều IC cấu tạo của nó tích hợp nhiều công NOT như IC 7404, IC7413,IC7414 đồ án chúng em sử dụng là IC 7414

-IC mã hóa – đếm

Các IC hỗ trợ đếm và giải mã giải mã Led 7 thanh như CD4511, 74HC47,74HC48 Trong đồ án này chúng em dùng 74HC47

-Led hiển thị

Trong các thiết bị, để hiện thị trạng thái hoạt động của các thiết bị đó người ta

sử dụng các dãy số đơn thuần người ta sử dụng Led 7 thanh để hiện thị Vậy đểhiện thị từ 00 đến 99 số người ra vào cửa siêu thị ta sử dụng 2 con Led 7 thanh

2 Sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc hoạt động toàn mạch

2.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 2.2 Nguyên tắc hoạt động toàn mạch

● Nguồn 1 chiều

Sau khi sử dụng máy biến áp ta được nguồn 12V AC Sau đó ta cho nguồn quachỉnh lưu cầu thì ta được nguồn DC và qua tụ được san phẳng điện áp, san phẳng tần số

và qua IC 7805 để có nguồn 5V để sử dụng cho toàn mạch

Khi cấp nguồn 1 chiều 5V thì có 2 trường hợp xảy ra đó là tín hiệu( xe) đi qua vàtín hiệu xe không đi qua

- Led phát thu vẫn hoạt động bình thường vì đc cấp nguồn 5V Led phát vẫn phát đểled thu nhận tín hiệu khi led thu nhận tín hiệu thì điện trở led thu giảm dần về 0 nên dòngđiện đi thẳng xuống mass Do đó tranzitor không dẫn vì theo công thức tính:

UB= (UxRled thu)/(Rled thu+R2)=( 5 x 0)/(0+104 ) = 0V

Đầu vào cổng NOT sẽ ở mức cao, qua cổng NOT sẽ ở mức thấp tín hiệu vào IC

74192 sẽ là xung mức thấp nên IC lúc này sẽ không đếm, không có tín hiệu cho IC7447lên sẽ không hiện thị Led 7 thanh

● Khi có tín hiệu đi qua

- Tín hiệu đó sẽ che Led thu, led thu sẽ không nhận được tín hiệu từ led phát điện trởcủa led thu sẽ rất lớn lên điện áp ở cực B tranzitor sẽ lớn hơn 0V

Vì theo công thức : UB= (UxRled thu)/(Rled thu+R2)

Tranzitor dẫn gây sụt áp ở cực C lúc đó chân JP2 ở mức thấp 0V ( vì điện áp lúc này

từ cực C xuống mass) Chân JP1 ở mức thấp khi qua cổng NOT sẽ được đảo thành mứccao vì chân 5 cửa IC 74192 tích hợp ở mức thấp lên nó sẽ nhảy trạng thái từ bộ mã hóalúc này sẽ có đầu ra là 0001 Đầu vào của bộ giải mã

Khi giải mã xong tín hiệu sẽ được hiển thị lên led 7 thanh là 01 và sẽ giữ nguyêntrang thái cho đến khi có sản phẩm tiếp theo đi qua và đi khỏi đường sáng lade thì nó sẽnhảy trạng thái tiếp theo là 02 Cứ như vậy khi có sản phẩm tiếp theo và hoạt động cũngnhư vậy

KẾT LUẬN

Khi nghiên cứu đề tài này chúng em muốn phát huy thành quả ứng dụng của kỹ thuật sốnhằm tạo ra những sản phẩm, những thiết bị tiên tiến và đạt hiệu quả cao hơn trong cuộcsống Ngoài ra trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài là một cơ hội để kiểm tra lạinhưng kiến thức đã học ở trường đồng thời phát huy tính sáng tạo khả năng giải quyếtvấn đề theo yêu cầu đặt ra Trong đồ án này chúng em thức hiện mạch đếm xe bằngphương pháp đếm tín hiệu Như vậy mỗi tín hiệu đi qua thì phải có 1 thiết bị cẩm nhận tínhiệu thiết bị này gọi là cảm biến( led thu phát) Khi có tín hiệu đi qua cảm biến sẽ nhận

và tạo thành 1 xung điện đưa về khối xử lý để tăng dần số đếm Tại một thời điểm tứcthời đê xác định được số đếm cần phải có một bộ hiển thị là led 7 thanh

Hướng phát triển của đồ án: nó sẽ xuất hiện nhiều trong các nhà mấy công ty mộttrong những khâu đơn giản trong dây truyền sản xuất tự động hóa là số lượng sản phẩmlàm ra được đếm một cách tự động thay thế cho con người và nâng cao nâng suất laođộng của công ty

Trong quá trình thực hiện đồ án chúng em được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô

trong khoa điện – điện tử đặc biệt là thầy Nguyễn Thành Long đã tận tình chỉ bảo chúng

em trong suốt quá trình thực hiện đồ án Do kiến thức còn hạn hẹp lên trong quá trìnhthực hiện đồ án chúng em còn gặp nhiều sai xót, mong các quý thầy cô trong hội đồngkảo thi bỏ qua và có hướng giúp đỡ chúng em có thể hoàn chỉnh đồ án của mình

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

TÀI LIỆU THAM KHẢO

● Giáo trình “ Kỹ thuật số”

- Tác giả : Phạm Ngọc Thắng – Bùi Thị Kim Thoa

● Sách linh kiện điện tử tác giả: Giảng viên Lê Thị Hồng Thắm Trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh

● Sách sở đồ chân linh kiện bán dẫn tác giả: Dương Minh Trí – xuất bản lần thứ 5, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật

● Tìm trên Internet (google.com, tailieu.vn, dientuvietnam.vn, hoiquandientu.vn)

PHỤ LỤCCác IC dùng trong đồ án

1 IC 7805

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

VD: 7805 ổn áp 5V,7812 ổn áp 12V.

Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau

Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân (IC 7812 tương tự)

1.2 Một số thông số kĩ thuật

- Dòng cực đại có thể duy trì 1A

- Dòng đỉnh 2.2A

- Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W

- Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W

+ )Nếu vượt quá ngưỡng 4 ý trên 7805 sẽ bị cháy.

+) Thực tế ta nên chỉ dùng công suất tiêu tán =1/2 giá trị trên Các giá trị cũng không nên

dùng gần giá trị max của các thông số trên Tốt nhất nên dùng ≤ 2/3 max Hơn nữa các thống số trên áp dụng cho điều kiện chuẩn nhiệt độ 25 độ C

IC 7805 còn phụ thuộc vào áp rơi trên nó.

*Một số điểm lưu ý khác:

+) Thực tế áp lối ra có thể đạt giá trị nào đó trong khoảng 4.8 5.2 V Nên nếu đo được áp

là 4.85V thì ta không vội kết luận là IC bị hỏng

+) Độ trôi nhiệt của 7805 xấp xỉ: 1mv/1 độ C Nó có hệ số trôi nhiệt âm, nên nhiệt độ

tăng, điện áp ra sẽ giảm

VD:Nếu ở 25 độ C, điện áp lối ra là 4.98V, thì rất có thể tại 65 độ, ta đo được thế lỗi ra cỡ: 4.94 độ C

- Chân 15,1,10,9 là dữ liệu đầu vào.

- Chân 12 là dữ liệu chuyển tiếp đếm thuận

- Chân 13 là dữ liệu chuyển tiếp đếm ngược

- 3,2,6,7 (Qa,Qb,Qc,Qd) là các đầu ra của bộ đếm

3 IC 7447

- IC 7447 hoạt động ở mức tích cực thấp

- IC 7447 giải mã led 7 đoạn có nghĩa đầu vào là mã BCD đầu

ra là hiện thị led 7 đoạn 7447 là IC giải mã led 7 đoạn có Anot chung

- Sơ đồ các chân và chức năng các chân

- Các chân 1,2,6,7 :là đầu vào của tín hiệu BCD

- Chân số 3: để kiểm tra led 7 đoạn cũng như các ngõ ra của IC

- Chân 4 : chân cho phép đầu ra

- Chân 5: cho phép loại bỏ số 0 không mong muốn ở bộ hiện thị

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

- Chân 8,16 chân cấp nguồn cho IC Trạng thái đầu vào của IC 7447