thiet ke che tao mach gara oto

PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ vũ bão khoa học công nghệ có nhiều sản phẩm mới, công nghệ đại Để có thành tựu không phủ nhận vai trò quan trọng ngành kỹ thuật ĐIỆN-ĐIỆN TỬ phát triển dựa tiến ngành vật liệu điện tử máy tính điện tử Trong thực tế nay, người chế tạo tất nhiều sản phẩm hữu ích tiện lợi giúp cho việc làm họ trở lên đơn giản Để góp phần nhỏ công chạy đua với sản phẩm lĩnh vực điện tử, sau thời gian học tập nghiên cứu khoa dạy bảo tận tình thầy cô khoa đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình thầy Hoàng Hải Hưng nhóm chúng em “Thiết kế chế tạo mô hình gara ô tô” Đây đề tài có tính ứng dụng cao thực tiễn có tính hiệu Vì với hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo nỗ lực không ngừng thân với thành viên nhóm chúng em hoàn thành đồ án Do kiến thức hạn chế nên nhiều thiếu sót Vì vậy, chúng em mong nhận góp ý chân thành thầy cô giáo để chỉnh sửa bổ sung cho hoàn thiện phát triển đề tài lên mức cao Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực Lê Bá Tuấn Đạt Vũ Văn Đại Mục lục Phần 1:Cơ sở lý thuyết đề tài 1.Tính cấp thiết đề tài 2.Mục đích 3.Mô hình gara ôtô thực tế hoạt động 4.Tìm hiểu linh kiện liên quan 4.1: Diode phát quang 4.2:Photodiode 4.3:LED 4.4:IC Phần 2:Thiết kế thực mạch 1.Thiết kế sơ đồ khối 2.Thiết kế mạch nguyên lý 3.Thiết kế mạch in 4.Hướng phát triển PHẦN 3:KẾT LUẬN So sánh với thực tế NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………… ……… Hưng Yên, ngày tháng năm 2012 Giáo viên hướng dẫn Hoàng Hải Hưng Phần 1:CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.Tính cấp thiết đề tài: Hiện thời đại khoa học kĩ thuật phát triển,các nhà máy sản xuất ôtô ngày nhiều,số lượng ôtô tăng lên đáng kể vấn đề chỗ để xe việc trông coi trở lên quan trọng Vì mạch đếm xe ôtô vào giúp ta kiểm soát số lượng ôtô gara Ngày xã hội ngày tiến ,con người ngày thông minh ,kỹ thuật ngày tiên tiến ,thì nhu cầu đòi hỏi thiết bị ứng dụng thông minh nhiều Mục đích để giải phóng sức lao động người , trải qua nhiều kỷ có nhiều công trình khoa học đưa làm thay đổi lịch sử phát triển chúng ta,cho khắc chế thiên nhiên ,chủ động hoạt động sống sinh tồn Và kỷ 21 kỷ khoa học kỹ thuật lên ,đặc biệt giới xe cộ Đó lý chúng em chọn đề tài gara ôtô để làm đề tài nghiên cứu cho đồ án lần Sau nội dung đồ án chúng em 2.Mục đích yêu cầu Giúp cho quản lý đếm số ôtô cách đơn giản,chính xác,ổn định,gọn nhẹ dễ lắp đặt dễ sửa chữa rẻ tiền Gara ôtô thực tế hoạt động Dựa phương pháp nghiên cứu phân tích chức linh kiện, IC áp dụng kiến thức học với hướng dẫn giảng viên phụ trách để xây dụng nên mạch chức “đếm xe vào gara ôtô” hoạt động tốt với yêu cầu đề tài Mô hình gara thực tế: f Hình 1: gara ôtô thực tế Hoạt động:khi xe vào đếm tăng lên,nhưng lần xe qua cảm biến xe 4.Mô hình gara ôtô Hình 2: mô hình gara ôtô SƠ ĐỒ HIỂN THỊ LED THANH: Hình : sơ đồ hiển thị LED 1:Diode phát quang (Led) Hình 4: Cấu tạo bên diode phát quang Terminal pins:Chân Led Transparent plastic case:Vỏ nhựa • Khi diode phân cực thuận, điện tử từ bán dẫn loại n sang lấp đầy lỗ trống bán dẫn loại p tạo dòng điện thuận Đối với diode bình thường chế tạo từ Ge Si tái hợp điện tử lỗ trống tạo lượng dạng nhiệt Diode phát quang (LED) loại diode dùng chất bán dẫn đặc biệt Ga,As Với chất tái hợp điện tử lỗ trống tạo ánh sáng.Cụ thể khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự mang điện tích dương nên ghép với khối bán dẫn n (chứa điện tử tự do) lõ trống có su hướng chuyển động khuếch tán sang khối n.Cùng lúc khối p lại nhận thêm điện tử(diện tích âm) từ khối n chuyển sang.Kết khối p tích điện âm (thiếu hụt điện tử dư thừa lỗ trống).Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp,một số điện tử bị lỗ trống thu hút chúng tiến lại gần nhau,chúng có xu hướng kết hợp với tạo thành nguyên tử trung hòa.Quá trình giải phóng lượng dạng ánh sáng hay xạ điện từ có bước sóng gần 4.2: Photodiode Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) ánh sáng nhìn thấy mắt thường có bước sóng 0,86uM-0,98uM, có vận tốc vận tốc ánh sáng, truyền nhiều kênh tín hiệu, dễ bị hấp thụ, khả xuyên thấu Sóng hồng ngoại có đặc tính quan trọng giống sóng ánh sáng ( hội tụ qua thấu kính, tiêu cự… ) Ánh sáng thường ánh sáng hồng ngoại khác rõ xuyên suốt qua vật chất Có vật chất ta thấy màu xám đục với ánh sáng hồng ngoại lại trở nên xuyên suốt vật liệu bán dẫn suốt với ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu vượt qua lớp bán dẫn để ứng dụng rộng rãi công nghiệp Nguyên tắc thu phát hồng ngoại Phần phát Hình 5: sơ đồ hoạt động phần phát Khối chọn chức khối mã hóa: Khi người sử dụng bấn vào nút chức để phát lệnh yêu cầu mình, phím chức tương ứng với số thập phân Mạch mã hóa chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng với dạng mã lệnh tín hiệu gồm bit Số bit mã lệnh nhị phân bit hay bit tùy theo số lượng phím chức nhiều hay Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn phím chức đồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian bit Khối chốt liệu khối song song nối tiếp: Mã nhị phân mạch mã hóa xẽ chốt để đưa vào mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp Mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp điều khiển xung đồng hồ mạch định thời gian nhằm đảm bảo kết thúc lúc việc chuyển đổi bit mã lệnh Khối điều chế phát FM: Mã lệnh dạng nối tiếp đưa qua mạch điều chế phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu truyền xa nghĩa tăng cự ly phát Khối thiết bị phát: Là led hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit led phát hồng ngoại khoảng thời gian T bit Do bên thu không nhận tín hiệu xem bit Phần thu Hình 6: sơ đồ hoạt động phần thu Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát tiếp nhận LED thu hồng ngoại hay linh kiện quang khác 4.4.2.IC 74HC192 Là IC đếm thập nhị phân thực nhiệm vụ đếm lên/xuống có xung tác động vào chân up/down Sơ đồ chân 74HC192 Bảng trạng thái 4.4.3.IC 74HC247 Là IC chuyển từ mã nhị phân sang số hiển thị Led IC có ngõ tích cực mức thấp Để thực chức giải mã BCD sang Led phải nối chân LT RBO nên mức cao Để tắt số Led hàng chục đếm chưa tới hàng chục IC giải mã hàng chục phải nối với chân RBO IC với chân RBI IC giải mã hàng đơn vị Sơ đồ chân Bảng chuyển đổi mã 74LS247 4.4.4 : Transistor Transistor linh kiện bán dẫn thường sử dụng thiết bị khuếch đại khóa điện tử Tranzitor khối đơn vị xây dựng nên cấu trúc mạch máy tính điện tử tất thiết bị điện tử đại khác Vì đáp ứng nhanh xác nên tranzitor sử dụng nhiều ứng dụng tương tự số, khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, tạo dao động.Tranzitor thường kết hợp thành mạch tích hợp (IC),có thể tích hợp tới tỷ tranzitor diện tích nhỏ Một số tranzito Cũng giống điốt, tranzito tạo thành từ hai chất bán dẫn điện Khi ghép bán dẫn điện âm nằm hai bán dẫn điện dương ta PNP tranzito Khi ghép bán dẫn điện dương nằm hai bán dẫn điện âm ta NPN tranzito Mỗi tranzito có ba cực: Cực gốc (base) Cực góp (collector) Cực phát (emitter) Để phân biệt PNP hay NPN tranzito ta vào ký hiệu linh kiện dựa vào mũi tên đầu phát Nếu mũi tên hướng tranzito NPN, mũi tên hướng vào tranzito PNP Phần 2:THIẾT KẾ MẠCH 2.1.Thiết kế sơ đồ khối 1.Khối nguồn: Dùng IC LM317 tạo nguồn + 5V để cấp nguồn cho toàn mạch 2.Khối cảm biến: Dùng photodiode thu photodiode phát tạo tín hiệu cấp vào khối đếm giải mã 3.Khối đếm giải mã: Thực đếm dựa vào xung cấp từ khối thu phát hồng ngoại, đếm mã BCD sau qua 74LS247 để giải mã hiển thị LED 4.Khối hiển thị:Hiển thị tín hiệu vừa giải mã lên LED 2.2.Thiết kế mạch nguyên lý 2.2.1.Khối nguồn Hình: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn Nguồn cấp vào điện áp xoay chiều,vì ta phải lắp cầu diode để chuyển điện áp xoay chiều sang điện áp chiều,ngoài ra,có thể thay cầu diode diot thường Ta dùng tụ lọc để san phẳng điện áp sau chỉnh lưu,một tụ 1000µF nối sau cầu diode,kế tiếp chân vào(chân số 1)của IC nguồn LM317 để cấp nguồn +05V ổn định,chân IC chân vào nối từ đầu mạch chỉnh lưu tới chân dương tụ 4,7µF.Ngoài ra,ta nắp thêm Led báo nguồn để nhận biết hoạt động mạch nguồn điện trở để hạn dòng cho Led thực cần thiết =12V, =30mA -> R=400 Ω Vậy ta chọn điện trở 330 Ω để hạn dòng cho Led tương đối hợp lý 2.2.2.Khối cảm biến Hình Sơ đồ nguyên lý khối thu phát hồng ngoại 2.2.3 Khối đếm hiển thị 2.2.6 Nguyên lý hoạt động toàn mạch Nguyên lý làm việc: Ở mạch cảm biến ta sử dụng cặp thu phát hồng ngoại đó có cặp cảm biến xe vào, cặp cảm biến xe Ta xét cặp thu phát cửa vào,khi chưa có xe vào,led phát hồng ngoại cặp thứ phát thẳng tới mắt thu hồng ngoại cặp đó Khi đó mắt thu trở phân cực cho transistor dẫn,có tín hiệu mức cao vào cổng NOT Và tín hiệu đó qua cổng NOT mức thấp,tín hiệu đưa vào chân đếm tiến IC 74ls190,và IC không đếm Khi có oto gara, led phát led thu bị che lại, tạo điện trở lớn mắt thu, trasistor không phân cực, đó đầu vào cổng NOT mức thấp Tín hiệu qua cổng NOT thành mức cao đưa vào chân5 IC 74190 đếm tiến đơn vị Tín hiệu tương tự với cặp thu phát cửa gara, xung cấp vào chân đếm lùi mạch đếm (chân số ic) Do gara chứa 30 xe,nên mạch đếm tới 30 báo đầy Có nghĩa hàng chục đếm tới đó đơn vị tới báo đầy Ta dùng cổng AND kết hợp để đếm tới 30 cổng AND đầu lấy tín hiệu vào từ chân 2,3 ic2 74190, cổng AND lấy tín hiệu từ chân ic1 74190 Tín hiệu cổng AND đưa vào đầu vào cổng AND thứ 3,tín hiệu cổng đưa vào chân reset 3.THIẾT KẾ MẠCH IN Hình : Khối nguồn Hình : khối cảm biến Hình : khối đếm xe vào Hình : khối đếm số xe gara ôtô Hướng phát triển đề tài Có thể tăng số lượng xe bãi đỗ tùy thuộc vào kích thước bãi đỗ xe Nếu 999 xe hay 9999 xe ta việc tăng thêm IC đếm, IC giải mã LED Còn số khác phải cần thêm vài cổng NAND tùy thuộc vào trường hợp cụ thể PHẦN 3:KẾT LUẬN Đề tài Thiết kế chế tạo mô hình đếm xe gara ô tô đề tài hay thực tiễn Được hướng dẫn bảo nhiệt tình Thầy Hoàng Hải Hưng nỗ lực không ngừng thành viên nhóm chúng em nghiên cứu hoàn thành xong đồ án Nhìn chung mạch chạy tương đối ổn định dùng nhiều IC số nên đôi lức bị nhiễu Hiện chúng em chưa khắc phục triệt để vấn đề Vì chúng em mong nhận góp ý chân thành từ phía Thầy cô giáo để hoàn thiện phát triển đề tài lên mức cao Sau thời gian làm đồ án khoa, chúng em học hỏi nhiều kinh nghiệm kiến thức, Thầy cô giáo nhiệt tình bảo đặc biệt thầy Hoàng Hải Hưng giúp nhóm em hoàn thành tốt đồ án ` Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên ngày tháng năm 2012 Nhóm sinh viên thực đồ án Lê Bá Tuấn Đạt Vũ Văn Đại ... với yêu cầu đề tài Mô hình gara thực tế: f Hình 1: gara ôtô thực tế Hoạt động:khi xe vào đếm tăng lên,nhưng lần xe qua cảm biến xe 4.Mô hình gara ôtô Hình 2: mô hình gara ôtô SƠ ĐỒ HIỂN THỊ LED... rẻ tiền Gara ôtô thực tế hoạt động Dựa phương pháp nghiên cứu phân tích chức linh kiện, IC áp dụng kiến thức học với hướng dẫn giảng viên phụ trách để xây dụng nên mạch chức “đếm xe vào gara ôtô”... đề tài 1.Tính cấp thiết đề tài 2.Mục đích 3.Mô hình gara ôtô thực tế hoạt động 4.Tìm hiểu linh kiện liên quan 4.1: Diode phát quang 4.2:Photodiode 4.3:LED 4.4:IC Phần 2:Thiết kế thực mạch 1.Thiết