Đồ án thiết kế chế tạo mạch đếm xe ra vào gara

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU...............................................................................................................3
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................4
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN ĐIỂN HÌNH DÙNG TRONG
MẠCH...........................................................................................................................7
1. IC 74LS247:........................................................................................................7
2. IC 74LS192:........................................................................................................9
3. IC 74HC14:.......................................................................................................10
4. Led 7 thanh (led 7 đoạn):................................................................................11
5. Led :...................................................................................................................12
6. Điện trở:............................................................................................................15
7. Tụ điện:.............................................................................................................16
8. Diode:................................................................................................................18
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN...............................................................19
1. Sơ đồ khối:...........................................................................................................19
2. Chức năng từng khối:...........................................................................................20
a) Khối nguồn:.......................................................................................................20
b) Khối thu và khối phát hồng ngoại:....................................................................20
c) Khối đếm:..........................................................................................................21
d) Khối giải mã:....................................................................................................21
e) Khối hiển thị:....................................................................................................22
3. Sơ đồ nguyên lý:...................................................................................................24
..................................................................................................................................24
4. Nguyên lý hoạt động:...........................................................................................25
a. Cấu tạo của mạch kiểm tra xe ra vào dùng hồng ngoại:....................................25
b. Chức của IC 74192............................................................................................25
c. Nguyên lý hoạt động của mạch kiểm tra xe ra vào dùng hồng ngoại...............25
5. Thi công mạch:.....................................................................................................26
1

Dụng cụ sử dụng:..................................................................................................26
Q trình thi cơng:................................................................................................26
CHƯƠNG III: KẾT LUẬN.........................................................................................27

2


LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước đang trên con đường phát triển và đang hòa
nhập vào sự phát triển của “WTO” tạo ra thay đổi về mặt kinh tế xã hội
của nước ta. Tạo cơ hội cho học sinh – sinh viên chúng em tiếp cận và nắm
bắt được nhiều thành tựu vĩ của thế giới, đặc biệt là về các lĩnh vực khoa
học kỹ thuật nói chung và ngành Điện Tử nói riêng.
Thế hệ trẻ chúng ta khơng tự mình phấn đấu học hỏi thì chúng ta sẽ
sớm lạc hậu và nhanh chống bị đẩy lùi. Nhìn thấy được điều đó trường:
“ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN” đã sớm chủ trương
hình thức đào tạo sâu rộng, từ thấp đến cao. Để tăng chất lượng học tập
của sinh viên nhà trường nói chung và khoa Cơ Khí nói riêng đã tổ chức
cho sinh viên làm đồ án môn học nhằm tạo nền tảng vững chắc cho sinh
viên khi ra trường, đáp ứng nhu cầu tuyển dụng việc làm. Chính vì vậy
chúng em đã chọn đề tài: “Mạch đếm số xe ra vào gara dùng IC và hồng
ngoại”

3


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đồ án được sự tận tình hướng dẫn của thầy
cơ Khoa Cơ Khí
Và do kiến thức cịn hạn hẹp nên trong q trình thực hiện đồ án ,

chúng em không thể tránh những sai sót. Rất mong q thầy cơ trong hội
đồng khảo thi bỏ qua và có hướng giúp đỡ để chúng em có thể hồn chỉnh
đồ án của mình hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn

4


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………………..................................................................
...................................................................................................................................................................
.
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................

5

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................
………………………………………………………………………………………………....................................................................

6


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN ĐIỂN HÌNH
DÙNG TRONG MẠCH
1. IC 74LS247:

- Chức năng IC 74LS247:

Đây là IC chuyển từ mã nhị phân sang các số tương ứng được hiển thị trên
led 7 đoạn . IC có ngõ ra tích cực mức thấp . Mạch logic của IC như hình
vẽ:

7


IC có 8 ngõ ra từ Q0 – Q7, 4 ngõ vào dữ liệu IC là loại Decorder.
Nhìn hình vẽ ta thấy ở ngõ ra các tín hiệu được nối với nhau qua
cổng NAND do đó ngõ ra ln ở mức thấp.
-Bảng hoạt động của IC74LS47.

8


2. IC 74LS192:

- Chức năng IC:
Đây là IC vừa có khả năng đếm lên vừa có khả năng đếm xuống với
ngõ ra là số BCD. Đếm lên hay đếm xuống là tùy vào kết nối xung clock
vào Count Up Clock Pulse Input (chân 5) hay Count Down Clock Pulse
Input (chân 4). Do đó trên mạch, đối với IC 47LS192 chân 4 được nối với
dữ liệu lấy từ cửa ra còn chân 5 được nối với dữ liệu lấy từ cửa vào.

9


3. IC 74HC14:

10

- Chức năng IC:
Là IC đảo giúp ổn định tín hiệu nhận vào từ LED thu hồng ngoại.
4. Led 7 thanh (led 7 đoạn):

LED 7 đoạn hay LED 7 thanh (Seven Segment display) là 1 linh kiện
rất phổ dụng , được dùng như là 1 công cụ hiển thị đơn giản nhất .
Trong LED 7 thanh bao gồm ít nhất là 7 con LED mắc lại với nhau ,
vì vậy mà có tên là LED 7 đoạn là vậy ,7 LED đơn được mắc sao cho
nó có thể hiển thị được các số từ 0 - 9 , và 1 vài chữ cái thơng dụng, để
phân cách thì người ta còn dùng thêm 1 led đơn để hiển thị dấu chấm
(dot) .
Các led đơn lần lượt được gọi tên theo chữ cái A- B -C-D-E-F-G, và
dấu chấm dot .
Như vậy nếu như muốn hiển thị ký tự nào thì ta chỉ cần cấp nguồn
vào chân đó là led sẽ sáng như mong muốn .
LED 7 thanh dù có nhiều biến thể nhưng tựu chung thì cũng chỉ vẫn
có 2 loại đó là :
+ Chân Anode chung (chân + các led mắc chung lại với nhau .)
+ Chân Catode chung (Chân - các led được mắc chung với nhau .)
* Đối với loại Anode chung :
+ Chân 3 và 8 là 2 chân Vcc(nối ngắn mạch lại với nhau , sau đó
11


nối chung với chân anode của 8 led đơn .), vậy muốn led nào đó sáng thì
chỉ việc nối chân catot xuống mass .
Điện áp giữa Vcc và mass phải lớn hơn 1.3 V mới cung cấp đủ led
sáng, tuy nhiên không được cao quá 3V .

5. Led :

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là
các Diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại.
Cũng giống như Diode, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p
ghép với một khối bán dẫn loại n.
Hoạt động của LED giống với nhiều loại Diode bán dẫn.
Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên
khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này
có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại
nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang. Kết quả là
khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi
khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống).
Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và
khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo
thành các nguyên tử trung hịa. Q trình này có thể giải phóng năng
lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần
đó).
12


Hầu hết các vật liệu làm LED có chiết suất rất cao, tức là hầu hết ánh
sáng phát ra sẽ quay ngược vào bên trong thay vì phát ra ngồi khơng
khí. Do đó cơng nghệ trích xuất ánh sáng từ LED cũng rất quan trọng,
cần rất nhiều sự nghiên cứu và phát triển.

13


Màu

sắc
Hồng
ngoại

Bước sóng
[nm]
λ>
760

Bước sóng
[nm]
ΔV <
1.63

610 < λ <
760

1.63 < ΔV <
2.03

500 < λ <
570

1.9 < ΔV <
4.0

Đỏ

Xanh
lá

Vật liệu
Gallium arsenide (GaAs)
Aluminium gallium arsenide
(AlGaAs)
Aluminium gallium arsenide
(AlGaAs)
Gallium arsenide phosphide
(GaAsP)
Aluminium gallium indium
phosphide (AlGaInP)
Gallium(III) phosphide (GaP)
Indium gallium nitride (InGaN) /
Gallium(III) nitride (GaN)
Gallium(III) phosphide (GaP)
Aluminium gallium indium
phosphide (AlGaInP)
Aluminium gallium phosphide
(AlGaP)

Bảng dưới đây trình bày các loại màu sắc cùng với bước sóng, điện áp và
vật liệu các led dùng trong đồ án.

14


6. Điện trở:

Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu
tượng

Điện trở kháng là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở
dòng điện của vật liệu. Điện trở kháng được định nghĩa là tỉ số của hiệu
điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dịng điện đi qua nó
R=U/I
trong đó:
U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vơn (V).
I: là cường độ dịng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A).
R: là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).

15


7. Tụ điện:

Tụ điện là một loại linh kiện
điện tử thụ động tạo bởi hai bề
mặt dẫn điện được ngăn cách
bởi điện mơi. Khi có chênh lệch
điện thế tại hai bề mặt, tại các
bề mặt sẽ xuất hiện điện tích
cùng điện lượng nhưng trái dấu.
Sự tích tụ của điện tích trên
hai bề mặt tạo ra khả năng tích
trữ năng lượng điện trường của
tụ điện. Khi chênh lệch điện thế
trên hai bề mặt là điện thế xoay
chiều, sự tích luỹ điện tích bị
chậm pha so với điện áp, tạo
nên trở kháng của tụ điện trong

mạch điện xoay chiều.
Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui. Mặc dù
cách hoạt động của chúng thì hồn tồn khác nhau, nhưng chúng đều
cùng lưu trữ năng lượng điện. Ắc qui có 2 cực, bên trong xảy ra phản
ứng hóa học để tạo ra electron ở cực này và chuyển electron sang cực
cịn lại. Tụ điện thì đơn giản hơn, nó khơng thể tạo ra electron - nó chỉ
lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh. Đây là một ưu
thế của nó so với ắc qui.
Điện dung là đại lượng vật lý nói lên khả năng tích điện giữa hai bản
cực của tụ điện. Điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực,
vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức:
C=ε.ε0.S/d
16


Trong đó,






C: là điện dung tụ điện, đơn vị là Fara [F]
ε: Là hằng số điện môi của lớp cách điện;
ε0: Là hằng số điện thẩm;
d: là chiều dày của lớp cách điện;
S: là diện tích bản cực của tụ điện.

Đơn vị của đại lượng điện dung là Fara [F]. Trong thực tế đơn vị Fara là
trị số rất lớn, do đó thường dùng các đơn vị đo nhỏ hơn như micro Fara

(1µF=10−6F), nano Fara (1nF=10−9F), picoFara (1pF=10−12F).

Tụ điện phân cực, tụ hóa
Thơng thường một số loại tụ có biến đổi điện dung theo thời gian là
giảm. Các tụ hóa có mức độ giảm lớn nhất, và thường gọi là "già cỗi". Nó
dẫn đến sai lệch hoạt động của mạch điện tử.
Điện dung còn được thể hiện bằng hai bề mặt được tích điện và có
phương trình sau:
C=Q/V
Trong đó,




C: có đơn vị là farad, nó tượng trương cho điện dung
Q: có đơn vị là coulomb, là độ lớn điện tích được tích tụ ở hai bề mặt
V: có đơn vị là voltage, là voltage được áp dụng vô hai bề mặt

8. Diode:
17


Diode bán dẫn hay Diode là một loại linh kiện bán dẫn chỉ cho phép
dịng điện đi qua nó theo một chiều mà khơng theo chiều ngược lại.
Có nhiều loại Diode bán dẫn, như điốt chỉnh lưu thông thường,
Diode Zener, LED. Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối
bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân
ra là anode và cathode.
Diode là linh kiện bán dẫn đầu tiên. Khả năng chỉnh lưu của tinh thể
được nhà vật lý người Đức Ferdinand Braun phát hiện năm 1874. Diode

bán dẫn đầu tiên được phát triển vào khoảng năm 1906 được làm từ các
tinh thể khoáng vật như galena. Ngày nay hầu hết các Diode được làm
từ silic, nhưng các chất bán dẫn khác như selen hoặc germani thỉnh
thoảng cũng được sử dụng.
Diode bán dẫn, loại sử dụng phổ biến nhất hiện nay, là các mẫu vật
liệu bán dẫn kết tinh với cấu trúc p-n được nối với hai chân ra là anode
và cathode.
- Ứng dụng:
Vì Diode có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ anode đến
cathode khi phân cực thuận nên Diode được dùng để chỉnh lưu dòng
điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

18


CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN
1. Sơ đồ khối:

19


2. Chức năng từng khối:
a) Khối nguồn:

Tạo ra dòng điện 5V DC cung cấp cho toàn mạch.
b) Khối thu và khối phát hồng ngoại:

20