nhóm bt lớn vi mạch

Chương 1: Trình bày về các mạch chức năng sử dụng trong hệthống 1.1 Phân tích yêu cầu công nghệ  Nếu cảm biến phát hiện xe có tín hiệu sẽ nâng cổng ra hoặc cổng vào  Khi có đủ số lượng

NHÓM THỰC HÀNH: Nhóm 10 – Lớp điện 6 –K10

SINH VIÊN THỰC HIỆN: Phạm Văn Cường

Đỗ Hải Đăng Nguyễn Thế Thụy Trần Văn Tiến Nguyễn Bá Thỏa

MỤC LỤC

Chương 1: Trình bày về các mạch chức năng sử dụng trong hệ thống 4

1.1 Phân tích yêu cầu công nghệ 4

1.2 Các linh kiện cần dùng trong bài- mục đích sử dụng 5

Chương 2: Thiết kế hệ thống bãi đỗ xe tự động và giám sát nhiệt độ 5

2.1 Sơ đồ khối bố trí linh kiện trong bài 5

2.2 Liệt kê các linh kiện sử trong bản thiết kế 6

2.3 Xây dựng mạch thuẩn hóa cho cảm biến nhiệt độ với dòng đầu ra từ (0 ÷ 20)mA 7

2.4 Xây dựng mạch phát xung chuẩn cung cấp cho các bộ đếm dùng timer 555 11

2.5 Trình bày sơ đồ chân, bảng chân lý và ứng dụng các vi mạch sử dụng 19

2.6 Sơ đồ nguyên lý của mạch 21

2.7 Thuyết minh nguyên lý hoạt động của mạch 22

2.8 Xây dựng mạch mô phổng trên phần mềm proteus và chạy thử 24

Chương 3: Kết luận 3.1.Các kết quả đạt được 24

3.2.Các hạn chế tồn tại của bản thiết kế và phương hướng khắc phục 25

MỞ ĐẦU

Ngày nay sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc

sống con người có những thay dổi ngày càng tốt hơn, với những thiết bị

hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Đặc

biệt góp phần đó là ngành kỹ thuật điện-điện tử 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 ứng dụng trong cuộc sống và sản

xuất Từ những thời gian đầu kỹ thuật số cho thấy ứng dụng ưu việt và

ngày càng được khẳng định thêm Những thành tựu đó có thể biến những

cái tưởng chừng không thể thành có thể góp phần nâng cao đơi sống vật

chất con người

Xuất phát từ thực trạng tắc nghẽn giao thông ở các thành phố lớn

như Tp Hà Nội và Tp Hồ CHí Minh ở nước ta và cả trên thế giới với sự

gia tăng của các phương tiện giao thông (đặc biệt là ô tô) một nhu cầu về

bãi đỗ xe cho các phương tiện giao thông là cấp bách Một mặt giảm tắc

nghẽn giao thông, mặt khác nó còn đem lại mặt thẩm mỹ cho các thành

phố hiện đại Với lý do đó, nhóm chúng em thiết kế mô hình bãi đỗ xe tự

động.Sau một thời gian học tập và được sự giúp đỡ của cô giáo bộ môn

và nỗ lực của bản than chúng em “thiết kế mạch điều khiển bãi đỗ xe tự

động có giám sát nhiệt độ’’ nhưng do kiến thức và kinh nghiệm có hạn

nên không thể tránh được sai xót Chúng em rất mong sự giúp đỡ các thầy

cô giáo bộ môn nhằm phát triển thêm về đề tài này

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Chương 1: Trình bày về các mạch chức năng sử dụng trong hệ

thống

1.1 Phân tích yêu cầu công nghệ

 Nếu cảm biến phát hiện xe có tín hiệu sẽ nâng cổng ra hoặc cổng vào

 Khi có đủ số lượng xe sẽ vô hiệu cảm biến xe vào

 Đèn trong bãi xe bật từ 18h-6h sáng hôm sau hằng ngày

 Khi nhiệt độ trong bãi xe vượt quá 59 độ C sẽ có còi báo hiệu đồng thời

 Cổng logic.

Mục đích: tổng hợp tín hiệu đầu vào và thay đổi hoặc giữ nguyên ở tín hiệu đầu ra

 Loa

Mục đích: cảnh báo khi có nhiệt độ vượt quá mức cho phép

Chương 2: Thiết kế bãi đỗ xe tự động và giám sát nhiệt độ

2.1 Sơ đồ bố trí linh kiện.

KHỐI HỒNG NGOẠI

KHỐI ĐIỀU KHIỂN

KHỐI

KHỐI GIẢI MÃ

KHỐI HIỂN THỊ

Stt Tên linh kiện Số lượng Ghi chú

19 1N4007 8 Diode

2.3 Mạch chuẩn hóa cho cảm biến nhiệt độ với dòng điện đầu ra (0-20mA).

2.4 Sơ đồ chân, bảng chân lý và ứng dụng các vi mạch sử dụng.

2.4.1 IC 74LS192

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

Sơ đồ chân:

D0>D3: Là tín hiệu đầu vào.

Q0>Q3: Là tín hiệu đầu ra

TCU, TCD: là các chân carry(mang), dùng để nối tiếp các IC khác

UP: Đếm xung đầu vào tăng

DN: Đếm xung đầu vào giảm

PL: là chân Preset (là chân đặt trước giá trị), khi lên cao (high) thì ko làm

gì, thấp(low) thì nhận dữ liệu từ D0 đến D3 làm giá trị đếm đầu tiên (giá trị đặt trước)

MR: là Master Clear, để lên cao là reset, thấp là chạy bình thường

Chân A0A3: giá trị đầu vào.

Sơ đồ nguyên lý:

2.4.3 IC NE555

IC 555 là một loại linh kiện khá là phổ biến dễ dàng tạo được xung vuông

và có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản,điều chế được độ rộng xung Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt hay là những mạch dao động khác

Sơ đồ chân:

Chân 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC

Chân 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được

dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp

Chân 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic

Chân 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra

Chân 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555Chân 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác

và cũng được dùng như 1 chân chốt

Chân 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử

Chân 8 (Vcc): là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động

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

R7 10k

R8 2.2k

C1 100u C2

4.7u

R 4

U50 555

A B C D

Hình3.5: Mạch tạo dao động

Hình 3.6: Dạng xung raCông thức tính:

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

Ts = ln(2) R C : thời gian điện áp mức thấp

Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện

áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Chúng cũngkhông yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh Cảm biến

LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị hiệu điện thế nhất định tại chân Vout (chân giữa) ứng với mỗi mức nhiệt độ

Sơ đồ chân cảm biến LM35:

Thông số kỹ thuật:

 Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V

 Điện áp ra: -1V đến 6V

 Công suất tiêu thụ là 60uA

 Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC

 Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C

 Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải

 Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C ngoài khoảng

-55°C tới 150°C

2.4.5 Led 7 thanh

Hình 2.4.5.1 Led 7 thanh trên thị trường

Hình 2.4.5.2 Sơ đồ chân led 7 thanh

Đèn led 7 đoạn được sử dụng để hiển thị dữ liệu được xử lý bởi thiết bị điện tử

số Chúng có thể hiện thị các số từ 0 đến 9 và các chữ cái từ A đến F và một vài

1 1 1

Hình 2.4.6.1: 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 2.4.6.2 : Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NOTNhận xét: Tín hiệu giữa ngõ ra và ngõ vào luôn ngược mức logic nhau

 Cổng NOR

Dùng để thực hiện phép cộng phủ định logic

Nhận xét: tín hiệu ngõ vào có 1 tín hiệu ở mức 1 sẽ có tín hiệu ra ở mức 0.

Nhạn xét: Khi tín hiệu đầu vào ở cả 2 chân là mức 0 sẽ cho ra tín hiệu là mức 0 còn lại sẽ là mức 1.

2.5 Chức năng và nhiệm vụ các khối.

2.5.3 Khối đếm

Nhận xung từ bộ điều khiển đếm lên hoặc đếm xuống, đồng thời xuất ra giá trị chuyển đến khối giải mã

Hình ảnh về khối đếm

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

và hiển thị giá trị từ “19” đến “00”đối với đầu xe ra Khi khối giây đếm đến giátrị “00” ,sau một chu kì xung tiếp theo thì giá trị đếm tự động reset về “15” và

“13”, và dừng lại

Mạch đếm dây từ 0015

2.5.4 Khối hiển thị.

Trong các thiết bị để báo trạng thái hoạt động của các thiết bị cho ra các thong 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 tường bằng điện tử , hiển thị số lượng sản phẩm trong 1 công đoạn nào

Bảng chân lí

2.6 Sơ đồ nguyên lí của mạch

Trong mạch chúng em thay cảm biến quang nhận biết xe ra vào bằng nút ấn

đơn Khi có xe đầu vào nút ấn thay đổi trạng thái từ mở sang đóng, đồng thời thay đổi mức điện áp từ cao sang thấp Cấp 1 xung vào chân up của bộ giải mã 74LS192 lúc này bộ giải mã sẽ tăng lên 1 giá trị và hiển thị ra qua khối hiển thị gồm 2 con led 7 thanh BCD

Đồng thời khi nút nhấn thay đổi trạng thái cũng cấp tín hiệu cho khối xe vàohoạt động Lúc này sẽ cấp tín hiệu mức thấp cho U26 làm thay đổi trạng tháiđầu ra U26 từ múc 1 sang mức 0 tín hiệu này được cấp cho khối dao độngNE555 U19 qua một cổng not đảo tín hiệu sang mức 1 kích mở khối dao độnglàm cho khỗi dao động dùng NE555 bắt đầu tạo xung với tần số gần 5hz cấpcho bộ giải mã gồm 2 IC74LS192 để đếm lùi từ giá trị 15 về 00 Bên cạnh đóđộng cơ 1 sẽ quay theo chiều thuận mở barrie đến khi gặp công tắc hành trìnhCTH1 động cơ dừng Khi thời gian đếm về 00 tín hiệu ra lúc này ở U9 sẽ là1keets hợp với tín hiệu 1 từ U8 qua cổng and U5 cấp tín hiệu 1 vào 1 chân cổng

OR U26 chân còn lại lấy tín hiệu từ nút bấm, kết hợp 2 giá trị tại 2 chân truyềntín hiệu 1 tại đầu ra của U26 tín hiệu này được cáp cho NE555 U19 qua cổngNOT đảo tín hiệu sang mức thấp khóa U19 led ngừng đếm Tín hiệu mức cao tịđầu ra U26 được cấp cho 2 đầu 2 trở R20 và R18 đồng thời kích mở transitorlàm thay đổi trạng thái rơle đảo chiều động cơ Động cơ quay theo chiều nghịchđóng barrie đến khi gặp công tắc hành trình CTH2 động cơ dừng

Khi có xe ra:

Khi có xe đầu ra nút ấn thay đổi trạn thái từ mở sang đóng, đồng thời thay đổimức điện áp từ cao sang thấp Cấp 1 xung vào chân DN của bộ giải mã74LS192 lúc này bộ giải mã sẽ giảm đi 1 giá trị và hiển thị ra qua khối hiển thịgồm 2 con led 7 thanh BCD

U16 từ mức 1 sang mức 0 tín hiệu này được cấp cho khối dao động NE555 quamột cổng AND_2 đảo tín hiệu sang mức 1 kích mở khối dao động làm cho chokhối dao động dùng NE555 bắt đầu tạo xung với tần số 5hz cấp cho bộ giải mãgồm 2 IC74LS192(U9, U11) để đếm giá trị từ 19 về 00 Bên cạnh đó động cơ 2

sẽ quay theo chiều thuận mở barrie đến khi gặp công tắc hành trình CTH3 động

cơ dừng Khi thời gian đếm về 00 tín hiệu ra lúc này ở U7 sẽ là 1 kết hợp với tínhiệu 1 từ U8 cấp tín hiệu 1 vào chân còn lại lấy tín hiệu từ nút bấm, kết hợp 2giá trị tại 2 chân truyền tín hiệu 1 tại đầu ra của U13 tín hiệu này được cấp choNE555 qua cổng AND đảo tín hiệu sang mức thấp khóa U1 led ngừng đếm Tínhiệu mức cao tại đầu ra U13 đồng thời kích mở transitor làm thay đổi trạng tháirơle đảo chiều động cơ Động cơ 2 quay theo chiều nghịch đóng barrie đến khigặp công tắc hành trình CTH2 động cơ dừng

3.8 Mạch mô phỏng trên proteus và chạy thử

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.Tuy vậy do còn hạn chế về mặt kiến thức nên

chúng em còn mắc rất nhiều lỗi và sai sót,mong cô cho ý kiến để chúng em có thể hoàn thành tốt hơn các đề tài sau này

Chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Nguyễn Thu

Hà đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo để giúp chúng em hoàn thành đề tài này

3.2 Hướng phát triển

Từ một hệ thống được xây dựng còn khá đơn giản,nhưng nó cũng là

nguyên tắc cơ bản của một bãi đỗ xe thông minh.Từ hệ thống này chúng ta có thể phát triển thành 1 phần trong hệ thống lớn với các bước soát vé,phân loại xe,tính tiền vé xe…Từ các tín hiệu thu được từ cảm biến sẽ phân tích,điều

khiển hệ thống có thể hoạt động ổn định,chính xác,tiết kiệm năng lượng đồng thời giám sát được toàn bộ hệ thống