nhóm bt lớn vi mạch

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BÀI TẬP LỚN Đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động giám sát nhiệt độ Môn: Vi mạch tương tự vi mạch số GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Nguyễn Thu Hà NHÓM THỰC HÀNH: Nhóm 10 – Lớp điện –K10 SINH VIÊN THỰC HIỆN: Phạm Văn Cường Đỗ Hải Đăng Nguyễn Thế Thụy Trần Văn Tiến Nguyễn Bá Thỏa Điện 6_k10 MỤC LỤC Chương 1: Trình bày mạch chức sử dụng hệ thống 1.1 Phân tích u cầu cơng nghệ .4 1.2 Các linh kiện cần dùng bài- mục đích sử dụng .5 Chương 2: Thiết kế hệ thống bãi đỗ xe tự động giám sát nhiệt độ 2.1 Sơ đồ khối bố trí linh kiện 2.2 Liệt kê linh kiện sử thiết kế 2.3 Xây dựng mạch thuẩn hóa cho cảm biến nhiệt độ với dòng đầu từ (0 ÷ 20)mA .7 2.4 Xây dựng mạch phát xung chuẩn cung cấp cho đếm dùng timer 555 11 2.5 Trình bày sơ đồ chân, bảng chân lý ứng dụng vi mạch sử dụng 19 2.6 Sơ đồ nguyên lý mạch 21 2.7 Thuyết minh nguyên lý hoạt động mạch 22 2.8 Xây dựng mạch mô phổng phần mềm proteus chạy thử 24 Chương 3: Kết luận 3.1.Các kết đạt 24 3.2.Các hạn chế tồn thiết kế phương hướng khắc phục 25 Điện 6_k10 MỞ ĐẦU Ngày phát triển mạnh mẽ khoa học cơng nghệ, sống người có thay dổi ngày tốt hơn, với thiết bị đại phục vụ cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Đặc biệt góp phần ngành kỹ thuật điện-điện tử góp phần khơng nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Những thiết bị điện, điện tử phát triển mạnh mẽ ứng dụng sống sản xuất Từ thời gian đầu kỹ thuật số cho thấy ứng dụng ưu việt ngày khẳng định thêm Những thành tựu biến tưởng chừng khơng thể thành góp phần nâng cao đơi sống vật chất người Xuất phát từ thực trạng tắc nghẽn giao thông thành phố lớn Tp Hà Nội Tp Hồ CHí Minh nước ta giới với gia tăng phương tiện giao thông (đặc biệt ô tô) nhu cầu bãi đỗ xe cho phương tiện giao thông cấp bách Một mặt giảm tắc nghẽn giao thơng, mặt khác đem lại mặt thẩm mỹ cho thành phố đại Với lý đó, nhóm chúng em thiết kế mơ hình bãi đỗ xe tự động.Sau thời gian học tập giúp đỡ cô giáo môn nỗ lực than chúng em “thiết kế mạch điều khiển bãi đỗ xe tự động có giám sát nhiệt độ’’ kiến thức kinh nghiệm có hạn nên khơng thể tránh sai xót Chúng em mong giúp đỡ thầy cô giáo môn nhằm phát triển thêm đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Điện 6_k10 Chương 1: Trình bày mạch chức sử dụng hệ thống 1.1 Phân tích yêu cầu công nghệ  Nếu cảm biến phát xe có tín hiệu nâng cổng cổng vào  Khi có đủ số lượng xe vơ hiệu cảm biến xe vào  Đèn bãi xe bật từ 18h-6h sáng hôm sau ngày  Khi nhiệt độ bãi xe vượt 59 độ C có còi báo hiệu đồng thời mở tất cửa vào 1.2 Các linh kiện cần dùng - mục đích sử dụng  IC-74LS192 Mục đích: Đếm số xe vào bãi xe đếm lùi thời gian đóng mở barrie  IC-74LS85 Mục đích: so sánh số xe bãi với số lượng xe bãi xe chứa để cảnh báo tín hiệu đèn  IC-NE555 Mục đích: tạo dao động cung cấp cho cách mạch đếm tiến lùi  IC-LM35 Mục đích: đo nhiệt độ môi trường bãi đỗ xe để đưa tín hiệu cảnh báo nhiệt độ tang cao gây nguy hiểm cho cơng trình  Motor Mục đích: đóng mở barrie Điện 6_k10  Cổng logic Mục đích: tổng hợp tín hiệu đầu vào thay đổi giữ nguyên tín hiệu đầu  Loa Mục đích: cảnh báo có nhiệt độ vượt mức cho phép Chương 2: Thiết kế bãi đỗ xe tự động giám sát nhiệt độ 2.1 Sơ đồ bố trí linh kiện KHỐI HỒNG NGOẠI KHỐI ĐIỀU KHIỂN KHỐI NGUỒN KHỐI ĐẾM KHỐI GIẢI Mà KHỐI HIỂN THỊ 2.2 Các linh kiện sử dụng Điện 6_k10 Stt Tên linh kiện Số lượng Ghi 7SEG-BCD Led đỏ 7SEG-BCD- Led xanh GRN 74LS85 74LS192 741 NE555 Led-green Led-red And_2 Cổng logic 10 Nor 2,3,4 Cổng tín hiệu vào 11 LM35 Cảm biến nhiệt độ 12 LM358 IC khuếch đại 13 Motor Động 14 Npn Transistor 15 Or Cổng logic 16 Relay Rơ le 17 SW-SPDT-MOM Công tắc cực 18 Buzzer Loa Điện 6_k10 19 1N4007 Diode 20 Button Nút ấn 21 Res 29 Điện trở 22 Not 2.3 Mạch chuẩn hóa cho cảm biến nhiệt độ với dòng điện đầu (0-20mA) 2.4 Sơ đồ chân, bảng chân lý ứng dụng vi mạch sử dụng 2.4.1 IC 74LS192 Là loại IC tích hợp nhị phân khơng đồng bộ, song song có chức đếm thuận nghịch Đặc biệt đặt trước giá trị đếm với chân điều khiển nạp giá trị Sơ đồ chân: Điện 6_k10 D0>D3: Là tín hiệu đầu vào Q0>Q3: Là tín hiệu đầu TCU, TCD: chân carry(mang), dùng để nối tiếp IC khác UP: Đếm xung đầu vào tăng DN: Đếm xung đầu vào giảm PL: chân Preset (là chân đặt trước giá trị), lên cao (high) ko làm gì, thấp(low) nhận liệu từ D0 đến D3 làm giá trị đếm (giá trị đặt trước) MR: Master Clear, để lên cao reset, thấp chạy bình thường Điện 6_k10 Bảng chân lí: Sơ đồ nguyên lý: 2.4.2 IC 74LS85 Là IC so sánh Sơ đồ chân: Điện 6_k10 Chân A0A3: giá trị đầu vào Chân B0B3: giá trị so sánh Chân AB: chân thiết lập mức chân cổng vào cổng so sánh Chân Q AB: Chân giá trị đầu Bảng chân lí: 10 Điện 6_k10 Thông số kỹ thuật:  Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V  Điện áp ra: -1V đến 6V  Công suất tiêu thụ 60uA  Độ phân giải điện áp đầu 10mV/oC  Độ xác cao 25 C 0.5 C  Trở kháng đầu thấp 0.1 cho 1mA tải  Độ xác thực tế: 1/4°C nhiệt độ phòng 3/4°C khoảng -55°C tới 150°C 2.4.5 Led Hình 2.4.5.1 Led thị trường 15 Điện 6_k10 Hình 2.4.5.2 Sơ đồ chân led Đèn led đoạn sử dụng để hiển thị liệu xử lý thiết bị điện tử số Chúng thị số từ đến chữ từ A đến F vài ký tự khác Dạng kí tự hiển thị 2.4.6 Cổng logic  Cổng AND Dùng để thực phép nhân logic Kí hiệu: A B Bảng trạng thái Y A B Y 0 0 1 0 16 Điện 6_k10 1 Hình 2.4.6.1: 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  Cổng NOT Dùng để thực phép đảo logic Ký hiệu A Bảng trạng thái Y A Y 1 Hình 2.4.6.2 : Kí hiệu bảng trạng thái cổng NOT Nhận xét: Tín hiệu ngõ ngõ vào ngược mức logic  Cổng NOR Dùng để thực phép cộng phủ định logic Ký hiệu Bảng chân lý 17 Điện 6_k10 Nhận xét: tín hiệu ngõ vào có tín hiệu mức có tín hiệu mức  Cổng NAND Dùng để thực phép nhân phủ định logic Ký hiệu Bảng chân lý Nhận xét: Khi đầu vào tín hiệu mức đầu tín hiệu mức  Cổng OR Dùng để thực phép cộng logic Ký hiệu Bảng chân lý 18 Điện 6_k10 Nhạn xét: Khi tín hiệu đầu vào chân mức cho tín hiệu mức lại mức 2.5 Chức nhiệm vụ khối 2.5.1 Khối nguồn Tạo dòng điện ổn định cung cấp cho toàn mạch 2.5.2 Khối hồng ngoại Dùng để tạo xung clock có tần số với độ ổn định cấp cho khối điều khiển Hình 2.5.2.1: Khối hồng ngoại 19 Điện 6_k10 2.5.3 Khối đếm Nhận xung từ điều khiển đếm lên đếm xuống, đồng thời xuất giá trị chuyển đến khối giải mã Hình ảnh khối đếm Khối đếm có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “15” đến “00”đối với đầu xe vào hiển thị giá trị từ “19” đến “00”đối với đầu xe Khi khối giây đếm đến giá trị “00” ,sau chu kì xung giá trị đếm tự động reset “15” “13”, dừng lại 20 Điện 6_k10 Mạch đếm dây từ 0015 2.5.4 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 khơng đòi hỏi q 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 sử dụng led BCD 21 Điện 6_k10 Bảng chân lí 2.6 Sơ đồ nguyên lí mạch 2.7 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 : 22 Điện 6_k10 Trong mạch chúng em thay cảm biến quang nhận biết xe vào nút ấn đơn Khi có xe đầu vào nút ấn thay đổi trạng thái từ mở sang đóng, đồng thời thay đổi mức điện áp từ cao sang thấp Cấp xung vào chân up giải mã 74LS192 lúc giải mã tăng lên giá trị hiển thị qua khối hiển thị gồm led BCD Đồng thời nút nhấn thay đổi trạng thái cấp tín hiệu cho khối xe vào hoạt động Lúc cấp tín hiệu mức thấp cho U26 làm thay đổi trạng thái đầu U26 từ múc sang mức tín hiệu cấp cho khối dao động NE555 U19 qua cổng not đảo tín hiệu sang mức kích mở khối dao động làm cho khỗi dao động dùng NE555 bắt đầu tạo xung với tần số gần 5hz cấp cho giải mã gồm IC74LS192 để đếm lùi từ giá trị 15 00 Bên cạnh động quay theo chiều thuận mở barrie đến gặp cơng tắc hành trình CTH1 động dừng Khi thời gian đếm 00 tín hiệu lúc U9 1keets hợp với tín hiệu từ U8 qua cổng and U5 cấp tín hiệu vào chân cổng OR U26 chân lại lấy tín hiệu từ nút bấm, kết hợp giá trị chân truyền tín hiệu đầu U26 tín hiệu cáp cho NE555 U19 qua cổng NOT đảo tín hiệu sang mức thấp khóa U19 led ngừng đếm Tín hiệu mức cao tị đầu U26 cấp cho đầu trở R20 R18 đồng thời kích mở transitor làm thay đổi trạng thái rơle đảo chiều động Động quay theo chiều nghịch đóng barrie đến gặp cơng tắc hành trình CTH2 động dừng Khi có xe ra: Khi có xe đầu nút ấn thay đổi trạn thái từ mở sang đóng, đồng thời thay đổi mức điện áp từ cao sang thấp Cấp xung vào chân DN giải mã 74LS192 lúc giải mã giảm giá trị hiển thị qua khối hiển thị gồm led BCD Đồng thời nút nhấn thay đổi trạng thái cung cấp tín hiệu cho khối xe hoạt động Lúc cấp tín hiệu mức thấp cho U15 làm thay đổi trạng thái đầu 23 Điện 6_k10 U16 từ mức sang mức tín hiệu cấp cho khối dao động NE555 qua cổng AND_2 đảo tín hiệu sang mức kích mở khối dao động làm cho cho khối dao động dùng NE555 bắt đầu tạo xung với tần số 5hz cấp cho giải mã gồm IC74LS192(U9, U11) để đếm giá trị từ 19 00 Bên cạnh động quay theo chiều thuận mở barrie đến gặp cơng tắc hành trình CTH3 động dừng Khi thời gian đếm 00 tín hiệu lúc U7 kết hợp với tín hiệu từ U8 cấp tín hiệu vào chân lại lấy tín hiệu từ nút bấm, kết hợp giá trị chân truyền tín hiệu đầu U13 tín hiệu cấp cho NE555 qua cổng AND đảo tín hiệu sang mức thấp khóa U1 led ngừng đếm Tín hiệu mức cao đầu U13 đồng thời kích mở transitor làm thay đổi trạng thái rơle đảo chiều động Động quay theo chiều nghịch đóng barrie đến gặp cơng tắc hành trình CTH2 động dừng 3.8 Mạch mô proteus chạy thử CHƯƠNG 3: Kết luận hướng phát triển 3.1 Kết luận 24 Điện 6_k10 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 này.Tuy hạn chế mặt kiến thức nên chúng em mắc nhiều lỗi sai sót,mong cho ý kiến để chúng em hồn thành tốt đề tài sau Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Nguyễn Thu Hà tận tình giúp đỡ, bảo để giúp chúng em hoàn thành đề tài 3.2 Hướng phát triển Từ hệ thống xây dựng đơn giản,nhưng ngun 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 25 Điện 6_k10 26 Điện 6_k10 27 Điện 6_k10 28 Điện 6_k10 29 Điện 6_k10 ... bảng chân lý ứng dụng vi mạch sử dụng 19 2.6 Sơ đồ nguyên lý mạch 21 2.7 Thuyết minh nguyên lý hoạt động mạch 22 2.8 Xây dựng mạch mô phổng phần mềm... lí 2.6 Sơ đồ nguyên lí mạch 2.7 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 : 22 Điện 6_k10 Trong mạch chúng em thay cảm... dàng tạo xung vng thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản,điều chế độ rộng xung Nó ứng dụng hầu hết vào mạch tạo xung đóng cắt mạch dao động khác Sơ đồ chân: 11 Điện 6_k10 Chân 1(GND):