ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ: MẠCH MỞ ĐÈN ĐƯỜNG

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ



ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Đề tài:

MẠCH MỞ ĐÈN
ĐƯỜNG

GVHD : TRẦN VĂN HÙNG
SVTH : TRƯƠNG VĂN NGUYÊN
MSSV : 07365831


SVTH : TRẦN THIỆN THANH
MSSV : 07359041
LỚP : NCDT1B

TP.HỒ CHÍ MINH, Tháng 06/2009

LỜI CẢM ƠN
Lời cảm ơn đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy cô dạy tại trường ĐẠI
HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH đã tận tình giảng dạy và
truyền

đạt

những

kiến

thức

q

báu

suốt

thời

gian

qua.

Nhưng đặc biệt bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy TRẦN VĂN HÙNG, đã
tận tình hướng dẫn và chỉ bảo cho chúng em trong thời gian qua, và tạo điều kiện
cho
.

chúng

em

hồn

thành

tốt

đồ

án

mơn

học.

Bước đầu làm đồ án cịn nhiều bở nghở và thiếu sót, rất mong sự góp ý kiến

của các thầy cơ và các bạn, để chúng em rút ra kinh nghiệm để lần sau làm đồ án và
học tập tốt hơn.


LỜI MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong thời đại hiện nay, một xã hội phát triển và phồn vinh, cơng nghệ điện tử
khơng thể thiếu trong gia đình và các doanh nghiệp. Nghành cơng nghiệp điện tử tự
động đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất cũng như đời sống hiện nay. Các
ứng dụng của nó đã được đi vào thực tiển như: mạch điều khiển giao thông, mạch
đồng hồ số, mach mở đèn đường, ….
Một xã hội phát triển một thành phố văn minh cần có những thiết bị chiếu sáng
ở những nơi công cộng nên chúng em chọn đề tài mạch tự động mở đèn đường khi
trời tối.
II. MỤC ĐÍCH TÌM HIỂU
Ứng dụng kiến thức đi vào thực tiển.

Bổ sung kiến thức còn thiếu.
III. GIỚI HẠN VẤN ĐỀ
Do thời gian và kiến thức có hạn, nên việc thực hiện khơng tránh khỏi thiếu sót,
mong sự giúp đỡ và góp ý kiến của q thầy cơ và các bạn .


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


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

.....................................................................................................
.....................................................................................................
.....................................................................................................
.....................................................................................................
.....................................................................................................
.....................................................................................................
MỤC LỤC

PHẦN I. PHẦN LÝ THUYẾT LIÊN QUAN....................................trang1
I. ĐIỆN TRỞ.................................................................................trang1
1. Hình dạng ký hiệu và đơn vị................................................trang1
1.1. Hình dạng điện trở.......................................................trang1
1.2. Ký hiệu điện trở...........................................................trang1
1.3. Đơn vị điện trở............................................................trang1
2. Cách đọc trị số điện.............................................................trang2
3. Chức năng............................................................................trang3


4. Biến trở.................................................................................trang3
- Hình dạng của biến trở.....................................................trang3
5. Quang trở.............................................................................trang3
- Hình dạng quang trở........................................................trang4
II. TỤ ĐIỆN...................................................................................trang4
1. Cấu tạo.................................................................................trang4
2. Hình dạng, ký hiệu và đơn vị ..............................................trang4
2.1. Hình dạng tụ điện........................................................trang4
2.2. Ký hiệu tụ điện............................................................trang5
2.3. Đơn vị tụ điện..............................................................trang5
3. Sự dẫn điện của tụ................................................................trang5
III. DIODE.....................................................................................trang6

1. Cấu tạo.................................................................................trang6
2. Hình dạng, ký hiệu diode.....................................................trang6
2.1. Hình dạng diode..........................................................trang6
2.2. Ký hiệu diode..............................................................trang7
3. Nguyên lý hoạt động............................................................trang7
3.1. Phân cực thuận............................................................trang7
3.2. Phân cực nghịch..........................................................trang8
IV. TRANSISTOR........................................................................trang8
1. Cấu tạo.................................................................................trang8
2. Hình dạng ký hiệu transistor................................................trang9
2.1. Hình dạng....................................................................trang9
2.2. Ký hiệu........................................................................trang9
3. Nguyên lý hoạt động..........................................................trang10
V. LED.........................................................................................trang10
1.Cấu tạo................................................................................trang10
2. Hình dạng, ký hiệu.............................................................trang10
2.1. Hình dạng..................................................................trang11
2.2. Ký hiệu......................................................................trang11
VI. SỐ ĐẾM VÀ MÃ NHỊ PHÂN.............................................trang11
1. Số đếm................................................................................trang11
1.1. Số nhị phân................................................................trang11
1.2. Bát phân.....................................................................trang11
2. Mã nhị phân.......................................................................trang12
VII. ĐẠI SỐ BOOLE VÀ CỔNG LOGIC.................................trang12
1. Đại số BOOLE.................................................................trang12
1.1. Định nghĩa.................................................................trang12
1.2. Các công thức............................................................trang12
2. Các cổng LOGIC...............................................................trang13
2.1. Cổng EXNOR...........................................................trang13
2.2. Cổng OR....................................................................trang13

3. Sơ đồ chân của IC555, 4017, 4027....................................trang14


3.1. Chân IC555...............................................................trang14
3.2. Chân IC4017.............................................................trang14
3.3. Chân IC4027.............................................................trang14
PHẦN II. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG.............................................trang15
I. PHẦN THIẾT KẾ....................................................................trang15
1. Sơ đồ khối..........................................................................trang15
2. Sơ đồ nguyên lý.................................................................trang16
3. Giải thích sơ đồ khối..........................................................trang16
3.1. Khối nhận ánh sáng...................................................trang16
3.2. Khối đếm DELAY....................................................trang17
3.3. Khối chuẩn điều chế..................................................trang17
3.4. Khối so sánh..............................................................trang18
3.5. Khối đèn....................................................................trang18
4. Nguyên lý hoạt động..........................................................trang19
II. PHẦN THI CÔNG.................................................................trang21
PHẦN III. PHẦN KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.........trang25
I. KẾT LUẬN..............................................................................trang25
II. HƯỚNG PHÁT TRIỂN.........................................................trang25
Tài liệu tham khảo

PHẦN I . PHẦN LÍ THUYẾT LIÊN QUAN
Có rất nhiều linh kiện điện tử, nhưng mạch nhóm em có những linh
kiện dưới đây.

I. ĐIỆN TRỞ
Điện trở gồm có: R = 100K, R = 4.7K, R = 2.2K, R = 33K, R =1K,
R = 10K, quang trở, biến trở 10k.

1. Hình dạng, ký hiệu và đơn vị
1.1. Hình dạng điện trở


1.2. Ký hiệu điện trở

R 21
R

1.3. Đơn vị điện trở
Đơn vị: Ohm (Ω)
1KΩ = 103Ω
1MΩ = 103KΩ

2. Cách đọc trị số điện trở

R1
22R


- Điện trở 4 vòng màu

- Vòng A, B chỉ trị số tương ứng với màu.
- Vòng C chỉ hệ số nhân.
- Vòng D chỉ sai số.
Màu
Đen

Vòng A, B

0

Vòng C
x100 = x1

Vòng D
………

Nâu

1

x101 = x10

+ 1%

Đỏ

2

x102 = x100

+ 2%

Cam

3

x103 = x1000

+ 3%

Vàng

4

x104 = x10000

...........

Lục

5

x105 = x100000

………

Lam

6

x106 = x1000000

………

Tím

7

x107 = x10000000

………

Xám

8

x108 = x100000000

………

Trắng

9

x109 =

………

Vàng nhũ

..................

x1.000000000

+ 5%

Bạc

.................

x10-1= x0,1

+ 10%

Màu thân

..................

x10-2= x0, 01

+ 20%

điện trở

.................

……………………

…………

...............................

……....


3. Chức năng
Điện trở là một linh kiện có tính cản trở dòng điện, hạn dòng cho led
và làm một số chức năng khác tuỳ vào vị trí của điện trở trong mạch điện

4. Biến trở
Biến trở là một loại điện trở được sử dụng khi thường xuyên thay
đổi trị số
- hình dạng của biến trở

5. Quang trở
Quang trở là một loại điện trở mà trị số của nó phụ thuộc vào ánh
sáng chiếu vào nó, khi ánh sáng chiếu với cường độ càng lớn thì giá trị điện trở
của nó càng nhỏ, ngược lại khi ánh khơng chiếu vào nó thì điện trở của nó ở ∞
lớn.


- Hình dạng quang trở

II. TỤ ĐIỆN
Tụ điện gồm có: tụ 33µF 25V, tụ 10µ 50V.

1. Cấu tạo
Tụ điện được cấu tạo gồm hai bản phẳng bằng chất dẫn điện gọi là
hai bản cực đặt song song với nhau. Ở giữa là chất điện mơi cách điện

2. Hình dạng, ký hiệu và đơn vị
2.1. Hình dạng tụ điện


2.2. Ký hiệu tụ điện

C4
CAP NP

2.3. Đơn vị tụ điện
- Thường dùng các ước số của Farad:
Microfarad: 1µF = 10-6F
Nanofarad: 1nF =10-9F
Picofarad: 1pF =10-12F
Femptofarad: 1fF =10-15F

3. Sự dẫn điện của tụ

C5
CAP


Xét mạch điện như hình vẽ, khi đóng khố K ta thấy đèn sáng lên
rồi tắt
Khi mới vừa đóng khố K tức thời điện tử từ cực âm của nguồn điện
đến bản cực bên phải, đồng thời điện tử từ bản cực bên trái đến cực dương nguồn.
Như vậy sự di chuyển điện tử trên tạo ra dòng điện qua đèn làm đèn sáng. Sau đó
xảy ra sự cân bằng điện tử giữa nguồn và tụ điện, nghĩa là không có sự duy
chuyển điện tử làm đèn tắt, lúc này hiệu điện thế giữa hai đầu bản cực tụ điện
bằng điện thế nguồn.
Nếu nguồn là xoay chiều, cực tính của nguồn biến thiên liên tục làm
đèn sáng liên tục.

III. DIODE
Sử dụng DIODE 1N4007.

1.Cấu tạo
DIODE là dụng cụ bán dẫn có một lớp tiếp xúc P-N. Bên ngồi có

bọc bởi lớp plastic. Hai đầu của mẫu bán dẫn có tráng kim loại nhơm để nối dây ra

2. Hình dạng, ký hiệu DIODE
2.1. Hình dạng DIODE



2.2. ký hiệu DIODE

3. Nguyên lý hoạt động

3.1. Phân cực thuận
Phân cực thuận diode: Cực dương của nguồn nối với A, cực âm của
nguồn nối với K.
Điện tích âm của nguồn đẩy điện tử trong N về lớp tiếp xúc. Điện
tích dương của nguồn đẩy lổ trống trong P về lớp tiếp xúc, làm cho vùng khiếm
khuyết càng hẹp lại. Khi lực đẩy đủ lớn thì điện tử từ vùng N qua lớp tiếp xúc,
sang vùng P và đến cực dương của nguồn…Hình thành một dịng điện có chiều từ
P sang N.


3.2. Phân cực nghịch

Phân cực nghịch diode: Ta nối cực dương của nguồn với K, cực âm
nối với A.
Điện tích âm của nguồn sẽ hút lổ trống của vùng p, điện tích dương
của nguồn sẽ hút điện tử của vùng N, làm cho điện tử và lổ trống hai bên mối nối
càng xa nhau hơn, vùng khiếm khuyết càng rộng ra nên hiện tượng tái hợp giữa
điện tử và lổ trống càng khó khăn hơn. Như vậy sẽ khơng có dịng điện qua diode.
Tuy nhiên cũng có một số rất ít điện tử và lổ trống tái hợp ở vùng tiếp giáp tao ra

một dòng điện nhỏ đi từ N qua P gọi là dòng nghịch (dòng rỉ). Dòng này rất nhỏ
cở vài nA. Nhiều trường hợp qua như diode không dẫn điện khi phân cực nghịch.
Tăng điện áp phân cực nghịch lên thì dịng xem như khơng đổi, tăng q mức thì
diode hư (bị đánh thủng).

IV. TRANSISTOR
TRANSISTOR gồm có: C1815, A1015

1. Cấu tạo


Transistor lưỡng nối là một linh kiện bán dẫn được tạo thành từ hai
mối nối P – N, nhưng có một vùng chung gọi là vùng nền.
Tuỳ theo sự sắp xếp các vùng bán dẫn mà ta có hai loại
BJT:NPN,PNP. Ba vùng bán dẫn được tiếp xúc kim loại nối dây ra thành ba cực:
-

Cực nền: B (Base)

-

Cực thu: C (Collector)

-

Cực phát: E (Emitter)

Trong thực tế, vùng nền rất hẹp so với hai vùng kia. Vùng thu C và
vùng phát F tuy có cùng chất bán dẫn nhưng khác nhau về kích thước và nồng độ
tạp chất nên chúng ta khơng thể hốn đổi vị trí cho nhau.

2. Hình dạng, ký hiệu TRANSISTOR
2.1 Hình dạng TRANSISTOR


(A1015)
2.2.

(C1815)

Ký hiệu TRANSISTOR

Q 3
C 181 5

Q2
A1015

3.Nguyên lý hoạt động
Mối nối P-N giữa cực nền và cực phát được phân cực thuận bởi
nguồn Vee.
Mối nối P-N giữa nền và thu được phân cực nghịch bởi nguồn Vcc
Điện tử từ cực âm của nguồn Vee di chuyển vào vùng phát qua vùng
nền, nên đáng lẻ trở về cực dương của nguồn Vee nhưng vì:
+ Vùng nền rất hẹp so với hai vùng kia
+ Nguồn Vcc >> Vee cho nên đa số điện tử bị hấp dẫn về nó.
Do đó, số lượng điện tử từ vùng nền vào vùng tới cực dương của
nguồn Vcc rất nhiều so với số lượng điện tử từ vùng nền tới cực dương của nguồn
Vee. Sự dịch chuyển của điện tử tạo thành dòng điện
Dòng đi vào cực B gọi là dòng IB
Dòng đi vào cực C gọi là dòng IC

Dòng từ cực E ra gọi là dòng IE
Ta có cơng thức :

IE = IB + IC
IC = αIE (hệ số α gần bằng một)
Nên: IC ≈ IE


IC = βIB
β được gọi là hệ số khuếch đại dịng.

V. LED
LED gồm có led 3ly và 5ly.

1. cấu tạo
LED được làm từ một miếng tinh thể cực mỏng. vỏ bao bọc chất
bán dẫn được làm trong suốt. Hai chân bọc chì được kéo đưa ra khỏi lớp bao bọc
epoxy.
Chất bán dẫn có hai cực P và N được chia bởi một mối nối. Cực P
mang điện tích dương, cực N mang điện tích âm.
2.

Hình dạng, ký hiệu
2.1 Hình dạng

2.2 ký hiệu


D 1 5

L E D

VI. SỐ ĐẾM VÀ MÃ NHỊ PHÂN
1. Số đếm

Có nhiều hệ thống số đếm như: hệ thống số nhị phân, bát phân, thập
phân, thập lục phân nhưng chủ yếu đều qui về số nhị phân.
1.1 Số nhị phân
Ký tự số: 0, 1
Cơ số : 2
ví dụ: 11,101[2] = 1.21 + 1.20 + 1.2-1 + 0.2-2 + 1.2-3 = 3,625[10]
Mỗi con số trong số nhị phân (0 hoăc 1) được gọi là một bít
1.2 Bát phân
Ký tự số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
Cơ số : 8
ví dụ: vị trí
1

0

4

6[8] = 4.81 + 6.80 = 38[10]

2. Mã nhị phân
Mã nhị phân là một mã sử dụng hệ thống nhị phân và được sắp xếp
theo một cấu trúc nào đó. Trong các máy tính hoặc các mạch số luôn làm việc ở
hệ thống nhi phân, các thiết bị xuất hay nhập thường làm việc ở hệ thống thập
phân. vì thế các giá trị thập phân phải được mã hoá bằng các giá trị nhị phân.

VII. ĐẠI SỐ BOOLE VÀ CỔNG LOGIC
1. Đại số boole
1.1 Định nghĩa:
Đại số boole là một cấu trúc đại số được xây dựng trên tập các phần
tử nhị phân cùng với hai phép toán cộng và nhân thỏa các điều kiện sau:
a) Kín với các phép tốn cộng (+) và nhân (*) tức là ∀A,B ∈X
thì:A+B ∈X và A.B∈X.
b) Đối với phép cộng sẽ có phần tử trung hồ 0: x + 0 = x
- Đối với phép toán nhân sẽ có phần tử trung hồ 1: x * 1 = x
c) Giao hoán:
x+y=x+y
x . y = x .y
d) Phân bố và kết hợp :
a . (b + c) = (a . b) + (a . c)
a + (b . c) = (a + b) . (a + c)
e) Luôn luôn tồn tại một phần tử nghịch sao cho :
x+

=1

1.2 Các công thức
0.0=0
1+1=1
x+x=x
x.x=x
2. Các cổng logic
2.1 Cổng EXNOR

Bảng giá trị:
A
0
0
1
1

B
0
1
0
1

1
0
0
1

2.2 Cổng OR

Bảng giá trị:
A
0
0
1
1

B
0
1

0
1

0
1
1
1


3. Sơ đồ chân của IC 555, 4017, 4017

3.1. Chân IC555

4

V C
C

Chân 2 input (TR)

R

Chân 3 output (Q)
Chân 4 input (R)

3

Q

7

DC
5

CV

2

G D
N

Chân 5 input (CV)
Chân 6 input (TH)

U1

8

Chân 1 power (GND)

TR

1

Chân 7 input (DC)

6

TH

555

Chân 8 power (VCC)

3.2. Chân IC 4017
Chân 1: output (Q5)
Chân 2: output (Q1)
Chân 3: output (Q0)
Chân 4: output (Q2)
Chân 5: output (Q6)

U2
14
13

CLK
E

Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
Q9

MR

CO

Chân 6: output (Q7)
Chân 7: output (Q3)
Chân 8: power (GND)
Chân 9: output (Q8)
Chân 10: output (Q4)
Chân 11: output (Q9)
Chân 12: output (CO)
Chân 13: input (E)
Chân 14: input (CLK)
Chân 15: input (MR)
Chân 16: power (VCC)

15

4017

3
2
4
7
10
1
5
6
9
11
12

3.3. Chân IC 4027
Chân 1 & 15: output (Q)

Chân 3 & 13: input (CLK)

6

Chân 4 & 12: input (R)

3

Chân 5 & 11: input (k)

5

Chân 6 & 10: input (J)

S

7

U3:A

J

Q

R

Chân 2 & 14: output ($Q$)

Q

1

CLK
K

2

4

Chân 7 & 9: input (S)
Chân 8: power (GND)

4027

Chân 16: power (VCC)

PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
I. PHẦN THIẾT KẾ
1.

Sơ đồ khối
KHỐI
NHẬN
ÁNH
SÁNG

KHỐI ĐẾM 10S DELAY
KHỐI SO SÁNH KHỐI ĐÈN 220V

KHỐI CHUẨN ĐIỀU CHẾ


2.Sơ đồ nguyên lý
VCC
U 16A

U 3A

5
8

6
Q1
CDS

6
5

10

R 13
100K

J
K

9
3

Q

VCC

4

16

U 15A

C LK

4077

Q

4077

2
7
LS1

A1015
Q2

6

U 17A

5
4

4
5

8

12
10K
LM 741

1
2

4

2 -

3

R

R 15

3 +

GND

7
1

S

1

11
13
D 14

R 12 R 14
4 .7 K K 1 0 0 K

R 22
4 .7 K

D IO D E

4077

U2

R 23

16

R1

10K

VCC

ENA

LE D TA I
Q4
C 1815

15

RST

10K

C LK

Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
C
G

14

4017

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
O
ND

13

R ELAY SPD T
D 12

VCC

3
2
4
7
10

1
5
6
9
11
12
8

C3
33M F

U 5A

R 17
R 16

SW 2

2 .2 K

1
3

2 .2 K

OFF

2

SW 1

6
2

4

VCC

3

R K5
1
R K6
1

D 11
L E D XU N G

R K7
1
R8

1

5

4077
D2

R3

R4
1K

N E555
TH R
TR G

GND

3 .3 K K

D1

R2

ON

OUT

CV

R 19

DSCHG

RST

8

U1

7

D3
LED
D4
LED
D5
LED
D6
LED
D7

R 20 R 26
4 .7 K 4 .7 K

1K
R9

Q3
C 1815
C2
33M F

R 24

R K1 0
1

R 18
C1

104

1K

LED 8

1K
D 9L E D
LED

R K1 1
1
10K

LED
1K
1K

LED
LED C 3

2. Giải thích sơ đồ khối

3.1 khối nhận ánh sáng:

D 10

V1
S IG N A L A C