Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đường công cộng và mạch đèn giao thông

Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

Trƣờng đại học sƣ phạm hà nội 2
Khoa vật lý
----------

Nguyễn Thị Hảo

Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đƣờng công
cộng và mạch đèn giao thông

Khóa luận tốt nghiệp đại học
Chuyên ngành: Sƣ phạm kĩ thuật

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
Th.s Vũ Mạnh Quang

Hà nội - 2009
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

1


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Vũ Mạnh Quang.

Ngƣời đã hƣớng dẫn tận tình và hiệu quả trong suốt quá trình thực hiện đề tài
nghiên cứu.
Tôi xin đƣợc cảm ơn tới thầy giáo T.S Nguyễn Thế Lâm đã tạo điều kiện
giúp đỡ, đƣa ra những ý kiến đóng góp giúp tôi hoàn thành bài khóa luận này.
Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Vật Lí Trƣờng ĐHSP
Hà Nội 2 đã nhiệt tình giảng dạy trong những năm học đại học, tạo điều kiện
thuận lợi giúp đỡ tôi hoàn thành khoá luận.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình bạn bè và các sinh viên lớp K31C Khoa
Vật lí đã luôn luôn ở bên tôi động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình
thực hiện và hoàn thiện khoá luận tốt nghiệp.
Hà Nội, tháng 5 năm 2009
Sinh viên
Nguyễn Thị Hảo

Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

2


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình của riêng tôi. Trong khi nghiên cứu tôi
đã kế thừa thành quả khoa học của các nhà khoa học, nhà nghiên cứu và đồng
nghiệp với sự trân trọng và biết ơn.
Các kết quả nêu trong khoá luận này là trung thực và chƣa đƣợc ai công
bố trong bất kỳ nghiên cứu nào.
Hà Nội, tháng 5 năm 2009

Sinh viên
Nguyễn Thị Hảo

Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

3


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................... ....1
NỘI DUNG ...........................................................................................................3
Chƣơng 1: Các hàm logic cơ bản .......................................................................3
1.1 Hàm YES.........................................................................................................3
1.2 Hàn NOT..........................................................................................................3
1.3 Hàm AND................................................................................................... ....4
1.4 Hàm OR...........................................................................................................4
1.5 Hàm NAND.....................................................................................................5
1.6 Hàm NOR........................................................................................................5
1.7 Hàm khác dấu..................................................................................................6
1.8 Hàm đồng dấu.................................................................................................6
Chƣơng 2: Các mạch chuyển mã.......................................................................8
2.1 Khái niệm mạch chuyển mã ...........................................................................8
2.1 Thiết kế mạch chuyển mã...............................................................................8
2.3 Sơ đồ cấu tạo và ý nghĩa các chân của một số vi mạch đã sử dụng............ ..14
Chƣơng 3: Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đƣờng công cộng và mạch
đèn giao thông.....................................................................................................18

3.1 Yêu cầu việc đóng tắt tự động........................................................................18
3.2 Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đƣờng công cộng..................................19
3.3 Thiết kế mạch đèn giao thông........................................................................29
3.4 Thiết kế mạch in cho chế tạo.........................................................................34
3.5 Các bƣớc lắp ráp mô hình..............................................................................38
KẾT LUẬN..........................................................................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................40

Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

4


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

LỜI MỞ ĐẦU
I: LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ngày nay, trong hầu hết các ngành kinh tế, kĩ thuật, nhất là các ngành công
nghiệp đều áp dụng kĩ thuật tự động hoá. Có thể nói, tự động hoá đã làm thay đổi
diện mạo nhiều ngành sản xuất, dịch vụ. Ở nhiều nƣớc đã xuất hiện những nhà
máy không có ngƣời, văn phòng không có giấy... Khắp nơi đã bắt gặp những
thuật ngữ nhƣ Thƣơng mại điện tử, Chính phủ điện tử, Máy thông minh, Thiết bị
thông minh...
Ứng dụng của kĩ thuật tự động hoá là có thể dùng máy tính trực tiếp điều
khiển đến từng thiết bị, từng dây chuyền sản xuất cũng nhƣ toàn bộ hệ thống sản
xuất. Từ việc điều khiển số NC (Numerical Control), điều khiển bằng máy tính
CNC (Computer Numerical Control) cho đến việc ứng dụng các “máy tính
nhúng” trong các bộ điều khiển các thiết bị, là một bƣớc đƣờng dài của sự phát

triển làm tăng sự ổn định và hiệu quả sử dụng lên rõ rệt.
Một trong những đặc trƣng của trình độ tự động hoá hiện đại là mức độ xử
lí thông minh trong các tình huống xẩy ra ở quá trình công nghệ. Vì vậy, cần có
những sensor tinh xảo để nhận biết về các tình huống đó. Ngày nay, trên cơ sở
những thành tựu của hệ thống tích hợp khoa học Micro và Nano (Micro
Nanoscience Integrated Systems) nhiều tổ hợp các sensors tạo ra các cụm cảm
biến đa năng, cho phép nhanh chóng nhận thức môi trƣờng và tình huống từ
nhiều thông tin cùng một lúc.
Những khả năng kì diệu mà tự động hoá đem lại cũng đòi hỏi khi đem vào
ứng dụng cho hệ thống thiết bị hay cho dây chuyền sản xuất nào đó, những kĩ
thuật viên phải am hiểu quy trình công nghệ cụ thể. Phải nhận biết đƣợc các
thông số của quá trình để đặt đúng chỗ, đúng lúc các loại sensors hợp lý. Phải
điều khiển đƣợc từng thiết bị và cả hệ thống, không những là hệ thống quản lý
công nghệ, mà cả hệ thống quản lý sản xuất.
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

5


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

Thiết nghĩ việc thiết kế ra các mạch điện tử tự động đóng tắt đèn chiếu
sáng công cộng sẽ tiết kiệm đƣợc nhiều chi phi, thời gian cũng nhƣ giải phóng
sức lao động của ngƣời công nhân.Và cả mạch đèn giao thông nữa, đồng thời
đây cũng là lĩnh vực mà các SV SPKT rất hứng thú tìm hiểu.
Vì những lí do trên tôi quyết định chọn đề tài:
“ THIẾT KẾ MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG TẮT ĐÈN ĐƢỜNG CÔNG
CỘNG VÀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG ’’

II: MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Tìm hiểu những yêu cầu tự động hoá của mạch đóng tắt đèn chiếu sáng
công cộng và mạch đèn giao thông.
- Thiết kế chế tạo mạch đèn tự động đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng và
mạch đèn giao thông.
III: NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
- Tìm hiểu thiết kế đƣợc mạch điều khiển ứng dụng.
- Chế tạo đƣợc mạch điện tử đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng và mạch
đèn giao thông.
IV: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Các mạch điện tử điều khiển dùng các linh kiện điện tử.
V: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Thiết kế, chế tạo mạch tự động đóng tắt đèn chiếu sáng công cộng và
mạch đèn giao thông.

Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

6


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

NỘI DUNG
CHƢƠNG 1: CÁC HÀM LÔGIC CƠ BẢN
1.1 Hàm YES
- Là hàm một biến đƣợc biểu diễn bởi phƣơng trình:
F=X
- Bảng trạng thái:

X

F

0

0

1

1

- Kí hiệu :
F

X

1.2 Hàm NOT
- Là hàm đƣợc biểu diễn bởi phƣơng trình:
F= X
- Bảng trạng thái:
X

F

0

1

1

0

- Kí hiệu:
X

Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

F

7


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

1.3 Hàm AND
- Là hàm 2 biến đƣợc biểu diễn bởi phƣơng trình:
F = X1X2
- Bảng trạng thái
X1
0

X2
0

F
0

0
1

1
0

0
0

1

1

1

- Kí hiệu:
X1
F
X2
1.4 Hàm OR (cộng logic)
- Là hàm đƣợc biểu diễn bằng phƣơng trình:
F = X1 + X2
- Bảng trạng thái:
X1
0

X2
0

F

0

0
1

1
0

1
1

1

1

1

- Kí hiệu:
X1

F

X2
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

8


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

X1

F

X2
1.5 Hàm NAND (nhân đảo)
- Là hàm đƣợc mô tả bởi phƣơng trình:
F = X1X2
- Bảng trạng thái:
X1
0

X2
0

F
1

0
1

1
0

1
1

1

1

0

- Kí hiệu:
X1
F

X2

1.6 Hàm NOR (cộng đảo):
- Là hàm 2 biến đƣợc biểu diễn bởi phƣơng trình:
F = X1 + X2

- Bảng trạng thái:
X1
0
0
1
1

Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

X2
0
1
0
1

F
1
0
0
0

9


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

- Kí hiệu:
X1

F

X2

X1
F
X2
1.7 Hàm khác dấu
- Là hàm cho bởi phƣơng trình:
F = X1X2 + X1X2
- Bảng trạng thái:

X1

X2

F

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0

- Kí hiệu:
X1

F

X2
1.8 Hàm đồng dấu:
- Là hàm đƣợc biểu diễn bởi phƣơng trình:
F = X1X2 + X1X2
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

10


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

- Bảng trạng thái:
X1
0
0
1
1

X2
0
1
0
1

F

1
0
0
1

- Kí hiệu
X1
F
X2

Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

11


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

CHƢƠNG 2: CÁC MẠCH CHUYỂN MÃ
Mã nhị phân

Mã grây

2.1 Khái niệm mạch chuyển mã
Trong các hệ thống điện tử dùng mạch số, dữ liệu đƣợc truyền đi hay xử lí
ở dạng từ nhị phân gồm các bít 0 và 1. Một từ n bít có thể biểu diễn cho 2n phần
tử tin khác nhau với giá trị thập phân từ 0 đến 2n-1. Từ nhị phân n bít đó gọi là mã
của phần tử tin tức.
Có rất nhiều loại mã. Các loại mã thƣờng dùng để mã hoá các con số: Mã

nhị phân, mã grây dƣ 3, mã grây, mã BCD, mã dƣ 3, mã bảy vạch…
Nếu ta chuyển từ một mã thông dụng về một mã ít thông dụng hơn ta gọi là
mã hoá và ngƣợc lại ta gọi là giải mã.
2.2 Thiết kế mạch chuyển mã
2.2.1 Các bƣớc thiết kế mạch chuyển mã
- Yêu cầu đặt ra
- Lập bảng chân lí của mạch
- Tối thiểu các hàm ra
- Xây dựng sơ đồ logic
- Xây dựng sơ đồ mạch thực hiện
2.2.2 Các ví dụ
Ví dụ 1: Mạch chuyển mã (mã hoá ) nhị phân sang grây
+ Xét mã nhị phân 4 bít:
Mã grây 4 bit

B3

B2

B1

B0

G3

G2

G1

G0

+ Sơ đồ khối:
B3
B2
B1
B0
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

Mã
hoá

G3
G2
G1
G0
12


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

B3

B2

B1

B0

G3

G2

G1

G0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

+ Bảng trạng thái:

G3

B1B0 B1B0 B1B0 B1B0

G2

B1B0 B1B0 B1B0 B1B0

B3B2

0

0

0

0

B3B2 0

0

0

0

B3B2

0

0

0

0

B3B2 1

1

1

1

B3B2

1

1

1

1

B3B2 0

0

0

0

B3B2

1

1

1

1

B3B2 1

1

1

1

G1

B1B0 B1B0
B1B0
B B0
B3B2 Thị1 Hảo
Nguyễn
- K31C SPKT
B3B2

G0
B3B2
B3B2

B1B0
1B0

B- B1B0 B1B0

13


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

0

0

1

1

0

1

1

0

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

0

Sau khi tối thiểu ta đƣợc

G3 = B3

G2 = B3B2 + B3B2 = B2

B3

G1 = B1B2 + B1B2 = B1

B2

G0 = B1B0 + B1B0 = B1

B0

B3

G3

G2

B2

G1
B1
G0

B0

Ví dụ 2: Mạch chuyển mã (giải mã) grây sang nhị phân
+ Xét mã grây 4 bit

G3

G2

G1

G0

Mã nhị phân 4 bit

B3

B2

B1

B0

+ Sơ đồ khối
G3
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

G2
G1

B3
Giải
mã

B2
B1

14


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

+ Bảng trạng thái
Mã nhị phân

Mã grây
G3

G2

G1

G0

B3

B2

B1

B0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

B3

G1G0 G1G0 G1G0
G1G0SPKT
Thị Hảo - K31C
GNguyễn
3G2

G3G2

15


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp
B2

B1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

G1G0 G1G0 G1G0 G1G0

G3G2

G1G0 G1G0 G1G0
0
0 G01G0

0

G3G2

1

1

1

1

G3G2

0

0

0

0

1

1

1

1

G3G2

B0

G1G0 G1G0 G1G0

G1G0

G3G2

0

0

1

1

G3G2

0

1

0

1

G3G2

1

1

0

0

G3G2

1

0

1

0

G3G2

0

0

1

1

G3G2

0

1

0

1

G3G2

1

1

0

0

G3G2

1

0

1

0

Sau khi tối thiểu ta đƣợc

B3 = G3
B2 = G2

G3

B1 = G1

G2

G3

B0 = G0

G1

G2

G3

G3

B3
B2

G2
G1

B1
B0

G0
Ví dụ 3: Mạch giải mã nhị phân ra bảy thanh
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

16


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

- Hiển thị bảy thanh: Ngƣời ta sử dụng bảy kí hiệu để mã hoá một chữ số

C
D

G
1
2
4
6
7
9
10

B

C F
D
E
F E
A
G

A

B

thập phân gọi là hiển thị bảy thanh

- Thƣờng chế tạo đèn bảy thanh bằng phƣơng pháp điốt phát quang các điốt
trong đèn thƣờng có anốt chung hoặc katốt chung.
- Giải mã 7 thanh:
Bảng chân lí
B3
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1

1
1
1
1

B2
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1

B1
0
0
1
1
0
0

1
1
0
0
1
1
0
0
1
1

B0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1

a

1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
x
x
x
x
x
x

b
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
x
x

x
x
x
x

c
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
x
x
x
x
x
x

d
1
0
1
1
0
1

1
0
1
1
x
x
x
x
x
x

e
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
x
x
x
x
x
x

f

1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
x
x
x
x
x
x

g
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
x
x

x
x
x
x

2.3 Sơ đồ cấu tạo và ý nghĩa các chân của một số vi mạch đã sử dụng
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

17


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

2.3.1 IC 74LS138
Bảng trạng thái hoạt động của IC 74LS138

Chân cho phép

Đầu vào

Đầu ra hiển thị

điều khiển
G1

G2 A

G2 B

C

B

A

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

1

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

0

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

x

x

x

Trạng thái cấm

1
2
3
6
4
5

A
B
C
G1
G2A
G2B

Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7

15
14
13
12
11
10

9
7

74LS138

Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

18


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý
HI

HI

HI

A

Khóa luận tốt nghiệp

B

C
MSB

LSB
2

1

2

1

2

1

2
3
4

1

Y0

2
3
4

1 Y1

2
3
4

1

2

3
4

1

2
3
4

1 Y4

2
3
4

1 Y5

2
3
4

1 Y6

2
3
4

1 Y7

Y2

Y3

- Chân 1,2,3 là các chân nhận bít tín hiệu đầu vào (chân 1 là bít thấp nhất,
chân 3 là bít cao nhất)
- Chân 4 và 5 là hai chân cho phép IC hoạt động hay không hoạt động. Khi
chân 4, 5 ở mức thấp và chân 6 ở mức cao thì IC sẽ nhận đƣợc tín hiệu điều
khiển đầu vào. Nếu 1 trong 3 chân ở mức khác thì IC cấm hoạt động.
- Chân 7,9,10,11,12,13,14,15 là các chân đầu ra. Ứng với một tổ hợp tín
hiệu đầu vào từ 0 đến 8 thì chỉ có 1 đầu ra ở mức thấp còn lại ở mức cao.
VD: Tổ hợp đầu vào là 101 thì tín hiệu đầu ra y0=1, y1=1, y2=1, y3=1,
y4=1, y5=0, y6=1, y7=1
- Chân 8 cấp mass
2.3.2 IC 89C52

Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

19


29
PSEN 20
GND
XTAL1

EA

R ST

31

9

19

30

21
22
23
24
25
26
27
28
P2.0
P2.1
P2.2
P2.3
P2.4
P2.5
P2.6
P2.7

XTAL2 ALE/PROG
18

1
2
3

4
5
6
7
8

89C 52

P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7

VC C

P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7

40

Khóa luận tốt nghiệp

10
11
12
13
14
15
16
17

P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7

39
38
37
36
35
34
33
32

Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

12MH z

Hình vẽ cho ta sơ đồ chân của 89C52 bao gồm tổng số 40 chân. 32 trong
số 40 chân hình thành 4 port 8 bit. Với các thiết kế yêu cầu một mức tối thiểu bộ
nhớ ngoài hoặc các thành phần bên ngoài khác, ta có thể sử dụng các port này
làm nhiệm vụ xuất/nhập. 8 đƣờng cho mỗi port có thể đƣợc xử lí nhƣ một đơn vị
giao tiếp với các thiết bị ngoại vi. Hoặc mỗi đƣờng có thể hoạt động độc lập giao
tiếp với một thiết bị đơn bit nhƣ chuyển mạch LED, BJT, FET….
Port 0 (các chân từ 32 đến 39) có 2 công dụng. Trong các thiết kế có tối
thiểu thành phần, port 0 đƣợc sử dụng làm nhiệm vụ xuất/nhập. Trong các thiết
kế lớn hơn có bộ nhớ ngoài, port 0 trở thành bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp.
Port 1 (các chân từ 1 đến 8) chỉ có một công dụng là xuất/nhập. Các chân
của port 1đƣợc kí hiệu là P1.0, P1.1, … P1.7 và đƣợc dùng để giao tiếp với các
thiết bị bên ngoài khi có yêu cầu.
Port 2 (các chân từ 21 đến 28) có 2 công dụng hoặc làm nhiệm vụ
xuất/nhập hoặc là byte địa chỉ cao của bus địa chỉ 16 bit cho các thiết kế có bộ
nhớ chƣơng trình ngoài hoặc các thiết kế có nhiều hơn 256 byte bộ nhớ dữ liệu
ngoài.
Port 3 (các chân từ 10 đến 17) có 2 công dụng. Khi không hoạt động
xuất/nhập các chân của port 3 có nhiều chức năng riêng.
Chân cho phép bộ nhớ chƣơng trình PSEN: Tín hiệu cho phép bộ nhớ
chƣơng trình PSEN là tín hiệu xuất trên chân 29. Đây là tín hiệu điều khiển cho
phép ta truy xuất chƣơng trình ngoài.
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

20


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

Chân cho phép chốt địa chỉ ALE: Sử dụng chân 30 để giải đa hợp bus dữ
liệu và bus địa chỉ.
Chân truy xuất ngoài EA: Ngõ vào này chân 31 có thể đƣợc nối với 5v
hoặc với GND.
Chân RESET (RST): Ngõ RST ( chân 9) là ngõ vào xoá chính dùng để
thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống.
Các chân XTAL1 và XTAL2: Mạch dao động bên trong chip 89C52 ghép
với thạch anh bên ngoài ở 2 chân XTAL1 và XTAL2 (18 và 19).

Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

21


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG TẮT ĐÈN ĐƢỜNG
CÔNG CỘNG VÀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG
3.1 Yêu cầu việc đóng tắt tự động
Nhƣ đã nói ở phần mở đầu, trên thực tế mọi ngành sản xuất công nghiệp
mục tiêu tăng năng xuất lao động đƣợc giải quyết bằng con đƣờng gia tăng mức
tự động hoá các quá trình và thiết bị sản xuất. Việc tự động hoá có thể nhằm tăng
năng xuất sản lƣợng hoặc cải thiện chất lƣợng và độ chính xác của sản phẩm.
Cụ thể đối với mạch tự động đóng tắt đèn đƣờng công cộng thì mạch sẽ
thực hiện việc đóng tắt tự động theo thời gian. Thời gian giữa mùa đông và mùa

hè có sự chênh lệch. Nếu ta giữ nguyên thời gian đóng tắt đèn của mùa đông cho
mùa hè nhƣ vậy là không cần thiết mà còn tốn tiền vô ích. Mặt khác nếu mùa
đông mà ta mở đèn muộn nhƣ mùa hè thì công dụng của việc thắp sáng không
đƣợc tân dụng triệt để.
Việc đóng tắt đèn này không chỉ theo thời gian mà còn phải tự động theo
nguồn sáng. Nghĩa là tuỳ thuộc vào cƣờng độ sáng mà đèn phải đƣợc đóng tắt
cho phù hợp. Bỗng nhiên có những hôm trời u ám thì mạch điện phải có những
phần tử có thể cảm nhận đƣợc sự thay đổi này để điều chỉnh việc đóng tắt đúng
lúc.
Vậy để đáp ứng những yêu cầu trên ta chỉ cần thiết kế ra một mạch điện tử
tự động đóng tắt đèn thay vì những ngƣời công nhân hàng ngày phải đi đóng tắt
đèn toàn thành phố vừa tốn thời gian, tốn công sức và còn không kịp thời.
Khi mạch hoạt động sẽ không cần có sự tham gia điều khiển của con
ngƣời. Trong mạch sẽ sử dụng một linh kiện có thể cảm nhận đƣợc những sự
thay đổi nhƣ đã nêu trên để đáp ứng đƣợc những yêu cầu của mạch đã đề ra đó là
dùng quang trở.
Mạch này sẽ có thể áp dụng nhiều trong thực tế nhƣ lắp đặt hệ thống đèn
vƣờn, trong bể cá cảnh, hệ thống điện nhà kho phân xƣởng...
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

22


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

3.2 Thiết kế mạch tự động đóng tắt đèn đƣờng công cộng
3.2.1 Mạch điện
VCC=5v

AC=220v
RL1
D
1N4007

1k
Rc

4
3
1
2
RELAY SPST

Quang trë
R

Q1
A564
Den duong
Q2
2N1069

LED
Q3
C828

VR
50k
Re1

10

Re2
10

0V

Hình 3.1
3.2.2 Mô tả mạch điện
Mạch điện trên bao gồm các linh kiện: Quang trở, biến trở, điện trở, điốt,
relay, transistor, bóng đèn.
a) Quang trở:
Là một loại điện trở có khả năng thay đổi nội trở theo nguồn sáng. Nguồn
sáng càng giảm ( tối dần) nội trở của biến trở càng tăng. Nó là linh kiện bán dẫn
thụ động không có lớp chuyển tiếp pn. Vật liệu dùng để chế tạo quang trở là
CdS(Cadmium sulfid), ZnS (Zine sulfid), hoặc các tinh thể hỗn hợp khác.

Hình 3.2
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

23


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

Một đầu của quang trở đƣợc nối với cực bazơ của transistor (Q1), một đầu
nối với VCC. Quang trở có nhiệm vụ phân áp định thiên cho Q1. Đây là linh kiện
quan trọng nhất trong mạch điện có thể cảm nhận đƣợc sự thay đổi của các điều

kiện ngoại cảnh tác động để tự động điều khiển thay đổi việc đóng tắt đèn đúng
lúc và chính xác.
*Các đặc tính quan trọng của một quang trở
1)

Độ dẫn xuất σphot: Là hàm số của mật độ năng lƣợng U với độ dài

sóng không đổi của ánh sáng.
σphot(u); λ= const
2)

Độ nhạy của quang trở đối với quang phổ: Đó chính là độ dẫn xuất

σphot hàm số của λ khi mật độ năng lƣợng không thay đổi.
σphot (λ)
Srel(λ) =
3)

σphot

;
max

U= const

Vận tốc làm việc: Là thời gian hồi đáp của một quang trở khi có sự

thay đổi từ sáng sang tối (decay) hay từ tối sang sáng (rise) thời gian lên đƣợc
xác định là thời gian cần thiết để quang trở đạt 65% trị số cuối cùng khi đƣợc
chiếu sáng từ 0-1˚lux.

Thời gian trễ đƣợc xác định là thời gian cần thiết để một quang trở thay
đổi còn 35% giá trị của nó (so với trị số lúc đƣợc chiếu sáng – khoảng 10 lux
trong 1s) khi không còn đƣợc chiếu sáng.
Với cƣờng độ ánh sáng mạnh quang trở làm việc nhanh hơn. Quang trở
làm việc chậm hơn nếu đƣợc cất giữ trong bóng tối và làm việc nhanh hơn nếu
đƣợc cất giữ ngoài ánh sáng.
4)

Tiếng ồn NEP:

Đơn vị của NEP là w/√Hz
Khả năng dò tìm của một detector gọi là Detectivity D. Với A là diện tích
tích cực của một detector.
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

24


Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khoa Vật lý

Khóa luận tốt nghiệp

√A
D =

;

D có đơn vị là √Hz W-1cm

NEP

5)

Hệ số nhiệt độ của quang trở:

Mỗi loại quang trở có một hệ số nhiệt khác nhau. Hệ số nhiệt độ của
quang trở tỉ lệ nghịch với cƣờng độ chiếu sáng. Do đó để giảm bớt sự thay đổi trị
số của quang trở theo nhiệt độ quang trở cần đƣợc cho hoạt động với mức chiếu
sáng tối đa. Ở mức chiếu sáng thấp và trị số quang trở cao cho ta sự sai biệt khá
lớn so với trị số chuẩn.
6)

Điện trở tối (dark resistance ):

Trị số của quang trở trong bóng tối với nhiều trƣờng hợp ứng dụng cần
phải biết. Nó cho ta dòng điện dò lớn nhất với một điện thế trên quang trở. Dòng
dò lớn quá sẽ dẫn đến sự sai lệch khi thiết kế mạch điện.
7)

Đặc tính độ dốc:

Trong nhiều trƣờng hợp không chỉ trị số tuyệt đối của quang trở với mức
chiếu sáng nhất định cần biết đƣợc ngƣời ta còn cần biết sự thay đổi trị số quang
trở khi cƣờng độ chiếu sáng thay đổi. Một cách để cho ta sự liên hệ này là thông
số . Thông số này ta định nghĩa nhƣ một đƣờng thẳng nối liền 2 điểm phân biệt
trên 1 đƣờng cong quang trở với mức chiếu sáng là 10 lux và 100 lux.
8)

Điện thế hoạt động:

Tùy theo cấu trúc mặt nạ của quang trở ta có các điện thế hoạt động khác

nhau. Điện thế này có thể lên tới 0,5 kv/mm. Trị số công suất tiêu tán cao nhất
hạn chế trị số dòng và điện thế. Điện thế hoạt động cao nhất đƣợc đo khi quang
trở hoạt động trong bóng tối.
9)

Công xuất tiêu tán:

Khi hoạt động nhiệt độ bên trong quang trở cần giữ thấp hơn nhiệt độ cho
phép ví dụ 75. Nếu trong các trƣờng hợp ứng dụng với điện thế thấp cho ta công
xuất tiêu tán bé, cấu trúc của quang trở có thể nhỏ. Trong trƣờng hợp điện thế và
Nguyễn Thị Hảo - K31C SPKT

25