Trong hệ thống giao thông của nước ta hiện nay, vấn đề an toàn giao thông
và tránh ùn tắc giao thông là vấn đề hết sức cấp bách và được xã hội quan tâm. Vì
vậy các phương tiện hướng dẫn giao thông đóng vai trò hết sức quan trong, nó góp
phần hạn chế những xung đột giao thông khi tham gia giao thông. Và trong các
phương tiện hướng dẫn giao thông thì hệ thống đèn điều khiển giao thông đóng vai
trò chủ đạo góp phần làm giảm xung đột giao thông, tránh ùn tắc… Ở nhiều nơi,
giao thông 2 chiều buộc phải thay thế bằng giao thông 1 chiều như những cầu nhỏ
ở nông thôn, đường đang sửa, những đoạn đường hẹp hoặc cầu phụ thay thế cầu
đang sửa… Để các phương tiện lưu thông được trên các đoạn đường đó thì yêu
cầu phải có 1 hệ thống đèn giao thông đặc biệt.
23 trang |
Chia sẻ: longpd | Lượt xem: 3140 | Lượt tải: 3
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án điện tử số Thiết kế hệ thống điều khiển giao thông một chiều, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 1
Mục lục
I. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN ..................................................................................................................... 3
1. Mô tả hệ thống .................................................................................................................................. 3
2. Phương án thiết kế ............................................................................................................................ 5
3. Mô tả các thành phần hệ thống ......................................................................................................... 5
II. THIẾT KẾ LOGIC ............................................................................................................................... 7
1. Phần tạo dao động:............................................................................................................................ 7
2. Phần xác định lượng xe trên đường .................................................................................................. 9
3. Phần xác định chênh lệch lượng xe theo mỗi hướng ..................................................................... 10
4. Phần tính toán thời gian đèn xanh:.................................................................................................. 11
5. Phần điều khiển:.............................................................................................................................. 13
III. CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ ....................................................................... 17
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 2
LỜI NÓI ĐẦU
Trong hệ thống giao thông của nước ta hiện nay, vấn đề an toàn giao thông
và tránh ùn tắc giao thông là vấn đề hết sức cấp bách và được xã hội quan tâm. Vì
vậy các phương tiện hướng dẫn giao thông đóng vai trò hết sức quan trong, nó góp
phần hạn chế những xung đột giao thông khi tham gia giao thông. Và trong các
phương tiện hướng dẫn giao thông thì hệ thống đèn điều khiển giao thông đóng vai
trò chủ đạo góp phần làm giảm xung đột giao thông, tránh ùn tắc… Ở nhiều nơi,
giao thông 2 chiều buộc phải thay thế bằng giao thông 1 chiều như những cầu nhỏ
ở nông thôn, đường đang sửa, những đoạn đường hẹp hoặc cầu phụ thay thế cầu
đang sửa… Để các phương tiện lưu thông được trên các đoạn đường đó thì yêu
cầu phải có 1 hệ thống đèn giao thông đặc biệt.
Vì lý do trên, chúng em lựa chọn đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển giao
thông một chiều” làm đồ án môn học “Điện tử số”.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Xuân Bằng đã giúp đỡ chúng em
thực hiện đồ án này.
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 3
I. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN
Hệ thống đèn tín hiệu giao thông này cho phép xe cộ đi theo một hướng
trong một khoảng thời gian và sau đó dừng lại để xe theo chiều ngược lại đi. Với
mỗi lần đổi chiều, tín hiệu điều khiển giao thông phải dừng xe một chiều và đợi
cho trên đường hết xe mới tiếp tục cho xe theo chiều ngược lại đi. Và để tiết kiệm
thời gian chờ cho người tham gia giao thông, khoảng thời gian dành cho mỗi
hướng phải được điều chỉnh dựa vào lượng xe lưu thông qua hướng đó, ví dụ với
hướng mà nhiều xe hơn thì khoảng thời gian lưu thông được tính toán dành cho
hướng đó sẽ nhiều hơn hướng ngược lại.
trong đồ án này chúng em sẽ thiết kế một hệ thống điều khiển đèn tín hiệu
giao thông phù hợp nhằm điều khiển đèn tín hiệu ở hai đầu đường một chiều cho
phép xe đi theo 2 hướng. mỗi cảm biến được đặt ở vị trí thích hợp ở mỗi đầu
đường nhằm phát hiện xe đang vào và xe đang ra khỏi đường. thời gian dành cho
mỗi hướng được tính toán dựa vào lưu lượng xe cộ đã dược xác định nhờ các cảm
biến sau mỗi khoảng thời gian là 5 phút.
1. Mô tả hệ thống
Hình 1: Nút giao thông giao giữa đường 2 chiều và đường 1 chiều
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 4
Hệ thống điều khiển đèn giao thông sẽ điều khiển đèn đỏ, vàng và xanh của
hai cột đèn tín hiệu (tương ứng là R1,Y1,G1 của cột 1 và R2,Y2,G2 của cột 2 ) ở
hai đầu đường. Giả sử rằng mỗi đèn trong 6 đèn được bật/tắt một cách riêng rẽ và
bộ điều khiển nhận tín hiệu từ 2 sensor nhiệt S1 và S2. Trong bài toán này chúng
em chỉ sử dụng sensor nhiệt nên phải giả thiết rằng tham gia giao thông chỉ có ôtô
và xe gắn máy. Mỗi sensor sẽ cung cấp một xung khi có một phương tiện đi qua.
Hoạt động của bộ điều khiển được tính khi đèn chuyển từ một màu sang màu
tiếp theo. Để cho xe đi theo hướng 1, G1 sẽ sáng trong thời gian T1,(thời gian này
sẽ được tính toán lại sau mỗi 5 phút dựa vào lưu lượng xe trên đường). Sau khoảng
thời gian T1, đèn vàng Y1 sẽ sáng trong khoảng thời gian TY (trong thiết kế này,
chọn thời gian cơ bản là) sau đó đèn đỏ R1 sẽ sáng trong khoảng thời cho đến khi
đèn xanh G1 sáng lần tiếp theo. Biểu đồ thời gian được thể hiện ở hình 2
Hình 2: Lưu đồ thời gian của bài toán
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 5
Với xe đi theo hướng 2, đèn G2 sẽ không được bật cho đến khi hết xe đi
theo hướng 1 ở trên đường. Số xe còn ở trên đường được xác định nhờ so sánh số
xe đi vào đường ( xác định bằng 1 sensor) và số xe ra khỏi đường (xác định bằng 1
sensor khác) . Khi hiệu số xe giữa 2 sensor bằng không, thì sẽ coi như không còn
xe trên đường. thời gian đèn xanh G2 sáng được tính bằng: T2= Ttot-T1, với Ttot là
tổng thời gian đèn xanh sáng. Tổng thời gian đèn xanh sáng Ttot sẽ được chia cho
G1 và G2 dựa vào sự chênh lệch lưu lượng giao thông của mỗi hướng.
2. Phương án thiết kế
Kỹ thuật số, vi xử lý, vi điều khiển là lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ và
có ứng dụng trong rất nhiều ngành sản xuất. việc thực hiện bài toán này cả 3
phương án: sử dụng mạch số, sử dụng bộ vi điều khiển và sử dụng bộ vi xử lý đều
hoàn toàn có thể đáp ứng được.
So sánh:
Sử dụng vi điều khiển Sử dụng bộ vi xử lý Sử dụng mạch số
* Ưu điểm:
- Thành phần đơn giản,
gọn nhẹ, không quá phức
tạp
- Giá thành thấp
- Dễ lập trình, dễ chỉnh
sửa
* Nhược điểm:
- Tốc độ chậm (không ảnh
hưởng nhiều đến yêu cầu
bài toán), độ ồn định thấp
* Ưu điểm:
- Có thể giải quyết bài
toán với những yêu cầu
phức tạp hơn
* Nhược điểm:
- Giá thành cao, hệ thống
phức tạp cồng kềnh, khó
khăn trong tổ chức hệ
thống
- Thiết kế tương đối đơn
giản, giá thành phù hợp
- Tốc độ cao, hoạt động
ổn định,
Từ những nhận xét trên, chúng em quyết định sử dụng mạch số để giải quyết
bài toán
3. Mô tả các thành phần hệ thống
Bộ điều khiển đèn giao thông gồm các thành phần như sau :
Phần tạo dao động
Phần xác định lượng xe trên đường
Phần xác định chênh lệch lưu lượng xe theo mỗi hướng
Phần tính toán thời gian đèn xanh cho mỗi hướng
Phần điều khiển chung
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 6
1. Phần tạo dao động
Phần tạo dao động sẽ cung cấp 1 nguồn xung tín hiệu và xung này sẽ được
sử dụng để tính thời gian trong mổi lần chuyển đèn. 10s khi đèn vàng sáng sẽ
được coi là thời gian ngắn nhất của cả hệ. Như vậy 1 nguồn xung co chu kỳ 10s sẽ
được sử dụng ở đây. Tổng thời gian của đèn xanh trên mỗi chiều đi sẽ được tính
lại sau 5 phút. Bởi vậy, bộ tạo dao động sẽ đếm tăng lên 1 khi nó dược cung cấp 1
xung trong mỗi 5 phút.
2. Phần xác định lượng xe trên đường
Phần xác định lượng xe trên đường: để biết trên đường còn xe chạy sau mỗi
lần đèn xanh sáng hay không, 1 bộ đếm sẽ được sử dụng để so sánh giữa số xe vào
nút giao(V) thông và số xe ra khỏi nút(R). Nút sẽ được coi là không có xe khi
V-R =0. Mỗi xe vào nút sẽ ghi nhận bằng 1 xung do 1 sensor tạo ra và mỗi xe ra
lại được ghi nhận bằng 1 xung do sensor khác tạo ra. Do vậy, chúng ta chỉ chú ý
tới điều kiện V-R=0 còn con số thực tế không được quan tâm ở đây. Bởi vậy
chúng ta sẽ sử dụng 1 bộ đếm thuận nghịch. Xung vào từ sensor 1 (S1) sẽ làm bộ
đếm đếm lên và xung vào từ sensor 2 (S2) sẽ làm bộ đếm đếm xuống. Bộ đếm sẽ
cho ra 1 tín hiệu khi thỏa mãn điều kiện V-R=0.
Hình 3: Sơ đồ khối của bộ điều khiển
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 7
3. Phần xác định lượng theo mỗi hướng
Phần xác định lưu lượng theo mỗi hướng: để xác định quan hệ giữa thời
gian đèn xanh sáng trên mỗi chiều, 1 bộ đếm cũng sẽ được sử dụng để đếm số xe
qua nút trên mỗi chiều. tương tự với phần xác định lượng xe trên đường ,phần xác
định lưu lượng xe theo mỗi hướng cũng sẽ đếm lên khi xe qua 1 chiều và đếm
xuống khi xe qua chiều ngược lại. Tuy nhiên xung từ S1 sẽ được sử dụng trong
cả 2 chiều. Và bộ đếm sẽ bắt đầu lại sau mỗi năm phút, 1 xung từ bộ tạo dao động
sẽ reset bộ đếm về 0 cho 5 phút tiếp theo.
4. Tính toán thời gian đèn xanh
Hệ thống sẽ tính toán lại thời gian đèn xanh T1,T2 sau mỗi 5 phút dựa trên
đầu ra của của phần đếm xe. Giả sử d1 là số xe trên hướng 1 và d2 là số xe trên
hướng 2. T1 sẽ tăng nếu d1-d2>0 và sẽ giảm nếu d2-d1<0. T2 sẽ được tính là giá trị:
Ttot –T1. Giá trị giới hạn sẽ được sử dụng để chắc chắn rằng T1 hoặc T2 sẽ được
giảm tối đa là 40s nhằm cải thiện tình trạng ùn tắc 2 đầu nút.
5. Phần điều khiển
Phần điều khiển sẽ phối hợp giữa hoạt giữa phần điều khiển đèn và bật/ tắt
tín hiệu cho 6 đèn
II. THIẾT KẾ LOGIC
1. Phần tạo dao động:
Một nguồn xung có chu kỳ 10s sẽ được cung cấp bởi bộ tạo dao động cho bộ
điều khiển. Với chu kỳ xung tương đối dài như ở đây chúng ta sẽ sử dụng IC định
thời timer NE 555. Chu kỳ xung của timer này được tính đơn giản theo công thức:
T = (Ra+2.Rb).C/ln2
Xung có chu kỳ 10s có thể tạo ra bằng cách chọn tụ và điện trở như sau:
Ra=200k ; Rb=200kΩ ; C=24 F
Hệ thống yêu cầu 1 xung ngắn cuối mỗi chu kỳ 5 phút, đây là thời gian bộ
đếm bắt đầu và tính toán lại thời gian đèn xanh. Xung này được tạo ra từ bộ đếm 2
bit đơn giản đếm tăng bởi bộ tạo xung. Ta có: 5min =5*60s=30*10s
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 8
Trong thiết kế này sẽ phải sử dụng một modun đếm có hệ số đếm 30.
IC 74LS390 là bộ đếm thập phân 4 bit không đồng bộ có thể được sử dụng cho
trường hợp này. Trong bài toán, bộ đếm 1này sẽ đếm tăng sau mỗi 10s, và bộ đếm
2 sẽ đếm tăng khi bộ đếm chuyển từ 9->0.
Từ bảng K ta thấy:
+) Bộ đếm 1 không thể vượt quá 9, bộ đếm 2 sẽ tăng 2 đơn vị khi QA.QD=1
+) Tương tự, bộ đếm 2 không thể vượt quá 3.
+) Cả 2 bộ đếm có thể được RESET với điều kiện của bộ đếm 2: QA.QB=1
Hình 4: Bảng Knaugh của mạch tạo dao động
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 9
2. Phần xác định lượng xe trên đường
Như đã mô tả ở phần trước, trong nút giao thông được coi là không có xe
khi V-R = 0. Để xác định sự kiện này 1 bộ đếm nhị phân thuận nghịch sẽ được sử
dụng. Xung từ sensor S1, S2 sẽ xuất hiện khi có xe đi vào hay rời khỏi nút. Ví dụ
đối với chiều 1(như hình minh họa ), xung từ S1 chỉ ra rằng có một xe đi vào nút.
Trong khi với chiều ngược lại nó cho biết có một xe đã đi ra khỏi nút và điều này
cũng tương tự với S2 nhưng ngược lại. Qua đó sự khác nhau giữa xe đi vào và đi ra
khỏi nút giao thông mới có ý nghĩa, xung từ S1 sẽ làm bộ đếm đếm lên và xung từ
S2 làm bộ đếm đếm xuống . Bất cứ lúc nào khi số đếm bằng không (bộ đếm đã đếm
lên và đếm xuống một số bằng nhau ) nghĩa là trên nút giao thông không còn xe.
IC đếm nhị phân thuận nghịch được sử dụng cho phần này có giá trị là số xe có
trong nút, nghĩa là giá trị của V-R. Ở trường hợp này nếu ta sử dụng bộ đếm nhị
phân 4 bit nghĩa là có tối 15 xe trong nút tại một thời điểm. IC 74LS193 là bộ đếm
nhị phân thuận vào sử dụng xung vuông đầu vào để đếm lên hay đếm xuống.
Trong hình dưới S1 là nguồn vào để đếm lên và S2 để đếm xuống. Một cổng NOR
4 đầu vào được sử dụng. Khi đầu ra của cổng NOR có mức logic 1 thì có nghĩa V-
R=0, tức là tất cả các xe đi vào đường đều đã rời khỏi.
Hình 5: Phần tạo dao động
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
10
3. Phần xác định chênh lệch lượng xe theo mỗi hướng
Hoạt động của phần này chỉ đơn giản là tính số xe qua nút từ đó nó tính toán
sự khác nhau giữa số xe qua nút trên mỗi chiều. một bộ đếm thuận nghịch lại được
sử dụng. Nó sẽ đếm tăng lên khi có xe qua 1 hướng và giảm khi xe qua chiều
ngược lại. Trong trường hợp này chỉ một sensor là S1 được sử dụng với tín hiệu từ
bộ điều khiển cho biết hướng di chuyển của xe. Nhằm đơn giản hóa cho mạch nó
sẽ chỉ nhận biết sự khác nhau giữa số xe lưu thông qua nút theo 2 chiều không lớn
hơn 15 và chúng ta có thể sử dụng một bộ đếm 4 bit để thực hiện.
Một bộ đếm nhị phân 4 bit 74LS193 sẽ được sử dụng. Nó sẽ tăng một đơn vị
cho mỗi xung từ S1 khi G1 sáng và giảm một đơn vị cho mỗi xung từ S1 khi G2
sáng. Bộ đếm sẽ được Reset sau 5 phút.
Hình 6: Phần xác định lượng xe trên đường
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
11
4. Phần tính toán thời gian đèn xanh:
Tổng thời gian đèn xanh trong 1 chu kỳ của nút giao thông là:Ttot = T1 + T2
Trong đó: +) T1: là thời gian tính toán cho đèn xanh G1 theo hướng 1
+) T2: là thời gian tính toán cho đèn xanh G2 theo hướng 2
Nếu lưu lượng xe trong mỗi 5 phút theo hướng 1 lớn hơn theo hướng 2; T1
sẽ tăng lên một đơn vị thời gian còn T2 sẽ giảm một đơn vị thời gian nhằm giữ thời
gian tổng (Ttot) là không đổi. đồng thời nhằm cải thiện tình trạng ùn tắc ở hai đầu
nút, thời gian chờ ở một đầu nút sẽ được giảm xuống một giá trị hợp lý.
Trong thiết kế này chúng ta sẽ chọn tổng thời gian(Ttot) là 160s, giá trị này
vừa đúng bằng 16 chu kỳ xung CLK. Thời gian này sẽ được phân chia cho T1,T2.
Sơ đồ mạch được thể hiện như hình dưới. IC 74LS93 ở đây sẽ tăng sau mỗi 10s khi
G1 hoặc G2 sáng. Xung tín hiệu sẽ bị vô hiệu khi G1 và G2 tắt. G1 bắt đầu sáng
khi giá trị đếm của IC bằng 0. IC so sánh 74LS85 sẽ đảm bảo điều kiện t=T1, khi
Hình 7: Phần xác định chênh lệch lượng xe theo mỗi hướng
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
12
đó G1 tắt và bộ đếm dừng lại cho đến khi G2 sáng. Sau đó bộ đếm đếm tới 15(, khi
đó T2 sẽ chuyển lên 1 làm bộ điều khiển tắt G2.
Việc tính toán thời gian cho T1 sẽ được thực hiện bằng bộ đếm thứ 2. Bộ
đếm này sẽ đếm từ 0-7 sau mỗi lần reset nên T1=T2=80s và bộ đếm sẽ đếm tăng
hay giảm sau mỗi chu kỳ 5 phút dựa trên kết quả của bộ đếm xe nhằm xác định giá
trị cho T1. Một khoảng thời gian tối thiểu là 40 được áp dụng tăng hay giảm cho
T1,T2. Bởi vậy, bộ đếm sẽ không đếm giảm xuống nếu giá trị đếm t1=3 và không
đếm tăng nếu giá trị đếm t1=12. Điều kiện “cấm” cho việc đếm tăng hay giảm của
bộ đếm được biểu diễn trên bảng Karnaugh trong hình dưới. chú ý rằng ở đây cả
hai bảng đều không quan tâm tới giá trị số đếm nhỏ hơn 3 và lớn hơn 12.
Phương trình biểu diễn quan hệ “cấm”:
CẤM = D. C + .(QD.QC)
Trong đó DN là tín hiệu từ “phần xác định lưu lượng xe theo mỗi hướng”
cung cấp cho bộ đếm. tín hiệu “cấm” được nối vào chân của bộ đếm
T1nghĩa là bộ đếm hoạt động khi “CẤM”=0 và ngừng hoạt động khi “CẤM” bằng
1.
Hình 8: Bảng Knaugh của phần tính toán thời gian đèn xanh
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
13
5. Phần điều khiển:
Bộ điều khiển yêu cầu 6 trạng thái ứng với thời gian đèn xanh và đèn vàng
sáng trên mỗi chiều và cả đèn đỏ 2 chiều đều sáng.
Thời gian của mỗi trạng thái này được trình bày như hình 9 . 6 trạng thái
được xác định như bảng dưới:
Hình 9: Phần tính toán thời gian đèn xanh
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
14
Trạng thái Đèn 1 Đèn 2
A XANH ĐỎ
B VÀNG ĐỎ
C ĐỎ ĐỎ
D ĐỎ XANH
E ĐỎ VÀNG
F ĐỎ ĐỎ
Hình 10: Bảng trạng thái ứng với các đèn
Lưu đồ trạng thái được biểu diễn:
Chú ý rằng bộ điều khiển chuyển trạng thái A và D sau mỗi T1,T2 (như đã
trình bày ở trên). Mỗi trạng thái B và E đều kết thúc sau một chu kỳ xung. Trạng
thái C và F kết thúc sau khi số xe đi vào đường và số xe ra khỏi đường bằng nhau
nghĩa là không còn xe trên đường.
Hình 11: Lưu đồ trạng thái
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
15
Trong lưu đồ trạng thái, các trạng thái được luân chuyển một cách liên tục
giống như trong một bộ đếm 6 trạng thái, nghĩa là hệ thông sẽ chuyển A-B-C-D-E-
F và cứ thế tiếp tục. thời gian của mỗi trạng thái thay đổi phụ thuộc vào 3 đầu vào
là T1,T2 và all clear.
Có vài cách có thể giải quyết bài toán thiết kế này. một phương pháp có thể
sử dụng đó là sử dụng một bộ đếm 6 với 6 đầu ra. Bộ đếm này sẽ đếm tăng khi
chuyển một trạng thái. Như một sự lựa chọn, phần trạng thái máy có thể được xây
dựng thông qua bảng trạng thái gồm 6 hàng và 8 cột, ứng với 6 trạng thái và 3 đầu
vào. Cách xây dựng này đòi hỏi phải có 3 FF và mạch logic phù hợp.
Ở đây chúng ta lựa chọn cách giải quyết là phương pháp gán trạng thái, phần
trạng thái hệ thống được thực hiện nhờ thanh ghi dịch 6 bit. Mỗi đầu ra của thanh
ghi dịch ứng với 1 trạng thái của hệ thống.
Mỗi đầu ra A và B điều khiển một đèn G1 và Y1, mỗi đầu ra D và E điều
khiển đèn G2 và Y2. Đèn R1 sáng khi cả G1 và Y1 đều tắt, tương tự như vậy R2
sáng trong khi cả G2 và Y2 tắt. quan hệ các đầu ra được thể hiện như dưới đây:
G1 = QA G2 = QD
Y1 = QB Y2 = QE
R1 = R2 =
Khi ấn nút RESET, giá trị bit đầu tiên của thanh ghi là 1 và các giá trị của
các bit khác là 0 để hệ thống khởi đầu với trạng thái A. Đầu vào cho phép dịch
được khởi động và thanh ghi dịch sẽ chuyển trạng thái ứng với mỗi điều kiện như
đã chỉ ra trong lưu đồ trạng thái. Những điều kiện đó được thể hiện trong phương
trình của tín hiệu cho phép dịch :
SHIFT_EN = (A.T1) + B + (C.CLR) + (D.T2) + E + (F.CLR)
Như trong hình 11. Tín hiệu cho phép dịch được AND với CLK và nối vào
chân CK1 của 74LS95, CLK cũng được nối vào CK2 của 74LS95.
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
16
Ngoài các thành phần trên, trên thiết kế còn có mạch nguồn tạo điện áp 5V
để nuôi các linh kiên trong mạch:
Hình 12: Bộ điều khiển
Hình 13: Mạch nguồn 5V
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
17
III. CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ
*) IC ổn áp 7805
Điện áp đầu : + 5V
Dòng điện đầu ra max : 1A
Điện áp đầu vào : 7- 20V DC
Hình 13: sơ đồ chân IC 7805
Tuy nhiên khi sử dụng IC 7805 chúng ta phải chú ý tới vấn đề tản nhiệt cho IC để
đảm bảo dòng và áp ra.
*)IC 74LS390:
Hình 14: Sơ đồ cấu trúc IC 74LS390
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
18
Mô tả chức năng : Vi mạch gồm 2 bộ đếm thập phân. Mỗi bộ đếm thập phân được
cấu tạo từ bộ đếm chia 2 (divide – by – two) và bộ đếm chia 5 (divide – by - fire).
Hai ngõ vào MR1 và MR2 là hai ngõ vào xóa tương ứng cho bộ đếm thập phân,
tích cực logic 1. CPA là ngõ vào xung Clock cho bộ đếm chia 2 và CPB là ngõ vào
xung cho bộ đếm chia 5. QA là ngõ ra bộ đếm chia 2 và QB là ngõ ra bộ đếm chia
5. Vi mạch có thể sử dụng làm bộ đếm thập phân hoặc làm các mạch chia tần số.
*)IC 74LS93:
Mô tả chức năng: tương tự là IC đếm 16. Có cấu tạo tương tự IC 74LS390 nhưng
gồm 2 bộ đếm chia 2 và chia 8.
Hình 15: Sơ đồ cấu trúc IC 74LS93
*)IC 74LS193:
Mô tả chức năng: IC 74LS193 là IC đếm 4 bit thuận nghịch đồng bộ sử dụng
sườn dương của xung vào, gồm 16 chân. Trong đó D0 – D3 là các chân vào dữ liệu
song song, Q0 – Q3 là các chân ra. IC có 2 chân vào xung UP và DOWN, khi xuất
hiện xung ở chân UP bộ đếm sẽ đếm lên và ở chân DOWN thì bộ đếm sẽ đếm
xuống.Chân /TCU và /TCD là các chân tín hiệu luôn ở mức tích cực cao. Khi bộ
đếm đếm tới số đếm cực đại là 15 khi xuất hiện sườn dương của xung vào chân
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
19
/TCU sẽ chuyển xuống mức tích cực thấp và duy trì cho đền khi xuất hiên sườn
dương của xung vào tiếp theo, tuy nhiên nó sẽ bị giữ chậm lại một chút. Chân MR
là chân reset, khi chân này ở mức cao nó sẽ “cấm” các chân vào khác và chốt các
chân ra Q0 – Q3 ở mức tích cực thấp. chân PL (prallel load – nạp song song ), khi
chân PL và MR ở mức tích cực thấp, giá trị logic của các chân vào dữ liệu song
song D0 – D3 sẽ được đưa ra các chân ra Q0 – Q3 mà không cần xung vào.
Hình 16: Sơ đồ chân chức năng IC 74LS193
*)IC 74LS191:
Mô tả chức năng: IC 74191 là IC đếm nhị phân đồng bộ thuận nghịch, có chức
năng tương tự IC 74LS193, nhưng IC 74191 không có chân vào xung để đếm
thuận nghịch riêng. Nếu chân D/U ở mức tích cực cao, khi chân CLK có xung vào
thì bộ đếm sẽ đếm xuống và nếu chân D/U ở mức tích cực thấp và chân CLK có
xung vào thì bộ đếm sẽ đếm lên.
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
20
Hình 17: Sơ đồ chân chức năng IC 74LS191
*)IC 74LS85:
Mô tả chức năng: 74LS85 là IC so sán