MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3 LỜI CẢM ƠN 4 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN ĐIỂN HÌNH DÙNG TRONG MẠCH 7 1. IC 74LS247: 7 2. IC 74LS192: 9 3. IC 74HC14: 10 4. Led 7 thanh (led 7 đoạn): 11 5. Led : 12 6. Điện trở: 15 7. Tụ điện: 16 8. Diode: 18 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN 19 1. Sơ đồ khối: 19 2. Chức năng từng khối: 20 a) Khối nguồn: 20 b) Khối thu và khối phát hồng ngoại: 20 c) Khối đếm: 21 d) Khối giải mã: 21 e) Khối hiển thị: 22 3. Sơ đồ nguyên lý: 24 24 4. Nguyên lý hoạt động: 25 a. Cấu tạo của mạch kiểm tra xe ra vào dùng hồng ngoại: 25 b. Chức của IC 74192. 25 c. Nguyên lý hoạt động của mạch kiểm tra xe ra vào dùng hồng ngoại 25 5. Thi công mạch: 26 Dụng cụ sử dụng: 26 Quá trình thi công: 26 CHƯƠNG III: KẾT LUẬN 27 LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam là một nước đang trên con đường phát triển và đang hòa nhập vào sự phát triển của “WTO” tạo ra thay đổi về mặt kinh tế xã hội của nước ta. Tạo cơ hội cho học sinh – sinh viên chúng em tiếp cận và nắm bắt được nhiều thành tựu vĩ của thế giới, đặc biệt là về các lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung và ngành Điện Tử nói riêng. Thế hệ trẻ chúng ta không tự mình phấn đấu học hỏi thì chúng ta sẽ sớm lạc hậu và nhanh chống bị đẩy lùi. Nhìn thấy được điều đó trường: “ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN” đã sớm chủ trương hình thức đào tạo sâu rộng, từ thấp đến cao. Để tăng chất lượng học tập của sinh viên nhà trường nói chung và khoa Cơ Khí nói riêng đã tổ chức cho sinh viên làm đồ án môn học nhằm tạo nền tảng vững chắc cho sinh viên khi ra trường, đáp ứng nhu cầu tuyển dụng việc làm. Chính vì vậy chúng em đã chọn đề tài: “Mạch đếm số xe ra vào gara dùng IC và hồng ngoại” LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đồ án được sự tận tình hướng dẫn của thầy cô Khoa Cơ Khí Và do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án , chúng em không thể tránh những sai sót. Rất mong quý thầy cô trong hội đồng khảo thi bỏ qua và có hướng giúp đỡ để chúng em có thể hoàn chỉnh đồ án của mình hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………….................................................................. .................................................................................................................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ………………………………………………………………………………………………....................................................................……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... ……………………………………………………………………………………………….................................................................... CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN ĐIỂN HÌNH DÙNG TRONG MẠCH 1. IC 74LS247: Chức năng IC 74LS247: Đây là IC chuyển từ mã nhị phân sang các số tương ứng được hiển thị trên led 7 đoạn . IC có ngõ ra tích cực mức thấp . Mạch logic của IC như hình vẽ: IC có 8 ngõ ra từ Q0 – Q7, 4 ngõ vào dữ liệu IC là loại Decorder. Nhìn hình vẽ ta thấy ở ngõ ra các tín hiệu được nối với nhau qua cổng NAND do đó ngõ ra luôn ở mức thấp. Bảng hoạt động của IC74LS47. 2. IC 74LS192: Chức năng IC: Đây là IC vừa có khả năng đếm lên vừa có khả năng đếm xuống với ngõ ra là số BCD. Đếm lên hay đếm xuống là tùy vào kết nối xung clock vào Count Up Clock Pulse Input (chân 5) hay Count Down Clock Pulse Input (chân 4). Do đó trên mạch, đối với IC 47LS192 chân 4 được nối với dữ liệu lấy từ cửa ra còn chân 5 được nối với dữ liệu lấy từ cửa vào. 3. IC 74HC14: Chức năng IC: Là IC đảo giúp ổn định tín hiệu nhận vào từ LED thu hồng ngoại. 4. Led 7 thanh (led 7 đoạn): LED 7 đoạn hay LED 7 thanh (Seven Segment display) là 1 linh kiện rất phổ dụng , được dùng như là 1 công cụ hiển thị đơn giản nhất . Trong LED 7 thanh bao gồm ít nhất là 7 con LED mắc lại với nhau , vì vậy mà có tên là LED 7 đoạn là vậy ,7 LED đơn được mắc sao cho nó có thể hiển thị được các số từ 0 9 , và 1 vài chữ cái thông dụng, để phân cách thì người ta còn dùng thêm 1 led đơn để hiển thị dấu chấm (dot) . Các led đơn lần lượt được gọi tên theo chữ cái A B CDEFG, và dấu chấm dot . Như vậy nếu như muốn hiển thị ký tự nào thì ta chỉ cần cấp nguồn vào chân đó là led sẽ sáng như mong muốn . LED 7 thanh dù có nhiều biến thể nhưng tựu chung thì cũng chỉ vẫn có 2 loại đó là : + Chân Anode chung (chân + các led mắc chung lại với nhau .) + Chân Catode chung (Chân các led được mắc chung với nhau .) Đối với loại Anode chung : + Chân 3 và 8 là 2 chân Vcc(nối ngắn mạch lại với nhau , sau đó nối chung với chân anode của 8 led đơn .), vậy muốn led nào đó sáng thì chỉ việc nối chân catot xuống mass . Điện áp giữa Vcc và mass phải lớn hơn 1.3 V mới cung cấp đủ led sáng, tuy nhiên không được cao quá 3V . 5. Led : LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là các Diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như Diode, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n. Hoạt động của LED giống với nhiều loại Diode bán dẫn. Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống). Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó). Hầu hết các vật liệu làm LED có chiết suất rất cao, tức là hầu hết ánh sáng phát ra sẽ quay ngược vào bên trong thay vì phát ra ngoài không khí. Do đó công nghệ trích xuất ánh sáng từ LED cũng rất quan trọng, cần rất nhiều sự nghiên cứu và phát triển. Màu sắc Bước sóng nm Bước sóng nm Vật liệu Hồng ngoại λ > 760 ΔV < 1.63 Gallium arsenide (GaAs) Aluminium gallium arsenide (AlGaAs) Đỏ 610 < λ < 760 1.63 < ΔV < 2.03 Aluminium gallium arsenide (AlGaAs) Gallium arsenide phosphide (GaAsP) Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP) Gallium(III) phosphide (GaP) Xanh lá 500 < λ < 570 1.9 < ΔV < 4.0 Indium gallium nitride (InGaN) Gallium(III) nitride (GaN) Gallium(III) phosphide (GaP) Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP) Aluminium gallium phosphide (AlGaP) Bảng dưới đây trình bày các loại màu sắc cùng với bước sóng, điện áp và vật liệu các led dùng trong đồ án. 6. Điện trở: Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu tượng Điện trở kháng là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật liệu. Điện trở kháng được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó R = U I trong đó: U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V). I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A). R: là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .3 LỜI CẢM ƠN .4 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN ĐIỂN HÌNH DÙNG TRONG MẠCH IC 74LS247: IC 74LS192: IC 74HC14: .10 Led (led đoạn): 11 Led : 12 Điện trở: 15 Tụ điện: 16 Diode: 18 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN .19 Sơ đồ khối: 19 Chức khối: 20 a) Khối nguồn: .20 b) Khối thu khối phát hồng ngoại: 20 c) Khối đếm: 21 d) Khối giải mã: 21 e) Khối hiển thị: 22 Sơ đồ nguyên lý: 24 24 Nguyên lý hoạt động: 25 a Cấu tạo mạch kiểm tra xe vào dùng hồng ngoại: 25 b Chức IC 74192 25 c Nguyên lý hoạt động mạch kiểm tra xe vào dùng hồng ngoại .25 Thi công mạch: 26 Dụng cụ sử dụng: 26 Q trình thi cơng: 26 CHƯƠNG III: KẾT LUẬN .27 LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam nước đường phát triển hòa nhập vào phát triển “WTO” tạo thay đổi mặt kinh tế xã hội nước ta Tạo hội cho học sinh – sinh viên chúng em tiếp cận nắm bắt nhiều thành tựu vĩ giới, đặc biệt lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung ngành Điện Tử nói riêng Thế hệ trẻ khơng tự phấn đấu học hỏi sớm lạc hậu nhanh chống bị đẩy lùi Nhìn thấy điều trường: “ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN” sớm chủ trương hình thức đào tạo sâu rộng, từ thấp đến cao Để tăng chất lượng học tập sinh viên nhà trường nói chung khoa Cơ Khí nói riêng tổ chức cho sinh viên làm đồ án môn học nhằm tạo tảng vững cho sinh viên trường, đáp ứng nhu cầu tuyển dụng việc làm Chính chúng em chọn đề tài: “Mạch đếm số xe vào gara dùng IC hồng ngoại” LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đồ án tận tình hướng dẫn thầy Khoa Cơ Khí Và kiến thức hạn hẹp nên trình thực đồ án , chúng em khơng thể tránh sai sót Rất mong q thầy hội đồng khảo thi bỏ qua có hướng giúp đỡ để chúng em hồn chỉnh đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN ĐIỂN HÌNH DÙNG TRONG MẠCH IC 74LS247: - Chức IC 74LS247: Đây IC chuyển từ mã nhị phân sang số tương ứng hiển thị led đoạn IC có ngõ tích cực mức thấp Mạch logic IC hình vẽ: IC có ngõ từ Q0 – Q7, ngõ vào liệu IC loại Decorder Nhìn hình vẽ ta thấy ngõ tín hiệu nối với qua cổng NAND ngõ ln mức thấp -Bảng hoạt động IC74LS47 IC 74LS192: - Chức IC: Đây IC vừa có khả đếm lên vừa có khả đếm xuống với ngõ số BCD Đếm lên hay đếm xuống tùy vào kết nối xung clock vào Count Up Clock Pulse Input (chân 5) hay Count Down Clock Pulse Input (chân 4) Do mạch, IC 47LS192 chân nối với liệu lấy từ cửa chân nối với liệu lấy từ cửa vào IC 74HC14: 10 Điện trở: Điện trở linh kiện điện tử thụ động mạch điện có biểu tượng Điện trở kháng đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dịng điện vật liệu Điện trở kháng định nghĩa tỉ số hiệu điện hai đầu vật thể với cường độ dịng điện qua R=U/I đó: U: hiệu điện hai đầu vật dẫn điện, đo vôn (V) I: cường độ dòng điện qua vật dẫn điện, đo ampe (A) R: điện trở vật dẫn điện, đo Ohm (Ω) 15 Tụ điện: Tụ điện loại linh kiện điện tử thụ động tạo hai bề mặt dẫn điện ngăn cách điện mơi Khi có chênh lệch điện hai bề mặt, bề mặt xuất điện tích điện lượng trái dấu Sự tích tụ điện tích hai bề mặt tạo khả tích trữ lượng điện trường tụ điện Khi chênh lệch điện hai bề mặt điện xoay chiều, tích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng tụ điện mạch điện xoay chiều Về mặt lưu trữ lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui Mặc dù cách hoạt động chúng hồn tồn khác nhau, chúng lưu trữ lượng điện Ắc qui có cực, bên xảy phản ứng hóa học để tạo electron cực chuyển electron sang cực cịn lại Tụ điện đơn giản hơn, khơng thể tạo electron - lưu trữ chúng Tụ điện có khả nạp xả nhanh Đây ưu so với ắc qui Điện dung đại lượng vật lý nói lên khả tích điện hai cực tụ điện Điện dung tụ điện phụ thuộc vào diện tích cực, vật liệu làm chất điện mơi khoảng cách giữ hai cực theo công thức: C=ε.ε0.S/d 16 Trong đó, C: điện dung tụ điện, đơn vị Fara [F] ε: Là số điện môi lớp cách điện; ε0: Là số điện thẩm; d: chiều dày lớp cách điện; S: diện tích cực tụ điện Đơn vị đại lượng điện dung Fara [F] Trong thực tế đơn vị Fara trị số lớn, thường dùng đơn vị đo nhỏ micro Fara (1µF=10−6F), nano Fara (1nF=10−9F), picoFara (1pF=10−12F) Tụ điện phân cực, tụ hóa Thơng thường số loại tụ có biến đổi điện dung theo thời gian giảm Các tụ hóa có mức độ giảm lớn nhất, thường gọi "già cỗi" Nó dẫn đến sai lệch hoạt động mạch điện tử Điện dung thể hai bề mặt tích điện có phương trình sau: C=Q/V Trong đó, C: có đơn vị farad, tượng trương cho điện dung Q: có đơn vị coulomb, độ lớn điện tích tích tụ hai bề mặt V: có đơn vị voltage, voltage áp dụng vô hai bề mặt Diode: 17 Diode bán dẫn hay Diode loại linh kiện bán dẫn cho phép dòng điện qua theo chiều mà khơng theo chiều ngược lại Có nhiều loại Diode bán dẫn, điốt chỉnh lưu thơng thường, Diode Zener, LED Chúng có ngun lý cấu tạo chung khối bán dẫn loại P ghép với khối bán dẫn loại N nối với chân anode cathode Diode linh kiện bán dẫn Khả chỉnh lưu tinh thể nhà vật lý người Đức Ferdinand Braun phát năm 1874 Diode bán dẫn phát triển vào khoảng năm 1906 làm từ tinh thể khoáng vật galena Ngày hầu hết Diode làm từ silic, chất bán dẫn khác selen germani sử dụng Diode bán dẫn, loại sử dụng phổ biến nay, mẫu vật liệu bán dẫn kết tinh với cấu trúc p-n nối với hai chân anode cathode - Ứng dụng: Vì Diode có đặc tính dẫn điện theo chiều từ anode đến cathode phân cực thuận nên Diode dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều 18 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN Sơ đồ khối: 19 Chức khối: a) Khối nguồn: Tạo dịng điện 5V DC cung cấp cho tồn mạch b) Khối thu khối phát hồng ngoại: 20