(Đồ án) đồ án mạch đèn giao thông dùng ic số hiển thị ra đèn led và led 7 đoạn

ĐỒ ÁN MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG IC SỐ h MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG IC SỐ 1.1 MỤC DÍCH 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 1.3.1 IC 74192 1.3.2 IC 4017 .2 1.3.3 IC 555 .2 1.3.4 IC 7447 .3 1.3.5 IC 7432 .4 1.3.6 IC 7414 .4 1.3.7 Điện trở, biến trở 1.3.8 Tụ điện 1.3.9 LED đoạn .6 1.3.10 LED CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI 2.2 SƠ ĐỒ MẠCH .9 2.3 CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI TRONG SƠ ĐỒ MẠCH VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÁC LINH KIỆN TRONG CÁC KHỐI .9 2.3.1 Khối nguồn 2.3.2 Khối tạo xung 10 2.3.3 Khối đếm 11 2.3.4 Khối giải mã 12 2.3.5 Khối hiển thị 13 2.4 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH .14 h 2.5 MẠCH MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ ( SỬ DỤNG PHẦN MỀM PROTUES) 15 2.5.1 Mạch mô 15 2.5.2 Kết 16 CHƯƠNG THỰC THI PHẦN CỨNG .19 3.1 THIẾT KẾ MẠCH IN 19 3.1.1 Mạch in mạch nguồn 19 3.1.2 Mạch in mạch đề tài 20 3.2 MẠCH NGUỒN 20 3.3 MẠCH ĐỀ TÀI 21 CHƯƠNG KẾT LUẬN, ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .22 4.1 KẾT LUẬN .22 4.2 ỨNG DỤNG 22 4.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 PHỤ LỤC 24 h DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 1-1 IC 74192 [1] HÌNH 1-2 IC 4017 [2] HÌNH 1-3 IC 555 [2] HÌNH 1-4 IC 7447 [2] HÌNH 1-5 IC 7432 [3] HÌNH 1-6 IC 7414 [4] HÌNH 1-7 ĐIỆN TRỞ [5] HÌNH 1-8 BIẾN TRỞ [6] HÌNH 1-9 TỤ ĐIỆN [7] .6 HÌNH 1-10 LED ĐOẠN [1] .6 HÌNH 1-11 LED [8] HÌNH 1-12 SƠ ĐỒ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG IC SỐ HÌNH 1-13 KHỐI NGUỒN 10 HÌNH 1-14 KHỐI TẠO XUNG .11 HÌNH 1-15 KHỐI ĐẾM 12 HÌNH 1-16 KHỐI GIẢI MÃ 13 HÌNH 1-17 KHỐI HIỂN THỊ 14 HÌNH 1-18 MẠCH MƠ PHỎNG 16 HÌNH 1-19 MẠCH MƠ PHỎNG Ở TRẠNG THÁI ĐÈN XANH 16 HÌNH 1-20 MẠCH MƠ PHỎNG Ở TRẠNG THÁI ĐÈN VÀNG 17 HÌNH 1-21 MẠCH MÔ PHỎNG Ở TRẠNG THÁI DÈN ĐỎ 18 HÌNH 1-22 MẠCH IN CỦA MẠCH NGUỒN .19 HÌNH 1-23 MẠCH IN CỦA MẠCH ĐỀ TÀI 20 HÌNH 1-24 MẠCH NGUỒN 20 h HÌNH 1-25 MẠCH ĐỀ TÀI ( MẶT TOP) 21 HÌNH 1-26 MẠCH ĐỀ TÀI ( MẶT BOTTOM) 21 h DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT LED Light Emitting Diode IC Integrated Circuit h ĐỒ ÁN Trang 1/24 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG IC SỐ 1.1 Mục dích 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 thơng dày đặc Do việc điều tiết giao thơng vơ cần thiết Vì việc sử dụng trụ đèn giao thông đường xem phương pháp tối ưu để điều tiết giao thông, hạn chế phần tai nạn ùn tắc Chính lợi ích giúp cho em có cảm hứng xây dựng nên đề tài 1.2 Giới thiệu chung 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 mạch 1.1.1 IC 74192 IC 74192 loại IC số dùng để đếm nhị phân ( cách thức hoạt động tương tự đếm bất đồng bộ) Ngoài khả đếm tiến IC loại IC 74192 cịn đếm lùi h ĐỒ ÁN Trang 2/24 Hình 1-1 IC 74192 [1] 1.1.2 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 [2] 1.1.3 IC 555 IC 555 loại IC số dùng phổ biến mạch điện tử với nhiều ứng dụng tạo xung, đóng cắt,… h ĐỒ ÁN Trang 3/24 Hình 1-3 IC 555 [2] 1.1.4 IC 7447 IC 7447 loại IC số sử dụng riêng cho LED đoạn loại anode chung Chức IC chuyển từ mã nhị phân ( BCD ) sang mã LED đoạn Hình 1-4 IC 7447 [2] 1.1.5 IC 7432 IC 7432 loại IC số tích hợp cổng Logic OR h ĐỒ ÁN Trang 4/24 Hình 1-5 IC 7432 [3] 1.1.6 IC 7414 IC 7414 loại IC số tích hợp cổng Logic NOT ( cổng đảo ) Hình 1-6 IC 7414 [4] 1.1.7 Điện trở, biến trở Điện trở loại linh kiện điện tử dùng phổ biến cách mạch điện tử ngày Chức điện trở cản trở dòng điện chạy mạch h ĐỒ ÁN Trang 10/24 Hình 1-13 Khối nguồn 1.1.12 Khối tạo xung 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, biến trở tạo xung clock Ta thay đổi tần số xung clock cách tuỳ chỉnh biến trở quan sát đèn led khối h ĐỒ ÁN Trang 11/24 Hình 1-14 Khối tạo xung 1.1.13 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 Ngồi khối đếm cịn nối lên nguồn thông qua nút nhấn, chức nút nhấn làm cho khối đếm chuyển tiếp sang trạng thái ( ví dụ đèn xanh ta nhấn mạch chuyển sang đèn vàng, đèn đỏ ta nhấn mạch chuyển sang đèn xanh) h ĐỒ ÁN Trang 12/24 Hình 1-15 Khối đếm 1.1.14 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 h ĐỒ ÁN Trang 13/24 Hình 1-16 Khối giải mã 1.1.15 Khối hiển thị Khối hiển thị có chức hiển thị kết sau nhận liệu giải mã từ khối giải mã h ĐỒ ÁN Trang 14/24 Hình 1-17 Khối hiển thị 1.7 Nguyên lí hoạt động mạch 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 thông tin LED đoạn, LED đơn hiển thị đèn giao thông thông qua ngõ IC 4017 khối đếm 1.8 Mạch mô kết ( Sử dụng phần mềm Protues) 1.1.16 Mạch mô h ĐỒ ÁN Trang 15/24 Từ sơ đồ nguyên lí ta sử dụng phần mềm Protues để mơ trình hoạt động mạch Cấp nguồn 5V DC cho mạch hoạt động Tín hiệu đầu vào xung clock từ khối tạo xung vào khối đếm để thực phép tính tốn Đầu tín hiệu qua xử lí hiển thị LED đoạn Với ngõ IC 4017 ( Q0 đến Q2) nối với IC tích hợp cổng logic đưa tín hiệu thị trực tiếp tới ngõ vào IC đếm 74192 Ta thiết lập giá trị mong muốn 30, 35, 05 số giây đếm theo thứ tự đèn đỏ, đèn xanh, đèn vàng Hình 1-18 Mạch mơ 1.1.17 Kết h ĐỒ ÁN Trang 16/24 Kết mô cho thấy mạch chạy tương đối so với thực tế ( test test board ) trường hợp đèn vàng đèn đỏ Tuy nhiên mạch mô lại chưa trường hợp đèn xanh thực tế đèn xanh phải hiển thị số giây đếm 35 Điều cho thấy có khác ta kiểm thử mạch mô mạch test thực tế Hình 1-19 Mạch mơ trạng thái đèn xanh h ĐỒ ÁN Trang 17/24 Hình 1-20 Mạch mơ trạng thái đèn vàng h ĐỒ ÁN Trang 18/24 Hình 1-21 Mạch mơ trạng thái dèn đỏ h ĐỒ ÁN Trang 19/24 CHƯƠNG THỰC THI PHẦN CỨNG 1.9 Thiết kế mạch in Để thiết kế mạch in ta phác thảo trước vẽ tay sử dụng công cụ phần mềm chuyên dùng để vẽ mạch in Orcad, Protues, Altium,… 1.1.18 Mạch in mạch nguồn Hình 1-22 Mạch in mạch nguồn 1.1.19 Mạch in mạch đề tài h ĐỒ ÁN Trang 20/24 Hình 1-23 Mạch in mạch đề tài 1.10 Mạch nguồn Hình 1-24 Mạch nguồn 1.11 Mạch đề tài Hình 1-25 Mạch đề tài ( mặt Top) h ĐỒ ÁN Trang 21/24 Hình 1-26 Mạch đề tài ( mặt Bottom) h ĐỒ ÁN Trang 22/24 CHƯƠNG KẾT LUẬN, ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1.12 Kết luận - Mạch hoạt động theo yêu cầu đề tài - Hiển thị trực quan, sinh động - Mạch chạy ổn định nhiên xảy tượng nhiễu - Có chút khó khăn việc thiết kế mạch in chi phí mua linh kiện cao 1.13 Ứng dụng Đèn giao thông thiết bị vô quen thuộc thiếu trục đường giao thông Nhờ có đèn giao thơng mà lưu thơng tuyến đường trơn tru không xảy tượng ách tắc, tê liệt Tuy nhiên mạch đèn giao thơng dùng IC số có nhiều hạn chế nên khơng thể ứng dụng ngồi thực tế Thế ứng dụng việc nghiên cứu học tập để hiểu môn học ( ví dụ mơn Kĩ thuật số, Mạch điện 1, …) 1.14 Hướng phát triển Ngoài việc hiển thị đèn giao thơng mạch đồ án cịn phát triển thêm để làm số mạch khác mạch đếm sản phẩm, mạch quang báo,… h ĐỒ ÁN Trang 23/24 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dientu4u.com [2] Aliexpress.com [3] Rapidelectronic.com [4] Congnghedaiphu.com [5] Arduino.com [6] Dientubachviet.com [7] Machdientu.org [8] Lednhattao.com h ĐỒ ÁN Trang 24/24 PHỤ LỤC h