Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đường công cộng và mạch đèn giao thông

Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng đại học sƣ phạm hà nội Khoa vật lý - - Nguyễn Thị Hảo Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đƣờng công cộng mạch đèn giao thông Khóa luận tốt nghiệp đại học Chuyên ngành: Sƣ phạm kĩ thuật Ngƣời hƣớng dẫn khoa học Th.s Vũ Mạnh Quang Hà nội - 2009 Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Vũ Mạnh Quang Ngƣời hƣớng dẫn tận tình hiệu suốt trình thực đề tài nghiên cứu Tôi xin đƣợc cảm ơn tới thầy giáo T.S Nguyễn Thế Lâm tạo điều kiện giúp đỡ, đƣa ý kiến đóng góp giúp hoàn thành khóa luận Tôi xin cảm ơn thầy cô giáo Khoa Vật Lí Trƣờng ĐHSP Hà Nội nhiệt tình giảng dạy năm học đại học, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ hoàn thành khoá luận Cuối xin cảm ơn gia đình bạn bè sinh viên lớp K31C Khoa Vật lí luôn bên động viên giúp đỡ nhiều trình thực hoàn thiện khoá luận tốt nghiệp Hà Nội, tháng năm 2009 Sinh viên Nguyễn Thị Hảo Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình riêng Trong nghiên cứu kế thừa thành khoa học nhà khoa học, nhà nghiên cứu đồng nghiệp với trân trọng biết ơn Các kết nêu khoá luận trung thực chƣa đƣợc công bố nghiên cứu Hà Nội, tháng năm 2009 Sinh viên Nguyễn Thị Hảo Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chƣơng 1: Các hàm logic .3 1.1 Hàm YES .3 1.2 Hàn NOT 1.3 Hàm AND 1.4 Hàm OR 1.5 Hàm NAND 1.6 Hàm NOR 1.7 Hàm khác dấu 1.8 Hàm đồng dấu .6 Chƣơng 2: Các mạch chuyển mã .8 2.1 Khái niệm mạch chuyển mã 2.1 Thiết kế mạch chuyển mã .8 2.3 Sơ đồ cấu tạo ý nghĩa chân số vi mạch sử dụng 14 Chƣơng 3: Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đƣờng công cộng mạch đèn giao thông 18 3.1 Yêu cầu việc đóng tắt tự động 18 3.2 Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đƣờng công cộng 19 3.3 Thiết kế mạch đèn giao thông 29 3.4 Thiết kế mạch in cho chế tạo .34 3.5 Các bƣớc lắp ráp mô hình 38 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU I: LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, hầu hết ngành kinh tế, kĩ thuật, ngành công nghiệp áp dụng kĩ thuật tự động hoá Có thể nói, tự động hoá làm thay đổi diện mạo nhiều ngành sản xuất, dịch vụ Ở nhiều nƣớc xuất nhà máy ngƣời, văn phòng giấy Khắp nơi bắt gặp thuật ngữ nhƣ Thƣơng mại điện tử, Chính phủ điện tử, Máy thông minh, Thiết bị thông minh Ứng dụng kĩ thuật tự động hoá dùng máy tính trực tiếp điều khiển đến thiết bị, dây chuyền sản xuất nhƣ toàn hệ thống sản xuất Từ việc điều khiển số NC (Numerical Control), điều khiển máy tính CNC (Computer Numerical Control) việc ứng dụng “máy tính nhúng” điều khiển thiết bị, bƣớc đƣờng dài phát triển làm tăng ổn định hiệu sử dụng lên rõ rệt Một đặc trƣng trình độ tự động hoá đại mức độ xử lí thông minh tình xẩy trình công nghệ Vì vậy, cần có sensor tinh xảo để nhận biết tình Ngày nay, sở thành tựu hệ thống tích hợp khoa học Micro Nano (Micro Nanoscience Integrated Systems) nhiều tổ hợp sensors tạo cụm cảm biến đa năng, cho phép nhanh chóng nhận thức môi trƣờng tình từ nhiều thông tin lúc Những khả kì diệu mà tự động hoá đem lại đòi hỏi đem vào ứng dụng cho hệ thống thiết bị hay cho dây chuyền sản xuất đó, kĩ thuật viên phải am hiểu quy trình công nghệ cụ thể Phải nhận biết đƣợc thông số trình để đặt chỗ, lúc loại sensors hợp lý Phải điều khiển đƣợc thiết bị hệ thống, hệ thống quản lý công nghệ, mà hệ thống quản lý sản xuất Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp Thiết nghĩ việc thiết kế mạch điện tử tự động đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng tiết kiệm đƣợc nhiều chi phi, thời gian nhƣ giải phóng sức lao động ngƣời công nhân.Và mạch đèn giao thông nữa, đồng thời lĩnh vực mà SV SPKT hứng thú tìm hiểu Vì lí định chọn đề tài: “ THIẾT KẾ MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG TẮT ĐÈN ĐƢỜNG CÔNG CỘNG VÀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG ’’ II: MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu yêu cầu tự động hoá mạch đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng mạch đèn giao thông - Thiết kế chế tạo mạch đèn tự động đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng mạch đèn giao thông III: NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu thiết kế đƣợc mạch điều khiển ứng dụng - Chế tạo đƣợc mạch điện tử đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng mạch đèn giao thông IV: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Các mạch điện tử điều khiển dùng linh kiện điện tử V: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Thiết kế, chế tạo mạch tự động đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng mạch đèn giao thông Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp NỘI DUNG CHƢƠNG 1: CÁC HÀM LÔGIC CƠ BẢN 1.1 Hàm YES - Là hàm biến đƣợc biểu diễn phƣơng trình: F=X - Bảng trạng thái: X F 0 1 - Kí hiệu : F X 1.2 Hàm NOT - Là hàm đƣợc biểu diễn phƣơng trình: F= X - Bảng trạng thái: X F 1 - Kí hiệu: X Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT F Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp 1.3 Hàm AND - Là hàm biến đƣợc biểu diễn phƣơng trình: F = X1X2 - Bảng trạng thái X1 X2 F 0 1 0 1 - Kí hiệu: X1 F X2 1.4 Hàm OR (cộng logic) - Là hàm đƣợc biểu diễn phƣơng trình: F = X1 + X2 - Bảng trạng thái: X1 X2 F 0 1 1 1 - Kí hiệu: X1 F X2 Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp X1 F X2 1.5 Hàm NAND (nhân đảo) - Là hàm đƣợc mô tả phƣơng trình: F = X1X2 - Bảng trạng thái: X1 X2 F 1 1 1 - Kí hiệu: X1 F X2 1.6 Hàm NOR (cộng đảo): - Là hàm biến đƣợc biểu diễn phƣơng trình: F = X1 + X2 - Bảng trạng thái: X1 0 1 Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT X2 1 F 0 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp - Kí hiệu: X1 F X2 X1 F X2 1.7 Hàm khác dấu - Là hàm cho phƣơng trình: F = X1X2 + X1X2 - Bảng trạng thái: X1 X2 F 0 0 1 1 1 - Kí hiệu: X1 F X2 1.8 Hàm đồng dấu: - Là hàm đƣợc biểu diễn phƣơng trình: F = X1X2 + X1X2 Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 10 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp Kí hiệu relay vẽ sơ đồ nguyên lí: RL1 RELAY -SPST Hình 3.10 Kí hiệu f) Diode (điốt): Để tránh dòng ngƣợc làm hỏng Q1, Q2 ta lắp thêm điốt có cực anôt nối với cực C Q2 katôt nối với Vcc Điốt dẫn cƣờng độ dòng điện dễ dàng theo hƣớng không dẫn theo hƣớng ngƣợc lại Linh kiện xem nhƣ dạng công tắc ngắt mạch cứng đơn giản đóng mở Điốt mang nhiều đặc tính hữu dụng nhƣ xác định trƣớc dung kháng (nhƣ áp dụng cách khiển áp) có vùng điện áp ổn định Vì chúng thƣờng đƣợc dùng nhƣ tụ khiển áp ổn áp Do điốt dẫn điện chiều nên chúng thƣờng đƣợc dùng mạch nắn điện, mạch đảo tín hiệu AC thành xung điện DC mạch công suất máy thu vô tuyến Những điốt có khả hoạt động nhƣ mạch khiển áp thƣờng thay công tắc relay mạch ứng dụng điều khiển từ xa Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 30 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.11: Hình dáng điốt g) Đèn đƣờng ta sử dụng đèn led mắc phía sau relay đầu đƣợc nối mass Điốt Điốt biến dung Điốt ổn áp Điốt ổn áp đối xứng Led: Là linh kiện phổ thông quang điện trở Led cho lợi điểm Hình Kí hiệu cao nhƣ tần số hoạt động cao, thể 3.12: tích nhỏ côngđiốt suất tiêu hao bé, không rút điện mạnh bắt đầu hoạt động (nhƣ bóng đèn rút điện 10 lần nhiều lúc cháy) Led không cần kính lọc mà cho màu sắc Sự phát sinh ánh sáng led nguyên tắc hoàn toàn khác với bóng đèn, vật chất bị đun nóng photon đƣợc phóng thích Điốt phát quang có cấu trúc lớp chuyển tiếp pn có đặc trƣng kĩ thuật nhƣ điốt thông thƣờng: Chiều dẫn điện chiều không dẫn điện Tuy nhiên led lại có mức ngƣỡng điện áp chiều dẫn cao từ (1,6 đến 3v) có điện áp nghịch tƣơng đối thấp khoảng (3v - 5v) Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 31 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Điốt λp Δλ Khóa luận tốt nghiệp % Φv Uf tr 1,8 50 1,6 50 2,0 100 2,2 100 2,4 400 (mm) Đỏ 650 20 GaAlAs Đỏ 80 660 20 0,6 GaAsP Cam 1,1 0,19 635 40 0,6 0,34 50 Vàng 585 40 0,1 0,04 20 Xanh 565 40 0,2 0,09 60 Bảng cho ta tính chất quan trọng led: Bức xạ led đơn sắc , λp độ dài sóng có xạ cực đại Δλ nửa độ rộng phổ Led đỏ có Δλ = 20 nm bé với chế tái hợp trực tiếp vùng dẫn vùng hóa trị Với độ dài sóng ngắn dần cho ta có trị số hiệu suất bé (cột 3) Linh kiện chế tạo từ pha lỏng có hiệu suất cao từ pha Cột áp chót cho ta thấy led đỏ làm việc nhanh Cƣờng độ sáng led giảm dần nhiệt độ tăng Khi nhiệt tăng 1˚C (đo 25˚C led đỏ giảm độ sáng 1,5%, vàng 0,7%, xanh 0,5% Sự giảm sáng mắt thƣờng không thấy đƣợc nhƣng việc truyền tin, tự động hóa cần có mạch điện làm gia tăng dòng điện điốt để trung hòa hiệu ứng nhiệt Điện áp ngƣỡng led thay đổi theo nhiệt độ từ -1,5mV/˚C đến 2,5mV/˚C nhiệt độ tăng phổ xạ led dịch chuyển phía sáng có độ dài lớn Độ dịch chuyển từ 0,1 đến 0,3nm/˚C Điều quan trọng sử dụng led luôn với điện trở mắc nối tiếp Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 32 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp Điện áp ngƣỡng led có trị số khác nhau: Đỏ 1,6-2v Cam 2,2-3v Xanh 2,7-3,2v Vàng 2,4-3,2v Hình 3.13 3.2.3 Nguyên lí hoạt động mạch Khi trời sáng giá trị quang trở giảm nên dòng điện điện áp đặt vào cực B Transitor Q1 cao nên Q1 khoá, Q1 khoá nên tạo điện áp chân B Transitor Q2 giảm nên tổ hợp Darlington khoá dòng chạy qua relay tiếp điểm không đóng nên đèn đƣờng không đƣợc cấp điện Ngƣợc lại trời tối gía trị quang trở tăng nên dòng áp cực B Q1 giảm làm cho Q1 mở, Q1 mở làm cho dòng cực E Q1 tăng làm cho tổ hợp Darlington mở tạo dòng chạy qua cuộn dây Relay nên đóng tiếp điểm lại, tiếp điểm đóng đèn đƣờng đƣợc cấp điện sáng lên 3.3 Thiết kế mạch đèn giao thông Với dân tộc, để kinh tế phát triển phát triển khoa hoc, kỹ thuật thật cần thiết đặc biệt quan trọng Với phát triển mạnh mẽ kinh tế nhƣ nay, giao thông toán khó đòi hỏi nhiều ngành, nhiều cấp phải quan tâm, tìm hƣóng giải Để làm giảm bớt khó khăn nhƣ làm cho việc lƣu thông tuyến đƣờng đƣợc thông thoáng giảm thiểu nạn, việc đặt cột đèn ngã thời gian quy định cho phép cấm tuyến đặc biệt quan trọng Đối với ngã tƣ, thời điểm ngày lƣu thông tuyến không giống (lúc lƣu thông tuyến A(chẳng hạn) đông, lúc lƣu thông tuyến B đông), nhƣng có lúc hai tuyến có lƣợng lƣu thông Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 33 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp tƣơng đối giống Vì thế, chƣơng trình điều khiển thay đổi đƣợc thời gian ƣu tiên nhƣ thời gian không ƣu tiên ngã tối ƣu 3.3.1 Mạch điện: Hình 3.14 Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 34 Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 19 VCC XTAL1 XTAL2 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 PSEN GND ALE/PROG 89C52 18 VCC P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 40 10 11 12 13 14 15 16 17 EA RST Y1 12Mhz 31 10K CONG TAC R3 29 20 30 21 22 23 24 25 26 27 28 39 38 37 36 35 34 33 32 VCC VCC A B C G1 G2A G2B GND 16 10 10 B C F D E F E A G B C F D E F E A G D G A D G A C B C B Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp 74LS138 U3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 15 14 13 12 11 10 D1 R1 100 X1 X2 VCC VCC R2 10K NUT BAM 10M V2 C VCC VCC C1 V1 33P VCC VCC C2 33P Khèi ® iÒ u khiÓ n 35 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp 3.3.2 Mô tả mạch điện Mạch điện đƣợc cấu tạo khối: Khối điều khiển, đèn led bảy thanh, IC74LS138, đèn led đỏ vàng xanh, dãy điốt - Khối điều khiển dùng 89C52 đƣợc lập trình đƣa tín hiệu điều khiển đèn giao thông đèn led - Led để hiển thị thời gian + Tín hiệu điều khiển led đƣợc xuất từ IC 89C52 port port Port xuất tín hiệu điều khiển led số một: Chân 39 89C52 đƣợc nối với chân (B) led đoạn Chân 38 89C52 đƣợc nối với chân (C) led đoạn Chân 37 89C52 đƣợc nối với chân (D) led đoạn Chân 36 89C52 đƣợc nối với chân (E) led đoạn Chân 35 89C52 đƣợc nối với chân (F) led đoạn Chân 34 89C52 đƣợc nối với chân (A) led đoạn Chân 33 89C52 đƣợc nối với chân 10 (G) led đoạn Port xuất tín hiệu điều khiển led đoạn số hai: Chân 21 89C52 đƣợc nối với chân (B) led đoạn Chân 22 89C52 đƣợc nối với chân (C) led đoạn Chân 23 89C52 đƣợc nối với chân (D) led đoạn Chân 24 89C52 đƣợc nối với chân (E) led đoạn Chân 25 89C52 đƣợc nối với chân (F) led đoạn Chân 26 89C52 đƣợc nối với chân (A) led đoạn Chân 27 89C52 đƣợc nối với chân 10 (G) led đoạn + Để điều khiển đèn giao thông IC 89C52 xuất tín hiệu Port 1qua IC giải mã 74LS138 74LS138 có chân 1, 2, chân nhận bit tín hiệu đầu vào lấy từ port 1: Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 36 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp Chân 89C52 nối với chân 74LS138 Chân 89C52 nối với chân 74LS138 Chân 89C52 nối với chân 74LS138 Các chân 4, hai chân cho phép IC hoạt động hay không hoạt động Khi chân 4, mức thấp chân mức cao IC nhận đƣợc tín hiệu điều khiển đầu vào Nếu chân mức khác IC cấm hoạt động Chân 74LS138 đƣợc nối với Vcc Chân 4, IC74LS138 đƣợc nối với mass Các chân 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 IC74LS138 chân đƣa tín hiệu để điều khiển đèn giao thông Chân IC 74LS138 đƣợc nối mass Chân 16 nối với +5v + Chân 31 89C52 đƣợc nối với Vcc thông qua điện trở R3 (10K) nối với mass thông qua công tắc Nếu chân 31 nối với Vcc(logic 1) 89C52 thực thi chƣơng trình ROM nội Khi chân nối với mass (logic 0) chƣơng trình cần thực thi chứa nhớ + Chân 89C52 đƣợc giữ mức cao tối thiểu chu kì máy mạch dao động hoạt động sau chuyển mức thấp Chân đƣợc tác động tay thông qua nút bấm + Chân 18, 19 ngõ vào ngõ mạch khuếch đại đảo đƣợc cấu hình để sử dụng làm mạch dao động bên 89C52 + Chân 40 89C52 đƣợc nối với Vcc để cấp nguồn cho IC hoạt động + Chân 20 89C52 đƣợc nối với mass + Các điốt tiếp điểm có nhiệm vụ ngăn dòng ngƣợc phân cực thuận có đầu IC 74LS138 mức 0v 3.3.3 Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển đèn giao thông - Tính toán thời gian sáng đèn xanh, đỏ, vàng Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 37 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp + Để phù hợp với thực tế thời gian đèn đƣợc tính nhƣ sau: Thời gian đèn đỏ cột tổng thời gian đèn vàng cộng với đèn xanh cột Và thời gian đèn đỏ cột tổng thời gian đèn xanh đèn vàng cột * Quá trình hoạt động mạch diễn nhƣ sau: Thời gian điều khiển đèn giao thông đếm đƣợc lập trình bít tạo nên đếm bên 89C52 IC 89C52 có port port dùng để điều khiển đèn led Port dùng để điều khiển đèn giao thông Tín hiệu điều khiển đèn giao thông đƣợc suất từ IC 89C52 port đƣa vào IC 74LS138, IC 74LS138 giải mã đƣa tín hiệu điốt tiếp điểm, điốt tiếp điểm có nhiệm vụ ngăn dòng ngƣợc phân cực thuận có đầu IC74LS138 mức 0v Khi số điốt phân cực thuận đèn giao thông sáng Và lần lƣợt nhƣ đèn giao thông đƣợc sáng theo trình tự lập trình sẵn bên IC 89C52 3.4 Thiết kế mạch in cho chế tạo Ngày nay, bo mạch in (Printed Circuit Board - PCB) thành phần thiếu sản phẩm điện tử, từ đồ chơi rẽ tiền cho trẻ con, đến sản phẩm gia dụng nhƣ nồi cơm điện, điện thoại, TV, máy nghe nhạc, máy vi tính… thiết bị điện tử máy bay, phi thuyền không gian PCB đôi lúc gọi PWB (Printed Wiring Board)– nối kết qua lại linh kiện điện tử mà không cần dây Một bo mạch in bao gồm nhiều “dây mạch in” gắn chặt phíp cách điện Dây dẫn gọi trace (mạch đông), phíp cách điện - gọi substrate - thƣờng làm nhựa tổng hợp phenol formaldehyde hỗn hợp sợi thủy tinh nhựa tổng hợp Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 38 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp Đa phần mạch in dân dụng đƣợc tạo thành cách dán lớp đồng toàn bề mặt phíp, sau cho ăn mòn, gỡ bỏ đi, lại mạch đồng Khi mạch trở nên phức tạp, ngƣời ta ghép nhiều phíp dán chồng lên nhau, gọi mạch in đa lớp (multilayer), ngƣời ta dùng lỗ khoan xuyên lớp để giải toán kết nối điểm - điểm Công nghệ ngày PCB từ lớp đến 16 lớp PCB thời kỳ đầu Sau bo hoàn thiện, linh kiện đƣợc gá vào mạch đồng lớp hàn chì Có phƣơng pháp thƣờng dùng để sản xuất PCB: Photoengraving-Khắc ánh sáng: Phƣơng pháp dùng mặt nạ che ánh sáng cho axit ăn mòn đồng substrate Mặt nạ tạo phần mềm đồ họa PCB Milling – Khoan PCB: Dùng máy khoan có hay trục, bóc đồng phíp Một máy khoan PCB hoạt động nhƣ máy vẽ đƣợc nối với máy tính, tƣơng tự máy vẽ plotter PCB Printing-Máy in PCB: Phƣơng pháp dùng keo (hay mực) dẫn điện chạy thành mạch đồng trực tiếp bề mặt phíp (hiện đại nhất) Các cấu phƣơng pháp sau hoạt động nhờ phần mềm chuyên dùng Tuy nhiên mẫu nhỏ, hay sản phẩm thử phƣơng pháp cổ điển dùng bó dây để nối tỏ hiệu Vài PCB hoạt động tần số cao dùng nhựa plastic chuyên dùng để tránh tƣợng lệch sóng radio PCB chân không hay tàu vũ trụ thƣờng làm đồng rắn hay lõi nhôm để thoát bớt sức nóng linh kiện Bề rộng khoảng trống vật dẫn điện PCB quan trọng, gần, mối hàn trở thành mối nối, PCB trở thành khó khăn sửa chữa Ngƣợc lại, xa PCB trở nên kềnh càng, mắc tiền Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 39 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp Thông thƣờng kỹ sƣ điện tử thiết kế mạch điện,và kỹ thuật viên thiết kế PCB; kỹ sƣ quay lại kiểm tra điều kiện ràng buộc lý tính bo mạch Việc thiết kế kỹ chuyên biệt Có nhiều tiêu chuẩn cách thức thiết kế cho dễ dàng để sản xuất dĩ nhiên bé; rẽ tốt Hình 3.15 Mạch in mạch điều khiển đèn chiếu sáng Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 40 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.16 Mạch in mạch điều khiển đèn giao thông 3.4.1 Kích thƣớc mạch in Đối với mạch tự động đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng kích thƣớc mạch in là: 5x10 cm Đối với mạch đèn giao thông kích thƣớc mạch in là: 20x25 cm 3.4.2 Thiết kế mạch in: Sử dụng phần mềm ORCAD 9.0 3.4.2 Công nghệ chế tạo mạch in Mạch in đƣợc thiết kế máy vi tính phần mềm OrCad 9.2 Sau thiết kế song đƣợc in lên khổ giấy A4 Sử dụng bàn là, mạch in lên phíp Rửa mạch nƣớc bóc lớp giấy phíp Vệ sinh mạch in ngâm vào dung dịch ăn mòn đồng Rửa mạch in ta có mạch in để lắp hàn linh kiện Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 41 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp 3.5 Các bƣớc lắp ráp mô hình - Bƣớc 1: Thiết kế đƣờng Thiết kế hai đƣờng giao ngã tƣ, đƣờng phân thành hai đƣờng Sử dụng giấy đề can màu đen để làm đƣờng, sử dụng giấy đề can màu trắng để làm dẫn rẽ trái, rẽ phải vạch dừng đỗ xe - Bƣớc 2: Thiết kế trang trí khu nhà công viên Bên lề đƣờng đƣợc thiết kế khu nhà công viên Nhà đƣợc trang trí xốp bút màu Công viên đƣợc trang trí hồ nƣớc khu vƣờn hoa - Bƣớc 3: Thiết kế lắp ráp hệ thống đèn chiếu sáng Bóng đèn cao áp đƣợc thiết kế bóng đèn nháy Cột lõi làm thép mềm để dẫn điện 220v, vỏ bên làm ống nhựa để cách điện - Bƣớc 4: Bố trí mạch tự động điều khiển đèn cao áp Mạch đƣợc bố trí phía mặt dƣới mô hình đƣợc nối với hệ thống đèn đƣờng Quang trở đƣợc bố trí lỗ nhỏ có mặt cảm biến hƣớng lên - Bƣớc 5: Bố trí lắp đặt cột đèn giao thông Bố trí cột đèn giao thông tai ngã tƣ Cột đèn giao thông đƣợc làm ống nhựa, bên đƣợc đặt led thanh, phần đầu cột đƣợc khoan lắp ba đèn led (Xanh, đỏ vàng) - Bƣớc 6: Bố trí lắp đặt mạch điều khiển đèn giao thông Mạch điều khiển đèn giao thông đƣợc bố trí phía mô hình đƣợc nối với bóng, led cột Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 42 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN Thông qua hiểu biết linh kiện điện tử mạch điện tử đặc biệt mạch điện tử điều khiển thiết kế chế tạo thành công mạch điện tử: Một mạch tự động đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng hai mạch đèn giao thông Các mạch điện có cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ linh kiện dễ tìm nhƣng đáp ứng đủ tiêu chuẩn kĩ thuật, mạch hoạt động tốt hoàn toàn đƣa áp dụng thực tế Mạch tự động đóng tắt đèn chiếu sáng áp dụng để lắp hệ thống đèn vƣờn, khu nhà kho, xí nghiệp Tuy nhiên với mạch đèn giao thông dừng lại việc lập trình cho hệ thống đèn sáng theo thời gian qui định, có điều kiện phát triển hƣớng tới việc lập trình phân luồng giao thông Tuy nhiên thời gian có hạn hiểu biết thân hạn chế nên trình thực có nhiều thiếu sót Tác giả mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy cô giáo, bạn sinh viên để đề tài đƣợc hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năn 2009 Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 43 Trường ĐHSP Hà Nội - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thuý Vân - Kỹ thuật số - NXB khoa học kỹ thuật [2] Đỗ Xuân Thụ (chủ biên) - Kĩ thuật điện tử - NXB Giáo dục 1999 [3] Nguyễn Thuý Vân - Thiết kế logic mạch số - NXB khoa học kỹ thuật [4] Huỳnh Đắc Thắng - Kỹ thuật số thực hành - NXB khoa học kỹ thuật [5] Nguyễn Văn Điềm - Giáo trình mạch điện tử - NXB Hà Nội [6] Trần Thế San, Tăng Văn Mùi - Hƣớng dẫn đọc sơ đồ mạch điện - NXB khoa học kỹ thuật Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 44 [...]... CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG TẮT ĐÈN ĐƢỜNG CÔNG CỘNG VÀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG 3.1 Yêu cầu việc đóng tắt tự động Nhƣ đã nói ở phần mở đầu, trên thực tế mọi ngành sản xuất công nghiệp mục tiêu tăng năng xuất lao động đƣợc giải quyết bằng con đƣờng gia tăng mức tự động hoá các quá trình và thiết bị sản xuất Việc tự động hoá có thể nhằm tăng năng xuất sản lƣợng hoặc cải thiện chất lƣợng và độ chính... với mạch tự động đóng tắt đèn đƣờng công cộng thì mạch sẽ thực hiện việc đóng tắt tự động theo thời gian Thời gian giữa mùa đông và mùa hè có sự chênh lệch Nếu ta giữ nguyên thời gian đóng tắt đèn của mùa đông cho mùa hè nhƣ vậy là không cần thiết mà còn tốn tiền vô ích Mặt khác nếu mùa đông mà ta mở đèn muộn nhƣ mùa hè thì công dụng của việc thắp sáng không đƣợc tân dụng triệt để Việc đóng tắt đèn. .. phải tự động theo nguồn sáng Nghĩa là tuỳ thuộc vào cƣờng độ sáng mà đèn phải đƣợc đóng tắt cho phù hợp Bỗng nhiên có những hôm trời u ám thì mạch điện phải có những phần tử có thể cảm nhận đƣợc sự thay đổi này để điều chỉnh việc đóng tắt đúng lúc Vậy để đáp ứng những yêu cầu trên ta chỉ cần thiết kế ra một mạch điện tử tự động đóng tắt đèn thay vì những ngƣời công nhân hàng ngày phải đi đóng tắt đèn. .. Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp 3.2 Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đƣờng công cộng 3.2.1 Mạch điện VCC=5v AC=220v RL1 D 1N4007 1k Rc 4 3 1 2 RELAY SPST Quang trë R Q1 A564 Den duong Q2 2N1069 LED Q3 C828 VR 50k Re1 10 Re2 10 0V Hình 3.1 3.2.2 Mô tả mạch điện Mạch điện trên bao gồm các linh kiện: Quang trở, biến trở, điện trở, điốt, relay, transistor, bóng đèn a) Quang trở: Là một loại điện trở... tăng nên dòng và áp trên cực B của Q1 giảm làm cho Q1 mở, khi Q1 mở làm cho dòng ở cực E của Q1 tăng và làm cho tổ hợp Darlington mở tạo ra dòng chạy qua cuộn dây của Relay nên đóng tiếp điểm lại, khi tiếp điểm đóng đèn đƣờng đƣợc cấp điện và sáng lên 3.3 Thiết kế mạch đèn giao thông Với mỗi một dân tộc, để kinh tế phát triển thì sự phát triển về khoa hoc, kỹ thuật là thật sự cần thiết và đặc biệt quan... BCD, mã dƣ 3, mã bảy vạch… Nếu ta chuyển từ một mã thông dụng về một mã ít thông dụng hơn ta gọi là mã hoá và ngƣợc lại ta gọi là giải mã 2.2 Thiết kế mạch chuyển mã 2.2.1 Các bƣớc thiết kế mạch chuyển mã - Yêu cầu đặt ra - Lập bảng chân lí của mạch - Tối thiểu các hàm ra - Xây dựng sơ đồ logic - Xây dựng sơ đồ mạch thực hiện 2.2.2 Các ví dụ Ví dụ 1: Mạch chuyển mã (mã hoá ) nhị phân sang grây + Xét... luận tốt nghiệp 3.3.2 Mô tả mạch điện Mạch điện đƣợc cấu tạo bởi các khối: Khối điều khiển, đèn led bảy thanh, IC74LS138, đèn led đỏ vàng xanh, và một dãy các điốt - Khối điều khiển dùng 89C52 đƣợc lập trình đƣa ra tín hiệu điều khiển đèn giao thông và đèn led 7 thanh - Led 7 thanh để hiển thị thời gian + Tín hiệu điều khiển led 7 thanh đƣợc xuất ra từ IC 89C52 ở port 0 và port 2 Port 0 xuất ra tín... các thiết kế yêu cầu một mức tối thiểu bộ nhớ ngoài hoặc các thành phần bên ngoài khác, ta có thể sử dụng các port này làm nhiệm vụ xuất/nhập 8 đƣờng cho mỗi port có thể đƣợc xử lí nhƣ một đơn vị giao tiếp với các thiết bị ngoại vi Hoặc mỗi đƣờng có thể hoạt động độc lập giao tiếp với một thiết bị đơn bit nhƣ chuyển mạch LED, BJT, FET… Port 0 (các chân từ 32 đến 39) có 2 công dụng Trong các thiết kế. .. mạch nắn điện, mạch đảo các tín hiệu AC thành những xung điện DC trong các mạch công suất và máy thu vô tuyến Những điốt có khả năng hoạt động nhƣ các mạch khiển áp và thƣờng thay thế những công tắc cơ hoặc relay trong các mạch ứng dụng điều khiển từ xa Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT 30 Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.11: Hình dáng điốt g) Đèn đƣờng ta sử dụng đèn led mắc phía... thiết kế lớn hơn có bộ nhớ ngoài, port 0 trở thành bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp Port 1 (các chân từ 1 đến 8) chỉ có một công dụng là xuất/nhập Các chân của port 1đƣợc kí hiệu là P1.0, P1.1, … P1.7 và đƣợc dùng để giao tiếp với các thiết bị bên ngoài khi có yêu cầu Port 2 (các chân từ 21 đến 28) có 2 công dụng hoặc làm nhiệm vụ xuất/nhập hoặc là byte địa chỉ cao của bus địa chỉ 16 bit cho các thiết ... đóng tắt đèn đƣờng công cộng mạch đèn giao thông 18 3.1 Yêu cầu việc đóng tắt tự động 18 3.2 Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đƣờng công cộng 19 3.3 Thiết kế mạch đèn giao. .. tài: “ THIẾT KẾ MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG TẮT ĐÈN ĐƢỜNG CÔNG CỘNG VÀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG ’’ II: MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu yêu cầu tự động hoá mạch đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng mạch đèn giao thông. .. 3: THIẾT KẾ MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG TẮT ĐÈN ĐƢỜNG CÔNG CỘNG VÀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG 3.1 Yêu cầu việc đóng tắt tự động Nhƣ nói phần mở đầu, thực tế ngành sản xuất công nghiệp mục tiêu tăng xuất lao động