BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ ĐÈN CHO NGÃ 4 GIAO THÔNG DÙNG IC SỐ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Đề tài Thiết kế Mạch đèn giao thông Yêu cầu + Dùng IC số + Thiết kế đèn cho ngã 4 giao thông GVHD SV THỰC HIỆN HUỲNH KIM HOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Đề tài: Thiết kế Mạch đèn giao thông Yêu cầu: + Dùng IC số + Thiết kế đèn cho ngã giao thông GVHD: HUỲNH KIM HOA SV THỰC HIỆN: HỒ PHƯỚC NGUYÊN MSSV: B1806929 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐÈN GIAO THƠNG DÙNG IC SỐ .1 1.1 MỤC ĐÍCH 1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG IC SỐ 1.3 CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.3.1 IC 74192 1.3.2 IC 4017 1.3.3 IC Ne555 .2 1.3.4 IC 7447 1.3.5 IC7432 1.3.5 IC 7414 1.3.6 Điện trở 1.3.7 Tụ điện .4 1.3.8 LED đoạn 1.3.9 LED .5 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI 2.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN: 2.2.1 Phương pháp thực hiện: 2.2.2 Các nhóm đèn đường 2.2.3 Ta có bảng trạng thái: .7 2.3 SƠ ĐỒ MẠCH 2.4 CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI TRONG SƠ ĐỒ MẠCH VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÁC LINH KIỆN 2.4.1 Khối nguồn .8 2.4.2 Khối tạo xung tự động 2.4.3 Khối tạo xung tay 2.4.4 Khối đếm 2.4.5 Khối giải mã 10 2.4.6 Khối hiển thị 10 2.5 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH .10 CHƯƠNG 3: THỰC THI PHÀN CỨNG 12 3.1 MẠCH IN MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM PROTUES: 12 3.2 MẠCH THỰC TẾ .13 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN .15 4.1 KẾT LUẬN 15 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 IC 74192 Hình 1.2 IC 4017 Hình 1.4 IC 7447 Hình 1.5 IC 7432 Hình 1.6 IC 7414 Hình 1.7 Điện trở Hình 1.8 Tụ điện Hình 1.9 LED đoạn .4 Hình 1.10 LED .5 Hình 2.1 Sơ đồ mạch đèn ngã tư giao thông dùng IC số Hình 2.2 Khối tạo xung tự động Hình 2.3 Khối tạo xung tay Hình 2.4 Khối đếm Hình 2.5 Khối giải mã nhóm đường 10 Hình 2.7 Khối hiển thị 10 Hình 3.1 Mạch in khối tạo xung tự động IC số .12 Hình 3.2 Mạch in khối hiển thị khối giải mã 12 Hình 3.3 Mạch tạo xung IC số (mặt trước) 13 Hình 3.4 Mạch tạo xung IC số (mặt sau) .13 Hình 3.5 Mạch đèn IC giải mã (mặt trước) 14 Hình 3.6 Mạch đèn IC giải mã (mặt sau) .14 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IC integrated circuit LED Light-Emitting-Diode CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐÈN GIAO THƠNG DÙNG IC SỐ 1.1 MỤC ĐÍCH Vấn đề an tồn giao thơng vấn đề quan trọng quốc gia giới Đặc biệt Việt Nam, quốc gia có lượng phương tiện mạng lưới giao thông dày đặc Do việc điều tiết giao thơng vơ cần thiết để làm sáng tỏ hiệu ứng dụng thực tế môn Mạch số, phân cơng hướng dẫn tận tình cô Huỳnh Kim Hoa, đề tài “thiết kế mạch đèn cho ngã giao thông dùng IC số” đời Nhưng thời gian, kiến thức kinh nghiệm em cịn có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong giúp đỡ & tham khảo ý kiến cô nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài 1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG IC SỐ Mạch đèn giao thông dùng IC số mô tả lại cách thức hoạt động trụ đèn giao thơng ngồi thực tế với bảng hiển thị thời gian chữ số đèn hiệu lệnh ( xanh, đỏ, vàng) Do sử dụng linh kiện mạch IC số nên mạch mơ tả lại chế độ ( thời gian hiển thị không thay đổi sau thiết đặt ) so với nhiều chế độ trụ đèn giao thông thực tế 1.3 CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.3.1 IC 74192 IC 74192 loại IC số dùng để đếm nhị phân ( cách thức hoạt động tương tự đếm bất đồng bộ) Ngồi khả đếm tiến IC 74192 cịn đếm lùi Hình 1.1 IC 74192 1.3.2 IC 4017 IC 4017 loại IC số dùng để đếm thập phân ( hệ 10) với 10 ngõ tín hiệu thay đổi theo xung clock mà ta đưa vào IC Hình 1.2 IC 4017 1.3.3 IC Ne555 IC 555 loại IC số dùng phổ biến mạch điện tử với nhiều ứng dụng tạo xung, đóng cắt,… Hình 1.3 NE555 1.3.4 IC 7447 IC SN7447AN IC giải mã giành riêng cho LED đoạn anode chung IC SN7447AN chuyển đổi từ mã BCD sang mã LED đoạn anode chung Ứng dụng ta cần thị số LED đoạn mạch số Hình 1.4 IC 7447 1.3.5 IC7432 IC số 74HC32 loại IC số tích hợp cổng logic OR Hình 1.5 IC 7432 1.3.5 IC 7414 IC số 74HC14 loại IC số tích hợp cổng logic NOT Hình 1.6 IC 7414 1.3.6 Điện trở Điện trở loại linh kiện điện tử dùng phổ biến cách mạch điện tử ngày Chức điện trở cản trở dịng điện chạy mạch Hình 1.7 Điện trở 1.3.7 Tụ điện Tụ điện loại linh kiện điện tử dùng phổ biến mạch điện tử ngày Với khả nạp xả điện áp, tụ điện thường sử dụng để làm phẳng điện áp nguồn hay dùng để lọc nhiễu mạch tần số thấp Hình 1.8 Tụ điện 1.3.8 LED đoạn LED đoạn loại linh kiện điện tử cấu tạo từ LED nối chung chân lại với dùng để thị số Dựa vào chân nối chung với mà ta có hai loại LED đoạn anode chung cathode chung Hình 1.9 LED đoạn 1.3.9 LED LED ( viết tắt từ Light Emitting Diode) loại diode có khả đặc biệt phát ánh sáng Ánh sáng mà diode phát có nhiều màu khác tuỳ thuộc vào chất liệu hố học LED Hình 1.10 LED CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI KHỐI NGUỒN KHỐI TẠO XUNG KHỐI ĐẾM KHỐI HIỂN THỊ KHỐI GIẢI MÃ Mạch đèn giao thông dùng IC số gồm khối: - Khối nguồn - Khối tạo xung - Khối đếm - Khối giải mã - Khối hiển thị 2.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN: 2.2.1 Phương pháp thực hiện: - Chuẩn bị: Các IC: 74HC4017, 74HC192, 74HC47, 74HC32, 74HC14, NE555, đèn LED đơn màu (đỏ, vàng, xanh) , đèn LED đoạn, nút nhấn, tụ điện, điện trở, nguồn 5V - Cách thức thực hiện: + Ráp mạch mô protues + Ráp mạch thực tế + Cấp nguồn, cấp xung + Kiểm tra mạch hoạt động mạch 2.2.2 Các nhóm đèn đường Theo nguyên tắc giao lộ ngã tư có hai đường giao nên ta chia làm nhóm đèn đường − Đường 1: Đ1, X1, V1 − Đường 2: Đ2, X2, V2 Thời gian sáng đèn: Đ1: 30s X2: 25s X1: 25s V2: 5s V1: 5s Đ2: 30s 2.2.3 Ta có bảng trạng thái: − Đường 1: 74HC4017 7SEG_1 7SEG_2 Q0 Q1 Q2 D2 D1 D0 D2 D1 D0 0 1 0 30s 0 1 25s 0 0 1 5s D2= D1= Q0 + Q1 D0= Q0 D2= Q1+ Q2 D1= D0= Q1 + Q2 7SEG_1 7SEG_2 − Đường 2: 74HC4017 Q0 Q1 Q2 D2 D1 D0 D2 D1 D0 0 1 25s 0 0 1 5s 0 1 0 30s D2= D1= Q2 + Q0 D0= Q2 D2= Q0 + Q1 D1= D0= Q0 + Q1 2.3 SƠ ĐỒ MẠCH Hình 2.1 Sơ đồ mạch đèn ngã tư giao thông dùng IC số 2.4 CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI TRONG SƠ ĐỒ MẠCH VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÁC LINH KIỆN 2.4.1 Khối nguồn Có chức cung cấp điện áp cho tồn mạch hoạt động 2.4.2 Khối tạo xung tự động Do mạch đồ án giống mạch đếm nên ta cần phải cung cấp xung clock cho mạch IC đếm hoạt động Vì khối tạo xung ta sử dụng IC 555 làm linh kiện kết hợp với tụ điện điện trở, tạo xung clock Hình 2.2 Khối tạo xung tự động 2.4.3 Khối tạo xung tay Tương tự khối tạo xung tự động, khối tạo xung tay sử dụng cổng logic kết hợp với điện trở, nút nhấn tạo xung clock cấp cho mạch hoạt động Hình 2.3 Khối tạo xung tay 2.4.4 Khối đếm Khối đếm có chức nhận tín hiệu xung clock từ khối tạo xung, thực phép toán logic đưa kết sang khối giải mã Hình 2.4 Khối đếm 2.4.5 Khối giải mã Khối giải mã có chức nhân tín hiệu từ khối đếm, chuyển từ mã nhị phân sang mã LED đoạn để hiển thị kết Các ngõ IC 7447 nối với điện trở để hạn chế dòng điện qua khối hiển thị nhằm hạn chế trường hợp cháy LED đoạn Hình 2.5 Khối giải mã nhóm đường Hình 2.6 Khối giải mã nhóm đường 2.4.6 Khối hiển thị Khối hiển thị có chức hiển thị kết sau nhận liệu giải mã từ khối giải mã Hình 2.7 Khối hiển thị 2.5 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 10 Khi ta cấp nguồn cho mạch khối tạo xung thực nhiệm vụ tạo xung clock để đưa vào khối đếm Tại IC đếm IC tích hợp cổng logic thực phép tốn logic đưa tín hiệu sau xử lí xong sang khối giải mã Khối giải mã chuyển từ hệ mã nhị phân sang mã LED đoạn hiển thị thơng tin LED đoạn, cịn LED đơn hiển thị đèn giao thông thông qua ngõ IC 4017 khối đếm 11 CHƯƠNG 3: THỰC THI PHÀN CỨNG 3.1 MẠCH IN MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM PROTUES: Hình 3.1 Mạch in khối tạo xung tự động IC số Hình 3.2 Mạch in khối hiển thị khối giải mã 12 3.2 MẠCH THỰC TẾ Hình 3.3 Mạch tạo xung IC số (mặt trước) Hình 3.4 Mạch tạo xung IC số (mặt sau) 13 Hình 3.5 Mạch đèn IC giải mã (mặt trước) Hình 3.6 Mạch đèn IC giải mã (mặt sau) 14 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 KẾT LUẬN - Mạch chạy nhiễu chạy không với thực tế - Những khó khăn gặp phải thực hiện: + Yêu cầu mạch điều khiển sử dụng toàn IC số + Vì việc tránh xung nhiễu vấn đề khó khăn để mạch hoạt động - Một số nguyên nhân : + Các mối hàn không chặt, đường mạch khơng q trình thiết kế gia cơng mạch + Sử dụng nguồn 5V cho toàn hệ thống máy biến áp (qua chỉnh lưu ổn áp nguồn).Tuy nhiên, xụt áp IC led đoạn, dịng cung cấp nguồn cho tồn hệ thống khơng đủ tín hiệu đèn điểu khiển khơng chuyển trạng thái theo trạng thái đếm, đèn led hiển thị sáng yếu 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Trên sở thiết kế mạch điều khiển đèn giao thông ngã tư, mở rộng mơ hình điều khiển với nhiều hướng khác điều khiển khu giao nhiều đường - Ngồi ta thiết kế điền khiển đèn giao thông ưu tiên xe giới ưu tiên cho người 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng mạch số - Trần Hữu Danh Bài giảng kỹ thuật số - Nguyễn Trung Lập Alldatasheet.com 16 ... Hình 1.5 IC 743 2 1.3.5 IC 741 4 IC số 74HC 14 loại IC số tích hợp cổng logic NOT Hình 1.6 IC 741 4 1.3.6 Điện trở Điện trở loại linh kiện điện tử dùng phổ biến cách mạch điện tử ngày Chức điện trở cản... vào IC Hình 1.2 IC 40 17 1.3.3 IC Ne555 IC 555 loại IC số dùng phổ biến mạch điện tử với nhiều ứng dụng tạo xung, đóng cắt,… Hình 1.3 NE555 1.3 .4 IC 744 7 IC SN 744 7AN IC giải mã giành riêng cho. .. chung IC SN 744 7AN chuyển đổi từ mã BCD sang mã LED đoạn anode chung Ứng dụng ta cần thị số LED đoạn mạch số Hình 1 .4 IC 744 7 1.3.5 IC 743 2 IC số 74HC32 loại IC số tích hợp cổng logic OR Hình 1.5 IC