mạch đếm xe ô tô ra vào

Chia sẻ: Nguyen Thi Ngoc Hoa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

209
lượt xem 60
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

hiện nay các bãi đổ xe công cộng như ở thành phố, khu chung cư, hội chợ...việc quãn lý gặp nhiều khó khăn.số lượng xe ra vào ngẫu nhiên,có lúc nhiều có lúc ít lai có lúc quá tải... công việc quãn lý tưởng chừng đơn giản song lại tốn nhiều nhân lực.bên cạnh có việc kiểm soát vé cũng khó khăn.....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: mạch đếm xe ô tô ra vào

Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè Më ®Çu: HiÖn nay , c¸c b·i ®ç xe c«ng céng nh− ë c¸c khu phè, khu chung c−, héi chî...viÖc qu¶n lý gÆp nhiÒu khã kh¨n. Sè l−îng xe vµo vµ xe ra lµ ngÉu nhiªn, cã lóc nhiÒu xe, cã lóc Ýt xe, nhiÒu khi l¹i ¸ch t¾c qu¸ t¶i. C«ng viÖc qu¶n lý t−ëng chõng nh− ®¬n gi¶n song l¹i tèn nhiÒu nh©n lùc: ng−êi th× b¸n vÐ, ng−êi thu vÐ ng−êi th× ph¶i th−êng xuyªn gi¸m s¸t sè l−îng xe cã trong b·i...bªn c¹nh ®ã viÖc kiÓm so¸t vÐ lµ còng khã kh¨n. Tong thùc tÕ cã thÓ sö dông c¸c ph−¬ng tiÖn hoµn toµn tù ®éng, kh«ng nh−ìng gi¶n ®−îc nh©n lùc , ®¸p øng ®−îc kinh tÕ mµ cßn cã thÓ kiÓm so¸t ®−îc sè l−îng vÐ trong ngµy, th¸ng quý... S¬ ®å khèi cña hÖ thèng nh− sau: HTV GM-HT K§HT THV §V TN THR §T T=N S¬ ®å khèi cña hÖ thèng Trong ®ã: - Khèi THV, THR lµ tÝn hiÖu vµo vµ tÝn hiÖu ra ( thù tÕ lµ c¸c c¶m biÕn ). Hai khèi nµy cã nhiÖm vô nhËn biÕt «t« vµo vµ ra b·i ®Ó ®−a ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn bé ®Õm. - Khèi §V lµ bé ®Õm. Bé ®Õm nµy cã nhiÖm vô ®Õm sè l−îng «t« vµo b·i ( cã thÓ theo ngµy, th¸ng... ), tõ ®ã cã thÓ kiÓm tra ®−îc sè l−îng vÐ, tr¸nh thÊt tho¸t. Bé ®Õm cã tÝn hiÖu ®Çu vµo lÊy tõ c¸c c¶m biÕn vµ th−êng cã dung l−în lín. - Khèi §T lµ bé ®Õm thuËn ng−îc. Bé ®Õm nµy cã nhiÖm vô ®Õm sè l−îng «t« cã trong b·i. Bé ®Õm cã tÝn hiÖu ®Çu vµo lÊy tõ c¸c c¶m biÕn. Khi cã «t« v¸o th× bé thuËn lµm viÖc, ®Çu ra cña bé ®Õm t¨ng lªn mét gi¸ trÞ nhÞ ph©n. Khi cã «t« ra th× bé ng−îc lµm viÖc, ®Çu ra cña bé ®Õm gi¶m xuèng mét gi¸ trÞ nhÞ ph©n. Gi¸ trÞ nhÞ ph©n ë ®Çu ra bé ®Õm chÝnh lµ sè «t« cã trong b·i. Nh− vËy bé ®Õm nµy chØ cÇn dung l−¬ng lín h¬n N mét chót lµ dc. - Khè GM-HT lµ gi¶i m· vµ hiÓn thÞ 7 thanh, hiÓn thÞ gi¸ trÞ thùc sè l−îng «t« cã trong b·i. Bé m«n ®iÖn tö ♣1
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè - Khè SS lµ khèi so s¸nh. Kèi nµy cã nhiÖn vô so s¸nh gi¸ trÞ nhÞ ph©n ë ®Çu ra bé ®Õm §T víi gi¸ trÞ ®Æt tr−íc N. Thùc chÊt lµ so s¸nh sè «t« cã trong b·i víi sè «t« ®Þnh møc cña b·i N,®Ó tõ ®ã ®−a ra c¸c tÝn hiÖu hiÓn thÞ cho phï hîp. - Khè K§HT lµ khuÕch ®¹i vµ hiÓn thÞ kÕt qu¶ cña bé so s¸nh, gióp ng−êi ®iÒu khiÓn «t« biÕt cã ®−îc phÐp cho xe vµo b·i hay kh«ng. I. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn A. C¶m biÕn vµ c¸ch bè chÝ 1. NhiÖm vô cña c¶m biÕn: Nh− ta ®· biÕt, ®èi t−îng ®iÒu khiÓn trong hÖ thèng lµ c¸c ®Ìn hiÓn thÞ, chu«ng. C¸c tr¹ng th¸i cña c¸c ®èi t−îng ®ã phô thuéc vµo sè l−îng «t« vµo vµ ra b·i. V× vËy cÇn ph¶i cã mét bé phËn nµo ®ã nhËn biÕt ®−îc «t« vµo vµ ra b·i ®Ó d−a ra c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn thÝch hîp. §Ó nhËn biÕt ®−îc «t« vµo vµ ra b·i ta cã thÓ sö dông c¸c bé c¶m biÕn (Sensor ), c¶m biÕn cã rÊt nhiÒu lo¹ nh− c¶m biÕn lùc, c¶m biÕn ®é rung, c¶m biÕn quang...song trong thùc trong thùc tÕ ng−êi ta th−êng dïng c¶m biÕn quang v× lo¹i c¶m biÕn nµy cã ®é chÝnh x¸c vµ tuæi thä cao. C¶m biÕn gåm cã hai phÇn: PhÇn ph¸t ¸nh s¸ng hång ngo¹i vµ phÇn thu ¸nh s¸ng hång ngo¹i ( nh− h×nh vÏ ). ¸nh s¸ng TÝn hiÖu ®iÖn Ph¸t quang Thu quang PhÇn ph¸t ¸nh s¸ng hång ngo¹i cã nhiÖm vô ph¸t ra tia hång ngo¹i cã c−êng ®é hîp lý. PhÇn thu ¸nh s¸ng hång ngo¹i cã nhiÖm vô chuyÓt ¸nh s¸ng thµnh tÝn hiÖu ®iÖn ®Ó ®−¬ vµo ®iÒu khiÓn. 2.C¸ch bè chÝ c¶m biÕn: C¶m biÕn ®−îc ®Æt ë hai bªn cæng vµo, mét bªn ®Æt phÇn ph¸t quang, mét bªn ®Æt phÇn thu quang. Khi «t« ®i vµo cæng, ¸nh s¸ng bÞ chÆn l¹i, c¶m biÕn ®−a ra mét xung ®iÖn, xung ®iÖn ®ã chÝnh lµ tÝn hiÖu nhËn biÕt «t« ®· ®i qua cæng. §Ó m¹ch ®iÖn lµm viÖc, kh«ng bÞ t¸c ®éng nhÇm, ta cÇn bè chÝ Ýt nhÊt hai c¶m biÕn trong mét cöa. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai c¶m biÕn xa nhau nhÊt kh«ng ®−îc lín h¬n chiÒu dµi ng¾n nhÊt cña mét «t« . Nh− vËy «t« ph¶i ch¾n tÊt c¶ c¸c c¶m biÕ th× tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn míi ®−îc ph¸t ra. §iÒu ®ã thËt ®¬n gi¶n, ta chØ viÖc cho c¸c tÝn hiÖu cña c¸c c¶m biÕn qua cæng AND. B. Mét sè lo¹i c¶m biÕn quang. 1. §i èt ph¸t quang: a. CÊu t¹o: Bé m«n ®iÖn tö ♣2
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè §i èt ph¸t quanggäi t¾t lµ LED (Light Emitting Diot) ®−îc lµm tõ c¸c chÊt Ga As, Ga P, GaAs P. Lo¹i LED ph¸t s¸ng dïng lµm linh kiÖn quang b¸o , chiÕu s¸ng, lo¹i LED hång ngo¹i dïng ®Ó truyÒn tÝn hiÖu trong c¸c bé gÐp quang, ®äc tÝn hiÖu, bé phËn truyÒn tin quang häc víi tÇn sè rÊt cao tíi MHz. *Mét sè lo¹i LED th«ng dông: -LED GaAs cho ¸nh s¸ng hång ngo¹i mµ m¾t th−êng kh«ng nh×n thÊy ®−îc -LED GaP lµ lo¹i b¸n dÉn kh«ng ph¸t s¸ng.Tuy nhiªn ng−êi ta cã thÓ chÕ t¹o ®i èt ph¸t quang b»ng c¸ch pha thªm t¹p chÊt ®¼ng ®iÖn nh− Nit¬ vµ ZnO... Tuú t−ng lo¹i t¹p chÊt mµ ®i èt cã thÓ cho ra c¸c lo¹i mÇu s¾c kh¸c nhau nh− ®á, cam, vµng, xanh l¸ c©y. -LED GaAsP, khi thay ®æi hµm l−îng P sÏ cho ra ¸nh s¸ng kh¸c nhau nh− ®á, cam, vµng. -LED SiC khi pha thªm t¹p chÊt sÏ cho ra ¸nh s¸ng mÇu xanh ra trêi. b.Nguyªn lý lµm viÖc: LED kh«ng cÇn kÝnh läc mµ vÉn cho ra mÇu s¾c . Sù ph¸t ra ¸nh s¸ng cña LED trªn nguyªn t¾c hoµn toµn kh¸c víi bãng ®Ìn ®iÖn b×nh th−êng. Trong lo¹i ®Ìn nµy , n¨ng l−îng ®−îc gi¶i phãng do sù t¸i hîp ®iÖn tö- lç trèng ë gÇn chuyÓn tiÕp P-N cña §i èt sÏ lµm ph¸t sinh Photon. §i èt ph¸t quang cã cÊu chóc víi líp chuyÓn tiÕp P-N vµ còng cã ®Æc tr−ng kü thuËt nh− c¸c lo¹i ®i èt th«ng th−êng kh¸c. Tuy nhiªn, LED cã møc ng−ìng ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn tõ 1,6 ÷ 5V vµ dßng ®iÖn thuËn cã trÞ sè nhá th−êng kho¶ng vµi mA ®Õn vµi chôc mA. §iÖn ¸p ng−îc cña LED t−¬ng ®èi thÊp kho¶ng 3 ÷ 5V nªn khi sö dông LED trong nguån xoay chiÒu cÇn m¾c mét ®i èt th−êng song song vµ ng−îc chiÒu víi nã ®Ó nèi t¾t ®iÖn ¸p ng−îc ( h×nh-2) . R R +U DIODE UAC DIODE H×nh-1 H×nh-2 Khi sö dông LED ta ph¶i lu«n nèi LED nèi tiÕp víi mét ®iÖn trë ®Ó h¹n chÕ dßng (h×nh-1). - U : §iÖn ¸p nguån U −UD R= - UD : §iÖn ¸p ng−ìng cña LED ID - ID : Dßng ®iÖn qua LED §iÖn ¸p ng−ìng cña LED cã c¸c gi¸ trÞ sau: Bé m«n ®iÖn tö ♣3
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè stt Lo¹i LED §iÖn ¸p ng−ìng (V) 1 §á 1,6 ÷ 2 2 Cam 2,2 ÷ 3 3 Xanh l¸ c©y 2,7 ÷ 3,2 4 Vµng 2,4 ÷ 3,2 5 Xanh ra trêi 3,0 ÷ 5 6 Hång ngo¹i 1,8 ÷ 5 * LED lµ linh kiÖn phæ th«ng cña quang ®iÖn tö, nã cã −u ®iÓm lµ tÇn sè ho¹t ®éng rÊt cao, thÓ tÝch nhá, c«ng suÊt tiªu hao nhá, thêi gian håi phôc nhanh, ®é bÒn tèt. §êi sèng cña LED cao h¬n bãng ®Ìn th−êng rÊt nhiÒu. Tuæi thä cña LED kho¶ng 105 giê (sau 105 giê c«ng suÊt ph¸t cña LED gi¶m ®i cßn mét nöa), cã nghÜa lµ LED cã thÓ ®èt s¸ng trong vßng 10 n¨m. Song LED cã nh−îc ®iÓm lµ rÊt nhËy víi nhiÖt ®é, c−êng ®é ¸nh s¸ng gi¶m ®i khi nhiÖt ®é t¨ng. Khi nhiÖt ®é t¨ng 10C(®o ë 250C) LED ®æ gi¶m ®é s¸ng 1,5%, vµng gi¶m 0,7%, xanh l¸ c©y 0,5%. Khi nhiÖt ®é t¨ng ®iÖn ¸p ng−ìng cña LED còng thay ®æi theo. c. LED bÈy thanh: Mét trong nh÷ng øng dông cña ®i èt ph¸t quang lµ hiÓn thÞ bÈy thanh. Bé chØ thÞ bÈy thanh ®−îc dïng phæ biÕn ®Ó biÓu thÞ kÕt qu¶ th«ng tin b»ng sè thËp ph©n nhê ®Æc ®iÓm cã cÊu t¹o ®i«t ph¸t quang (LED) hay tinh thÓ láng. LED bÈy thanh cã lo¹i anèt chung vµ cã lo¹i cat«t chung. HiÖn nay LED bÈy thanh ®−îc dïng nhiÒu trong c¸c thiÕt bÞ hiÓn thÞ sè. +U +Ucc R D abcdefg. b c d e f T T a g a H×nh- 3 LED bÈy thanh cã anèt chung a vµ cat«t chung b Bé m«n ®iÖn tö ♣4
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè R D b a b c d e f g B×nh th−êng c¸c ®ièt ph¸t quang a, b, c, d, e, f, g kh«ng ph¸t s¸ng.øng víi mçi tæ hîp nhÞ ph©n ë ®Çu vµo, mét vµi trong sè 7 thanh ®Çu ra nhËn ®−îc tÝn hiÖu "1" (thÕ cao) kÝch thÝch chóng ph¸t s¸ng vµ hiÖn h×nh sè thËp ph©n t−¬ng øng. LED bÈy thanh ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng c¸c lo¹i IC gi¶i m· nh− IC 7447,7448 hä logic hay 4511, 4513 hä CMOS. 2. Quang trë Quang trë lµ ®iÖn trë phô thuéc ¸nh s¸ng. §Æc tr−ng cña quang trë lµ sù phô thuéc cña ®iÖn trë vµo th«ng l−îng bøc x¹ vµ phæ cña bøc x¹ ®ã. C¬ së vËt lý cña quang trë lµ hiÖn t−îng quang dÉn, hiÖn t−îng gi¶i phãng ®iÖn tö trong vËt liÖu d−íi t¸c dông cña ¸nh s¸ng lµm t¨ng ®é dÉn cña vËt liÖu Quang trë ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸ch t¹o mét mµn b¸n dÉn trªn nÒn c¸ch ®iÖn nèi ra hai ®Çu kim lo¹i råi ®Æt trong mét vá nhùa, mÆt trªn cã líp thuû tinh trong suèt ®Ó nhËn ¸nh s¸ng bªn ngoµi t¸c ®éng vµo RS ¸nh s¸ng H×nh- 4: KÝ hiÖu vµ ®Æc tÝnh cña quang trë Quang trë cã trÞ sè ®iÖn trë thay ®æi kh«ng tuyÕn tÝnh theo ®é s¸ng chiÕu vµo nã. §iÖn trë cña quang trë khi bÞ chiÕu s¸ng gi¶m rÊt nhanh khi ®é s¸ng t¨ng lªn. Khi kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng quang trë cã gi¸ trÞ rÕt lín tíi hµng MΩ, khi d−îc chiÕu víi c−êng ®é ¸nh s¸ng ®ñ lín th× quang trë cã gi¸ trÞ ®iÖn trë rÊt nhá kho¶ng vµi chôc Ω. Bé m«n ®iÖn tö ♣5
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè Quang trë cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó biÕn ®æi xung quang thµnh xung ®iÖn. Sù ng¾t qu·ng cña xung ¸nh s¸ng chiÕu lªn quang trë sÏ ®−îc ph¶n ¸nh gi¸n tiÕp qua xung ®iÖn. V× vËy cã thÓ dïng lo¹i c¶m biÕn nµy ®Ó ®Õm vËt, m¹ch ®iÖn thùc hiÖn nh− h×nh-5. +U +U R R2 R3 R R2 R4 T Ur T2 Ur T1 R1 R1 a H×nh-5 : b H×nh –5 lµ s¬ ®å øng dông cña quang trë trong viÖc t¹o ra tÝn hiÖu xung ®iÖn. - ë s¬ ®å h×nh a khi quang trë kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng, ®iÖn trë cña nã rÊt lín, T kho¸ Ur cã møc ®iÖn ¸p cao. Khi quang trë ®−îc chiÕu s¸ng víi c−êng ®é ¸nh s¸ng ®ñ lín, ®iÖn trë cña nã nhá lµm T ®−îc ph©n cùc vµ më b·o hoµ, Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp. -T−¬ng tù s¬ ®å h×nh b khi quang trë ®−îc chiÕu s¸ng Ur cã møc ®iÖn ¸p cao. Khi quang trë kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng, Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp. 3. Quang ®ièt (Photodiot) Photodiot cã cÊu t¹o b¸n dÉn gièng nh− ®i èt nh−ng ®Æt trong vá c¸ch ®iÖn cã mét mÆt lµ nhùa hay thuû tinh trong suèt ®Ó nhËn ¸nh s¸ng bªn ngoµi chiÕu vµo vµ nèi víi PN cña ®i èt, cã lo¹i dïng thÊu kÝnh héi tô ®Ó nhËn ¸nh s¸ng. §èi víi Photodiot khi ph©n cùc thuËn th× viÖc chiÕu s¸ng hay che tèi th× dßng ®iÖn thuËn hÇu nh− kh«ng ®æi. Ng−îc l¹i khi ph©n cùc ng−îc nÕu ®−îc chiÕu s¸ng th× dßng ®iÖn ng−îc lín h¬n nhiÒu lÇn so víi khi bÞ che tèi. Do nguyªn lý trªn Photodiot ®−îc sö dông ë tr¹ng th¸i ng−îc trong c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn theo ¸nh s¸ng.Víi hiÖu øng quang ®iÖn Photodiot cho mét ®iÖn ¸p khi ®−îc chiÕu s¸ng. Do ®ã cã thÓ lµm viÖc mµ kh«ng cÇn mét ®iÖn ¸p bªn ngoµi. Tuy nhiªn, khi cã mét ®iÖn ¸p ng−îc ®Æt vµo th× chÕ ®é lµm viÖc cña Photodiot sÏ tuyÕn tÝnh h¬n, dßng ng−îc sÏ lín h¬n. Ds Is H×nh- 6 Photodiot lµm + R viÖc khi ph©n cùc ng−îc Ucc Bé m«n ®iÖn tö ♣6
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè Photodiot cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó biÕn ®æi xung quang thµnh xung ®iÖn. Sù ng¾t qu·ng cña xung ¸nh s¸ng chiÕu lªn Photodiot sÏ ®−îc ph¶n ¸nh gi¸n tiÕp qua xung ®iÖn. V× vËy cã thÓ dïng lo¹i c¶m biÕn nµy ®Ó ®Õm vËt, m¹ch ®iÖn thùc hiÖn nh− h×nh-7. +Uc +Uc Ds R3 Ds R3 R5 R1 R1 R4 T2 Ur T Ur T1 R2 R2 a b +U +Uc Ds Ds R5 R3 R3 R1 R1 + R5 UN R6 Ur UN T UP Ur UP R2 R2 R4 -Uc R4 -Uc Dz c d H×nh-7 - Nguyªn lý lµm viÖc cña s¬ ®å h×nh 7a,b gièng nh− phÇn quang trë ®· nªu ë trªn. -Víi s¬ ®å h×nh 7c ta sö dông m¹ch so s¸nh dïng IC K§TT víi ®iÖn ¸p ng−ìng lÊy trªn R4 kh«ng ®æi vµ lu«n d−¬ng, ®Çu ra cña K§TT lËt tr¹ng th¸i khi tÝn hiÖu ®−a tíi ®Çu vµo kh«ng ®¶o thay ®æi. Khi Photodiot Ds ®−îc chiÕu s¸ng UP < UN nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp, khi Photodiot Ds kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng UP > UN nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p cao. Trong s¬ ®å nµy Dz dïng ®Ó c¾t phÇn xung ©m. - Víi s¬ ®å h×nh 7d nguyªn lý lµm viÖc t−¬ng tù nh− h×nh c song tÝn hiÖu ra Ur cã gi¸ trÞ ng−îc l¹i. 4. Quang Transistor ( Phototransistor ): VÒ cÊu t¹o b¸n dÉn Phototransistor cã thÓ coi nh− gån nh− mét Photodiot vµ mét transistor, tong ®ã Photodiot lµm nhiÖm vô c¶m biÕn quang ®iÖn cßn transistor lµm nhiÖm vô khuÕch ®¹i. Photodiot ®−îc sö dông ë ®©y lµ mèi nèi PN gi÷a cùc C vµ cùc B v× tongTransistor khi ph©n cùc cho c¸c ch©n th× BE ph©n cùc thuËn cßn CB ph©n cùc ng−îc nªn khi CB ph©n cùc ng−îc vµ ®−îc chiÕu s¸ng th× dßng ®iÖn dß ICB sÏ t¨ng cao h¬n b×nh th−êng rÊt nhiÒu. Dßng ®iÖn dß ICB sÏ trë thµnh dßng IB vµ ®−îc Transistor khuyÕch ®¹i. Bé m«n ®iÖn tö ♣7
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè §é khuÕch ®¹i cña Phototransistor tõ 100 ®Õn 1000 lÇn vµ kh«ng tuyÕn tÝnh theo c−êng ®é ¸nh s¸ng chiÕu vµo. TÇn sè lµm viÖc cùc ®¹i cña Phototransistor kho¶ng vµi kHZ. §Ó t¨ng ®é nhËy ng−êi ta cßn chÕ t¹o lo¹i Transistor ghÐp Darlington ( Darlington Phototransistor ) Ts T T H×nh- 8: Trong tr−êng hîp bá hë cùc B th× m¹ch lµm viÖc theo nguyªn lý cña Phototransistor cßn nÕu bá ngá cùc E th× m¹ch lµm viÖc theo nguyªn lý cña Photodiot h×nh- 9. R R H×nh- 9 Phototransistor cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó biÕn ®æi xung quang thµnh xung ®iÖn. Sù ng¾t qu·ng cña xung ¸nh s¸ng chiÕu lªn Phototransistor sÏ ®−îc ph¶n ¸nh gi¸n tiÕp qua xung ®iÖn. V× vËy cã thÓ dïng lo¹i c¶m biÕn nµy ®Ó ®Õm vËt, m¹ch ®iÖn thùc hiÖn nh− h×nh-10 . +Uc +Uc R R1 R R1 R2 Ds T +Ur +Ur Ds Ts Ts a b Bé m«n ®iÖn tö ♣8
+Uc +Uc Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè R1 R2 R3 R1 R2 R3 R6 Un + R5 Un + R5 +Ur Up Up T UA741 Ur UA741 Ds Ds Ts R4 -Uc Dz Ts R4 -Uc c d H×nh -10 Víi s¬ ®å h×nh 10a khi TS ®−îc chiÕu s¸ng Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp, khi Ts kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng Ur cã møc ®iÖn ¸p cao. - Víi s¬ ®å h×nh 10b khi TS ®−îc chiÕu s¸ng Ur cã møc ®iÖn ¸p cao, khi Ts kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp. - Víi s¬ ®å h×nh 10c ta sö dông m¹ch so s¸nh dïng IC K§TT víi ®iÖn ¸p ng−ìng lÊy trªn R4 kh«ng ®æi vµ lu«n d−¬ng, ®Çu ra cña K§TT lËt tr¹ng th¸i khi tÝn hiÖu ®−a tíi ®Çu vµo ®¶o thay ®æi. Khi Phototransistor Ts ®−îc chiÕu s¸ng UP < UN nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp, khi Ts kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng UP > UN nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p cao. Trong s¬ ®å nµy Dz dïng ®Ó c¾t phÇn xung ©m. - Víi s¬ ®å h×nh 10d khi ®Çu ra cña IC K§TT cã møc ®iÖn ¸p cao Transistor T më b·o hoµ nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp. Khi ®Çu ra cña IC K§TT cã møc ®iÖn ¸p thÊp Transistor T kho¸ nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p cao. Bé m«n ®iÖn tö ♣9
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè II.ThiÕt kÕ bé ®Õm sè l−îng «t« vµo b·i Sè l−îng «t« vµo b·i phô thuéc vµo sè l−îng «t« ra khái b·i, nh−ng sè l−îng «t« ra khái b·i lµ ngÉu nhiªn nªn viÖc thiÕt kÕ bé ®Õm cã dung l−îng chÝnh x¸c lµ khã kh¨n. Song viÖc ®ã lµ kh«ng cÇn thiÕt. Bëi v×, bé ®Õm ë ®©y chØ ®¶m nhiÖm ch−c n¨ng kiÓm tra sè l−îng «t« theo ®Þnh kú cã thÓ lµ tõng ngµy, tõng th¸ng hoÆc tõng quý...V× vËy, ®Ó thiÕt kÕ bé ®Õm hîp lý ta ph¶i c¨n cø vµo t×nh h×nh cô thÓ, mËt ®é «t« cña khu vùc. Bé ®Õm lo¹i nµy th−êng cã dung l−îng lín vËy ta nªn thiÕt kÕ bé ®Õm cã dung l−îng ch½n vµ ghÐp theo kiÓu m« Q1 mçi m« ®un lµ mét bé ®Õm cã sè bÝt cèQ4 ®un, Q2 Q3 ®Þnh vµ cã nhí. TÝn hiÖu nhí cña m« ®un nµy lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cña m« ®un kia. 1.Bé ®Õm song song. CE E C J Q J CP Q J CP Q J CP Q CP K QN K QN K QN K QN Xung xo¸ R R R R F1 F2 F3 F4 R RESET H×nh 11: Bé ®Õm nhÞ ph©n thuËn 4 bit, m«dun 16 dïng c¸c trg¬ v¹n n¨ng JK kªt hîp víi c¸c cæng logic, cã logic t¹o nhí. Tõ h×nh 11 ta thÊy: CE = Q0.Q1.Q2.Q3.E ; J3 = K3 = Q0.Q1.Q2.E ; J2 = K2 = Q0.Q1.E J1 = K1 = Q0.E ; J0 = K0 = E. Bé m«n ®iÖn tö ♣1 0
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè - E: lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, E = "1" cho phÐp bé ®Õm lµm viÖc, E = "0" tr¹ng th¸i cña bé ®Õm kh«ng ®æi. - Tr¹ng th¸i cña mét trig¬ bÊt kú sÏ chØ lËt khi J = K =1 vµ xung ®ång bé chuyÓn ®æi tõ "1" vÒ "0" (gi¶ thiÕt trig¬ ®−îc x©y dùng tõ c¸c phÇn tö NAND), ®iÒu nµy còng cã nghÜa lµ tr¹ng th¸i cña mét trig¬ bÊt kú sÏ chØ lËt khi tÊt c¶ c¸c ®Çu ra Q cña c¸c trig¬ cÊp thÊp h¬n ®Òu nhËn trÞ "1". - TÝn hiÖu nhí CE nhËn trÞ "1" khi bé ®Õm ®· ®Çy (Q0=Q1=Q2=Q3=E ="1") Khi cÇn bé ®Õm0 cã 3 dung l−îng lín h¬n ng−êi ta tiÕn hµnh ghÐp liªn 15 2 ÷2 24 ÷ 27 28 ÷ 211 212 ÷ 2 tiÕp c¸c m« ®un ®Õm víi mçi m« ®un lµ bé ®Õm nhÞ ph©n ®ång bé 4 bit m« E CE E CE E CE E CE ®un 16 nh− h×nh 11. C C C C 4 R 4 R 4 R 4 R Xung ®Õm 4 4 4 4 Xung xo¸ H×nh 12: Bé ®Õm nhÞ ph©n ®ång bé 16 bit H×nh 12 ®−a ra cÊu tróc cña bé ®Õm nhÞ ph©n ®ång bé 16 bit, dung l−îng 216-1 xung ®−îc x©y dùng b»ng c¸ch ghÐp liªn tiÕp 4 bé ®Õm 4 bit cã logic t¹o nhí 2. Bé ®Õm nèi tiÕp Q1 Q2 Q3 1 CE C J Q J Q J Q CP CP CP K QN K QN K QN Xung ®Õm R R R R F1 F2 F3 RESET Bé m«n ®iÖn tö ♣1 H×nh 13: Bé ®Õm nhÞ ph©n thuËn 3 bit, m«dun 8 dïng c¸c trg¬ v¹n n¨ng JK, xung ®Õm lËt víi s−ên ©m, cã logic t¹o nhí. 1
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè Tr¹ng th¸i cña mét rig¬ bÊt kú sÏ chØ lËt khi ®Çu ra Q cña trig¬ cÊp thÊp h¬n kÒ nã chuyÓn gi¸ trÞ tõ 1 vÒ 0. V× vËy, §Ó tr¹ng th¸i cña trig¬ bÊt kú chØ lËt khi ®Çu ra Q cña trig¬ cÊp thÊp h¬n kÒ nã chuyÓn ®æi tõ "1" vÒ "0" th× c¸c ®Çu vµo ®iÒu khiÓn cña c¸c trig¬ ph¶i cïng nhËn trÞ "1" (J=K=1). Xung cÇn ®Õm ®−îc ®−a vµo mét c¸ch tuÇn tù t¹i lèi vµo ®ång bé (cöa C ) cña trig¬ ®Çu tiªn F1. §Çu ra Q cña trig¬ tr−íc ®−îc nèi víi ®Çu vµo ®ång bé C cña trig¬ tiÕp theo cÊp cao h¬n (Qi nèi víi Ci+1). Tõ h×nh vÏ ta thÊy CE = Q1.Q2.Q3 . TÝn hiÖu nhí CE nhËn trÞ "1" khi bé ®Õm ®· ®Çy (Q1=Q2=Q3 ="1") Khi cÇn bé ®Õm cã dung l−îng lín h¬n ng−êi ta tiÕn hµnh ghÐp liªn tiÕp c¸c m« ®un ®Õm víi mçi m« ®un lµ bé ®Õm nhÞ ph©n kh«ng ®ång bé 3 bit m« ®un 8nh− h×nh 14. §Çu ra nhí cña m« ®un nµy lµ ®Çu vµo ®ång bé cña m« ®un kia. Nh− vËy mét m« ®un nµo ®ã sÏ chcØ ®−îc lµm viÖc khi m« ®un cÊp thÊp h¬n nã ®· lµm viÖc xong. 20 ÷ 22 23 ÷ 25 26 ÷ 28 29 ÷ 211 C CE C CE C CE C CE Xung ®Õm R R R R Xung xo¸ H×nh 14: Bé ®Õm nhÞ ph©n kh«ng ®ång bé12 bit • Chó ý : Bé m«n ®iÖn tö ♣1 2
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè ë bé ®Õm nèi tiÕp, ®Çu vµo ®iÒu khiÓn ®Ó lËt tr¹ng th¸i ra cña bé ®Õm chÝnh lµ ®Çu vµo ®ång bé. V× vËy, khi sö dông bé ®Õm nèi tiÕp cÇn chó ý tíi xung ®ång bé ®−îc khÝch thÝch theo s−ên ©m hay s−ên d−¬ng. §èi víi bé ®Õm tiÕn, nÕu xung ®ång bé ®−îc khÝch thÝch theo s−ên ©m th× ®Çu ra Qi ®−îc ®−a vµo ®Çu vµo Ci+1. Cßn nÕu xung ®ång bé ®−îc khÝch thÝch theo s−ên d−¬ng th× ®Çu ra Q i ®−îc ®−a vµo ®Çu vµo Ci+1. §èi víi bé ®Õm lïi th× ng−îc l¹i III. ThiÕt kÕ bé ®Õm tiÕn lïi víi m« ®un bÊt kú 1. Nguyªn t¾c chung: Bé ®Õm tiÕn lï võa thùc hiÖn chøc n¨ng ®Õn tiÕn võa thùc hiÖn chøc n¨ng ®Õm lïi. NÕu ®Õm ®Õm tiÕn, mçi lÇn ®Çu vµo cã xung ®Õm th× ®Çu ra cña bé ®Õm t¨ng lªn mét gi¸ trÞ nhÞ ph©n. NÕu ®Õm ®Õm lïi, mçi lÇn ®Çu vµo cã xung ®Õm th× ®Çu ra cña bé ®Õm gi¶m ®i mét gi¸ trÞ nhÞ ph©n. Nh− vËy, bé ®Õm tiÕn lïi t¹i mét thêi ®iÓm chØ thùc hiÖn hoÆc ®Õm tiÕn hoÆc ®Õm lïi chø kh«ng thÓ thùc hiÖn ®ång thêi ®Õm tiÕn vµ ®Õm lïi. VËy ®Ó bé ®Õm lµm viÖc ®−îc ta ph¶i cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Õm tiÕn vµ ®iÒu khiÓn ®Õm lïi. Gäi L lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Õm tiÕn, M lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Õm lïi, nh− ph©n tÝch ë trªn th× Lvµ M ph¶i lµ phñ ®Þnh cña nhau L = M §Çu vµo ®iÒu khiÓn cña mét trig¬ trong bé ®Õm K ( cã thÓ lµ C, J, K ) : + Lµ C, J, K víi bé ®Õm kh«ng ®«ng bé + Lµ J,K víi bé ®Õm ®«ng bé L K L T 0 N H×nh 15 K N 1 T M B¶ng tr¹ng th¸i cña m¹ch ®iÒu khiÓn ®Õm thuËn, ®Õm bg−îc - L = 1 thùc hiÖu ®Õm tiÕn - L = 0 thùc hiÖn ®Õm lïi Tõ b¶ng tr¹ng th¸i ta cã K = LT + LN T lµ ®iÒu khiÓn ®Õm tiÕn, N lµ ®iÒu khiÓn ®Õm lïi * VËy ®Ó thiÕt kÕ bé ®Õm tiÕn lïi ta ph¶i thiÕt kÕ bé ®Õm tiÕn giªng, bé ®Õm lïi giªng ( ViÖc thiÕt kÕ ë ®©y lµ t×m hµm cña c¸c ®Çu vµo kÝch hay ®Çu vµo ®iÒu khiÓn cña c¸c trig¬ trong bé ®Õm ). Sau ®ã tæng hîp l¹i nh− h×nh 15. Bé m«n ®iÖn tö ♣1 3
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè 2. Bé ®Õm ®ång bé C¸c b−íc thùc hiÖn (cho c¶ bé ®Õm tiÕn v¸ bé ®Õm lïi ) + B−íc 1 : Ph©n tÝch yªu cÇu thiÕt kÕ, x¸c ®Þnh sè l−îng vµ chñng lo¹i cña c¸c trig¬. + B−íc 2 : VÏ gi¶n ®å thêi gian, b¶ng tr¹ng th¸i vµ ®−a ra ®å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i. + B−íc 3 : X¸c ®Þnh c¸c hµm ®Çu vµo kÝch + B−íc 4 : VÏ s¬ ®å. 3. VÝ dô 3.1 VÝ dô 1: ThiÕt kÕ bé ®Õm nhÞ ph©n tiÕn, lï modul 5 dïng trig¬ T ®ång bé. Trig¬ T ®ång bé : Qn+1 Qn Qn+1 Tn Tn Qn+1 Tn Q 0 Qn Qn 0 0 0 T 0 1 Trig¬ 0 1 1 1 Qn T Q 1 0 C 1 0 1 1 1 0 a) b) c) H×nh 1: a) M¹ch m« pháng; b) B¶ng tr¹ng th¸i; d) c) B¶ng chuyÓn tiÕp; d) B¶ng ®Çu vµo kÝch a. ThiÕt kÕ bé ®Õm tiÕn + B−íc 1 : Ph©n tÝch yªu cÇu thiÕt kÕ, x¸c ®Þnh sè l−îng vµ chñng lo¹i cña c¸c trig¬. Theo bµi ra . B«i ®Õm ®Õm ®−îc tèi ®a 4 xung, xung thø 5 ®−a bé ®Õm trë vÒ vÞ trÝ ban ®Çu. Nh− vËy, sè trig¬ ph¶i tho¶ m·n 2N > 5 , chän N = 3 Sè trig¬ sö dông x©y dùng bé ®Õm : 3 ( Sè tr¹ng th¸i d− : 3 ). + B−íc 2 : VÏ gi¶n ®å thêi gian, b¶ng tr¹ng th¸i vµ ®−a ra ®å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i. Bé m«n ®iÖn tö ♣1 4
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè Gi¶n ®å thêi gian, b¶ng tr¹ng th¸i : Sè Tr¹ng th¸i c¸c C Trig¬ ®Õm 1 2 3 4 5 0 Xung (22) (21) (20) t vµo F2 F1 F0 Q0 0 0 0 0 0 t 1 0 0 1 Q1 2 0 1 0 0 t 3 0 1 1 Q2 4 1 0 0 0 5 0 0 0 t H×nh 2: Gi¶n ®å thêi gian cña bé ®Õm mo®un 5, b¶ng tr¹ng th¸i, víi xung ®ång bé lËt víi s−ên xuèng • §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i cña bé ®Õm . Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 H×nh 3: §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i cña bé ®Õm 3 bit m«®un 5. + B−íc 3 : X¸c ®Þnh c¸c hµm ®Çu vµo kÝch. * B¶ng tr¹ng th¸i tæng thÓ . Tr¹ng th¸i c¸c trig¬ ®Õm Tr¹ng th¸i c¸c hµm Xung HiÖn t¹i TiÕp theo ®Çu vµo kÝch ®Õm Q2 Q1 Q0 Q’2 Q’1 Q’0 T2T T1T T0T Bé m«n ®iÖn tö ♣1 5
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 1 1 0 0 1 3 0 1 1 1 0 0 1 1 1 4 1 0 0 0 0 0 1 0 0 H×nh 4: B¶ng tr¹ng th¸i minh ho¹ qu¸ tr×nh lµm viÖc cña bé ®Õm nhÞ ph©n m« ®un 5 ®−îc x©y dùng tõ 3 trig¬ ®Õm T. * X¸c ®Þnh c¸c hµm ®Çu vµo kÝch. T0T T1T T2T QQ QQ QQ Q2 1 000 01 11 10 Q2 1 000 01 11 10 Q2 1 000 01 11 10 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 x x x 1 0 x X x 1 0 x x x T0T = Q 2 T1T = Q0 T2T = Q2. Q1 + Q1.Q0 = Q 2 .Q 1 .Q 1 .Q 0 b. ThiÕt kÕ bé ®Õm lïi + B−íc 1 : Nh− bé ®Õm tiÕn + B−íc 2 : VÏ gi¶n ®å thêi gian, b¶ng tr¹ng th¸i vµ ®−a ra ®å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i. Gi¶n ®å thêi gian, b¶ng tr¹ng th¸i : Tr¹ng th¸i c¸c Sè C Trig¬ ®Õm 1 2 3 4 5 Xung (22) (21) (20) 0 t vµo F2 F1 F0 Q2 0 0 0 0 0 1 1 0 0 t Q1 2 0 1 1 0 t 3 0 1 0 4 0 0 1 Q0 0 5 0 0 0 t Bé m«n ®iÖn tö ♣1 6
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè H×nh 2: Gi¶n ®å thêi gian cña bé ®Õm lïi mo®un 5, b¶ng tr¹ng th¸i, víi xung ®ång bé lËt víi s−ên xuèng • §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i cña bé ®Õm . Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 H×nh 3: §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i cña bé ®Õm lïi 3 bit m«®un 5. + B−íc 3 : X¸c ®Þnh c¸c hµm ®Çu vµo kÝch. * B¶ng tr¹ng th¸i tæng thÓ . Tr¹ng th¸i c¸c trig¬ ®Õm Tr¹ng th¸i c¸c hµm Xung HiÖn t¹i TiÕp theo ®Çu vµo kÝch ®Õm Q2 Q1 Q0 Q’2 Q’1 Q’0 T2N T1N T0N 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 2 0 1 1 0 1 0 0 0 1 3 0 1 0 0 0 1 0 1 1 4 0 0 1 0 0 0 0 0 1 H×nh 4: B¶ng tr¹ng th¸i minh ho¹ qu¸ tr×nh lµm viÖc cña bé ®Õm nhÞ ph©n m« ®un 5 ®−îc x©y dùng tõ 3 trig¬ ®Õm T. * X¸c ®Þnh c¸c hµm ®Çu vµo kÝch. T0N T1N T2N QQ QQ QQ Q2 1 000 01 11 10 Q2 1 000 01 11 10 Q2 1 000 01 11 10 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 Bé1m«n ®iÖn tö x 1 x x 1 1 x x x 1 1 x ♣1 x x 7
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè *VÏ bé ®Õm tiÕn lïi: KÕt hîp c¸c ®Çu vµo kÝch cña bé ®Õm tiÕn vµ bé ®Õm lïi víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ta cã: T0 = LT0T+ L T0N =L Q 2 + L ( Q0 + Q1 + Q2 ) T1 = LT1T+ L T1N = LQ0 + L ( Q2 + Q1 Q0 ) T2 = LT2T+ L T2N = L(Q2. Q1 + Q1.Q0) + L Q0 Q1 L Q0 Q1 Q2 C J Q J Q J Q CP CP CP K QN K QN K QN R R R R C Dn Qn+1 DHÝnh : S¬ ®å nguyªn lý bé ®Õm tiÕn lïi m« ®un 5 Q Trig¬ 0 0 Qn C D Q 0 1 Qn 1 0 0 1 1 1 H×nh 1: s¬ ®å m« pháng mét trig¬ D. H×nh 2: b¶ng tr¹ng th¸i cña trig¬ D. Qn+1 C, Dn Qn Qn+1 C D Qn 00 01 11 10 Bé m«n ®iÖn tö 0 0 0 ♣1- 0 0 0 1 0 0 1 1 81 1 0 1 0
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè 3.2 Bé ®Õm tiÕn m«®un 9 x©y dùng tõ Trig¬ D ®ång bé. • Trig¬ trÔ D ( Delay). C Dn Qn+1 D Q Trig¬ 0 0 Qn C D Q 0 1 Qn 1 0 0 1 1 1 H×nh 1: s¬ ®å m« pháng mét trig¬ D. H×nh 2: b¶ng tr¹ng th¸i cña trig¬ D. Qn+1 C, Dn Qn Qn+1 C D Qn 00 01 11 10 0 0 0 - 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 - H×nh 3: B¶ng chuyÓn tiÕp. H×nh 4: B¶ng ®Çu vµo kÝch. * Sè trig¬ sö dông x©y dùng bé ®Õm : 4 ( Sè tr¹ng th¸i d− : 7 ) * Gi¶n ®å thêi gian . Xung nhÞp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 t Q1 0 t Q2 0 t Q3 0 t Bé m«n ®iÖn tö ♣1 Q4 9
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè H×nh 5: Gi¶n ®å thêi gian m« t¶ ho¹t ®éng cña bé ®Õm m«®un 9. * §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i . H×nh 6: §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i cña bé ®Õm nhÞ ph©n 4 bit m«®un 9. * Thµnh lËp b¶ng tr¹ng th¸i tæng thÓ . Tr¹ng th¸i c¸c Trig¬ ®Õm Tr¹ng th¸i hµm ®Çu vµo STT c¸c Trig¬ HiÖn t¹i TiÕp theo Q3 Q2 Q1 Q0 Q’3 Q’2 Q’1 Q’0 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 Bé m«n ®iÖn tö ♣2 0