Tài liệu Đồ án nghiên cứu về đèn giao thông docx

Đồ án nghiên cứu
về đèn giao thông
MỤC LỤC
Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn
Nhận Xét Của Giáo Viên Phản Biện
1.Lời Mở Đầu
2.Lời Cảm Ơn
3. Sơ Lược Về Các Linh Kiện Chính Trong Mạch5
3.1.Tụ điện
3.1.1Transistor
3.1.2Điện trở
3.1.3 Diode
3.2.SƠ ĐỒ CHÂN VÀ CẤU TRÚC CỦA LM 555
3.3. IC ỔN ÁP (LM 78xx 10
4. SƠ ĐỒ VÀ CẤU TRÚC CỦA IC 4017
4.1 Sơ Đồ Nguyên Lý Mạch Nguồn Và Mạch Tạo Xung.
5 Sơ Đồ Nguyên Lý Mạch Đèn Giao Thông.
5.1 Nguyên Lý Hoạt Động.
5.2 Sơ đồ mạch in.
6.Kết Luận.
7. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn

Nhận Xét Của Giáo Viên Phản Biện

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, tín đa thích nghi và kinh tế của
nhiều phần mềm khác nhau, tín 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 thang 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 ngàng
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 mội người nhận thấy rằng, ngày nay trật tự giao thông nước ta
đang rối ren. 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 1 là nghiên cứu về

Đèn Giao Thông .
Lời Cảm Ơn
Em xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cô Trường ĐH Công Nghiệp
TP.Hồ Chí Minh đã dạy dỗ trong suốt thời gian học tập vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Ngyễn Văn Cường đã tận tình hướng dẫn
em trong thời gian làm đồ án 1.
Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện Đồ Án : Mạch
giao thông của em không thể tránh khỏi sai sót mong quý thầy và các bạn
góp ý thêm.Em xin chân thành cảm ơn quý thầy đã tận tình giúp đỡ.
CHƯƠNG 1: Sơ Lược Về Các Linh Kiện Chính Trong
Mạch.
1.Tụ đ i ệ n :

Tụ điện là một linh kiện thụ động cấu tạo của tụ điện là hai bản cực
bằng kim loại ghép cách nhau một khoảng d ở giữa hai bản tụ là dung
dịch hay chất điện môi cách điện có điện dung C. Đặc điểm của tụ là cho
dòng điện xoay chiều đi qua, ngăn cản dòng điện một chiều.
Công thức tính điện dung của tụ: C = ε.S/d
ε là hằng số điện môi
S là điện tích bề mặt tụ m
2
d là bề giày chất điện môi
Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song
và cách nhau một khoảng d.
÷
Cường độ điện trường bên trong tụ có trị số
E =
0
δ
ε ε

0
ε
= 8.86.10
-12
C
2
/ N.m
2
là hằng số điện môi của chân không.
ε
là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân không
ε
= 1, giấy tẩm dầu = 3,6, gốm = 5,5; mica = 4
÷
5
1.1Transistor:
C1815 là Transistor BJT gồm ba miền tạo bởi hai tiếp
giáp p–n, trong đó miền giữa là bán dẫn loại p. Miền có mật độ tạp chất
cao nhất, kí hiệu n+ là miền phát (emitter). Miền có mật độ tạp chất thấp
hơn, kí hiệu n, gọi là miền thu (collecter). Miền giữa có mật độ tạp chất
rất thấp, kí hiệu p, gọi là miền gốc (base). Ba chân kim loại gắn với ba
miền tương ứng với ba cực emitter (E), base (B), collecter (C) của trans
1.2Điện trở:
Điện trở là linh kiện thụ động có tác dụng cản trở cả dòng và áp.
Điện trở đựơc sử dụng rất nhiều trong các mạch điện tử.
R =ρℓ/S hoặc R=U/I
Trong đó ρ là điện trở suất của vật liệu
S là thiết diện của dây.
ℓ là chiều dài của dây.
1.3 Diode:

Diode được cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn p-n được ghép với nhau.
Diode chỉ hoạt động dẫn dòng điện từ cực anot sang catot khi áp trên hai
chân được phân cực thuận (V
P
>V
N
) và lớn hơn điện áp ngưỡng. Khi phân
cực ngược (V
P
<V
N
) thì Diode không dẫn điện.
1.4SƠ ĐỒ CHÂN VÀ CẤU TRÚC CỦA LM 555
Vi mạch định thì LM 555 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 thì
LM555 được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế, đặc biệt trong lĩnh vực
điều khiển, vì nếu kết hợp với các linh kiện R, C thì nó có thể thực hiện
nhiều chức năng như: định thì, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích, hay điều
khiển các linh kiện bán dẫn công suất như Transistor, SCR, Triac…


U 1
N E 5 5 5
3
4
8 1
5
2
6
7

O U T
R S T
V C C G N D
C V
T R G
T H R
D S C H G
hình 1: Sơ đồ chân LM555
Chân số 1 : (GND) Cho nối mass để lấy dòng cấp cho IC , dòng điện
từ mas chảy vào IC.
Chân sô 2: (Trigger Input ) Ngõ vào của một tầng, ở đây mức áp
chuẩn bằng 1/3 Vcc, lấy cầu phân áp tạo bởi ba điện trở 5K.Khi mức áp
chân 2 xuống đến mức (1/3)Vcc thì chân 3 sẽ chuyển lên mức cao, lúc
này khóa điện tử trên chân số 7sẽ hở.
Chân số 3: (Output) Ngõ ra tín hiệu ở dạng xung (mức áp không thấp
thì cao).
Chân số 4 :(Reset) Xác lập trạng thái ngõ ra .Khi chân số 4 cho nối
mass thì chân số 3 chốt ở mức áp thấp , chỉ khi chân số 4 đặt ở mức áp
cao thì ngõ ra chân 3 mới được tự do và mới có thể lúc cao lúc thấp.
Chân số 5:(Control Voltage) Chân điều khiển ,chân này làm thay đổi
các mức điện áp chuẩn trên trên cầu chia volt.
Chân số 6: (Threshold) Ngõ vào của một tầng so với áp 1.Có mức áp
chuẩn bằng 2/3 Vcc.
Chân số 7: (Dirchange) Chân xả điện, chân này là ngõ ra của một
khóa điên (tranistor) khóa điện này đóng mở theo mức áp chân số 3. Khi
chân 3 ở mức áp cao thì khóa điện đóng lại và cho dòng chay qua, ngược
lại thì khóa điện hở và cắt dòng.
Chân số 8: (+Vcc) Chân nguồn nối vào nguồn nuôi Vcc để cấp điện
cho IC 555.
Bên trong vi mạch 555 có hơn 20 transistor và nhiều điện trở thực

hiện các chức năng như hình 2 gồm có:
a) Cầu phân áp gồm ba điện trở 5k
Ω
nối từ nguồn +Vcc xuống
mass cho ra hai điện áp chuẩn là 1/3 Vcc và 2/3 Vcc.
b) OP-AMP (1) Là mạch khuếch đại so sánh có ngõ I
n
-
nhận điện
áp chuẩn 2/3 Vcc, còn ngõ I
n
+
thì nối ra ngoài chân 6. Tùy thuộc điện áp
của chân 6 so với điện áp chuẩn 2/3 Vcc mà OP-AMP (1) có điện áp ra
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 I
n
+
nhận điện
áp chuẩn 1/3 Vcc, còn ngõ I
n
-
thì nối ra ngoài chân 2. Tùy thuộc điện áp
chân 2 so với điện áp chuẩn 1/3 Vcc mà OP-AMP (2) có điện áp ra mức
cao hay thấp để làm tín hiệu S(set), điều khiển Flip – Flop (F/F).
d) Mạch Flip-Flop(F/F) là loại mạch lưỡng ổn kích một bên. Khi
chân set (S) có điện áp cao thì thiện áp này kích đổi trạng thái của F/F ở
ngõ Q lên mức cao và ngõ
Q
xuống mức thấp. Khi ngõ set đang ở mức

cao xướng mức thấp thì mạch F/F không đổi trang thái. Khi chân
Reset(R) có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/F làm
ngõ
Q
lên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp. Khi ngõ Reset đang ở mức
cao xuống thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái.
3
5 k
V C C
G N D
1 / 3 V c c
V o l t a g e
5 k
2
8
5 k
4
T h r e s h o l d
6
S
F / F
R
C o n t r o l
-
+
1
1
2 / 3 V c c
5
-

+
2
O U T P U T
N O T
T 2
T 1
O U T P U T
V r = 1 . 4 V
7
hình 2 : Cấu trúc bên trong của LM 555
e) 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
Q
của
F/F, nên khi
Q
ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp thấp (
≈
0V), và ngược lại, khi
Q
ở mức thấp thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện
áp cao (
≈
Vcc).
f) Transistor T
1
có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4 V, là
loại Transistor PNP. Khi cực B nối ra ngoài bởi chân 4, có điện áp cao
hơn 1.4V, thì T
1

ngưng dẫn, nên T
1
không ảnh hưởng đếm hoạt động của
mạch. Khi chân 4 có điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass thì T
1
dẫn bão
hòa, đồng thời cũng làm mạch OUTPUT dẫn bão hòa, và ngõ ra xuống
thấp. Chân 4 được 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. Nếu không dùng chức năng Reset thì nối chân 4 lên V
cc

để tránh mạch bị Reset do nhiễu.
g) Transistor T
2
là transistor có cực C để hở nối ra chân 7
( Discharge = xả ). Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra
Q
của
F/F, nên khi
Q
ở mức cao thì T
2
bão hòa và cực C của T
2
coi như nối
mass. Lúc đó, ngõ ra chân 3 cũng ở mức thấp. Khi
Q
ở mức thấp thì T
2

ngưng dẫn cực C của T
2
bị hở, lúc đó, ngõ ra chân 3 có điện áp cao. Theo
nguyên lý trên, cực C của T
2
ra chân 7 có thể làm ngõ ra phụ có mức điện
áp giống mức điện áp của ngõ ra chân 4.
1 5. IC ỔN ÁP (LM 78xx)
2 2 0 0 u F / 2 5 v
+ 1 2 v
l m 7 8 1 2
L 7 8 5 2 / T O 3
1
3
2
V I N
G N D
V O U T
D 1
L 7 8 0 5
1
3
2
V I N
G N D
V O U T
D 2D 4
A C
D 3

A C
+ 5 v
Trong mạch điện tử thì khối nguồn là quan trọng nhất, nó quyết định sự
hoạt động hay không của cả mạch . một bộ nguồn tốt sẽ làm cho mạch hoạt
động ổn định và đảm bảo sự bền vững lâu dài cho các linh kiện có trong
mạch . Chức năng chính của khối nguồn là biến đổi dòng điện AC thàn dòng
điện DC để nuôi mạch hoạt động.Có thể dùng nhiều loại IC nhưng thông
dụng nhất là họ IC 78xx loại IC này có 3 chân rất tiện cho việc thiết kế bộ
nguồn nhỏ và ổn định hay các ổn áp trên xe ô tô .

Họ IC 78xx chân 1 là ngõ vào , chân 2 là ngõ ra, điện áp ngõ ra ở chân 2 có
giá trị là xx vnhu7 được ghi trên IC (ví dụ như IC 7805,7812, thì điện áp ngõ
ra có giá trị là 5v, 12v, ). Tùy vào dòng điện ngõ ra người ta thêm vào để chỉ
như là:
78 L xx : dòng chỉ danh định là 100mA
78 xx : dòng điện ra là 1A
78H xx : dòng điện ra danh định là 5A
Các tụ 0.33uF và 0.1uF dùng chống nhiễu và cải thiện đáp ứng quá độ của
ổn áp . các tụ này đặt càng gần IC càng tố
78xx là dòng họ điện tử dùng để biến đổi hiệu điện thế từ cao
xuống thấp tùy thuộc vào đặc tính của từng loại họ 78 ví dụ 7805,7812…
Ta xét nguyên lý hoạt động của họ 78:
Ta thấy họ 78 có 3 chân 2 chân vào và 1 chân ra (có chung cực âm)
Khi đặt hiệu điện thế nhất định vào chân 1 (hiệu điện thế chân vào phải lớn
hơn chân ra).Khi đó tại chân ra sẽ cho ta hiệu điện thế chúng ta cần theo
từng loại chức năng mà của họ 78.
1. 6SƠ ĐỒ VÀ CẤU TRÚC CỦA IC 4017
8
41
1 0

3
1 3
2
1 2
76
1 4 9
V C C
1 1
5
G N D
` Hình 6 : Cấu trúc của IC 4017
IC 4017 có 14 chân trong đó có 4 cổng OR cho ra 12 chân, chân 7
nối mass, chân 14 nối Vcc.
Giả sử chân 1 nhận mức 0 ( mức thấp), chân 2 nhận mức 0, thì cho
ra chân 3 ở mức 0,tương ứng mức điện áp gần bằng 0V.
Giả sử chân 1 nhận mức 0, chân 2 mức 1( mức cao), thi cho ra
chân 3 mức 1, tương ứng với mức điện áp gần bằng Vcc.
Giả sử chân 1 nhận mức 1, chân 2 mức 0, thì cho ra chân 3 mức 1.
Giả sử chân 1 nhận mức 1, chân 2 mức 1, thì cho ra chân 3 ở mức
1.
Tương tự cho các cổng OR còn lại.
Ta có bảng sau :
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI
CÔNG
2.1 Sơ Đồ Nguyên Lý Mạch
Nguồn Và Mạch Tạo Xung.
A B Y
0 0 0
1 0 1
0 1 1

1 1 1
Nguồn Ac hoặc Dc 15V đuợc lấy từ con 3 (máy biến áp)
dẫn qua cầu diode nén điện dẫn qua tụ lọc gợn sóng qua IC ổn
áp 78xx qua tụ chống nhiễu 104 qua IC 741 tạo xung vuông đơn
cực.
2.2 Đồ Nguyên Lý Mạch Đèn Giao Thông.
U 1
4 0 1 7
C L K
1 4
E N A
1 3
R S T
1 5
Q 0
3
Q 1
2
Q 2
4
Q 3
7
Q 4
1 0
Q 5
1
Q 6
5
Q 7
6

Q 8
9
Q 9
1 1
C O
1 2
V C C
1 6
G N D
8
D 1 2 N 3 0 5 3
D 2 2 N 3 0 5 3
D 3 2 N 3 0 5 3
D 4 2 N 3 0 5 3
D 6 2 N 3 0 5 3
D 7 2 N 3 0 5 3
D 8 2 N 3 0 5 3
D 9 2 N 3 0 5 3
V C C
0
U 8
N E 5 5 5
O U T
3
R S T
4
V C C
8
G N D
1

C V
5
T R G
2
T H R
6
D S C H G
7
D 2 0
X A N H _ 2
U 2
C 1 8 1 5
D 2 1
D O _ 1
U 3
C 1 8 1 5
U 4
C 1 8 1 5
D 2 2
V A N G _ 2
R 1 3
1 0 K
R 1 4
1 0 0 K
R 1
1 K
R 2
5 1 R
D 1 0
X A N H _ 1

0
R 3
1 K
C 1
1 0 U
C 2
1 0 N
R 4
5 1 R
D 1 1
D O _ 2
V C C
0
R 5
1 K
V C C
0
D 1 2
V A N G _ 1
R 6
4 7 R
0
0
J 1
C O N 2
1
2
U 5
C 1 8 1 5
U 6

C 1 8 1 5
U 7
C 1 8 1 5
R 7
1 K
R 8
1 K
R 9
5 1 R
D 1 3
X A N H _ 2
0
- +
D 1 6
C A U
D 1 4
D O _ 1
R 1 0
5 1 R
0
R 1 1
4 7 R
D 1 5
V A N G _ 2
C 3
1 0 0 0 U _ 1 6 V
U 9
7 8 0 5
V I N
1

V O U T
3
G N D
2
R 1 2
1 K
V C C
0
V C C
V C C
C 4
1 0 N
D 1 7
X A N H _ 1
D 1 8
D O _ 2
D 1 9
V A N G _ 1
2.3 Ngyên Lý Hoạt Động.
Nguồn và xung được lấy từ mạch nguồn và mạch xung,
xung được cung cấp cho IC 4017 đếm chạy đuổi sau mỗi chu kì xung từ
Q0-Q9. Nhiệm vụ của diode từ D1-D9 chống dòng điện quay ngược trở
về IC 4017.Khi Q0-Q3 lần lược tích cực mức cao và đựoc tóm lại đưa
cực b của U2, điện trở Rb phân cực cho C1815 bây giờ BJT dẫn đèn
Xanh_1 sáng đồng thời kích cho U3 dẫn đèn đỏ 2 sáng.Nhiệm vụ của các
điện trở cực E của BJT là hạ áp cho Led. Đến lúc Q4 tích cục mức cao
kích cho U4 dẫn làm cho đèn Vàng 1 và đèn Đỏ 2 sáng.Tương tự cho chu
kì tích cực mức cao của IC4017.Đèn giao Thông này hoạt động theo
nguyên lý đèn Đỏ = Đèn Vàng + Đèn Xanh. Để đèn sáng nhanh hay
chậm ta chỉnh chu kì xung ở mạch tạo xung.

Mạch này có hai trụ riêng biệt,để 4 trụ ta gắn các led song song với
nhau.
2.4 Sơ đồ mạch in
3 Kết Luận.
Mạch đèn giao thông này 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.
7. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1.Giáo trình điện tử số ĐHCN TPHCM
2. Kĩ thuật số thực hành - Huỳnh Đắc Thắng (NXB
Khoa học Kĩ thuật)
3. www.google.com.vn
4. www.ant7.com
5. www.dientuvietnam.com
6. www.hiendaihoa.com
7. Sơ đồ tra cứu linh kiệ bán dẫn – Dương Minh Trí