Đang tải... (xem toàn văn)
có sơ đồ nguyên lý, sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật, mạch in và code đầy đủ cho mạch THIẾT kế MẠCH KHÓA số điện tử ...............................................................................................................................................................
BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG i ĐỒ ÁN Trang 1/19 MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI…………………………………………………… THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT KẾ CHI TIẾT 10 MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG .12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 PHỤ LỤC 18 BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 2/19 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1:Sơ đồ khối mạch Hình 2.1: ATMega 328P Hình 2.2: Thạch anh 16MHz Hình 2.3: Sơ đồ chân LM7805 Hình 2.4: Sơ đồ chân LM358 Hịnh 3.1: Sơ đồ nguyên lý bãi đỗ xe báo chỗ trống tự động Hình 4.1 Mạch arduino sử dụng ATMEGA328P Hình 4.2: Sơ đồ mạch in Arduino Hình 4.3: Sơ đồ mạch in cảm biến hồng ngoại BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 3/19 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu -Thời nay, sống ngày đại dân số ngày tăng số lượng phương tiện để di chuyển tăng theo nhu cầu chỗ đậu xe cấp thiết.Và “Bãi đậu xe báo chỗ trống tự động “ đề tài ứng dụng hữu ích bãi đậu xe nên định thực đề tài 1.2 Yêu cầu đề tài -Thiết kế mạch nguồn -Sử dụng cảm biến hồng ngoại đếm số x era vào bãi -Hiển thị số chỗ trống lên LCD -Thi công mạch 1.3 Những phần mềm sử dụng 1.3.1 Protues -Phần mềm protues phần mềm mô hoạt đọng mạch điện tử tương tự số bao gồm phần thiết kế mạch viết chương trình cho vi điều khiển -Phần mềm bao gồm: ISIS (Intelligent Schematic Input System) cho phép mô mạch ARES (Advanced rounting and editing softwar) cho phép vẽ mạch in 1.3.2 Altium -Altium ngày phần mềm vẽ mạch điện tử mạnh ưa chuộng Việt Nam.Ngoài việc hỗ trợ tốt cho hoạt động vẽ mạch,còn hỗ trợ tốt cho việc quản lí mạch , trích xuất file thông kê linh kiện BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 4/19 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 1.2 Sơ đồ khối hệ thống Hình 1: Sơ đồ khối mạch -Mạch sử dụng nguồn 5V DC cấp cho mạch arduino.Mạch cảm biến hình LCD kết nối với mạch arduino.Khi cảm biến phát xe vào báo tín hiệu mạch arduino,mạch arduino nhận tín hiệu từ cảm biến hiển thị giá trị chỗ trống lên hình LCD -Khối mạch nguồn: sử dụng nguồn 220V AC chuyển đổi thành 5V DC để cung cấp cho mạch gồm có linh kiện: + Máy biến áp + Cầu diode + Tụ 1000uF, tụ 104 + IC 7805 + Domino chân BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 5/19 -Khối mạch arduino: sử dụng vi điều khiển ATMega 328 lập trình code để nhận tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại điều khiển hình LCD hiển thị giá trị cẩn xuất ra.Những linh kiện mạch là: +ATMega 328P +Thạch anh 16 MHz +Nút nhấn +Tụ 22pF -Khối mạch cảm biến hồng ngoại: sử dụng LED phát hồng ngoại gắn với nguồn 5VDC để phát tín hiệu, LED thu hồng ngoại gắn với chân số LM358 để thu tín hiệu từ led phát hồng ngoại.Khi LED thu không nhận tín hiệu từ LED phát,điện trở LED thu lớn V2 > V3 dẫn lối điện áp 0.Khi có vật cản LED phát hồng ngoại, LED thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại phản chiếu, điện trở LED thu giảm xuống mạnh V2 < V3, dẫn đến điện áp lối 5V Những linh kiện mạch; +LED phát hồng ngoại +LED phát hồng ngoại +LM 358 +Điện trở -Khối LCD sử dụng LCD 16x2 kết nối với chân tín hiệu mạch arduino để xuất giá trị chỗ trống xe lên hình BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 6/19 1.3 Tìm hiểu linh kiện 1.3.1 ATMega 328P Hình 2.1: ATMega 328P -Là vi điều khiển bit, phần cứng quan trọng arduino.Có 28 chân có 14 chân đầu vào/ra Ngoài có timer/counter lập trình gồm timer bit timer 16 bit ,có gắt nội ngoại (2 lệnh vector ngắt),giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI, I2C.Ngoài sử dụng biến đổi số tương tự 10bit(ADC/DAC) mở rộng tới kênh,khả lập trình watchdog timer,có thể sử dụng tới kênh điều chỉnh độ rộng xung(PWM) +Điện áp hoạt động từ 1.8V – 5.5V +Bộ nhớ chương trình :32KB +Bộ nhớ RAM: 2KB -Mạch sử dụng Port D ( PD0 đến PD7 )và Port B (PB0 đến PB7) gồm chiều bit ,có điện trở nội kéo lên.Bộ đệm đầu có tính đối xưng với mức cao thấp,có nguồn mở.Khi trạng thái input, nguồn dòng chân port D kéo xuống thấp điện trở nội hoạt động.Chân Port D có trạng thái nhấn nút reset BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 7/19 -Chân Reset chân số 1, ngõ vào RST ngõ vào xóa ATMEGA dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống hay gọi rết hệ thống.Khi ngõ vào treo mức logic tối thiểu hai chu kì máy, ghi bên vi điều khiển nạp lại giá trị thích hợp cho việc khởi động lại hệ thống 1.3.2 Thạch anh 16MHZ -Là tinh thể làm đá thạch anh mài phẳng xác -Thạch anh làm việc dựa hiệu ứng áp điện -Tần số cộng hưởng thạch anh tùy thuộc vào hình dáng kích thước nó.Tần số thạch anh 16MHz có trị số bền vững bị ảnh hưởng điều kiện môi trường bên ngoài.Ngoài hệ số phẩm chất mạch cộng hưởng lớn nên tổn hao thấp Hình 2.2: Thạch anh 16MHz -Nhiệm vụ thạch anh tạo giao động ổn định -Vi điều khiển phải dùng thạch anh vi điều khiển có timer,CPU.Timer có dãy FF cần phải có xung để đếm,CPU gồm mạch logic cần có xung clock để hoạt động BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 8/19 1.3.3 LM7805 Hình 2.3: Sơ đồ chân LM7805 -IC7805 IC ổn áp 5V cung cấp điện áp cho mạch hoạt động -Cấu tạo: gồm có chân: Vin – chân nguồn đầu vào (có điện áp lớn đầu 3V) GND – chân nối đất Vout – chân nguồn đầu (cho điện áp 5V) -Dòng điện cực đại trì 1A -Điện áp vào 7805 phải qua tụ phân cực dương -Điện áp vào lớn 20V -Điện áp vào nhỏ 7V -Nhiệt độ hoạt động lớn 850C -Nhiệt độ hoạt động nhỏ -200C BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 9/19 2.2.4 LM358 Hình 2.4: Sơ đồ chân LM358 -LM358 Dual op-amp,bộ khuếch đại thuật toán kép, có op-amp bên có chân ngõ vào đảo (-input), ngõ vào không đảo (+input) ngõ -Nguyên lý hoạt động: dựa so sánh điện áp ngõ vào.Nếu ngõ vào không đảo có điện áp lớn điện áp ngõ vào đảo điện áp ngõ mức cao, ngược lại điện áp ngõ mức thấp -Dải nguồn từ 3V – 32V với nguồn đơn, 1.5V – 16V với nguồn đôi -Độ lợi khuếch đại DC 100dB -Dải tần hoạt động 1MHz -Điện áp ngõ từ đến VCC – 1.5V -LM358 ứng dụng để so sánh điện áp, chuyển đổi Analog – Digital, cảm biến đo lường, khuếch đại BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 10/19 THIẾT KẾ CHI TIẾT 1.4 Sơ đồ mạch chi tiết Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý bãi đỗ xe báo chỗ trống tự động -Mạch lấy nguồn từ 220V AC qua máy biến áp 12VAC qua cầu chỉnh lưu diode thành 12VDC chạy từ nguồn đến chân IC7805 để ổn áp IC chuyển áp 12V thành 5V DC đầu IC7805.Nguồn 5V DC cung cấp áp cho mạch arduino cảm biến hồng ngoại hoạt động -Nối chân output cảm biến hồng ngoại vào chân digital digital ATMEGA sau cảm biến hồng ngoại phát có xe vào báo tín ATMEGA thông qua chân số 8, kết nối để giải mã (code qui định) sau xuất hình LCD kết nối với ATMEGA để biết chỗ trống BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 11/19 1.5 Sơ đồ giải thuật START tongcho=n xevao=1 xera=1 i++ j++ controng=tongcho + i - j tong cho: n cho trong:controng -Khởi động chương trình, khai báo tổng số chỗ hiển thị lên hình LCD.Có vật cản cảm biến biến xevao sẽ báo giá trị vi điều khiển, biến i tự động tăng thêm 1.Khi có vật cản cảm biến biến xera báo giá trị vi điều khiển, biến j tự động tăng thêm 1.Chỗ trống tính với công thức: Chỗ trống = tổng số chỗ + giá trị xe vào – giá trị xe ra.Sau hiển thị giá trị chỗ trống lên hình LCD BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 12/19 MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG 1.6 Mô -Mô mạch Arduino protues Hình 4.1 Mạch arduino sử dụng ATMEGA328P -Mạch mô board arduino làm lại từ ATMEGA328P,mạch mô ví dụ led blink.Mạch gồm có chân nguồn 20,chân nối đất 21,tụ thạch anh nối vào chân số 10 tạo xung để vi điều khiển hoạt động,nút reset nối vào chân số để khởi động lại hệ thống vi điều khiển, led bink nối với chân số 19.Khi mạch chạy mô led chân số 19 sang tắt theo thời gian lập trình code BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 13/19 -Mô mạch nguồn protues Hình 4.2 Mô mạch nguồn 5V -Mạch lấy nguồn xoay chiều 220V qua máy biến áp 12V tỉ lệ số vòng dây má biến áp tính theo công thức: Mạch nguồn 12VAC sau hạ áp qua cầu diode biến nguồn 12VAC thành nguồn 12VDC sau qua tụ phân cực vừa có chức lọc vừa phân cực để áp vào chân Vin IC7805 áp dương, chân Vout áp 5VDC áp qua tụ phân cực để lọc trước lấy nguồn để sử dụng BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 14/19 1.7 Thi công -Mạch in: Hình 4.2: Sơ đồ mạch in Arduino BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 15/19 Hình 4.3: Sơ đồ mạch in cảm biến hồng ngoại Yêu cầu thi công -Đối với mạch arduino: mạch thi công ATMEGA328P phải thực chức board mạch arduino bỏ qua phần mạch nạp -Đối với mạch cảm biến hồng ngoại: phát vật cản khoảng cách định,áp đầu phải lớn 3V Kết thi công -Mạch arduino test qua ví dụ arduino chạy bình thường -Mạch cảm biến phát vật cản áp đầu đạt 2V BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 16/19 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Kết luận: -Mạch chạy theo yêu cầu: có xe qua cảm biến 1, cảm biến LCD hiển thị chỗ trống xác Ưu điểm: -Mạch thiết kế nhỏ gọn -Chi phí để gia công thiết kế không cao -Được dùng phổ biến thực tế -Điện tiêu thụ thấp -Có thể dùng để đếm sản phẩm Khuyết điểm: -Dễ bị hư hỏng cách bảo quản -Mạch phải để cố định không di chuyển BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 17/19 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: http://donga.edu.vn/dien/GocKN/tabid/2167/cat/1665/ArticleDetailId/15805/Article Id/15803/Default.aspx http://arduino.vn/reference/howto Tiếng Anh: https://www.arduino.cc/ http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=Lm358 http://www.alldatasheet.com/view.jsp? Searchword=Atmega328p&gclid=Cj0KEQjwldzHBRCfg_aImKrf7N4BEiQABJTP KA2rqZNDBpHvCtdurNV5_IzwMhkgPjIRqWB6RGnSVy8aApyq8P8HAQ BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 18/19 PHỤ LỤC #include LiquidCrystal lcd (12,11,5,4,3,2); int xera,xevao; int tongsocho = 20; int controng = 0; int i=0; int j=0; int c1=8; int c2=9; void setup() { lcd.begin(16,2); pinMode(8,INPUT); pinMode(9,INPUT); } void loop() { xevao=digitalRead(c1); if(xevao==HIGH){ i++; } xera =digitalRead(c2); if(xera==HIGH){ j++; } controng= tongsocho - i + j; lcd.print("tong so cho:"); BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 19/19 lcd.setCursor(13,0); lcd.print(controng); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("con trong:"); lcd.setCursor(11,1); lcd.print(controng); } BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ... lọc trước lấy nguồn để sử dụng BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 14/19 1.7 Thi công -Mạch in: Hình 4.2: Sơ đồ mạch in Arduino BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 15/19... lượng phương tiện để di chuyển tăng theo nhu cầu chỗ đậu xe cấp thiết.Và Bãi đậu xe báo chỗ trống tự động “ đề tài ứng dụng hữu ích bãi đậu xe nên định thực đề tài 1.2 Yêu cầu đề tài -Thiết... biến đo lường, khuếch đại BÃI ĐẬU XE HƠI BÁO CHỖ TRỐNG TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN Trang 10/19 THIẾT KẾ CHI TIẾT 1.4 Sơ đồ mạch chi tiết Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý bãi đỗ xe báo chỗ trống tự động -Mạch lấy nguồn