bao cao nhóm 36

Trường Đại HọcCông Nghiệp Hà Nội

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt NamĐộc Lập – Tự Do – Hạnh phúc

BẢN NHẬN XÉTĐỒ ÁN 2 CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

GVHD : Nguyễn Thị Minh TâmSVTH : Trần Đình Kiên

Trần Đức HưngLớp: LT CĐ ĐH ĐT1 – K5Khoa: Điện Tử

THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG SỬ

DỤNG IC SỐ

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn……………….............................………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..

ngày…….tháng……..nămGV hướng dẫn

Lời Mở Đầu

Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số đã trở thành quen thuộc với nhiều người, bởi vì sự phát triển của ngành kỹ thuật số này đã có ảnh hưởng rất lớn đến ngành kinh tế toàn cầu. Có người đã nêu lên ý tưởng gọi nền kinh tế của thời đại chúng ta là “ nền kinh tế kỹ thuật số “, “số hóa” đã gần như vượt khỏi ranh giới của một thuật ngữ kỹ thuật . Nhờ có ưu điểm của xử lý số như độ tin cậy trong truyền dẫn, tính đa thích nghi và kinh tế của nhiều phần mềm khác nhau, tính tiện lợi trong điều khiển và khai thác mạng.

Số hóa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiều lĩnh vực kỹ thuật và kinh tế khác nhau. Không chỉ trong lĩnh vục thông tin liên lạc và tin học. Ngày nay, kỹ thật số đã và đang thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiển tự động, phát thanh truyền hình, y tế, nông nghiệp…và ngay cả trong các dụng cụ sinh hoạt gia đình.

Ngay từ những ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nói riêng và ngành điện tử nói chung đã tạo ra nhiều bước đột phá mới mẽ cho các ngành kinh tế khác và còn đảm bảo được yêu cầu của người dùng cả về chất lượng và dịch vụ. Đồng thời kiến thức về kỹ thuật số là không thể thiếu đối với mỗi sinh viên, nhất là sinh viên điện tử.

Và như mọi người nhận thấy rằng, ngày nay tình hình trật tự giao nước ta, nhất là các thành phố lớn đang rất phức tạp. Vì vậy việc sử dụng đèn giao thông tại những giao lộ là rất cần thiết và để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động và muốn phát triển thêm về mô hình này, em đã chọn đề tài cho đồ án 2 là thiết kế và lắp ráp mạch điều khiển Đèn Giao Thông với sự hướng dẫn của cô Minh Tâm

Do thời gian, tài liệu và trình độ còn hạn chế nên đề tài chăc chăn không thể tránh những thiếu sót, nhầm lẫn. Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của cô để chúng em hiểu sâu săc hơn, và rút kinh nghiệm trong những lần sau.

Chung em xin chân thanh cam ơn! Ha Nôi, ngay thang năm 2013

PHẦN 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1.Tổng quan về flip-flop (FF)

Flip-Flop (viết tăt là FF) là mạch dao động đa hài hai trạng thái bền, được

xây trên cơ sở các cổng logic và hoạt động theo bảng trạng thái cho trước. Có khả

năng lưu trữ hai trang thái 0 và 1.

FF là mạch có khả năng lật lại trạng thái ngõ ra tuỳ theo sự tác động thích

hợp của ngõ vào, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc lưu trữ dữ liệu trong

mạch và xuất dữ liệu ra khi cần.

Có nhiều loại flip flop khác nhau, chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều

ứng dụng. Các mạch FF thường được kí hiệu như sau

Các FF là các phần tử có 2 trang thái cân bằng ổn định Q và .

Một FF có thể hoạt động ở hai chế độ:

+ Không đồng bộ: Đầu ra của FF thay đổi trạng thái chỉ phụ thuộc vào giá trị tín

hiệu vào.

+ Đồng bộ: Việc thay đổi trạng thái của FF tùy thuộc vào cả tín hiệu vào và tín

hiệu đồng bộ ( tín hiệu đồng bộ cho phép hoặc không cho phép chuyển trạng thái).

Đồng bộ theo mức: Dùng mức điện áp thích hợp của tín hiệu đồng

bộ( mức tích cực) để thay đổi trạng thái của FF

Đồng bộ theo sườn: thời điểm thay đổi trạng thái của FF ứng với thời

điểm xuất hiện sườn của tín hiệu đồng bộ( có thể đồng bộ theo sườn

dương hoặc sườn âm).

1.2.Các loại flip-flop

1.2.1.SR-FF

Là phần tử có 2 đầu vào điều khiển S,R và hai đầu vào Q và

Hình 1.1.Sơ đồ cấu tạo của SR-FF

Hình 1.2.Bảng trạng thái của RS-FF

Hình 1.3.Giản đồ thời gian của RS-FF

1.2.2.JK-FF

Là phần tử có hai đầu vào điều khiển và hai đầu ra. Đầu vào J đóng vai trò

thiết lập, đầu K đóng vai trò xóa.

+ JK=00 FF giữ nguyên trạng thái cũ.

+ JK=01 FF luôn chuyển tới trạng thái 0.

+ JK=10 FF luôn chuyển tới trạng thái 1.

+ JK=11 FF đảo trạng thái .

Hình 1.4.Sơ đồ cấu tạo của JK-FF

Hình 1.5.Bảng trạng thái của JK-FF

Hình 1.6.Giản đồ thời gian của RS-FF

1.2.3.D-FF

Là phần tử có 1 đầu vào điều khiển và 2 đầu ra

D-FF có khả năng thiết lập trạng thái 0 theo tín hiệu D=0, thiết lập trạng thái

1 theo tín hiệu D=1

Hình 1.7.Cấu tạo của D-FF

Hình 1.8.Bảng trạng thái của D-FF

Hình 1.9.Giản đồ thời gian của D-FF

1.2.4.T-FF

Là phần tử có 1 đầu vào điều khiển và 2 đầu ra.

T-FF có chức năng duy trì và chuyển đổi trạng thái tùy thuộc vào đầu vào T

trong điều kiện định thời của CLK.

Hình 1.10.Cấu tạo của T-FF

Hình 1.11.Bảng trạng thái của T-FF

Hình 1.9.Giản đồ thời gian của T-FF

PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠCH

2.1. SƠ ĐỒ KHỐI:

Mạch gồm 5 khối:

+ Bộ nguồn

+ Bộ tạo xung

+ Bộ đếm

+ Bộ giải mã hiển thị

+ Bộ hiển thị

2.2. CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH:

2.2.1. BỘ TẠO XUNG DÙNG IC 555:

Cấu tạo và chức năng các chân IC 555

Hình 2.1: Sơ đồ chân IC 555

+ Chân 1 (GND): Chân cho nối masse để lấy dòng.

+ Chân 2 (Trigger): Chân so áp với mức áp chuẩn là 1/3 mức nguồn nuôi.

+ Chân 3 (Output): Chân ngõ ra, tín hiệu trên chân 3 dạng xung, không ở mức áp

thấp thì ở mức áp cao.

+ Chân 4 (Reset): Chân xác lập trạng thái nghỉ với mức áp trên chân 3 ở mức thấp.

+ Chân 5 (Control Voltage): Chân làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555.

+ Chân 6 (Threshold): Chân so áp với mức áp chuẩn là 2/3 mức nguồn nuôi.

+ Chân 7 (Discharge): Chân có khóa điện đóng masse, thường dùng cho tụ xả điện.

+ Chân 8 (VCC): Chân nối vào đường nguồn V+. IC 555 làm việc với mức nguồn

từ 3 đến 15V.

Chức năng:

+ IC 555 thường được sử dụng với chức năng định giờ (Timing), tạo dao động.

+ Ứng dụng vào việc tạo dao động, định giờ, điều chế độ rộng xung (PWM), tạo

thời gian trễ...

+ Có thể định giờ từ đơn vị mili giây cho đến đơn vị giờ.

+ Làm việc ở 2 chế độ, đa hài và đơn hài.

+ Hoàn toàn có thể thay đổi được chu kỳ dao động (đa hài) và độ rộng xung (đơn

hài).

+ Nguồn cung cấp có điện áp trong khoảng từ 4,5V đến 18V.

+ Nguồn cung cấp có dòng trong khoảng từ 3mA đến 6mA khi điện áp nguồn

khoảng 5V,có dòng trong khoảng 10mA đến 15mA khi điện áp nguồn nuôi khoảng

15V.

+ Nhiệt độ có thể chịu đựng trong khoảng -65oC đến 150oC.

+ Nhiệt độ làm việc ổn định trong khoảng 0oC đến 70oC.

+ Sụt áp lối ra thấp, giá trị lớn nhất khoảng 0,35V.

+ Điện áp ngưỡng (threshold) khoảng 0,67xVCC, dòng điện ngưỡng khoảng

0,25μA.

+ Điện áp mức cao ở lối ra khi VCC bằng 5V khoảng 4V. Điện áp mức cao ở lối ra

khi VCC bằng 15V khoảng 11V.

+ Điện áp cấp cho chân reset khoảng 1V và dòng điện khoảng 0,4mA

+ Khi VCC bằng 5V thì điện áp đưa và chân trigger khoảng 1,67 V và dòng điện

khoảng 0.9μA. Khi VCC bằng 15V thì điện áp đưa và chân trigger khoảng 5V và

dòng điện khoảng 0,9μA.

Cấu trúc:

Hình 2.2: Cấu trúc của IC 555

Cấu trúc của IC 555 gồm : 2 OPAM, 3 điện trở, 1 transitor, 1 FF (FF- RS):

+ 2 OP-amp có tác dụng so sánh điện áp

+ Transistor để xả điện.

+ Bên trong gồm 3 điện trở măc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu tạo

này tạo nên điện áp chuẩn. Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và

điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3

VCC, chân S = [1] và FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân

R của FF = [1] và FF được reset

2.2. IC 74164 :

Cấu tạo và chức năng các chân IC 74164

Hình 2.3: Sơ đồ chân IC 74164

+ Vcc,GND: dùng cấp nguồn cho IC hoạt động. Vcc được nối tiếp cực dương của

nguồn , GND được nối đến cực âm của nguồn (0V)

+ A,B: ngõ vào dữ liệu nối tiếp của IC 74164, đây là 2 ngõ vào của một cổng

AND 2 ngõ vào. Dữ liệu muốn đến được flipflop đầu tiên để băt đầu quá trình ghi

dịch thì phải qua cổng AND 2 ngõ vào này.

+ Clk: chân nhận xung clock. Dữ liệu ở 2 ngõ vào A,B được đưa đến ngõ ra

( đồng thời dữ liệu ở các ngõ ra còn lại dịch phải một bít) đồng bộ với xung đi vào

chân này. Điều này có nghĩa là IC sẽ được thực hiện việc ghi mỗi khi có cạnh lên

xung clock tác động.

+ Clr: chân reset IC, chân này tác động ở mức thấp. khi chân CLR ở mức logic

cao thì IC được phép hoạt động bình thường (ghi dịch), nhưng khi chân này được

đưa xuống mức logic thấp thì IC bị reset ngay lập tức: tất cả các ngõ ra của nó đều

bị kéo xuống mức thấp. việc reset này không đồng bộ với xung clock đưa vào IC,

nghĩa là bất kì trạng thái nào của xung clock đưa vào IC, nghĩa là ở bất kì trạng

thái nào của xung clock( dù đang ở mức logic cao hay thấp hoặc đang chuyển trạng

thái) ta đều thực hiên việc reset IC bằng cách hạ chân clr này xuống mức thấp.

+ QA – Qh: các ngõ ra song song của IC. Các ngõ này có thể được lấy ra cùng lúc

hoặc từng ngõ tùy vào yêu cầu người sử dụng.

Chức năng:

+ IC 74164 là một thanh ghi dich 8 bit vào nối tiếp – ra song song (serial- in

Paraller-out) làm việc được ở tần số cao nhờ sử dụng diode Schottky bên trong. Dữ

liệu nối tiếp được nhập vào thông qua cổng AND 2 ngõ vào, việc nhập này đồng

bộ với cạnh xung lên Ck.

+ Chân Clear (clr) tác động không đồng bộ với xung ck, khi chân này tác động thì

thanh ghi dịch sẽ bị xóa, tất cả các ngõ ra của nó sẽ bị kéo xuống mức thấp.

Hình 2.4: Sơ đồ nội của IC 74164

Nguyên tăc hoạt động:

+ Khi có cạnh xung clk lên đầu tiên tác động vào chân clk thì dữ liệu ở ngõ vào

(A,B) sẽ được dịch đến ngõ ra đầu tiên QA, trạng thái logic của tất cả các ngõ ra

khác không thay đổi.

+ khi xung ck thứ 2 tác động thì dữ liệu từ ngõ ra đầu tiên QA sẽ dịch đến ngõ ra

thứ 2 QB, dữ liệu từ ngõ vào được dịch đến ngõ ra đầu tiên, trạng thái logic của tất

cả các ngõ ra khác không thay đổi.

+ cứ như thế cho đến xung thứ 8 tác động thì dữ liệu đầu tiên đã dịch đến ngõ cuối

cùng QH. Dữ liệu từ ngõ vào được dịch đến ngõ ra QA, dữ liệu từ QA dịch sang QB,

…Như vậy dữ liệu đưa vào nối tiếp đã được lấy ra song song ở cả 8 ngõ ra sau 8

xung ck tác động.

+ khi có xung thứ 9 tác động thì dữ liệu từ ngõ vào sẽ được chuyển đến ngõ ra đầu

tiên, trạng thái logic ở các ngõ ra khác sẽ được dịch phải một bit. Trạng thái logic ở

ngõ ra cuối cùng sẽ tự biến mất.

2.2.3. IC 7404:

Cấu tạo và chức năng chân IC 7404:

+ IC7404 là IC chứa 6 cổng NOT logic

Hình 2.5: Sơ đồ chân của IC7404

Hình 2.6: Bảng trạng thái của IC 7404

Đặc điểm:

+ Điện áp cung cấp 7V.

+ Điện áp ra 7V.

+ Nhiệt độ hoạt động 0oC - 70oC.

2.2.4. IC 7408:


+ Là IC chứa 4 cổng AND logic



Đặc điểm




2.2.5. IC 7432:


+ IC 7432 là IC chứa 4 cổng OR logic



Đặc điểm




2.2.2. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:

2.2.3. SƠ ĐỒ MẠCH IN:

R4

DC7

Q3

GND

1VCC

8

TR2

TH6

CV5

U1

NE555

R110k

R210k

12

J1

CONN-H2

AK

D1LED-RED 11 10

U3:E

7404

5 6

U3:C

7404

12

1311

U4:D

7408

SRG8R

C1/->

& 1D1 32

4

5

6

10

8

11

12

9

13

U2

74164

A K

D1

D1

A K

V1

LED-YELLOW

A K

X1

LED-GREEN

9

108

U4:C

7408

3 4

U3:B

7404

A K

D7

X2

A K

D2

LED-RED

A K

V2

LED-YELLOW

4

56

U4:B

7408

1

23

U4:A

7408

Q22N2926

Q42N2926

Q52N2926

1

23

U5:A

7432

R310

Q72N2926

Q92N2926

Q122N2926

+-

C310u

+-

C410u

R4

10

R5

10

R6

10

R7

10

R8

10

R

10

R910k

R1010k

R1110k

R1210k

R1310k

R1410kQ1

2N2926

A K

X11

LED-GREEN

A K

D11

LED-RED

A K

V11

LED-YELLOW

A K

V22

LED-YELLOW

A K

D22

LED-RED

A K

D22

LED-GREEN

2.2.4. NGUYÊN LÝ HO T Đ NG:Ạ Ộ

Ban đầu khi chưa có xung, tại tất cả các chân đầu ra đều ở mức logic “0”.

Tại chân 13 của IC U2 qua cổng đảo đưa vào chân 1 và 2 của IC U2. Tại chân 1 và

2 sẽ có mức logic “1”, khi có xung kích đưa vào chân số 8 lúc này IC sẽ thực hiện

đếm. Đèn X1 và D2 sẽ sáng, khi đếm đến chân số 13, tại chân 13 có mức logic “1”

nên U2 sẽ lật trạng thái đèn V1 và D2 sáng. Đến chân số 5 V1, D1 tăt đồng thời

D1, X2 sáng. Đến chân 13 thì X2 tăt đồng thời V2 sáng, đến chân số 3 thì V2 tăt,

X1, D2 lại sáng và quá trình đó diễn ra. Lặp đi lặp lại.

3. KHỐI NGUỒN:

Nguồn là khối không thể thiếu, cung cấp năng lượng cho mạch

2.3. K T LU N:Ế Ậ

2.3.1. Ưu điểm:Mạch thiết kế gọn nhẹ và dễ sử dụng.

2.3.2. Nhược điểm: Không khả thi đối với các nút giao thông phức tạp

Mạch còn mang tính sơ sài mang và tính chất mô phỏng.Qua đó em rút ra kinh

nghiệm làm mạch, cũng như áp dụng lý thuyết vào thực hành.

2.4. TÀI LI U THAM KH O:Ệ Ả

+ Giáo trình kỹ thuật Xung – Số (Khoa Điện Tử trường ĐHCN Hà Nội)

+ Giáo trình kỹ thuật mạch điện tử (Khoa Điện Tử trường ĐHCN Hà Nội)

+ Tài liệu từ các trang Web:

http://tailieu.vnwww.ebook.edu.vnwww.dientuvietnam.net

http://www.dientuvietnam.net/

http://www.ebook.edu.vn/

http://tailieu.vn/

bao cao nhóm 36

Documents