Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……………………..……………………………...…4 1. Nội dung……………………………………………………………………...4 2. Yêu cầu……………………………………………………………………......4CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG….…….5 2. 1.Mạch tổ hơp……………………………..………………………….……….5 2.2 Mạchdãy………………………………………………………………..……7 2.3.Mạch đếm……………………………………………………………….…8 2 4. Mạch dao động………………………..……………………………….…..10 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG……………….11 3.1. Sơ đồ khối……………………………………………………….….…….13 3.2. Chức năng nhiệm vụ các khối……………………………………………14 3.3 Sơ đồ nguyên lý…………………………………………………………...25 3.4Nguyên lý hoạt động…………………………………………………………25CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM PROTEUS VÀ CHẠY THỬ………………………………………………………………………29CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN………………………..30
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BÀI TẬP LỚN MÔN: KỸ THUẬT SỐ Đề Tài: Thiết kế mạch điều khiển bãi đỗ xe tự động Giáo Viên Bộ Môn : Nguyễn Thu Hà Nhóm thực hành : Nhóm 2- lớp điện 1_K6 1 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN Năm học 2013-2014 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN…………………… …………………………… …4 1. Nội dung…………………………………………………………………… 4 2. Yêu cầu…………………………………………………………………… 4 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG….…….5 2. 1.Mạch tổ hơp…………………………… ………………………….……….5 2.2 Mạchdãy……………………………………………………………… ……7 2.3.Mạch đếm……………………………………………………………….…8 2 4. Mạch dao động……………………… ……………………………….… 10 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG……………….11 3.1. Sơ đồ khối……………………………………………………….….…….13 3.2. Chức năng nhiệm vụ các khối……………………………………………14 3.3 Sơ đồ nguyên lý………………………………………………………… 25 3.4Nguyên lý hoạt động…………………………………………………………25 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM PROTEUS VÀ CHẠY THỬ………………………………………………………………………29 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN……………………… 30 2 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN MỞ ĐẦU Ngày nay sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống con người có những thay dổi ngày càng tốt hơn,với những thiết bị hiện đại phục vụ công nghieeph hóa hiện đại hóa đất nước. Đặc biệt góp phần đó thì ngành kỹ thuật điện tử góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước.nhừng thiết bị điện ,điện tử được phát triển mạnh mẽ và ứng dungjtrong cuộc sống và sản xuất.từ những thời gian đầu kỹ thuật số cho thấy ứng dụng ưu việt và ngày càng được khẳng định them.những thành tựu đó có thể biến những cái tưởng chừng không thể thành có thể góp phần nâng cao đơi sống vật chất con người . Xuât phát từ thực trạng tắc nghẽn giao thong ở các thành phố lớn trong nước ta và cả thế giới với sự gia tăng của các phương tiện giao thong ( đặc biệt là ô tô)một nhu cầu về bãi đỗ x echo các phương tiện giao thong là cấp bách. Một mặt giảm tắc nghẽn giao thong,mặt khác nó cònđem lại mặt thẩm mỹ cho các thành phố hiện đại. với lý do đó ,nhóm chúng em thiết kế mô hình bãi đõ xe tự động.sau một thời gian học tập và được sự giúp đỡ của cô giáo bộ môn và nỗ lựu của bản than chúng em “ thiết kế mạch điều khiển bãi đõ xe tự động ’’ nhưng do thời gian ,kiến thức và kinh nghiệm có hạn nên không thể tránh được sai xót.chúng em rất mong sự giúp đỡ của các bạn và thầy cô giáo bộ môn nhằm phát triển them đề tài. Chúng em xin chân thành cảm ơn ! 3 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1Nội dung Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động gồm : 2 của ra/vào mỗi cửa có một barrie được điều khiển bởi 2 động cơ 1 và 2,4 cong tắc hành trình báo đóng hết và mở hết. 2 cảm biến phát hiện xe ra/vào.2 led 7 thanh hiển thị số xe trong bãi và 2 đèn báo còn/hết chỗ.2 nút ấn start/stop để khởi động và dừng hệ thống. 1.2 Yêu cầu Khi nhấn nút start đèn d1 sáng báo còn chỗ.nếu có xe vào cửa(phát hiện bằng cảm biến s1)thì động cơ 1 quay chậm mở barrie1.gặp công tắc hành trình CT11 báo mờ hết thì động cơ dừng.sau 15s đông cơ quay ngược đóng barrie lại cho đến khi gặp công tắc CT12 thì dừng.với mỗi xe vào động cơ cộng thêm một vào tổng số xe .số xe hiện có trong bãi luôn được hiển thị bằng led 7 thanh. Nếu có xe ở cửa ra(phát hiện bằng cảm biến s2 ) thì động cơ 2 quay chậm mở barrie 2,gặp công tắc CT21 thì dừng sau 10s sau đó quay ngược đóng barie 2,cho đến khi gặp công tắc hành trình CT22 thì dừng.mỗi xe ra hệ thống sẽ giảm đi 1 trong tổng số xe hiện tại. Khi bãi đỗ xe chưa đầy đèn xanh sáng.Khi bãi đỗ xe đã đầy thì đèn vàng sang và không cho cửa vào mở. Khi nhấn stop hệ thống dừng Xây dựng mạch mô phỏng trên phân mềm proteus và chạy thử 4 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG 2.1 Mạch tổ hợp Mạch tổ hợp là mạch mà tự số ổn định của tín hiệu đầu ra ở thời điểm bất kì chỉ phụ thuộc vào tổ hợp các giá trị tín hiệu đầu vào ở thời điểm đó. Mạch tổ hợp thường có nhiều tín hiệu đầu vào (x 1 ,x 2 ,x 3 ,…) và nhiều tín hiệu đầu ra (y 1 ,y 2 ,y 3, …). Các mạch tổ hợp hiện nay thường gặp là : + Bộ mã hóa ( mã hóa nhị phân, mã hóa BCD…) + Bộ giải mã ( giải mã nhị phân, giải mã BCD_Led 7 thanh) bộ giải mã hiện thị kí tự…. 2.1.1 Bộ mã hóa. Bộ mã hóa nhị- thập phân ( Bộ mã hóa BCD ) Bộ mã hóa nhị- thập phân là mạch điện có nhiệm vụ chuyển 10 chữ số thập phân thành mã hệ nhị phân. Dạng mã này còn được gọi là mã BCD ( Binary code decimal ). Bảng chân lí bộ mã hóa BCD : 5 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN Hình 1.1 Bảng chân lý bộ mã hóa BCD 2.1.2. Bộ giải mã nhị- thập phân ( bộ giải mã BCD ) Bộ giải mã BCD sang hệ thập phân là một mạch tổ hợp có 4 đầu vào nhị phân và 10 đầu ra thập phân. Đầu vào là mã BCD và sẽ kích hoạt đầu ra tương ứng với đầu vào. 1.3.Bộ giải mã BCD sang Led 7 vạch. Đèn led 7 đoạn được sử dụng để hiển thị dữ liệu được xử lý bởi thiết bị điện tử số. Chúng có thể hiện thị các số từ 0 đến 9 và các chữ cái từ A đến F và một vài ký tự khác. Thiết bị hiển thị này có thể được điều khiển bởi bộ giải mã mà sẽ chiếu sáng các vạch (đoạn - segment) của đèn phụ thuộc vào số BCD tại đầu vào. Các bộ giải mã này cũng chứa các bộ đệm công suất để cấp dòng cho đèn, do vậy, nó còn được gọi là bộ điều khiển - giải mã (Decoder - Driver). Bộ mã hoá này có 4 đầu vào tương ứng với 4 bit mã BCD và 7 đầu ra, mỗi đầu sẽ điều khiển một vạch của đèn 7 vạch. Đèn hiển thị 7 vạch bao gồm các vạch (đoạn sáng – segment) nhỏ. Chúng có thể biểu diễn tới 16 ký tự trong đó có 10 số và 6 chữ cái . Hình 1.2 Led 7 thanh và dạng kí tự hiển thị 6 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN Các mã đầu vào từ 0 -9 hiển thị các chữ số của hệ thập phân.Các mã đầu vào từ 9 - 14 ứng với các ký hiệu đặc biệt như đã nêu, còn mã 15 sẽ tắt tất cả các vạch.Đoạn sáng thứ 8 của đèn hiển thị là dấu chấm thập phân (dp). Các thiết bị hiển thị loại này có nhiều kiểu với màu sắc, kích thước khác nhau và có đặc tính phát sáng rất tốt. Về mặt điện, các LED hoạt động như diode chuẩn, chỉ khác là khi phân cực thuận đòi hỏi điện áp giữa Anode và Cathode cao hơn.Để có cường độ sáng không đổi, thiết bị hiển thị phải được cấp đủ dòng. Các thiết bị hiển thị 7 vạch có thể có cực tính: + Với kiểu Cathode chung, điều khiển bởi mức logic dương. + Với kiểu Anode chung, điều khiển bởi mức logic âm. 2.2 Mạch dãy Mạch dãy là mạch mà tín hiệu ra phụ thuộc không những vào tín hiệu vào mà còn phụ thuộc vào trạng thái trong của mạch nghĩa là có mạch lưu trữ, nhớ các trạng thái. Thanh ghi và thanh ghi dịch. Thanh ghi là dãy mạch nhớ có chức năng lưu giữ dữ liệu hoặc bến đổi dữ liệu số từ nối tiếp sang song song và ngược lại. Mỗi mạch lật chỉ lưu giữ được 1 bit, vậy thanh ghi dài bao nhiêu bit thì phải tạo từ bấy nhiêu mạch lật. 7 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN Hình 2.1:Sơ đồ thanh ghi nhận dữ liệu song song Hình 2.2: Sơ đồ bộ ghi dịch nhận dữ liệu nối tiếp dài 4 bit 2.3 Mạch đếm. Mạch đếm xung là một hệ logic dãy được tạo thành từ sự kết hợp của các Flip - Flop.Mạch có một đầu vào cho xung đếm và nhiều đầu ra. Các đầu ra này thường là các đầu ra Q cho các FF. Vì Q chỉ có thể có hai trạng thái là 1 và 0 cho nên sự sắp xếp các đầu ra này cho phép ta biểu diễn kết quả dưới dạng một số hệ hai có số bit bằng số FF dùng trong mạch đếm. Điều kiện cơ bản để một mạch được gọi là mạch đếm là nó có các trạng thái đầu ra khác nhau,tối đa đầu ra của mạch cũng bị giới hạn. Số xung đếm tối đa được gọi là dung lượng của mạch đếm. 8 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN Hình 2.3: Sơ đồ chung mạch đếm Nếu cứ tiếp tục kích thích khi đã tới hạn mạch sẽ trở về trạng thái khởi đầu, tức là mạch có tính chất tuần hoàn. Có nhiều phương pháp kết hợp các Flip-Flop cho nên có rất nhiều loại mạch đếm. Tuy nhiên, chúng ta có thể sắp chúng vào ba loại chính là: mạch đếm nhị phân, mạch đếm BCD, và mạch đếm modul M. Phân loại : - Mạch đếm nhị phân: Là loại mạch đếm trong đó có trạng thái của mạch được trình bày dưới dạng số nhị phân. Một mạch đếm nhị phân sử dụng n Flip-Flop sẽ có dung lượng là 2 n . + Mạch đếm BCD: Thường dùng 4 FF nhưng chỉ cho mười trạng thái khác nhau để biểu diễn các số hệ 10 từ 0 đến 9. + Mạch đếm modul M: Là mạch đếm có dung lượng là M, với M là số nguyên dương bất kỳ. Vì vậy mạch đếm loại này có rất nhiều dạng khác nhau tuỳ theo sáng kiến của nhà thiết kế nhằm thoả mãn nhu cầu sử dụng. Mạch đếm modul M thường dùng cổng logic với Flip-Flop và các kiểu hồi tiếp đặc biệt để có thể trình bày kết quả dưới dạng số hệ hai tự nhiên hay dưới dạng mã nào đó. Về chức năng của mạch đếm, người ta phân biệt: + Các mạch đếm lên (up counters): hay còn gọi là mạch đếm cộng, mạch đếm 9 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN thuận. + Các mạch đếm xuống (down counters): hay còn gọi là mạch đếm trừ, mạch đếm nghịch. + Các mạch đếm lên - xuống (up - down counters): hay còn gọi là mạch đếm hỗn hợp, mạch đếm thuận nghịch. Về phương pháp đưa xung clock vào mạch đếm, người ta phân ra: + Phương pháp đồng bộ: Phương pháp này xung clock được đưa đến các Flip Flop cùng một lúc. + Phương pháp không đồng bộ: Phương pháp này xung clock được đưa đến một FF, rồi các FF còn lại kích thích lẫn nhau. Tốc độ tác động của mạch đếm là tham số quan trọng và được xác định bởi hai tham số khác là: + Tần số cực đại của dãy xung mà bộ đếm có thể đếm được. + Khoảng thời gian thiết lập của mạch đếm: tức là khoảng thời gian từ khi đưa xung đếm vào mạch cho tới khi thiết lập song trạng thái trong bộ đếm tương ứng với khung đầu vào. Các Flip-Flop thường dùng trong mạch đếm là loại RST và JK dưới dạng rời hay tích hợp. 2.4 Mạch dao động Mạch dao động là mạch điện tử tạo ra tín hiệu biến đổi theo chu kì. Dựa vào dạng tín hiệu dao động tạo ra , người ta chia mạch dao động ra làm 2 loại : mạch dao động hình Sin và mạch dao động tạo xung. Mạch dao động tạo ra được tín hiệu có tần số vài Hz đến hàng nghìn MHz. 10 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 [...]... Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển bãi đỗ xe tự động 3.4.Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển bãi đỗ xe tự động : Nhấn nút start cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống mạch điều khiển bãi đỗ xe tự động Khi có xe vào : Khi có xe vào áp tại chân ra của led thu (đặt ở lối vào )ở mức cao làm cho transistor dẫn ( VB> 0.7 V) nên... DỰNG MẠCH MÔ PHỎNG VÀ CHẠY THỬ TRÊN PROTEUS Mạch mô phỏng hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động trên phần mềm proteus 30 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1Kết luận Qua việc làm đề tài trên chúng em đã thu được rát nhiều kiến thức về nhiều môn học,đây là kiến thức tổng hợp của các môn như đo lường cảm biến,truyền động điện…Qua...TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHỐI ĐIỀU KHIỂN KHỐI HỒNG NGOẠI KHỐI ĐẾM BÃI ĐỖ XE ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG KHỐI GIẢI Mà 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống : KHỐI HIỂN THỊ KHỐI NGUỒN 11 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN Các linh kiện... một hệ thống được xây dựng còn khá đơn giản,nhưng nó cũng là nguyên tắc cơ bản của một bãi đỗ xe thông minh.Từ hệ thống này chúng ta có thể phát triển thành 1 phần trong hệ thống lớn với các bước soát vé,phân loại xe, tính tiền vé xe Từ các tín hiệu thu được từ cảm biến sẽ phân tích ,điều khiển hệ thống có thể hoạt động ổn định,chính xác,tiết kiệm năng lượng đồng thời giám sát được toàn bộ hệ thống 31... thanh hiển thị 1 xe vào.Đồng thời khi có xe vào,tín hiệu ra của U1B qua U20 kích xung clock cấp cho U16,chân Q2 của u16 sẽ chuyển từ tín hiệu thấp lên tín hiệu cao cấp cho U27.tín hiệu ra của U27 sẽ ở mức cao và cấp cho relay.relay sẽ hút công tắc chuyển từ nối đất sang nối với nguồn cấp cho động cơ,do đó khi có xe vào động cơ sẽ quay để mở barrie và hệ thống sẽ đếm thêm 1 vào số xe trong bãi và hiển thị... rồi đưa ra LED 7 thanh hiển thị.với mỗi xe vào hệ thống sẽ đếm giảm đi 1 trong tổng số xe có trong bãi. đông thời ngõ ra của U1B cấp cho cả U35.Đầu ra của U35 sẽ ở mức thấp cáp xung clock cho U34, chân Q1 của U34 sẽ có tín hiệu ở mức cao.relay nhận tín hiệu ở mức cao sẽ hút khóa k từ nối đất chuyển qua nối nguồn .động cơ được cấp điện sẽ quay mở barrie cho xe ra Động cơ quay mở barrie cho đến khi gặp... dòng điện ổn định cung cấp cho toàn mạch 3.2.2 Khối hồng ngoại Dùng để tạo ra xung clock có tần số với độ ổn định cấp cho khối điều khiển V C C R 21 1K V C C R 22 1K V C C VR 1 D 5 LE D 50K 1 R 4 560 R 20 1K LE D P H A T D 4 74LS 14 2 D 3 U 13A Q 1 C 1815 LED TH U C 1 1uF Hình 3.3 Khối hồng ngoại 3.2.3 Khối điều khiển: Nhận xung clock từ khối hồng ngoại để điều khiển cho khối đếm 14 Nhóm 2- Lớp Điện... Trong các thiết bị để báo trạng thái hoạt động của các thiết bị cho ra các thong số chỉ là các dãy số đơn thuần , thường người ta sử dụng “ Led 7 đoạn “ Led 7 đoạn được sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức tạp chỉ hiện thị số là đủ chẳng hạn led 7 đoạn được dung để hiển thị nhiệt độ phòng , đồng hồ treo tường bằng điện tử , hiển thị số lượng sản phẩm trong 1 công đoạn nào đó… Led 7 đoạn có cấu... LED đơn đó mức 1 Từ đó ta có bảng giãi mã LED 7 đoạn Cathode chung như sau: 24 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN Hình 3.14 Bảng giải mã Led 7 đoạn Cathode Vì Led 7 đoạn bên trong nó chứa các led đơn do đó khi kết nối cần đảm bảo qua mỗi led đơn trong khoảng 10mA- 20mA để bảo vệ led 3.3Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự đông : 25 Nhóm 2- Lớp Điện... bộ điều khiển đếm lên hoặc đếm xuống, đồng thời xuất ra giá trị chuyển đến khối giải mã 17 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN Hình 3.7 Khối đếm Khối đếm có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “00” đến “15”đối với đầu xe vào và hiển thị giá trị từ “00” đến “10”đối với đầu xe ra.Khi khối giây đếm đến giá trị “15” và “10”,sau một chu kì xung tiếp theo thì giá trị đếm tự động . ngược UP đồng hồ đếm đầu vào. DN đồng hồ đếm ngược đầu vào. PL tải song song. MR thiết lập lại đầu vào. 19 Nhóm 2- Lớp Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN Hình 3.9 Sơ đồ nguyên. cả các vạch.Đoạn sáng thứ 8 của đèn hiển thị là dấu chấm thập phân (dp). Các thiết bị hiển thị loại này có nhiều kiểu với màu sắc, kích thước khác nhau và có đặc tính phát sáng rất tốt. Về mặt. Điện 1- Khóa 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – KHOA ĐIỆN Hình 2.1:Sơ đồ thanh ghi nhận dữ liệu song song Hình 2.2: Sơ đồ bộ ghi dịch nhận dữ liệu nối tiếp dài 4 bit 2.3 Mạch đếm. Mạch đếm xung