bai tap vi mach nhom 10

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ™&™ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN KỸ VI MẠCH TƯƠNG TỰ VÀ TƯƠNG TỰ SỐ Đề tài : Hệ thống đèn giao thông Giáo viên: NGUYỄN VĂN VINH Lớp: ĐIỆN – K10 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Vỹ - 1041040069 Vũ Văn Tuyến - 0941040435 Nguyễn Ngọc Tuấn -1041040106 Bùi Đức VĂn -1041040104 Nguyễn Danh Việt -1041040111 Nguyễn Ngọc việt -1041040001 Triệu Văn Việt -1041040018 Ngô Xuân Vinh-1041040019 Hà Nội - 2017 Page | Page | MỤC LỤC MỤC LỤC Lời Mở Đầu: CHƯƠNG I: MẠCH CHỨC NĂNG SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG I_Phân tích u cầu cơng nghệ: 1_Nội dung: 2_Mô tả: CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KIỂN ĐÈN GIAO THÔNG .5 I.Sơ đồ nguyên lý mạch đèn giao thông: .5 1/Sơ đồ khối 2/ Chức khối 2.1/ Bộ nguồn: .5 2.2 / Bộ tạo xung: 2.3 /Bộ đếm: 2.4/Bộ giải mã: 11 2.5/Bộ hiển thị: 11 II Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch dùng IC số điều khiển đèn giao thông ngã tư: 19 CHƯƠNG III Kết Luận: 22 Page | Lời Mở Đầu: Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số trở thành quen thuộc với nhiều người, phát triển ngành kỹ thuật số có ảnh hưởng lớn đến ngành kinh tế tồn cầu.Có người nêu lên ý tưởng gọi kinh tế thời đại “ kinh tế kỹ thuật số “, “số hóa” gần vượt khỏi ranh giới thuật ngữ kỹ thuật Nhờ có ưu điểm xử lý số độ tin cậy truyền dẫn, tín đa thích nghi kinh tế nhiều phần mềm khác nhau, tín tiện lợi điều khiển khai thác mạng Số hóa xu hướng phát triển tất yếu nhiều lĩnh vực kỹ thuật kinh tế khác nhau.Không lĩnh vục thông tin liên lạc tin học.Ngày nay, kỹ thật số thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiển tự động, phát thang truyền hình, y tế, nơng nghiệp…và dụng cụ sinh hoạt gia đình Ngay từ ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nói riêng ngành điện tử nói chung tạo nhiều bước đột phá mẽ cho ngàng kinh tế khác đảm bảo yêu cầu người dùng chất lượng dịch vụ.Đồng thời kiến thức kỹ thuật số thiếu sinh viên, sinh viên điện tử Và mội người nhận thấy rằng, ngày trật tự giao thơng nước ta rối ren.Vì việc sử dụng đèn giao thông giao lộ cần thiết để hiểu rõ nguyên lý hoạt động muốn phát triển thêm mô hình này, em chọn đề tài cho đồ án nghiên cứu Đèn Giao Thông Thực IC 555, IC 4017 kết hợp số đèn led để hiển thị số tụ điện trở để tạo xung nhịp Với việc sử dụng IC ta thực đèn giao thông với đếm Page | CHƯƠNG I: MẠCH CHỨC NĂNG SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG I_Phân tích u cầu cơng nghệ: 1_Nội dung: Thiết kế mạch điều khiển đèn giám sát nhiệt độ ngã tư giao thông Hệ thống gồm cột, cột gắn đèn Xanh, Vàng, Đỏ LED dùng để hiển thị thời gian sáng đèn Hai nút Startbằng Stop để khởi động dừng hệ thống 2_Mô tả: ấn nút khởi động đèn xanh sáng 30 giây,đồng thời đèn đỏ sáng 25 giây.sau 25 giây đèn xanh tắt đồng thời vàng sáng thời gian giây.tiếp theo xanh sáng 30 giây ,sau đỏ sáng 25 giây.sau 25 giây đèn đỏ tắt đồng thời vàng sáng giây.(thỏa mãn thời gian xanh=đỏ+vàng) Khi ấn Stop hệt thống dừng Sử dụng thiết bị đo để giám sát cần thiết Page | CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KIỂN ĐÈN GIAO THÔNG VÀ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ I.Sơ đồ nguyên lý mạch đèn giao thông: 1/Sơ đồ khối Bộ tạo xung Bộ đếm Bộ giải mã hiển thị Bộ hiển thị Bộ nguồn Mạch gồm có khối: - Bộ tạo xung - Bộ đếm - Bộ giải mã hiển thị - Bộ hiển thị - Bộ nguồn 2/ Chức khối 2.1/ Bộ nguồn: Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch ta dùng nguồn chiều khoảng 5V cung cấp cho tạo xung IC555 đếm IC 74190 2.2 / Bộ tạo xung: Dùng IC 555 để tạo xung nhịp Cấu tạo IC 555 Page | U D SC H G O U T C V R ST TH R TR G VC C G N D N E555 *Sơ đồ tạo xung nhịp: *Chu kỳ tạo xung: Thông thường mạch dao động ta có cơng thức tính thời gian ngưng dẫn transistor : T = RCln2 =0.693 RC  Thời gian ngưng dẫn mức áp cao lúc tụ C2 nạp d.ng qua R1+R2 Tn = 0.693*(R1+R2)*C2 Thời gian ngưng dẫn mức áp thấp lúc tụ C2 xả d.ng qua R2 Tx = 0.693*R2*C2 Như chu kỳ tín hiệu : T = Tn+Tx T = 0.693*(R1+2*R2)*C2 Vi mạch định LM 555 mạch tích hợp Analog- digital Do có ngõ vào tín hiệu tương tự ngõ tín hiệu số Vi mạch định LM555 ứng dụng Page | rộng rãi thực tế, đặc biệt lĩnh vực điều khiển, kết hợp với linh kiện R, C thực nhiều chức như: định thì, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích, hay điều khiển linh kiện bán dẫn công suất Transistor, SCR, Triac… *Sơ đồ chân LM555 Chân số : (GND) Cho nối mass để lấy dòng cấp cho IC , dòng điện từ mas chảy vào IC Chân sơ 2: (Trigger Input ) Ngõ vào tầng, mức áp chuẩn 1/3 Vcc, lấy cầu phân áp tạo ba điện trở 5K.Khi mức áp chân xuống đến mức (1/3)Vcc chân chuyển lên mức cao, lúc khóa điện tử chân số 7sẽ hở Chân số 3: (Output) Ngõ tín hiệu dạng xung (mức áp khơng thấp cao) Chân số :(Reset) Xác lập trạng thái ngõ Khi chân số cho nối mass chân số chốt mức áp thấp , chân số đặt mức áp cao ngõ chân tự lúc cao lúc thấp Chân số 5:(Control Voltage) Chân điều khiển ,chân làm thay đổi mức điện áp chuẩn trên cầu chia volt Chân số 6: (Threshold) Ngõ vào tầng so với áp 1.Có mức áp chuẩn 2/3 Vcc Chân số 7: (Dirchange) Chân xả điện, chân ngõ khóa điên (tranistor) khóa điện đóng mở theo mức áp chân số 3.Khi chân mức áp cao khóa điện đóng lại cho dòng chay qua, ngược lại khóa điện hở cắt dòng Chân số 8: (+Vcc) Chân nguồn nối vào nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC 555 Bên vi mạch 555 có 20 transistor nhiều điện trở thực chức hình gồm có: a) Cầu phân áp gồm ba điện trở 5k nối từ nguồn +Vcc xuống mass cho hai điện áp chuẩn 1/3 Vcc 2/3 Vcc b) OP-AMP (1) Là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In- nhận điện áp chuẩn 2/3 Vcc, ngõ In+ nối ngồi chân Tùy thuộc điện áp chân so với điện áp chuẩn 2/3 Vcc mà OP-AMP (1) có điện áp mức cao hay thấp để làm tín hiệu R (reset), điều khiển Flip- Flop (F/F) c) OP-AMP (2) Là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In+ nhận điện áp chuẩn 1/3 Vcc, ngõ In- nối chân Tùy thuộc điện áp chân so với điện áp chuẩn 1/3 Vcc mà OP-AMP (2) có điện áp mức cao hay thấp để làm tín hiệu S (set), điều khiển Flip – Flop (F/F) d) Mạch Flip-Flop(F/F) loại mạch lưỡng ổn kích bên Khi chân set (S) có điện áp cao thiện áp kích đổi trạng thái F/F ngõ Q lên mức cao ngõ xuống mức thấp Khi ngõ set mức cao xướng mức thấp mạch F/F khơng đổi trang thái.Khi chân Reset(R) có điện áp cao điện áp kích đổi trạng thái F/F làm ngõ lên mức cao ngõ Q xuống mức thấp Khi ngõ Reset mức cao xuống thấp mạch F/F khơng đổi trạng thái Page | hình : Cấu trúc bên LM 555 e) Mạch Output mạch khuếch đại ngõ để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải Đây mạch khuếch đại đảo, có ngõ vào chân F/F, nên mức cao ngõ chân IC có điện áp thấp ( 0V), ngược lại, mức thấp ngõ chân IC có điện áp cao ( Vcc) f) Transistor T1 có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1.4 V, loại Transistor PNP.Khi cực B nối chân 4, có điện áp cao 1.4V, T1 ngưng dẫn, nên T1 không ảnh hưởng đếm hoạt động mạch.Khi chân có điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass T1 dẫn bão hòa, đồng thời làm mạch OUTPUT dẫn bão hòa, ngõ xuống thấp Chân gọi chân Reset có nghĩa Reset IC 555 bất chấp tình trạng ngõ vào khác Do đó, chân Reset dùng để kết thúc xung sớm cần Nếu không dùng chức Reset nối chân lên Vcc để tránh mạch bị Reset nhiễu g) Transistor T2 transistor có cực C để hở nối chân (Discharge = xả ) Do cực B phân cực mức điện áp F/F, nên mức cao T2 bão hòa cực C T2 coi nối mass.Lúc đó, ngõ chân mức thấp Khi mức thấp T2 ngưng dẫn cực C T2 bị hở, lúc đó, ngõ chân có điện áp cao.Theo nguyên lý trên, cực C T2 chân làm ngõ phụ có mức điện áp giống mức điện áp ngõ chân *Nguyên lý hoạt động: Ký hiệu mức thấp 0V, mức cao gần VCC Mạch FF loại RS Flip-flop, Khi S = [1] Q = [1] = [ 0] Sau đó, S = [0] Q = [1] Khi R = [1] = [0] = [1] Q = [0] Tóm lại, S = [1] Q = [1] R = [1] Q = [0] = [1], transisitor mở dẫn, cực C nối đất.Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp chân không vượt V2 Do lối Op-amp mức 0, FF không reset Page | Giai đoạn ngõ mức 1: Khi bấm cơng tắc khởi động, chân mức Vì điện áp chân (V-) nhỏ V1 (V+), ngõ Op-amp mức nên S = [1], Q = [1] = [0].Ngõ IC mức Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp tụ tăng Khi nhấn cơng tắc lần Op-amp có V- = [1] lớn V+ nên ngõ Op-amp mức 0, S = [0], Q không đổi.Trong điện áp tụ C nhỏ V2, FF giữ nguyên trạng thái Giai đoạn ngõ mức 0: Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp có V+ lớn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0] = [1].Ngõ IC mức Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé V-, ngõ Op- amp mức 0.Vì Q transistor không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua Kết cuối cùng: Ngõ OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vng, có chu kỳ ổn định 2.3 /Bộ đếm: Dùng IC 74190 đếm thập phân *Sơ đồ cấu tạo: Sơ đồ chân IC 74LS190 Page | 10 2.4/Bộ hiển thị : Bộ hiển thị thiết bị thể số đếm (hiện số tích hợp giải mã), thiết bị hiển thị đèn giao thông Sơ đồ thể số đếm Hiển thị đèn giao thông *Sơ Lược Về Các Linh Kiện Chính Trong Mạch Page | 12 a) Máy biến áp Máy biến hay máy biến áp thiết bị điện gồm hai nhiều cuộn dây, hay cuộn dây có đầu vào đầu từ trường.Cấu tạo máy biến thường hay nhiều cuộn dây đồng cách điện quấn lõi sắt hay sắt từ ferit Máy biến thay đổi hiệu điện xoay chiều, tăng hạ thế, đầu cho hiệu điện tương ứng với nhu cầu sử dụng.Máy biến đóng vai trò quan trọng truyền tải điện Máy biến hoạt động tuân theo tượng vật lí:  dòng điện chạy qua dây dẫn tạo từ trường (từ trường)  biến thiên từ thông cuộn dây tạo hiệu điện cảm ứng (cảm ứng điện) Dòng điện tạo cuộn dây sơ cấp nối với hiệu điện sơ cấp, từ trường biến thiên lõi sắt.Từ trường biến thiên tạo mạch điện thứ cấp hiệu điện thứ cấp.Như hiệu điện sơ cấp thay đổi hiệu điện thứ cấp thơng qua từ trường.Sự biến đổi điều chỉnh qua số vòng quấn lõi sắt Khi NP, UP, IP, ΦP NS, US, IS, ΦS số vòng quấn, hiệu điện thế, dòng điện từ thông mạch điện sơ cấp thứ cấp (primary secondary) theo Định luật Faraday ta có: Nếu ΦS = ΦP , ngồi Như Page | 13 b) Tụ điện:  Tụ điện chiều, hay tụ phân cực (Electrolytic Capacitor): Khi đấu nối phải cực âm - dương Thường tụ quy ước cực âm cách sơn vạch màu sáng dọc theo thân tụ, tụ chưa cắt chân dài cực dương  Tụ điện xoay chiều: hay tụ không phân cực Tụ điện linh kiện thụ động cấu tạo tụ điện hai cực kim loại ghép cách khoảng d hai tụ dung dịch hay chất điện mơi cách điện có điện dung C Đặc điểm tụ cho dòng điện xoay chiều qua, ngăn cản dòng điện chiều Cơng thức tính điện dung tụ: C = ε.S/d ε số điện mơi S điện tích bề mặt tụ m2 d bề giày chất điện môi Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song cách khoảng d � Cường độ điện trường bên tụ có trị số   E=  = 8.86.10-12  C2/ N.m2 số điện môi chân không số điện môi tương đối môi trường; chân không giấy tẩm dầu = 3,6, gốm = 5,5; mica = �5  = 1, c) Điện trở: Điện trở linh kiện thụ động có tác dụng cản trở dòng áp Điện trở đựơc sử dụng nhiều mạch điện tử Page | 14 R =ρℓ/S R=U/I Trong ρ điện trở suất vật liệu S thiết diện dây ℓ chiều dài dây Cách đọc điện trở : điện trở đa dạng nên để đọc xác điên trở ta cần xác định trị số vòng màu +vòng số vòng cuối ln ln có màu nhũ vàng hay nhũ bạc,đây vòng sai số điện trở,khi đọc trị số ta bỏ qua vòng +đối diện với vòng cuối vòng 1,tiếp theo đến vòng số 2,số +vòng số vòng số hàng chục hàng đơn vị +vòng số bội số số 10 Sau thiết kế mạch phải lựa chọn loại điện trở phù hợp cho mạch đo,thì đầu xác d) Diode: Diode cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn p-n ghép với Diode hoạt động dẫn dòng điện từ cực anot sang catot áp hai chân phân cực thuận (VP>VN) lớn điện áp ngưỡng Khi phân cực ngược (VP