do an thiet ke mach dieu khien tin hieu den giao thong

do an thiet ke mach dk tin hieu den giao thong

phần I 1.khảo sát ic555 a) đai cương Vi mạch định thì LM555 là mạch tích hợp Analog- digital. Do có ngõ vào là tín hiệu tương tự và ngõ ra là tín hiệu số. Vi mạch định thìên LM555 được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển, nếu kết hợp với các linh kiện R, C thì nó có thể thực hiện nhiều chức năng như:định thiên, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích, hay điều khiển các linh kiện bán dẫn công suất như Transistor, SCR, Triac… b) Hình dáng và sơ đồ chân. Hình 9: Hình dáng và sơ đồ chân của IC LM555. Chân 1: Nối mass. Chân 2: Trigger Input ( ngõ vào xung nảy). Chân 3: Output ( ngõ ra). Chân 4: Reset (đặt lại). Chân 5: Control Voltage (điện áp điều khiển). Chân 6: Threshold (thềm- ngưỡng). Chân 7: Discharge ( xả điện). Chân 8: Nối Vcc. c) Cấu trúc và nguyên lý. Hình bên: Sơ đồ cấu trúc của IC 555. Bên trong vi mạch 555 có 2 transistor và nhiều điện trở thực hiện các chức năng như hình vẽ gồm có:Cầu phân áp gồm 3 điện trở 5k nối từ nguồn +Vcc xuống Mass cho ra hai điện áp chuẩn 1/3Vcc và 2/3Vcc. Op-Amp(1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In- nhận điện áp chuẩn 2/3Vcc, còn ngõ In+ thì nối ra ngoài chân 6. Tuỳ thuộc điện áp chân 6 so với điện áp chuẩn 2/3Vcc Op-Amp(1) có điện áp ra ở mức High( cao) hay mức Low( thấp) để làm tín hiệu R (Reset), điều khiển Flip-Flop. Op-Amp(2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In+ nhận điện áp chuẩn 1/3Vcc, còn ngõ In- thì nối ra ngoài chân 2. Tuỳ thuộc điện áp của chân 2 so với điện áp chẩn 1/3Vcc Op-Amp(2) có điện áp ra ở mức High hay mức Low để làm tín hiệu S (Set), điều khiển Flip-Flop. Mạch Flip – Flop là loại mạch lưỡng ổn kích một bên. Khi chân Set có điện áp cao thi điện áp này kích đổi trạng thái của Flip-Flop ở ngõ Q lên mức cao và ngõ Q _ xuống mức thấp. Khi chân Set đang ở mức cao xuống mức thấp thì mạch Flip-Flop không đổi trạng thái. Khi chân Reset có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của Flip-Flop làm ngõ Q ___ lên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp. Khi ngõ Reset mức cao xuống thấp thì mạch Flip- Flop không đổi trạng thái. Mạch Output là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải. Đây là mạch khuếch đại đảo, có ngõ vào là chân của Q ___ Flip-Flop, nên khi Q___ ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp thấp ( 0V), và ngượclại, khi Q___ ở mức thấp thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp cao ( Vcc).Transistor T1 có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4V, là loại transistor NPN. Khi cực B nối ra ngoài bởi chân 4 có điện áp cao hơn 1,4V, thìT1 ngưng dẫn, nên T1 không ảnh hưởng tới mạch. Khi chân 4 có điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass thì T1 dẫn bão hoà đồng thời làm mạch Output cũng dẫn bão hoà và ngõ ra mức thấp. Chân 4 gọi là chân Reset có nghĩa là nó reset IC 555 bất chấp tình trạng ở các ngõ vào khác. Do đó , chân Reset dùng để kết thúc xung ra sớm khi cần thiết. Nếu không dùng chức năng Reset thì nối chân 4 lên Vcc để tránh bị Reset do nhiễu. Transistor T2 là transistor có cực C để hở, nối ra chân 7. Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra Q___ của F/F, nên khi Q___ ở mức cao thì T2 bão hoà và cực C của T2 coi như nối mass. Lúc đó, ngõ ra chân 3 cũng ở mứcthấp . Khi Q___ ở mức thấp thì T2 ngưng dẫn , cực C của T2 để hở, lúc đó, ngõ ra ở chân 3 có mức điện áp cao. Theo nguyên lý trên, cực C của T2 ra chân 7 có thể làm ngõ ra phụ thuộc có mức điện áp giống như mức điện áp của ngõ ra chân 4. d) Giao tiếp với tải. IC 555 có thể giao tiếp với nhiều loại tải khác nhau và tuỳ trường hợp mỗi loại tải có thể mắc theo hai cách. • Tải được cấp điện khi ngõ ra có điện áp thấp. Lúc đó, IC 555 sẽ nhận dòngđiện tải theo chiều từ nguồn qua tải rồi vào IC. Dòng điện tải trường hợp này gọi là Inhận . • Tải được cấp điện khi ngõ ra có điện áp cao. Lúc đó, IC 555 sẽ cấp dòng điện cho tải theo chiều từ nguồn qua IC rồi ra tải. Dòng điện trong trường hợp này gọi là Inguồn. 2. IC giải mã 74LS47. a) Đại cương. Mạch giải là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá. Mục đích sử dụng phổ biến nhất cũa mạch giải mã là làm sáng tỏ các đèn để hiển thị kết quả ở dạng chữ số. Do có nhiều loại đèn hiển thị và có nhiều loại mã số khác nhau nên có nhiều mạch giải mã khác nhau, ví dụ: giải mã 4 đường sang 10 đường, giải mã BCD sang thập phân…IC74LS47 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn là mạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiều ngõ ra lên cao hoặc xuống thấp( tuỳ vào loại đèn led là anod chung hay catod chung) để làm các đèn cần thiết sáng nên các số hoặc ký tự. IC 74LS47 là loại IC tác động ở mức thấp có ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ cao để thúc trực tiếp các đèn led 7 đoạn b) Hình dáng và sơ đồ chân. Hinh 5:Hình dáng và sơ đồ chân của IC 74LS47. Chân 1, 2, 6, 7: Chân dử liệu BCD vào. Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: Các chân ra tác động mức thấp. Chân 8: Chân nối mass. Chân 16: Chân nối nguồn. Chân 4: Gồm ngõ vào xoá BI được để không hay nối lên cao cho hoạt động giải mã bình thường. Khi nối BI ở mức thấp, các ngõ ra đều tắt bất chấp trạng thái của các ngõ vào. Chân 5: Ngõ vào xoá dợn sóng RBI được để không hay nối lên cao khi không được dùng để xoá số 0( số 0 ở trước số có nghĩa hay số 0 thừa bên trái dấu chấm thập phân). Chân 3: Ngõ vào thử đèn LT ở cao các ngõ ra đều tắt và ngõ ra xoá dợn sóng RBO thấp. Khi ngõ vào BI/RBO để không hay nối lên cao và ngõ vào LT giữ ở mức thấp các ngõ ra đều sáng. c) Sơ đồ logic và bảng trạng thái. Hình 6: Sơ đồ logic của IC 74LS47. Sơ đồ cấu trúc của IC74LS47, nó giúp cho những ai muốn tìm hiểu sâu về IC giải mã 74LS47 hoạt động và giải mã BCD sang led 7 đoạn Sự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng sự thật, trong đó đối với các ngõ ra H là tắt và L là sáng, nghĩa là nếu 74LS47 thúc đèn led 7 đoạn thì các đoạn a, b, c, d, e, f, g của đèn sẽ sáng hay tắt tuỳ vào ngõ ra tương ứng của 74LS47 là L hay H. Hình 7: Bảng trạng thái của IC74LS47. Kết quả là khi mã số nhị phân 4 bit vào có giá trị thập phân từ 0 đến 15 đèn led hiển thị lên các số như ở hình bên dưới. Chú ý là khi mã số nhị phân vào là 1111= 15 1 thì đèn led tắt. 3.IC 4029 . • IC4029 là IC đếm 4 bit aaa • phần II A.sơ đồkhối. 1. khối tạo xung nhịp bộ đếm lên bộ chuyển mỵch bộ định thời gian hiển thị led Đông cơ B. nguyên lý hoạt động của các khối. 1. khối tạo xung nhịp • khối tạo xung nhịp có vai trò quan trọng trong mạch,nhất là bộ đếm nó quyết định đầu ra của bộ đếm • có rất nhiếu mạch tạo xung ,nhưng trong mạch này ta sử dụng IC555 vi đây là ic thông dụng • nguyên lý chung của mạch tao xung nhịp là khi mỗi xe vào cổng thì tín hiệu sẽ tác động vào mạch , mạch sẽ tạo ra một xung đếm. • Sơ đồ chân và chức năng của các chân. Chân 1: Nối mass. Chân 2: Nhận tín hiệu kích. Chân 3: Ngõ ra của tín hiệu. Chân 4: Đặt lại trạng thái ban đầu. Chân 5: Điện áp điều khiển. Chân 6: Điện áp ngưỡng. Chân 7: Xả điện. Chân 8: Cấp nguồn 2. bộ đếm lên • bộ đếm lên gồm có IC đếm 4 bit và IC giải mã để hiển thị trên led 7 đoạn ở đây ta sử dụng IC đếm 4029 và IC giải mã 74ls47 • nguyên lý hoạt động là:khi bộ tạo xung tạo ra 1xung đếm ,xung này được đưa vào IC đếm và IC đếm sẽ đếm lên và được IC giải mã và được hiển thị trên led 7 đoạn,nếu 215 xe đi qua thì bộ đếm lên và được hiển thị trên led là số 215. 3.bộ định thời gian • bộ định thời gian là bộ hẹn giờ sau 1 khoảng thời gian thì mạch sẽ tác động vào động cơ hoạt động • bộ định thời gian sử dụng IC555 4.khối hiển thị L M 5 5 5 3 4 81 5 2 6 7 O U T R S T V C CG N D C V T R G T H R D S C H G U3 le d7doan 7 6 4 2 1 9 1 0 3 8 5 A B C D E F G CA CA DP Một trong các chỉ báo thông dụng để hiển thị các số thập phân là led 7 đoạn. ÔÛ loại anod chung( anod của đèn được nối lên +5V), đoạn nào sáng ta nối đầu catod của đoạn đó xuống mức thấp thông qua điện trở để hạn dòng. 5. bộ chuyển mạch C.phần thiết kế và tính toán I.mạch tạo xung dao động • Đăt vấn đề :theo đề tài là đếm số lượng xe vào cổng.vậy vấn đề ở đây là phải phát hiện được xe vào cổng ,và tạo ra xung đếm để đếm số lượng xe vào cổng. • Giải quyết vấn đề : để phát hiện xe vào cổng có rất nhiều phương pháp ,nhưng theo em thì sử dung bộ phát thu hồng ngoại là hiệu quả nhất vì tính chất nó rất thông dụng,dễ kiếm,và mạch đơn giản dễ làm.và khi kết hợp với IC555 sẽ tạo ra được xung đếm số lượng xe vao cổng. • Nguyên lý hoạt động:khi ôtô vào cổng chắn tia hồng ngoại từ mạnh phát đến mạch thu.xung sẽ được tạo ra . 1.Sơ đồ khối của mạch tạo xung dao động gfd xung đếm a.mạch phát hồng ngoại. • mạch phát hồng ngoại có nhiệm vụ phát ra tín hiệu liên tục,và có chu kỳ ổn định,tín hiệu được phát đi bằng tần số sóng mang mạch phát hồng ngoai bộ thu hồng ngoại • để đơn giản cho việc thiết kế em sử dung IC 555 để tao tín hiệu dao động với tần số ổn định,và tín hiệu phát đi bằng sóng mang bằng led hồng ngoại • ở đây em chọn tần số dao dộng song mang la 40KHz • sơ đồ chân IC 555 • Sơ đồ nguyên lý mạch phát là vcc(3_15v) out R3 Led 0v • phần tính toán - tần số dao động trong mạch phát hồng ngoại chọn tần số là40KHz do đó tấn số sóng mang cũng phải tương ưng .em chọn tần số này để nâng cao được hệ số công suất phát xạ tín hiệu ra ngoài ,và chống nhiễu ở đầu thu hồng ngoại. -tần số được tính theo công thức f= cRbRa ).2( 44,1 + *các thông số được tính toán là: Chọn Ra=27k,Rb=1k,R=330,c=1nF f= nFkk 1).1.227( 44,1 + = 227 10.44,1 6 + = 40khz b.mạch thu hồng ngoại. • sơ đồ mạch: • nguyên lý làm việc của mach thu mạch phát hồng ngoại phát ra liên tục ra tia hồng ngoại chiếu tới photo trans làm cho R1 R2 R3 R4 C1 C2 C3 Photo trans 6 7 2 3 1 5 4 8 +vcc 5_15v 0v Xung 1 3 2 . 3.bộ định thời gian • bộ định thời gian là bộ hẹn giờ sau 1 khoảng thời gian thì mạch sẽ tác động vào động cơ hoạt động • bộ định thời gian sử dụng IC555. d7doan 7 6 4 2 1 9 1 0 3 8 5 A B C D E F G CA CA DP Một trong các chỉ báo thông dụng để hiển thị các số thập phân là led 7 đoạn. ÔÛ loại anod chung( anod