Thiết kế hệ thốngđiều khiển bãi đỗ xe tự động gồm: Hai cửa vào ra, mỗi cửa có 1 Barrie được điều khiển bởi 2 động cơ 1 và 2, bốn công tắc hành trình báo barrie đóng hết và mở hết, hai cảm biến phát hiện xe vào ra, 2 led 7 thanh để hiển thị số xe trong bãi đỗ và 2 đèn báo còn chỗ hết chỗ . Hai nút ấn Start và Stop để khởi động và dừng hệ thống.
BÀI TẬP LỚN MÔN KĨ THUẬT SỐ Nội dung: Thiết kế hệ thốngđiều khiển bãi đỗ xe tự động gồm: Hai cửa vào /ra, cửa có Barrie điều khiển động 2, bốn công tắc hành trình báo barrie đóng hết mở hết, hai cảm biến phát xe vào /ra, led để hiển thị số xe bãi đỗ đèn báo chỗ /hết chỗ Hai nút ấn Start Stop để khởi động dừng hệ thống Thành viên nhóm 4: Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Vũ Linh Ngày giao đề tài: 20/10/2014 Ngày nộp đề tài: MỤC LỤC Chương 1: Trình bày mạch chức hệ thống 1.1 1.2 Phân tích yêu cầu công nghệ Các linh kiện cần dung Chương 2: Thiết kế hệ thống điều kiển bãi đỗ xe tự động 2.1 Sơ đồ khối bố trí linh kiện 2.2 Liệt kê linh kiện sử dụng thiết kế 2.3 Trình bày sơ đồ chân, bảng chân lý ứng dụng vi mạch sử dụng 2.4 Sơ đồ nguyên lý mạch 2.5 Thuyết minh nguyên lý hoạt động mạch 2.6 Xây dựng mạch mô phần mềm proteus chạy thử Chương 3: Kết luận 3.1 Các kết đạt 3.2 Các hạn chế tồn thiết kế phương hướng khắc phục Lời Nói Đầu linh kiện rời kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, đặc biệt ngành điện tử ứng dụng nhiều công nghiệp Trong lĩnh vực điều khiển, từ công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đem đến kỹ thuật điều khiển đại có nhiều ưu điểm so với việc sử dụng mạch điều khiển lắp ráp Ngày nay, lĩnh vực điều khiển ứng dụng rộng rãi thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày người máy giặt, đồng hồ bấm giây, đồng hồ báo giúp cho đời sống cuả ngày đại tiện nghi Với kiến thức học lớp tìm hiểu thực tế Trong thời gian yêu cầu nhóm em hoàn thành đồ án môn học với nội dung “THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG” Do kiến thức chuyên ngành thiếu nhiều thực tế nên đồ án không tránh khỏi sai sót, mong thầy cô góp ý kiến để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Thầy : Nguyễn Vũ Linh giúp nhóm em hoàn thành tập lớn môn CHƯƠNG 1: TRÌNH BÀY VỀ CÁC MẠCH CHỨC NĂNG TRONG HỆ THỐNG 1.1 Phân tích yêu cầu công nghệ Nội dung: Thiết kế hệ thống bãi đỗ xe tự động gồm: + Hai cửa ra/vào, cửa có Barie điều khiển động + Bốn công tắc hành trình báo Barie đóng hết mở hết + Hai cảm biến phát xe vào /ra + Hai led để hiển thị số xe bãi đỗ đèn báo chỗ hết chỗ +Hai nút start stop để, khởi động dừng hệ thống Yêu cầu: Khi ấn nút start, đèn báo chỗ Nếu có xe cửa vào (phát cảm biến S1 ) động quay thuận mở Barie , gặp công tắc CT11 báo mở hết động dừng Sau 15 s động quay ngược đóng Barie gặp công tắc CT12 dừng Với xe vào hệ thống cộng thêm vào tổng số xe, số xe có bãi đỗ luộn hiển thị đèn led Nếu có xe cửa ( phát cảm biến S2 ) động quay thuận mở Barie2, gặp công tắc CT21 dừng 10s ( thời gian 10s hiển thị đếm ngược led ) sau quay ngược đóng Barie2 gặp công CT22 dừng Mỗi xe ra, hệ thống giảm tổng số xe Khi ấn nút stop , hệ thống dừng Sử dụng thiết bị đo để kiểm tra cần thiết 1.2 Các linh kiện dùng + Nút ấn + Bộ đếm không đồng 74HC192 + Bộ so sánh: 74LS85 + Transistor: 2N1711 + Điện trở: resistor + AND + Diodes Ngoài sử dụng biến logicstate để đặt số xe tối đa bãi KHỐI ĐIỀU KHIỂN ĐẾM KHỐIKHỐI HỒNG NGOẠI CHƯƠNG : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG KHỐI GIẢI Mà KHỐI HIỂN THỊ KHỐI NGUỒN 2.1 Sơ đồ khối bố trí linh kiện 2.2 Liệt kê linh kiện sử dụng thiết kế STT TÊN LINH KIỆN 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 3WATT10K 7SEG-BCD 7SEG-COM-AN-GRN IC 74LS247 IC 555 IC 4017 IC 7447 IC 7485 IC 7490 IC 74192 IC 74193 SW-SPDT-MOM SW-SPST-MOM AND AND_3 AND_4 BUTTON CAP DIPSW_8 LED-BIGY MOTOR OR NOT RES RELAY SỐ LƯỢNG 2 2 1 10 2 4 CHÚ THÍCH Công tắc ấn Đèn báo Động 2.3 Trình bày sơ đồ chân, bảng chân lý ứng dụng vi mạch sử dụng a Cổng AND Dùng để thực phép nhân logic Kí hiệu hiệu: Bảng trạng thái Kí Bảng trạng thái A B Y 0 0 1 0 1 A B Y Hình 2.1: Kí hiệu bảng trạng thái cổng AND Nhận xét: Ngõ cổng logic AND lên mức ngõ vào mức + A,B: ngõ vào tín hiệu logic + 0: mức logic thấp + 1: mức logic cao + Y: đáp ứng ngõ b Cổng NOT Dùng để thực phép đảo logic A Y A Y Hình 2.2: Kí hiệu bảng trạng thái cổng NOT Nhận xét: Tín hiệu ngõ ngõ vào ngược mức logic c Chức nhiệm vụ khối Khối nguồn Tạo dòng điện ổn định cung cấp cho toàn mạch Khối hồng ngoại Dùng để tạo xung clock có tần số với độ ổn định cấp cho khối điều khiển V C C R 21 1K V C C V C C D LE D 50K R 560 VR R 22 1K R 20 U 13A Q C 1815 74LS 14 1K LE D P H A T D D LE D TH U C 1uF Hình 2.3: Khối hồng ngoại Khối điều khiển Nhận xung clock từ khối hồng ngoại để điều khiển cho khối đếm Hình 2.4: Khối điều khiển Khối tạo dao động 1Hz IC 555 có nhiệm vụ tạo tần số 1Hz đầu (chân 3) để cấp cho khối giây đồng hồ thời gian thực Xung đầu có dạng xung vuông ổn định chu kì xung tương ứng với giây 10 Tm = ln(2) ( R1 + R2 ) C1 : thời gian điện áp mức cao Ts = ln(2) R2 C1 : thời gian điện áp mức thấp T = Tm + Ts : chu kỳ toàn phần Tần số dao động : f== Ta chọn C1=100uF, R1=10K, R2=2,2K.Vậy ta có xung với chu kì: T =ln(2) 100 10-6 (10 103 +2 2,2 103)~ 1(s) Khối đếm Nhận xung từ điều khiển đếm lên đếm xuống, đồng thời xuất giá trị chuyển đến khối giải mã Hình 2.7: Khối đếm Khối đếm có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “15”đối với đầu xe vào hiển thị giá trị từ “00” đến “10”đối với đầu xe ra.Khi khối giây đếm đến giá trị “15” “10”,sau chu kì xung giá trị đếm tự động reset “00”, dừng lại 12 Hình 2.8: Mạch đếm giây từ “00” đến “15” - IC đếm 74192 Là loại IC tích hợp nhị phân không đồng bộ,song song có chức đếm thuận nghịch Đặc biệt đặt trước giá trị đếm với chân điều khiển nạp giá trị Chức chân IC 74192: D0 -> D3 liệu đầu vào Q0 -> Q3 kết đưa TCU đếm lên 13 TCD đếm ngược UP đồng hồ đếm đầu vào DN đồng hồ đếm ngược đầu vào PL tải song song MR thiết lập lại đầu vào Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý IC 74192 14 Hình 2.10: Sơ đồ mạch xung Khối giải mã Giải mã quáy trình phiên dịch hàm ý gán cho mã, mạch điện thực việc giải mã gọi giải mã Khối giải mã nhận giá trị từ khối đếm chuyển đổi thành giá trị led đoạn chuyển đến hiển thị 15 Hình 2.11: Sơ đồ chân IC 74LS247 Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý IC 74LS247 16 Khối hiển thị: Trong thiết bị để báo trạng thái hoạt động thiết bị cho thong số dãy số đơn , thường người ta sử dụng “ Led đoạn “ Led đoạn sử dụng dãy số không đòi hỏi phức tạp thị số đủ chẳng hạn led đoạn dung để hiển thị nhiệt độ phòng , đồng hồ treo tường điện tử , hiển thị số lượng sản phẩm công đoạn đó… Led đoạn có cấu tạo gồm led đơn xếp ngang có thêm led đơn hình tròn nhỏ bên phải led led đơn led có Anode (+) cathode (-) nối chung với vào điểm đượ đưa chân để nối vào mạch điện.7 cự lại led đơn led đoạn cực led đơn ỏ góc bên , bên phải led đoạn đưa thành chân riêng để điều khiển cho led sáng tắt theo ý muốn - Nếu led đoạn có Anode (cực +) chung, đầu chung nối với +Vcc, chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức - Nếu led đoạn có Cathode (cực -) chung, đầu chung nối xuống Ground (hay Mass), chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức 17 Hình 2.13: Led đoạn Hình 2.14: Dạng chữ Led đoạn Hình 2.15: Nguyên lý hoat động : Đối với loại Cathode chung chân phải có mức logic muốn sáng Led tương ứng chân A – F , Dp mức logic Mã LED đoạn có Anode chung, muốn sáng ta xuất chân Cathode LED đơn mức Từ ta có bảng giải mã LED đoạn Anode chung sau 18 Hình 2.16: Bảng giải mã Led đoạn Anode - Mã LED đoạn Cathode chung, muốn sáng ta xuất chân Anode LED đơn mức Từ ta có bảng giãi mã LED đoạn Cathode chung sau: 19 Hình 2.17: Bảng giải mã Led đoạn Cathode Vì Led đoạn bên chứa led đơn kết nối cần đảm bảo qua led đơn khoảng 10mA- 20mA để bảo vệ led 20 2.4 Sơ đồ nguyên lý mạch 2.5 Thuyết minh nguyên lý hoạt động mạch Nhấn nút start cấp nguồn cho toàn hệ thống mạch điều khiển bãi đỗ xe tự động Khi có xe vào : Khi có xe vào áp chân led thu (đặt lối vào ) mức cao làm cho transistor dẫn ( VB > 0.7 V) nên lối chân C mức thấp qua IC cổng đảo mức cao.Tín hiệu đưa vào chân SD IC 4013 -> chân SD mức Khi xe áp chân led thu (đặt lối ra)ở mức thấp làm cho transistor không dẫn ( VB < 0.7 V) nên lối chân C mức cao qua IC cổng đảo mức thấp.Tín hiệu đưa vào chân CD IC 4013 -> chân CD mức Q Khi chân SD = CD = làm cho Q =1 = 0, chân U1A mức thấp nhận tín hiệu từ chân CD, chân U1A mức cao nhận tín 21 hiệu từ chân U2B, tín hiệu ngõ chân CO U6 U7 mức Vì vậy, lối U3B mức 1, tín hiệu qua U2A mức cấp cho Q chân U2B,chân U2B nhận tính hiệu từ = nên lối U2B cấp cho U1A Lối U1A mức cao qua U1B trở thành mức thấp đưa vào chân U3 ( ic 74192 ),chân U4 nhận tín hiệu mức cao từ chân Q0 U3 chân 1,2,6 U4 nhận tín hiệu mức thấp từ chân Q1,Q2,Q3 U3 sau giải mã hiển thị led hiển thị xe vào.Đồng thời có xe vào,tín hiệu U1B qua U20 kích xung clock cấp cho U16,chân Q2 u16 chuyển từ tín hiệu thấp lên tín hiệu cao cấp cho U27.tín hiệu U27 mức cao cấp cho relay.relay hút công tắc chuyển từ nối đất sang nối với nguồn cấp cho động cơ,do có xe vào động quay để mở barrie hệ thống đếm thêm vào số xe bãi hiển thị hình hiển thị LED Động quay mở barrie gặp công tắc hành trình CT11 ( báo mở hết ).công tắc hành trình CT11 cấp tín hiệu mức cao cho U20 U25.U20 nhận tín hiệu mức cao từ CT11 cấp xung cho U16,chân Q2 U16 mức thấp relay k cấp điện nhả khóa k nối đất.động không cấp điện ngừng lại.Đồng thời U25 nhận tín hiệu mức thấp từ CT11 đầu U25 mức cao.U19 nhận tín hiệu mức cao từ U25 phát xung clock cho U5.do chân Q1 U5 có tín hiệu mức cao kết hợp với tín hiệu mạch tạo xung NE555 với tần số 1hz qua U17 cấp xung cho U9 đếm xung cấp tín hiệu mã hóa cho U29 giải mã hiển thị LED thanh.Khi U9 đếm đến xung thứ 15 ( tức sau 15 giây )tín hiệu từ chân 12 U9 chân 12 U29 cấp tín hiệu mức cao cho U31.ngõ U31 mức cao,U32 nhận tín hiệu mức cao từ U31,ngõ Q1 U32 mức cao.relay nhận tín hiệu mức cao từ U32 22 hút khóa k nối với nguồn.động cấp nguồn ngược chiều với nguồn cấp ban đầu nên quay ngược lại Động quay ngược gặp công tắc hành trình CT12(báo đóng hết ).CT12 cấp xung cho U32,do chân Q1 U32 cố tín hiệu mức thấp.relay nhận tín hiệu mức thấp từ Q1 U31 nhả khóa k nối đất.động cwo điện dừng lại.kết thúc trình đóng barrie Khi có xe ra: Khi có xe áp chân led thu (đặt lối ra) mức cao làm cho transistor dẫn ( VB > 0.7 V) nên lối chân C mức thấp qua IC cổng đảo mức cao.Tín hiệu đưa vào chân SD IC 4013 -> chân SD mức Khi xe vào áp chân led thu (đặt lối vào) mức thấp làm cho transistor không dẫn (VB < 0.7 V) nên lối chân C mức cao qua IC cổng đảo mức thấp.Tín hiệu đưa vào chân CD IC 4013 -> chân CD mức Q Khi chân SD = CD = làm cho Q =0 thấp U2B, tín hiệu ngõ chân CO = 1, chân U1C mức U6 U7 mức Vì vậy, lối U3B mức 1, tín hiệu qua U2A mức cấp cho chân Q U2B,chân U2B nhận tính hiệu từ = nên lối U2B cấp cho U1A Lối U1A mức cao qua U1B trở thành mức thấp đưa vào chân U3.tín hiệu đầu U3 cấp cho U4 làm nhiệm vụ giải mã đưa LED hiển thị.với xe vào hệ thống đếm giảm tổng số xe có bãi.đông thời ngõ U1B cấp cho U35.Đầu U35 23 mức thấp cáp xung clock cho U34, chân Q1 U34 có tín hiệu mức cao.relay nhận tín hiệu mức cao hút khóa k từ nối đất chuyển qua nối nguồn.động cấp điện quay mở barrie cho xe Động quay mở barrie gặp công tắc hành trình CT21 ( báo mở hết ).Công tắc hành trình CT21 cấp tín hiệu mức cao cho U28 U35.U35 nhận tín hiệu mức cao từ CT21 cấp xung cho U34,chân Q2 U34 mức thấp relay k cấp điện nhả khóa k nối đất.động không cấp điện ngừng lại.Đồng thời U28 nhận tín hiệu mức thấp từ CT21 đầu U28 mức cao.U21 nhận tín hiệu mức cao từ U28 phát xung clock cho U22.do chân Q1 cuả U22 có tín hiệu mức cao kết hợp với tín hiệu mạch tạo xung NE555 với tần số 1hz qua U16 cấp xung cho U23 đếm xung cấp tín hiệu mã hóa cho U30 giải mã hiển thị LED thanh.Khi U23 đếm đến xung thứ 10 ( tức sau 10 giây )tín hiệu từ chân 12 U30 cấp tín hiệu mức cao cho U37.ngõ U37 mức cao,U36 nhận tín hiệu mức cao từ U37,ngõ Q1 U36 mức cao.relay nhận tín hiệu mức cao từ U36 hút khóa k nối với nguồn.động cấp nguồn ngược chiều với nguồn cấp ban đầu nên quay ngược lại Động quay ngược gặp công tắc hành trình CT22(báo đóng hết ).CT22 cấp xung cho U36,do chân Q1 U36 có tín hiệu mức thấp.relay nhận tín hiệu mức thấp từ Q1 U36 nhả khóa k nối đất.động cwo điện dừng lại.kết thúc trình đóng barrie Muốn dừng hệ thống ta nhấn nút stop,dừng cấp nguồn cho hệ thống,hệ thống dừng lại 2.6 Xây dựng mạch mô phần mềm proteus chạy thử 24 Mạch mô hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động phần mềm proteus 25 CHƯƠNG : KẾT LUẬN 3.1 Các kết đạt Qua việc làm đề tài chúng em thu rát nhiều kiến thức nhiều môn học,đây kiến thức tổng hợp môn đo lường cảm biến,truyền động điện…Qua đề tài chúng em biết hiểu số loại cảm biến,IC,động cơ…phổ biến thị trường.Do trình thực đề tài chúng em biết cách tổng hợp vận dụng kiến thức để hoàn thành đề tài 3.2 Các hạn chế tồn thiết kế phương hướng khắc phục 3.2.1 Hạn chế Do hạn chế mặt kiến thức nên chúng em mắc nhiều lỗi sai sót,mong cô cho ý kiến để chúng em hoàn thành tốt đề tài sau này.Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo Nguyễn Vũ Linh tận tình giúp đỡ,chỉ bảo để giúp chúng em hoàn thành đề tài 3.2.2 Hướng phát triển khắc phục Từ hệ thống xây dựng đơn giản,nhưng nguyên tắc bãi đỗ xe thông minh.Từ hệ thống phát triển thành phần hệ thống lớn với bước soát vé,phân loại xe,tính tiền vé xe…Từ tín hiệu thu từ cảm biến phân tích,điều khiển hệ thống hoạt động ổn định,chính xác,tiết kiệm lượng đồng thời giám sát toàn hệ thống Một lần em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô ! 26 [...]... thống điều khiển bãi đỗ xe tự động trên phần mềm proteus 25 CHƯƠNG 3 : KẾT LUẬN 3.1 Các kết quả đạt được Qua việc làm đề tài trên chúng em đã thu được rát nhiều kiến thức về nhiều môn học,đây là kiến thức tổng hợp của các môn như đo lường cảm biến,truyền động điện…Qua đề tài chúng em cũng đã biết và hiểu hơn về một số loại cảm biến,IC,động cơ…phổ biến trên thị trường.Do vậy trong quá trình thực hiện... triển và khắc phục Từ một hệ thống được xây dựng còn khá đơn giản,nhưng nó cũng là nguyên tắc cơ bản của một bãi đỗ xe thông minh.Từ hệ thống này chúng ta có thể phát triển thành 1 phần trong hệ thống lớn với các bước soát vé,phân loại xe,tính tiền vé xe…Từ các tín hiệu thu được từ cảm biến sẽ phân tích,điều khiển hệ thống có thể hoạt động ổn định,chính xác,tiết kiệm năng lượng đồng thời giám sát được ... báo trạng thái hoạt động thiết bị cho thong số dãy số đơn , thường người ta sử dụng “ Led đoạn “ Led đoạn sử dụng dãy số không đòi hỏi phức tạp thị số đủ chẳng hạn led đoạn dung để hiển thị nhiệt... để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Thầy : Nguyễn Vũ Linh giúp nhóm em hoàn thành tập lớn môn CHƯƠNG 1: TRÌNH BÀY VỀ CÁC MẠCH CHỨC NĂNG TRONG HỆ THỐNG 1.1 Phân tích yêu cầu công nghệ... đề tài chúng em thu rát nhiều kiến thức nhiều môn học,đây kiến thức tổng hợp môn đo lường cảm biến,truyền động điện…Qua đề tài chúng em biết hiểu số loại cảm biến,IC,động cơ…phổ biến thị trường.Do