• Yêu cầu:
Nhằm mục đích để người lái xe phát hiện có xe tại đường ngang hoặc phía đường đối diện khi đi đến ngã tư, các bạn hãy thiết kế một hệ thống đèn báo khi có xe đặt tại ngã tư giữa đường chính (đường ưu tiên) và đường phụ (đường không ưu tiên). Giả sử ngõ ra của các cảm biến phát hiện xe đặt tại đường phụ là A, B và đường chính là c, D theo các yêu cầu sau:
- Đèn xanh của đường chính (X) sáng khi cả hai bên đường chính là C- D đều có xe (C=l và D=l).
- Đèn xanh của đường chính (X) sáng khi một trong hai bên đường chính có xe (C=l hoặc D=l) và hai bên đường phụ A-B không đồng thời có xe (A=o, B=1 hoặc A=l, B=o hoặc A=o, B=0).
- Đèn xanh của đường phụ (Y) sáng khi cả hai bên đường phụ là A-B đều có xe (A=l và B=l) và hai bên đường chính C-D không đồng thời có xe (C=o, D=1 hoặc c=l, D=o hoặc c=o, D=0).
- Đèn xanh của đường phụ (Y) sáng khi một trong hai bên đường phụ A-B có xe trong khi cả hai bên đường chính C-D đều không có xe (C=o và D=0).
Bình thường khi các bên đường không có xe thì chỉ có đèn xanh của đường chính (X) sáng.
• Thiết kế:
A B c D
- Từ các yêu cầu trên, ta sẽ xây dựng một mạch điều khiển với các ngõ vào là 4 cảm biến phát hiện xe tương ứng với 4 tín hiệu (A, B, c, D) và ngõ ra là 2 tín hiệu điều khiển đèn báo (X) và (Y). Với mức tích cực của các cảm biến vào là mức 1 (phát hiện có xe) và mức tích cực của đèh ngõ ra là mức 1 (đèn sáng).
- Tiếp theo, ta lập bảng các trạng thái ngõ vào/ra theo các yêu cầu trên.
Bảng ỉ. 8. Bảng trạng thái các ngõ vào ra Trạng Ngõ vào Ngô ra
thái A B c D X Y
0 0 0 0 0 1 0
1 0 0 0 1 1 0
2 0 0 10 1 0
3 0 0 11 1 0
4 0 10 0 0 1
5 0 10 1 1 0
6 0 110 1 0
7 0 111 1 0
8 10 0 0 0 1
9 10 0 1 1 0
10 10 10 1 0
11 10 11 1 0
12 110 0 0 1
13 110 1 0 1
14 1110 0 1
15 1111 1 0
- Dựa vào bảng trạng thái ta viết biếu thức các hàm ngõ ra X và Y tương ứng với các trạng thái ngõ vào dưới dạng rút gọn nhất (sử dụng các định lí trong đại số Boole hoặc phương pháp bảng Karnaugh). Sau đây, ta thực hiện rút gọn hàm Y bằng phương pháp bảng Karnaugh.
—► Y = AB(C+D) +CD(A+B)
—>X = Y
- Xây dựng mạch điều khiển: từ biếu thưc
logic X, Y ở trên ta xây dựng mạch
điều khiển sử dụng các cống logic với các ngõ vào là 4 biến (A, B, c, D) và 2 ngõ ra là X, Y.
• Thực hành:
- Sinh viên thực hiện lắp ráp mạch điện như hình 1.57 trên.
- Lập bảng trạng thái ngõ vào/ra và so sánh với bảng trạng thái được tính theo lý thuyết.
- Nhận xét các kết quả thực hiện.
Hình ỉ. 57. Sơ đồ mạch đèn báo tại ngã tư
1.5.2. Mạch điều khiển chọn nút nhấn U’U tiên
• Yêu cầu:
- Một ứng dụng điều khiến được sử dụng nhiều trong các chương trình như “7 sắc cầu vòng” hay “Đường lên đỉnh Olympia”, ... là mạch điều khiển chọn nút nhấn ưu tiên hay nói cách khác là sự ưu tiên cho nhóm đội bấm nút nhanh nhất đế chọn câu trả lời, khi đó đèn của đội đó sẽ sáng và chuông reo lên, còn các nhóm đội khác bấm nút chậm hơn thì đèn và chuông của đội mình sẽ không có tác dụng.
- Hình 1.58 mô tả hoạt động mạch điều khiển trong chương trình gồm 2 đội tham gia. Khi nhóm đội A nhấn nút thì mạch điều khiến sẽ tạo ra 2 tín hiệu đồng thời: một tín hiệu làm cho bóng đèn của đội (hoặc chuông) sáng và tín hiệu còn lại sẽ vô hiệu hóa mạch điều khiển của nhóm .đội B. Và ngược lại, khi đội B nhấn nút sẽ vô hiệu hóa mạch điều khiển của đội A.
Hình 1.58. Sơ đồ khối mô tả hoạt động mạch chọn nút nhấn ưu tiên
• Thiết kế:
- Từ các yêu cầu trên, ta sẽ sử dụng các cổng logic và các phần tử khác để xây dựng mạch điện và được trình bày như hình bên dưới.
Hình 1.59. Sơ đồ chi tiết mạch chọn nút nhấn ưu tiên
Thực hành:
- Sinh viên thực hiện lắp ráp mạch điện như hình 1.59 trên.
- Thay đồi vị trí các công tắc (SW) biểu diễn theo hoạt động của mạch và nhận xét các kết quả.
- Tiếp theo, sinh viên thực hiện thiết kế mạch điều khiến 3 đội chơi. Sau đó, lắp ráp và nhận xét các kết quả thực hiện.