Thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển đèn giao thông ngã tư

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.

Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học Lời nói đầu Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước Những thiết bị điện,điện tử được phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rỗng rãi trong đời sống cũng như sản suất Từ những thời gian đầu phát triển KTS đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn KTS chúng em sau một thời gian học tập được các thầy cô giáo trong khoa giảng dạy về các kiến thức chuyên nghành, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Đào Văn Đã, cùng với sự lỗ lực của bản thân, chúng em đã “thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển đèn giao thông ngã tư “ nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của chúng em còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót Chúng em rất mong được sự giúp đỡ & tham khảo ý kiến cảu thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài Hưng yên, tháng 04 năm 2010 Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Văn Tuấn Loại Văn Tuấn Nguyễn Mạnh Tuấn 1 2 Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 1 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học 3 4 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng yên, ngày… tháng 04 năm 2010 Giáo viên hướng dẫn Đào Văn Đã NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 2 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án Khoa Điện-Điện Tử môn học Hưng Yên ngày … tháng 04 năm 2010 Giáo viên phản biện 5 6 7 8 Ý TƯỞNG THẾT KẾ Mạch điều khiển dàn đèn giao thông tại ngã tư ưu tiên xe cơ giới, tại các góc đường, đèn sẽ được bố trí như hình vẽ dưới đây Mỗi góc của ngã tư đường sẽ gồm một bộ đèn xanh, đỏ vàng dành cho xe cơ giới và đồng thời có led hiển thị thời gian đếm ngược dành cho xe cơ giới để người đi xe tiện quan sát Hướng chiếu của các đèn và hướng đi lại trên đường sẽ được mô tả như hình vẽ Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 3 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án Khoa Điện-Điện Tử môn học Chiều mũi tên nhỏ chỉ hướng chiếu của đèn và người tham gia giao thông sẽ đi theo hướng mũi tên đậm nằm trên đường và sẽ phải quan sát bộ đèn giao thông gần nhất bên tay phải làm chỉ dẫn giao thông Khi các đèn làm nhiệm vụ điều khiển giao thông thì các bộ đèn đối diện nhau sẽ có cùng trạng thái về màu đèn Còn các bộ đèn ở đường kề sát sẽ ngược lại về màu đèn Ví dụ như bộ đèn ở nhánh này có màu xanh, vàng, đỏ thì đèn ở nhánh bên cạnh sẽ có màu đỏ, vàng, xanh, việc thiết kế đèn vàng sáng giữa đèn xanh và đèn đỏ là để báo cho phương tiện giao thông biết là sắp có sự chuyển đổi giữa hai đèn màu xanh và đèn màu đỏ Do vậy, về cơ bản đèn điều khiển giao thông tại ngã tư được chia làm hai dàn: dàn đèn 1 và dàn đèn 2 Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 4 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học Ngoài ra mạch còn được thiết kế hai chế độ làm việc ban ngày và ban đêm.Ở chế độ làm việc ban ngày, các đèn led sẽ hoạt động bình thường Còn ở chế độ ban đêm sẽ chỉ có một đèn vàng nhấp nháy theo xung nhịp đưa vào.Hai chế độ được thiết lập chuyển mạch bằng công tắc Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 5 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học 9 10 Chương I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT I- Các cổng logic cơ bản 1 Phép toán OR và cổng OR a Phép toán OR hay còn được gọi là phép cộng logic + Hàm OR (hàm hoặc): y = x1 + x2 + Bảng chân lý: x1 x2 y XX1 0 0 0 2 0 1 1 y -+ 1 0 1 1 1 1 Mạch điện minh hoạ quan hệ logic OR + Mở rộng cho trường hợp tổng quát có n biến: y = x1 + x2 + … + xn Mạch điện thực hiện quan hệ logic OR được gọi là cổng OR b Cổng OR: + Định nghĩa: Là mạch có từ hai đầu vào trở lên và có đầu ra bằng tổ hợp or các biến đầu vào + Giản đồ thời gian: x1 x2 y + Ký hiệu logic: X y X1 y X1 1 y X2 1 X2 X2 Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 6 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án Khoa Điện-Điện Tử môn học + Mạch điện dùng điốt bán dẫn: +3V x y +2.3V Điện áp sụt trên điốt khi phân cực 0V -0.7V thuận là 0.7V 1 Khi Vx1 = Vx2 = 0V thì R0 Vy = 0V – 0.7V = -0.7V x2 E=-12V Khi Vx1 = 0V, Vx2 = 3V hoặc Vx1 = 3V, Vx2 = 0V thì Vy = 3V – 0.7V = 2.3V (do 2 điốt có katốt nối chung nên anốt nào có điện thế cao hơn sẽ dẫn điện mạnh hơn làm cho điốt kia chịu phân cực ngược và ở trạng thái ngắt hở mạch) Khi Vx1 = Vx2 = 3V thì Vy = 3V – 0.7V = 2.3V Nếu có n đầu vào thì mắc n điốt tương tự như trên 2 Phép toán AND và cổng AND a Phép toán AND hay còn được gọi là phép nhân logic + Hàm AND (hàm và): y = x1.x2 +Bảng chânng chân lý: x1 x2 y X1 X2 0 0 0 0 1 0 y -+ 1 0 0 1 1 1 Mạch điện minh hoạ quan hệ logic AND + Mở rộng cho trường hợp tổng quát có n biến: y = x1 x2 … xn Mạch điện thực hiện quan hệ logic AND được gọi là cổng AND Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 7 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án Khoa Điện-Điện Tử môn học b Cổng AND + Định nghĩa: Là mạch có từ hai đầu vào trở lên và một đầu ra bằng tổ hợp AND các biến đầu vào + Giản đồ thời gian: x1 x2 y + Ký hiệu logic: X x y 1 & y 1 x2 X2 + Mạch điện dùng điốt bán dẫn: Điện áp sụt trên điốt khi phân cực thuận là 0.7V E=+12V Khi Vx1 = Vx2 = 0V thì Vy = 0V + 0.7V = 0.7V 0V +3V x 1 R0 Khi Vx1 = 0V, Vx2 = 3V hoặc Vx1 = 3V, Vx2 = 0V thì x2 y +3.7V +0.7V Vy = 0V + 0.7V = 0.7V (do 2 điốt có anốt nối chung nên katốt nào có điện thế thấp hơn sẽ dẫn điện mạnh hơn làm cho điốt kia chịu phân cực ngược và ở trạng thái ngắt hở mạch) Khi Vx1 = Vx2 = 3V thì Vy =3V + 0.7V=3.7V Nếu có n đầu vào thì mắc n điốt tương tự 3 Phép toán NOT và cổng NOT a Phép toán NOT hay còn được gọi phép đảo hay phép phủ định + Hàm NOT (hàm đảo): y x Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 8 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án Khoa Điện-Điện Tử môn học + Bảng chânng chân lý: X y 0 1 1 0 R Mạch điện minh hoạ quan hệ logic NOT: x y -+ Mạch điện thực hiện quan hệ logic NOT được gọi là cổng NOT b Cổng NOT + Định nghĩa: Là mạch có duy nhất một đầu vào và mức logic ở đầu ra luôn ngược với mức logic ở đầu vào + Giản đồ thời gian: x y + Ký hiệu logic: x yx 1 y + Mạch điện: Trong cổng NOT, tranzito làm việc ở chế độ đóng mở Khi x ở mức thấp thì T ngắt hở mạch, y ở mức cao Khi x ở Vcc= +12V EQ = 2.5V mức cao thì T thông bão hoà, y ở mức thấp Tác dụng của nguồn Rc DQ âm EB là đảm bảo T ngắt hở 0.3 3.2 3.2 xV R1 Vy 0.3 V mạch tin cậy khi x ở mức thấp V R2 EQ và DQ có tác dụng giữ mức VB= -12V cao đầu ra ở giá trị quy định Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 9 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án Khoa Điện-Điện Tử môn học 4 Hàm NOR (không hoặc: NOT - OR) x1 x2 y + Hàm logic: y x1  x2 0 0 1 + Bảng chân lý: 0 1 0 1 0 0 + Ký hiệu logic: 1 1 0 X1 y X1 y X1 1 y X2 X2 X2 + Trong trường hợp tổng quát nếu n biến ta cũng có: 10.1 y x1  x2   xn 10.2 II- Các bộ đếm 1 Đặc điểm và phân loại bộ đếm a) Đặc điểm Đếm là khả năng nhớ được số xung đầu vào; mạch điện thực hiện thao tác đếm gọi là bộ đếm Số xung đếm được biểu diễn dưới các dạng số nhị phân hoặc thập phân Đếm là một thao tác rất quan trọng, được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế, từ các thiết bị đo chỉ thị số đến các máy tính điện tử số Bất kỳ hệ thống số hiện đại nào cũng có bộ đếm b) Phân loại Có 3 cách phân loại Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 10 ... đèn Còn đèn đường kề sát ngược lại màu đèn Ví dụ đèn nhánh có màu xanh, vàng, đỏ đèn nhánh bên cạnh có màu đỏ, vàng, xanh, việc thiết kế đèn vàng sáng đèn xanh đèn đỏ để báo cho phương tiện giao. .. hướng chiếu đèn người tham gia giao thông theo hướng mũi tên đậm nằm đường phải quan sát đèn giao thông gần bên tay phải làm dẫn giao thông Khi đèn làm nhiệm vụ điều khiển giao thơng đèn đối diện... cho phương tiện giao thơng biết có chuyển đổi hai đèn màu xanh đèn màu đỏ Do vậy, đèn điều khiển giao thông ngã tư chia làm hai dàn: dàn đèn dàn đèn Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Nhóm sv thực