11037_Thiết kế hệ thống điều khiển giao thông một chiều

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 1
Mục lục
I.
PHÂN TÍCH BÀI TOÁN ………………………………………………………………………………………………………3
1.
Mô tảhệthống ………………………………………………………………………………………………………………….3
2.
Phư ơ ng án thiết kế…………………………………………………………………………………………………………….5
3.
Mô tảcác thành phần hệthống ……………………………………………………………………………………………5
II.
THIẾT KẾLOGIC ……………………………………………………………………………………………………………….7
1.
Phần tạo dao động:…………………………………………………………………………………………………………….7
2.
Phần xác định lư ợng xe trên đư ờng ……………………………………………………………………………………..9
3.
Phần xác định chênh lệch lư ợng xe theo mỗi hư ớng ……………………………………………………………10
4.
Phần tính toán thời gian đèn xanh:……………………………………………………………………………………..11
5.
Phần điều khiển:………………………………………………………………………………………………………………13
III.
CÁC LINH KIỆN SỬDỤNG TRONG THIẾT KẾ……………………………………………………………..17
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 2
LỜI NÓI ĐẦU
Trong hệthống giao thông của nư ớc ta hiện nay, vấn đềan toàn giao thông
và tránh ùn tắc giao thông là vấn đềhết sức cấp bách và đư ợc xã hội quan tâm. Vì
vậy các phư ơ ng tiện hư ớng dẫn giao thông đóng vai trò hết sức quan trong, nó góp
phần hạn chếnhững xung đột giao thông khi tham gia giao thông. Và trong các
phư ơ ng tiện hư ớng dẫn giao thông thì hệthống đèn điều khiển giao thông đóng vai
trò chủđạo góp phần làm giảm xung đột giao thông, tránh ùn tắc… Ở
nhiều nơ i,
giao thông 2 chiều buộc phải thay thếbằng giao thông 1 chiều như những cầu nhỏ
ởnông thôn, đư ờng đang sửa, những đoạn đư ờng hẹp hoặc cầu phụthay thếcầu
đang sửa… Để
các phư ơ ng tiện lư u thông đư ợc trên các đoạn đư ờng đó thì yêu
cầu phải có 1 hệthống đèn giao thông đặc biệt.
Vì lý do trên, chúng em lựa chọn đềtài “Thiết kếhệthống điều khiển giao
thông một chiều” làm đồán môn học “Điện tửsố”.
Chúng em xin chân thành cảm ơ n thầy Lê Xuân Bằng đã giúp đỡchúng em
thực hiện đồán này.
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 3
I. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN
Hệthống đèn tín hiệu giao thông này cho phép xe cộđi theo một hư ớng
trong một khoảng thời gian và sau đó dừng lại đểxe theo chiều ngư ợc lại đi. Với
mỗi lần đổi chiều, tín hiệu điều khiển giao thông phải dừng xe một chiều và đợi
cho trên đư ờng hết xe mới tiếp tục cho xe theo chiều ngư ợc lại đi. Và đểtiết kiệm
thời gian chờcho ngư ời tham gia giao thông, khoảng thời gian dành cho mỗi
hư ớng phải đư ợc điều chỉ
nh dựa vào lư ợng xe lư u thông qua hư ớng đó, ví dụvới
hư ớng mà nhiều xe hơ n thì khoảng thời gian lư u thông đư ợc tính toán dành cho
hư ớng đó sẽnhiều hơ n hư ớng ngư ợc lại.
trong đồán này chúng em sẽthiết kếmột hệthống điều khiển đèn tín hiệu
giao thông phù hợp nhằm điều khiển đèn tín hiệu ởhai đầu đư ờng một chiều cho
phép xe đi theo 2 hư ớng. mỗi cảm biến đư ợc đặt ởvịtrí thích hợp ởmỗi đầu
đư ờng nhằm phát hiện xe đang vào và xe đang ra khỏi đư ờng. thời gian dành cho
mỗi hư ớng đư ợc tính toán dựa vào lư u lư ợng xe cộđã dư ợc xác định nhờcác cảm
biến sau mỗi khoảng thời gian là 5 phút.
1. Mô tả hệ thống
Hình 1: Nút giao thông giao giữa đư ờng 2 chiều và đư ờng 1 chiều
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 4
Hệthống điều khiển đèn giao thông sẽđiều khiển đèn đỏ, vàng và xanh của
hai cột đèn tín hiệu (tư ơ ng ứng là R1,Y1,G1 của cột 1 và R2,Y2,G2 của cột 2 ) ở
hai đầu đư ờng. Giảsửrằng mỗi đèn trong 6 đèn đư ợc bật/tắt một cách riêng rẽvà
bộđiều khiển nhận tín hiệu từ2 sensor nhiệt S1 và S2. Trong bài toán này chúng
em chỉsửdụng sensor nhiệt nên phải giảthiết rằng tham gia giao thông chỉcó ôtô
và xe gắn máy. Mỗi sensor sẽcung cấp một xung khi có một phư ơ ng tiện đi qua.
Hoạt động của bộđiều khiển đư ợc tính khi đèn chuyển từmột màu sang màu
tiếp theo. Đểcho xe đi theo hư ớng 1, G1 sẽsáng trong thời gian T1,(thời gian này
sẽđư ợc tính toán lại sau mỗi 5 phút dựa vào lư u lư ợng xe trên đư ờng). Sau khoảng
thời gian T1, đèn vàng Y1 sẽsáng trong khoảng thời gian TY (trong thiết kếnày,
chọn thời gian cơ bản là) sau đó đèn đỏR1 sẽsáng trong khoảng thời cho đến khi
đèn xanh G1 sáng lần tiếp theo. Biểu đồthời gian đư ợc thểhiện ởhình 2
Hình 2: Lư u đồthời gian của bài toán
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 5
Với xe đi theo hư ớng 2, đèn G2 sẽkhông đư ợc bật cho đến khi hết xe đi
theo hư ớng 1 ởtrên đư ờng. Sốxe còn ởtrên đư ờng đư ợc xác định nhờso sánh số
xe đi vào đư ờng ( xác định bằng 1 sensor) và sốxe ra khỏi đư ờng (xác định bằng 1
sensor khác) . Khi hiệu sốxe giữa 2 sensor bằng không, thì sẽcoi như không còn
xe trên đư ờng. thời gian đèn xanh G2 sáng đư ợc tính bằng: T2= Ttot-T1, với Ttot là
tổng thời gian đèn xanh sáng. Tổng thời gian đèn xanh sáng Ttot sẽđư ợc chia cho
G1 và G2 dựa vào sựchênh lệch lư u lư ợng giao thông của mỗi hư ớng.
2. Phư ơ ng án thiết kế
Kỹ
thuật số, vi xửlý, vi điều khiển là lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽvà
có ứng dụng trong rất nhiều ngành sản xuất. việc thực hiện bài toán này cả3
phư ơ ng án: sửdụng mạch số, sửdụng bộvi điều khiển và sửdụng bộvi xửlý đều
hoàn toàn có thểđáp ứng đư ợc.
So sánh:
Sửdụng vi điều khiển
Sửdụng bộvi xửlý
Sửdụng mạch số
* Ư u điểm:
– Thành phần đơ n giản,
gọn nhẹ, không quá phức
tạp
– Giá thành thấp
– Dễlập trình, dễchỉ
nh
sửa
* Như ợc điểm:
– Tốc độchậm (không ảnh
hư ởng nhiều đến yêu cầu
bài toán), độồn định thấp
* Ư u điểm:
– Có thểgiải quyết bài
toán với những yêu cầu
phức tạp hơ n
* Như ợc điểm:
– Giá thành cao, hệthống
phức tạp cồng kềnh, khó
khăn trong tổchức hệ
thống
– Thiết kếtư ơ ng đối đơ n
giản, giá thành phù hợp
– Tốc độcao, hoạt động
ổn định,
Từnhững nhận xét trên, chúng em quyết định sửdụng mạch sốđểgiải quyết
bài toán
3. Mô tảcác thành phần hệ thống
Bộđiều khiển đèn giao thông gồm các thành phần như sau :
Phần tạo dao động
Phần xác định lư ợng xe trên đư ờng
Phần xác định chênh lệch lư u lư ợng xe theo mỗi hư ớng
Phần tính toán thời gian đèn xanh cho mỗi hư ớng
Phần điều khiển chung
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 6
1. Phần tạo dao động
Phần tạo dao động sẽcung cấp 1 nguồn xung tín hiệu và xung này sẽđư ợc
sửdụng đểtính thời gian trong mổi lần chuyển đèn. 10s khi đèn vàng sáng sẽ
đư ợc coi là thời gian ngắn nhất của cảhệ. Như vậy 1 nguồn xung co chu kỳ10s sẽ
đư ợc sửdụng ởđây. Tổng thời gian của đèn xanh trên mỗi chiều đi sẽđư ợc tính
lại sau 5 phút. Bởi vậy, bộtạo dao động sẽđếm tăng lên 1 khi nó dư ợc cung cấp 1
xung trong mỗi 5 phút.
2. Phần xác định lư ợng xe trên đư ờng
Phần xác định lư ợng xe trên đư ờng: đểbiết trên đư ờng còn xe chạy sau mỗi
lần đèn xanh sáng hay không, 1 bộđếm sẽđư ợc sửdụng đểso sánh giữa sốxe vào
nút giao(V) thông và sốxe ra khỏi nút(R). Nút sẽđư ợc coi là không có xe khi
V-R =0. Mỗi xe vào nút sẽghi nhận bằng 1 xung do 1 sensor tạo ra và mỗi xe ra
lại đư ợc ghi nhận bằng 1 xung do sensor khác tạo ra. Do vậy, chúng ta chỉchú ý
tới điều kiện V-R=0 còn con sốthực tếkhông đư ợc quan tâm ởđây. Bởi vậy
chúng ta sẽsửdụng 1 bộđếm thuận nghịch. Xung vào từsensor 1 (S1) sẽlàm bộ
đếm đếm lên và xung vào từsensor 2 (S2) sẽlàm bộđếm đếm xuống. Bộđếm sẽ
cho ra 1 tín hiệu khi thỏa mãn điều kiện V-R=0.
Hình 3: Sơ đồkhối của bộđiều khiển
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page 7
3. Phần xác định lư ợng theo mỗi hư ớng
Phần xác định lư u lư ợng theo mỗi hư ớng: đểxác định quan hệ
giữa thời
gian đèn xanh sáng trên mỗi chiều, 1 bộđếm cũng sẽđư ợc sửdụng đểđếm sốxe
qua nút trên mỗi chiều. tư ơ ng tựvới phần xác định lư ợng xe trên đư ờng ,phần xác
định lư u lư ợng xe theo mỗi hư ớng cũng sẽđếm lên khi xe qua 1 chiều và đếm
xuống khi xe qua chiều ngư ợc lại. Tuy nhiên xung từS1 sẽđư ợc sửdụng trong
cả2 chiều. Và bộđếm sẽbắt đầu lại sau mỗi năm phút, 1 xung từbộtạo dao động
sẽreset bộđếm về0 cho 5 phút tiếp theo.
4. Tính toán thời gian đèn xanh
Hệthống sẽtính toán lại thời gian đèn xanh T1,T2 sau mỗi 5 phút dựa trên
đầu ra của của phần đếm xe. Giảsửd1 là sốxe trên hư ớng 1 và d2 là sốxe trên
hư ớng 2. T1 sẽtăng nếu d1-d2>0 và sẽgiảm nếu d2-d1<0. T2 sẽđư ợc tính là giá trị: Ttot –T1. Giá trịgiới hạn sẽđư ợc sửdụng đểchắc chắn rằng T1 hoặc T2 sẽđư ợc giảm tối đa là 40s nhằm cải thiện tình trạng ùn tắc 2 đầu nút. 5. Phần điều khiển Phần điều khiển sẽphối 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 kỳ10s sẽđư ợc cung cấp bởi bộtạo dao động cho bộ điều khiển. Với chu kỳxung tư ơ ng đối dài như ởđây chúng ta sẽsửdụng IC định thời timer NE 555. Chu kỳxung của timer này đư ợc tính đơ n giản theo công thức: T = (Ra+2.Rb).C/ln2 Xung có chu kỳ10s có thểtạo ra bằng cách chọn tụvà điện trởnhư sau: Ra=200k ; Rb=200kΩ; C=24 F Hệthống yêu cầu 1 xung ngắn cuối mỗi chu kỳ5 phút, đây là thời gian bộ đếm bắt đầu và tính toán lại thời gian đèn xanh. Xung này đư ợc tạo ra từbộđếm 2 bit đơ n giản đếm tăng bởi bộtạo xung. Ta có: 5min =5*60s=30*10s ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ NGUYỄN NGỌC BÌNH Page 8 Trong thiết kếnày sẽphải sửdụng một modun đếm có hệsốđếm 30. IC 74LS390 là bộđếm thập phân 4 bit không đồng bộcó thểđư ợc sửdụng cho trư ờng hợp này. Trong bài toán, bộđếm 1này sẽđếm tăng sau mỗi 10s, và bộđếm 2 sẽđếm tăng khi bộđếm chuyển từ9->0.
Từbảng K ta thấy:
+) Bộđếm 1 không thểvư ợt quá 9, bộđếm 2 sẽtăng 2 đơ n vịkhi QA.QD=1
+) Tư ơ ng tự, bộđếm 2 không thểvư ợt quá 3.
+) Cả2 bộđếm có thểđư ợc RESET với điều kiện của bộđếm 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 lư ợng xe trên đư ờng
Như đã mô tảởphần trư ớc, trong nút giao thông đư ợc coi là không có xe
khi V-R = 0. Đểxác định sựkiện này 1 bộđếm nhịphân thuận nghịch sẽđư ợc sử
dụng. Xung từsensor S1, S2 sẽxuất hiện khi có xe đi vào hay rời khỏi nút. Ví dụ
đối với chiều 1(như hình minh họa ), xung từS1 chỉra rằng có một xe đi vào nút.
Trong khi với chiều ngư ợc lại nó cho biết có một xe đã đi ra khỏi nút và điều này
cũng tư ơ ng tựvới S2 như ng ngư ợc lại. Qua đó sựkhác nhau giữa xe đi vào và đi ra
khỏi nút giao thông mới có ý nghĩa, xung từS1 sẽlàm bộđếm đếm lên và xung từ
S2 làm bộđếm đếm xuống . Bất cứlúc nào khi sốđếm bằng không (bộđếm đã đếm
lên và đếm xuống một sốbằng nhau ) nghĩa là trên nút giao thông không còn xe.
IC đếm nhịphân thuận nghịch đư ợc sửdụng cho phần này có giá trịlà sốxe có
trong nút, nghĩa là giá trịcủa V-R. Ở
trư ờng hợp này nếu ta sửdụng bộđếm nhị
phân 4 bit nghĩa là có tối 15 xe trong nút tại một thời điểm. IC 74LS193 là bộđếm
nhịphân thuận vào sửdụng xung vuông đầu vào đểđếm lên hay đếm xuống.
Trong hình dư ới S1 là nguồn vào đểđếm lên và S2 đểđếm xuống. Một cổng NOR
4 đầu vào đư ợc sửdụng. Khi đầu ra của cổng NOR có mức logic 1 thì có nghĩa V-
R=0, tức là tất cảcác xe đi vào đư ờng 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 lư ợng xe theo mỗi hư ớng
Hoạt động của phần này chỉđơ n giản là tính sốxe qua nút từđó nó tính toán
sựkhác nhau giữa sốxe qua nút trên mỗi chiều. một bộđếm thuận nghịch lại đư ợc
sửdụng. Nó sẽđếm tăng lên khi có xe qua 1 hư ớng và giảm khi xe qua chiều
ngư ợc lại. Trong trư ờng hợp này chỉmột sensor là S1 đư ợc sửdụng với tín hiệu từ
bộđiều khiển cho biết hư ớng di chuyển của xe. Nhằm đơ n giản hóa cho mạch nó
sẽchỉnhận biết sựkhác nhau giữa sốxe lư u thông qua nút theo 2 chiều không lớn
hơ n 15 và chúng ta có thểsửdụng một bộđếm 4 bit đểthực hiện.
Một bộđếm nhịphân 4 bit 74LS193 sẽđư ợc sửdụng. Nó sẽtăng một đơ n vị
cho mỗi xung từS1 khi G1 sáng và giảm một đơ n vịcho mỗi xung từS1 khi G2
sáng. Bộđếm sẽđư ợc Reset sau 5 phút.
Hình 6: Phần xác định lư ợng xe trên đư ờng
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 kỳcủa nút giao thông là:Ttot = T1 + T2
Trong đó: +) T1: là thời gian tính toán cho đèn xanh G1 theo hư ớng 1
+) T2: là thời gian tính toán cho đèn xanh G2 theo hư ớng 2
Nếu lư u lư ợng xe trong mỗi 5 phút theo hư ớng 1 lớn hơ n theo hư ớng 2; T1
sẽtăng lên một đơ n vịthời gian còn T2 sẽgiảm một đơ n vịthời gian nhằm giữthời
gian tổng (Ttot) là không đổi. đồng thời nhằm cải thiện tình trạng ùn tắc ởhai đầu
nút, thời gian chờởmột đầu nút sẽđư ợc giảm xuống một giá trịhợp lý.
Trong thiết kếnày chúng ta sẽchọn tổng thời gian(Ttot) là 160s, giá trịnày
vừa đúng bằng 16 chu kỳxung CLK. Thời gian này sẽđư ợc phân chia cho T1,T2.
Sơ đồmạch đư ợc thểhiện như hình dư ới. IC 74LS93 ởđây sẽtăng sau mỗi 10s khi
G1 hoặc G2 sáng. Xung tín hiệu sẽbịvô hiệu khi G1 và G2 tắt. G1 bắt đầu sáng
khi giá trịđếm của IC bằng 0. IC so sánh 74LS85 sẽđảm bảo điều kiện t=T1, khi
Hình 7: Phần xác định chênh lệch lư ợng xe theo mỗi hư ớng
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
12
đó G1 tắt và bộđếm dừng lại cho đến khi G2 sáng. Sau đó bộđếm đếm tới 15(, khi
đó T2 sẽchuyển lên 1 làm bộđiều khiển tắt G2.
Việc tính toán thời gian cho T1 sẽđư ợc thực hiện bằng bộđếm thứ2. Bộ
đếm này sẽđếm từ0-7 sau mỗi lần reset nên T1=T2=80s và bộđếm sẽđếm tăng
hay giảm sau mỗi chu kỳ5 phút dựa trên kết quảcủa bộđếm xe nhằm xác định giá
trịcho T1. Một khoảng thời gian tối thiểu là 40 đư ợc áp dụng tăng hay giảm cho
T1,T2. Bởi vậy, bộđếm sẽkhông đếm giảm xuống nếu giá trịđếm t1=3 và không
đếm tăng nếu giá trịđếm t1=12. Điều kiện “cấm” cho việc đếm tăng hay giảm của
bộđếm đư ợc biểu diễn trên bảng Karnaugh trong hình dư ới. chú ý rằng ởđây cả
hai bảng đều không quan tâm tới giá trịsốđếm nhỏhơ n 3 và lớn hơ n 12.
Phư ơ ng trình biểu diễn quan hệ“cấm”:
CẤM =
D.
C +
.(QD.QC)
Trong đó DN là tín hiệu từ “phần xác định lư u lư ợng xe theo mỗi hư ớng”
cung cấp cho bộ đếm. tín hiệu “cấm” đư ợc 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 đư ợc trình bày như hình 9 . 6 trạng thái
đư ợc xác định như bảng dư ới:
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
Lư u đồ trạng thái đư ợc biểu diễn:
Chú ý rằng bộ điều khiển chuyển trạng thái A và D sau mỗi T1,T2 (như đã
trình bày ởtrên). 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 đư ờng và số xe ra khỏi đư ờng bằng nhau
nghĩa là không còn xe trên đư ờng.
Hình 11: Lư u đồtrạng thái
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
15
Trong lư u đồ trạng thái, các trạng thái đư ợc 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 phư ơ ng 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 đư ợc 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.
Ởđây chúng ta lựa chọn cách giải quyết là phư ơ ng pháp gán trạng thái, phần
trạng thái hệ thống đư ợc 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, tư ơ ng tự như vậy R2
sáng trong khi cả G2 và Y2 tắt. quan hệ các đầu ra đư ợc thể hiện như dư ới đây:
G1 = QA
G2 = QD
Y1 = QB
Y2 = QE
R1 =
R2 =
Khi ấn nút RESET, giá trịbit đầu tiên của thanh ghi là 1 và các giá trịcủa
các bit khác là 0 đểhệthống khởi đầu với trạng thái A. Đầu vào cho phép dịch
đư ợc khởi động và thanh ghi dịch sẽchuyển trạng thái ứng với mỗi điều kiện như
đã chỉra trong lư u đồtrạng thái. Những điều kiện đó đư ợc thểhiện trong phư ơ ng
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 đư ợc AND với CLK và nối vào
chân CK1 của 74LS95, CLK cũng đư ợc nối vào CK2 của 74LS95.
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
16
Ngoài các thành phần trên, trên thiết kếcòn có mạch nguồn tạo điện áp 5V
đểnuôi các linh kiên trong mạch:
Hình 12: Bộđiều 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 đồchân IC 7805
Tuy nhiên khi sửdụng IC 7805 chúng ta phải chú ý tới vấn đềtản nhiệt cho IC để
đảm bảo dòng và áp ra.
*)IC 74LS390:
Hình 14: Sơ đồcấu trúc IC 74LS390
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
18
Mô tảchức năng : Vi mạch gồm 2 bộđếm thập phân. Mỗi bộđếm thập phân đư ợc
cấu tạo từbộđếm chia 2 (divide – by – two) và bộđếm chia 5 (divide – by – fire).
Hai ngõ vào MR1 và MR2 là hai ngõ vào xóa tư ơ ng ứng cho bộđếm thập phân,
tích cực logic 1. CPA là ngõ vào xung Clock cho bộđếm chia 2 và CPB là ngõ vào
xung cho bộđếm chia 5. QA là ngõ ra bộđếm chia 2 và QB là ngõ ra bộđếm chia
5. Vi mạch có thểsửdụng làm bộđếm thập phân hoặc làm các mạch chia tần số.
*)IC 74LS93:
Mô tảchức năng: tư ơ ng tựlà IC đếm 16. Có cấu tạo tư ơ ng tựIC 74LS390 như ng
gồm
2
bộ
đếm
chia
2
và
chia
8.
Hình 15: Sơ đồcấu trúc IC 74LS93
*)IC 74LS193:
Mô tảchức năng: IC 74LS193 là IC đếm 4 bit thuận nghịch đồng bộsửdụng
sư ờn dư ơ ng của xung vào, gồm 16 chân. Trong đó D0 – D3 là các chân vào dữliệu
song song, Q0 – Q3 là các chân ra. IC có 2 chân vào xung UP và DOWN, khi xuất
hiện xung ởchân UP bộđếm sẽđếm lên và ởchân DOWN thì bộđếm sẽđếm
xuống.Chân /TCU và /TCD là các chân tín hiệu luôn ởmức tích cực cao. Khi bộ
đếm đếm tới sốđếm cực đại là 15 khi xuất hiện sư ờn dư ơ ng của xung vào chân
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
19
/TCU sẽchuyển xuống mức tích cực thấp và duy trì cho đền khi xuất hiên sư ờn
dư ơ ng của xung vào tiếp theo, tuy nhiên nó sẽbịgiữchậm lại một chút. Chân MR
là chân reset, khi chân này ởmức cao nó sẽ“cấm” các chân vào khác và chốt các
chân ra Q0 – Q3 ởmức tích cực thấp. chân PL (prallel load – nạp song song ), khi
chân PL và MR ởmức tích cực thấp, giá trịlogic của các chân vào dữliệu song
song D0 – D3 sẽđư ợc đư a ra các chân ra Q0 – Q3 mà không cần xung vào.
Hình 16: Sơ đồchân chức năng IC 74LS193
*)IC 74LS191:
Mô tảchức năng: IC 74191 là IC đếm nhịphân đồng bộ
thuận nghịch, có chức
năng tư ơ ng tự
IC 74LS193, như ng IC 74191 không có chân vào xung đểđếm
thuận nghịch riêng. Nếu chân D/U ởmức tích cực cao, khi chân CLK có xung vào
thì bộđếm sẽđếm xuống và nếu chân D/U ởmức tích cực thấp và chân CLK có
xung vào thì bộđếm sẽđếm lên.
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ SỐ
NGUYỄN NGỌC BÌNH
Page
20
Hình 17: Sơ đồchân chức năng IC 74LS191
*)IC 74LS85:
Mô tảchức năng: 74LS85 là IC so sánh 4 bit đểso sánh 2 sốnhịphân A,B; mỗi số
đư ợc đư a vào song song trên các chân tư ơ ng ứng là A0 – A3 và B0 – B3. Và IC có
các chân ra là A>B,AB,IA