Đề tài Mạch điều khiển tín hiệu đèn giao thông

Lời nói đầu Kỹ thuật điện tử ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ và đang được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực như công nghệ thông tin, công nghiệp… Để có sự phát triển lớn mạnh như vậy là do đã ứng dụng kỹ thuật số vào kỹ thuật điện tử để có được một tốc độ nhanh hơn và chất lượng cao hơn. Đất nước ta trải qua 2 cuộc chiến tranh gian nan và vất vả chính vì thế đã kéo theo sự tụt hậu của nền kinh tế. Trong thời kỳ mới của nền kinh tế còn yếu kém đang trên đà đi lên phát triển mạnh mẽ trong mọi lĩnh vực nói chung và ngành điện tử - viễn thông nói riêng. Song lớp trẻ đã không ngừng học hỏi những thành tựu khoa học kỹ thuật để đáp ứng được nhu cầu phát triển của ngành điện tử - viễn thông. Là một học sinh trung học chuyên nghiệp được đào tạo 2 năm em đã nắm được những kỹ năng cơ bản của kỹ thuật mạch. Bởi vậy việc giao đề tài "Mạch điều khiển tín hiệu đèn giao thông" đã giúp em có cơ hội được mở mang kiến thức về lĩnh vực quan trọng này. Đề tài của em với nội dung là: Phần I: Tìm hiểu những về năng cơ bản của kỹ thuật mạch. Phần II: Các mạch ứng dụng trong mạch tự động điều khiển tín hiệu đèn giao thông. Phần I: Kỹ thuật điện cơ bản Chương I: Các linh kiện điện tử I. Khái niệm về mạch điện tử và nhiệm vụ. * Các mạch điện tử có nhiệm vụ gia công tín hiệu theo theo những thuật toán khác nhau chúng được phân loại theo dạng tín hiệu được xử lý. - Tín hiệu là số đo (điện áp trong dòng điện) của một quá trình, sự thay đổi của tín hiệu theo thời gian tạo ra tin tức hữu ích. - Trên quan điểm kỹ thuật người ta đã phân ra làm 2 loại tín hiệu. + Tín hiệu tương tự. + Tín hiệu số. - Tín hiệu tương tự là tín hiệu biến thiên liên tục theo thời gian và có thể nhận mọi giá trị trong khoảng biến thiên của nó. - Tín hiệu số là tín hiệu đã được rời rạc hoá về thời gian và lượng tử hoá về biên độ nó được biểu diễn bởi những tập hợp xung tại những điểm đo rời rạc. - Tín hiệu có thể được: khuếch đại, điều chế, tách sóng, chỉnh lưu, nhớ, đo, truyền đạt, điều khiển, biến dạng, tính toán (cộng trừ, nhân, chia) các mạch điện tử có nhiệm vụ thực hiện các thuật toán này. II. Những linh kiện cơ bản trong kỹ thuật mạch điện tử. 1.II. Điện trở. - Nói một cách khái quát điện trở là một linh kiện vô tuyến điện có tác dụng ngăn trở dòng điện. Đơn vị được tính bằng hàng ôm, KW, MW. Có 2 loại điện trở đó là điện trở tĩnh và điện trở động. * Điện trở tĩnh: là loại điện trở không chỉnh được và có trị số đã định sẵn. Trong điện trở tĩnh lại có 2 loại điện trở: điện trở than và điện trở dây. * Điện trở than dùng 1 lớp than dẫn điện hay các hợp chất hữu cơ, có loại dùng hỗn hợp cacbon hay than chì với chất cách điện bọc bên ngoài vỏ có dạng hình trụ. Loại điện trở than có công suất chịu tải 1,4W đ vài W. Trị số của điện trở được thể hiện bằng các vạch màu và được ấn định từ 0 đ 9. + Trên điện trở thường có 4 vạch nằm ngay cạnh trái. Ba vạch đầu dùng để xác định trị số điện trở và vạch thứ tư là trị số sai biệt. * Cấu tạo: X1, X2, X3, X4 R = * Điện trở dây: Thường dùng một dây kim loại có kích thước lớn hoặc nhỏ tùy theo giá trị điện trở và được bọc bằng 1 lớp cao sánh hoặc sứ để cách điện. Loại này cũng thường có hình dạng là hình trụ hoặc hình chữ nhật, chịu công suất tải và nhiệt lớn từ 1/4 W đ vài trăm W. * Điện trở động: Còn được gọi là biến trở hay chiết áp, biến trở cũng có 2 loại. bằng than hay bằng dây. - Điện trở than thường có hình tròn với núm hoặc hình chữ nhật có cần kéo. Loại này khi thiết kế thường gắn bên ngoài để người sử dụng theo ý muốn. Trị số thường in ngay trên vỏ sắt của biến trở thường vài trục W đ ngàn mW. - Biến trở dây thường được dùng trong lĩnh vực điện tử công nghiệp do sức hiệu dòng tải và công suất lớn. * Hình dạng: ứng dụng điện trở trong kỹ thuật mạch. Các điện trở cả những chức năng khác nhau. Như tạo mạch phân áp cho Tranzitor mạch phối hợp trở kháng mặc dù thuần túy hay trở kháng. * Có 2 cách ghép điện trở trong mạch. + Mắc nối tiếp Rtd = R1 + R2 + … + Rn. + Mắc song song Rtd = R1. R2 … Rn Quan trọng đến công suất. P = I2. R. 2.II. Tụ điện. + Tụ điện là linh kiện rời với chức năng tích và phóng điện được dùng rất nhiều trong các mạch và thiết bị điện tử. Tụ điện có nhiều loại và kích cỡ khác nhau và sử dụng với nguồn AC cũng như nguồn đẫNG Cơ. * Về nguyên lý tụ điện gồm 2 bán cực kim loại được ngăn cách bằng 1 chất cách điện có phẩm chất cao được gọi là điện môi tại số tụ điện càng lớn chất dung môi càng cao hoặc bản cực càng lớn. Khi phân loại tụ điện ta thường dựa vào điện môi như tụ giấy, tụ mica, tụ gốm… + Trong mạch điện tụ điện thường kí hiệu là C, trị số đo bằng fara, micrô fara, nanôfara, picôpara. 1mF = 10-6F 1NF = 10-9F 1pF = 10-12F * Do chức năng của tụ điện ta có thể chia tụ điện thành 4 loại: tụ điện giỏi, tụ fanfaloum, tụ polystyreme và tụ xanh lục. A. Tụ điện giải. + - q b (d) (c) (b) (a) + Tụ giả còn được gọi là tụ hoá được cấu tạo bằng 1 lớp giấy mỏng cách điện trên có tráng 1 lớp nitrat bạc. Có điện tích nhỏ hơn dùng làm cực dương. Tất cả được quấn tròn và bỏ vào trong 1 vỏ nhôm cùng với 1 dung dịch tựa như một lại dấu cách điện. Một dây được bịt kín bằng 1 miếng cao su hoặc ba cơ lết và chỉ để ló ra 1 hoặc 2 bảo cực. (hình a, b và c) cực tích được đánh dấu ngang trên vỏ bọc cùng với trị số điện dung và điện áp chịu tải. Những tụ điện này thường có chục số từ 1mF đ vài chục ngàn mF với điện áp từ vài vôn đ và trăm vôn. Các tụ hoá thường dùng để lọc nguồn, tụ bền lọc giữa các tầng mạch với nhau. Ngoài rra còn có 1 loại tụ hoá dùng cho điện áp AC. Cấu tạo của loại tụ này cũng giống như cọc tụ đẫNG Cơ. Tụ loại này cũng có 1 hay nhiều cực tính dương. Đối với loại tụ mang nhiều cực tính dương thì từng cực tính được mang những trị số điện dung khác nhau. Cực âm của tụ thường là vỏ tụ (hình d) tụ này thường gặp trong các TV sử dụng đèn điện tử. * Dù tụ điện được sử dụng theo nhu cầu nào đi nữa thì cực tính của tụ luôn luôn được gắn với đúng cực tính của nguồn điện. * Tụ Tantalum. Tụ Tantalum là 1 tụ điện có hình dẹp được cấu tạo bằng 1 loại chất dẻo tổng hợp, bên trong tráng 1 lớp bạc mỏng với diện tụ nhỏ hơn để làm cực tính dương. Tụ này được đánh dấu cực tính rõ rệt và có trị số điện dung dưới 1 mF. Cách áp dụng màu sắc cho trị số tụ điện cũng tương tự như điện trở. * ứng dụng: những tụ hoá có trị số vài ngàn mF thường dùng làm bộ lọc nguồn DC với mục đích loại bỏ các đỉnh tín hiệu của AC còn sót lại sau khi qua bộ nắn dòng. Đôi khi các tụ còn làm các mạch nhân đôi điện áp. + Khi 2 tụ ghép nối tiếp trị số điện dung giảm và ghép song song trị số điện dung tăng. Những tụ hoá mang trị số nhỏ hơn thường làm các tụ liên lạc ghép các tầng với nhau. + Khi tụ mắc song song với 1 điện trở sẽ tạo ra 1 mạch cộng hưởng tần số. F = Với cách áp dụng công thức trên để có 1 tần số cộng hưởng trong 1 giải pháp tần rộng người ta thay thế tụ tính bằng tụ xoay. + Trong lãnh cực âm thanh người ta thường dung các tụ và trở để thiết kế các mạch điều chỉnh âm sắc và âm lượng với những tần số khác nhau từ đơn giản đến phức tạp. 3.II. Cuộn dây. - Cuộn dây còn được gọi là cuộn cảm gồm những lớp dây đồng có trang 1 lớp cách điện quấn chồng lên nhau trên 1 lõi. Lõi của cuộn dây có thể là: Giấy, ferit sắt, không khí tuỳ theo mức độ tần số mếch sử dụng mà sử dụng các lõi trên. - Trị số của cuộn dây tính bằng Hery và mili Hery. 1 hery = 1000MH. - Thông thường trên cuộn dây ít ghi trị số và những cuộn dây nhỏ thường được minh hoạ bằng mầu sắc. Tuỳ theo việc sử dụng các cuộn dây trong mạch điện mà cuộn dây có hình thù khác nhau. - Với tính năng đa dạng của cuộn dây từ công suất nhỏ đến công suất lớn với dòng chịu phải cao, ta có thể tích toán để thiết kế cho phù hợp. * ứng dụng: Bạn có thể dùng hiệu ứng cảm ứng của cuộn dây để lắp ráp bộ lọc phân tần. 4.II. Biến áp. - Biến áp còn gọi là biến thế có nhiệm vụ tăng áp hoặc hạ áp. Bộ biến áp thường được quấn thêm lõi sắt từ và có tối thiểu 2 cuộn dây quấn chồng lên nhau. Cuộn thứ nhất có thể là 1 loại 2 cuộn dùng cho 2 điện thế ngõ vào với hiệu điện thế khác nhau gọi là cuộn sơ cấp. Cuộn thứ 2 có thể là 1 hoặc nhiều cuộn nối tiếp nhau hoặc rời từng cuộn để dùng do nhiều mức điện áp đầu ra. - Tuỳ vào việc sử dụng mà biến áp có nhiều kích cỡ khác nhau, tại đây điện áp và dòng tải khác nhau tới vài chụ miliampe đ hàng trăm ampe. - Trong ứng dụng tuỳ vào các kết cấu mạch mà các biến áp có nhiều công dụng khác nhau như biến áp chiu dòng tải nhỏ (với chụ miliampe) các mạch dao động (ngang, dọc trong TV), mạch dẫn tín hiệu, biến áp, xuất âm. Đối với các biến áp có dòng tải và điện lớn thường được dùng trong các biến áp nguồn như hạ áp hoặc cao áp. * ứng dụng: Do tính chất đa dụng của biến áp, bạn có thể tự quấn 1 biến áp đổi điện 110VAC/220VAC và ngược lại. và 1 biến áp điều chỉnh về nguyên lý khi ta đưa 1 điện áp AC ở đầu vào ta sẽ có 1 điện áp thích hợp ở đầu ra. 5.II. Điốt: - Điốt là 1 linh kiện bán dẫn do 2 lớp vật liệu bán dẫn P - N ghép lại thành. Tiếp xúc giữa P - N có thể là một mặt cũng có thể là 1 điểm tuỳ theo yêu cầu chức năng hoạt động của diốt. Do đặc tính của mạch điện diôt có nhiều loại và hình dạng khác nhau. * Diốt chỉnh lưu: Còn gọi là điốt nắn điện dùng để biến đổi dòng điện từ AC thành DC loại điốt này có thể được chế tạo từ Silicon hoặc geemanium hai loại này có điện áp ngưỡng khác nhau. Với lại Silicon là 0,6V còn geemanium là 0,2V. - Khi hoạt động ở phân cực ngược điện áp tăng đến 1 giá trị nào đó vùng tiếp giáp P - N sẽ bị đánh thủng và dòng điện ngược tăng vọt lên. ở chế độ này cần phải đảm bảo toả nhiệt tốt cho vùng tiếp giáp. Do đó khi sử dụng điốt nào chọn giá trị ngược tốc độ của mạch nhỏ hơn so với điện áp ngưỡng. vùng tiếp giáp P - N - Khi giá trị điện áp ngược và giá trị dòng chỉnh lưu cho phép của đi ốt không đạt yêu cầu. Ta có thể chọn nhiều điốt cùng loại mắc nối tiếp hoặc song song. Trường hợp không đủ giá trị điện áp ngược ta mắc các điốt nối tiếp nhau kèm theo các điện trở R sao cho dòng qua chúng lớn hơn vài lần so với dòng ngược qua điốt để điều hoà giá trị điện trở ngược khác nhau giữa các điốt cùng loại. Để điều hoà tốc độ phục hồi điện áp trên các điốt ta mắc thêm các tụ song với điốt giá trị điện dung của tụ này lớn hơn vài lần so với điện dung của điốt. Tuy nhiên với cách mắc này sẽ thất thoát năng lượng và ảnh hưởng đến hệ số chỉnh lưu. Nếu cố trị dòng chỉnh lưu không đạt ta mắc các điốt song song nhau và điều hoà dòng cho các điốt bằng điện trở. * Chú ý: khi lắp điốt vào, mắc nên để ý cực tính của nó có loại điốt được vẽ kí hiệu ngoài vỏ có loại không có ta phải dùng đồng hồ đo để xác định cực tính. * ứng dụng: Với mục đích chỉnh lưu điện áp mà các loại điôt này thường nắn nguồn AC thành DC. Từ vài vôn đến vài trăm vôn. Out * Điốt ổn áp: là 1 loại điốt dùng để ổn định điện áp hay nói cách khác là ấn định hiệu số điện thế không vượt quá mức điện áp cho phép. - Tùy vào sử dụng trong mạch điện mà điốt ổn áp có nhiều loại khác nhau. Để phân biệt trên vỏ điốt ngoài ký hiệu điốt thường có thêm 1 dấu chấm và kế đến là giá trị điện áp cực đại. - Khi sử dụng điốt ổn áp cần lưu ý đến các thôgn số sau: + Điện áp ổn định (VZ) là giá trị điện áp của điốt khi dòng qua nó (IZO-BUTAN) nắm trong vùng hoạt động. + Dòng ổn định cho phép tối thiểu được xác định bằng giá trị dòng qua điốt trước khi dòng tăng đột ngột. + Dòng ổn định tối đa cho phép được xác định theo công thức tán xạ của điốt để hoạt động an toàn. Công suất hoạt động cho phép của điốt ổn áp silicon có thể từ 100mW đến 50W. * ứng dụng: Để ổn định nguồn dòng điện áp 1 chiều dùng điốt ổn áp ta có thể lắp 1 mạch nguyên lý sau: Để nâng cao tính ổn định của mạch, người ta dùng nhiều tầng ổn áp. * Điốt quang: (LED - LIGAT E aritting Điốt). - Đây là loại điốt bán dẫn có khả năng biến đổi năng lượng điện thành năng lượng quang. Cấu tạo của điốt này có dạng đặc biệt với vỏ bằng kim loại hoặc bằng nhựa có cửa sổ trong suốt để năng lượng quang có thể phát qua. - Khi LED được phân cực thuận điện tử từ lớp bán dẫn M chuyển sang lớp bán dẫn P. Tái hợp với lỗ dẫn ngang vùng hiên của tiếp giáp P - M và lập tức ra ánh sáng. Tuỳ theo vật liệu chế tạo mà điốt quang có những mầu sắc khác nhau. * ứng dụng: Điốt phát quang không chỉ dùng làm bộ chỉ thị cho các thiết bị điện tử mà còn sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kiểm tra đo lường khác. - Do đặc tuyến V - ampe của điốt quang khá dốc nên khi sử dụng cần biết giá trị điện áp hoạt động và dòng cực đại của nó. 6.II. Dinisto hai chiều (DIAC). - Đây cũng là 1 dạng bán dẫn bốn lớp nhưng có khả năng dẫn điện 2 chiều. - Điện áp mở của Diac đều giống nhau cả 2 chiều thuận và nghịch và điện áp này thường nằm trong khoảng 200V - 400V. - Diac có thể chịu dòng tải qua nó từ 3A á 30A. Để kích mở Diac, người ta dùng 1 xung điện có biên độ khoảng 5mA. * ứng dụng: Người ta dùng diac tạo các mạch xung để điều khiển đóng mở các mạch khác. 7.II. Thyristo. Thyristo còn gọi là SCR khác với Tinisto là có thêm 1 cực ở lớp bán dẫn P của bán dẫn 4 lớp. Cực này gọi là cực điều khiển. Nếu không có điện cực điều khiển chức năng tương tự như Dinisto. Ghi G ngắt: RAK = RKA = Ơ - Khi có điện kích vào cực G thì CR dẫn. - Chỉnh lưu cong suất lớn. UA >> UG ³ UK Nối A với G thì KR giống như 1 điốt phân cực thuận. * ứng dụng: Do SCR chỉ dẫn điện khi có 1 điện áp dương kích vào cực khiển. nê linh kiện này sử dụng rất nhiều trong mạch bảo vệ, điều khiển, Ig, IAKmax, UAKmax… 8.II. Triac. Triac là linh kiện điện tử có nguyên lý làm việc như 2 Thyristor nối song song ngược về cấu tạo. Sử dụng mạch công suất lớn, Ig, I1-2max, U1-2max. Điều kiện làm việc: MT1 ô MT2 Û UMT1 >> UG ³ UMT2 hoặc UMT1 Ê UG << UMT2. 9.II: Mosfat. - Độ nhạy biến thiên dòng khuếch cộng. - Nội trở khi dẫn thấp. - F rất cao. Phân loại: D = Drrain = cực máy G = Gate = Cực cổng. S = Souce = Cực nguồn. - Khi cung cấp điện áp thiết lập cho các cực thế mosfet sẽ dẫn. Trạng thái dẫn sẽ được dữ khi tháo ở G. Trạng thái dẫn mất khi 1 trong 2 trường hợp: - Nối G với S. - Đảo ngược nguồn nuôi. 10.II. Transistor. Transistor là 1 linh kiện gồm 3 lớp m - p - n hoặc p - n - p được chế tạo bằng silicon hoặc gecmani. UE > UB > UC UC > UB > UE Trong hầu hết các chế độ hoạt động 1 cường độ dòng điện lớn chạy qua giữa 2 cực E và C của (T) được điều khiển bởi 1 dòng phân áp nhỏ ở cực B. Dòng phân áp này có thể điều chế được và vì thế tín hiệu xuất được khuếch đại lên lần. - Tuỳ vào nhu cầu trong mạch điện mà các (T) có nhiều hình dạng cũng như chịu nhiều dòng tải khác nhau. * ứng dụng. Do tính đo đo dụng của chúng các (T) thường dùng hầu hết trong các mạch điện tử từ khuếch đại cao tần, từng tần, âm tần đến các mạch dao động. * Trarsirtor có 3 cách lốp xốp cơ bản. * Cực B chung: IC = aIE. IE = IC + IB Û IB = (1 - a)IE. Thường áp dụng trong các mạch cấp nguồn do đặc tính dòng ổn định không gây mạch nối tiếp ở tần số cao và khả năng khuếch đại tốt. * Cực E chung. - Với cách mắc cực E chung mạch tạo thiên áp bằng phương pháp định dòng. - Có cực điểm là nội trở cực B có thể thay đổi chế độ làm việc trong nhiên mạch có khuyết điểm kém ổn định theo nhiệt. Vì vậy khi làm việc ở nhiệt độ cao người ta thường lấp thêm điện trở tại chân E của (T). - Với cực E duy thì tín hiệu ra được khuếch đại và đồng pha với tín hiệu vào. * Cực C chung. - Mạch C chung rất ít khi sử dụng do tính chất đảo pha của nó. Do tính chất đảo pha nên trước đây thường sử dụng trong các mạch chuyển hệ SECAM và NTSC. * Các mạch điện chỉnh lưu dòng điện. Mạch chỉnh lưu 1/2 chu kỳ * Cả chu kỳ 2 điốt - nếu L3 (+) L2 (-) thì D1 thuận D2 ngắt và ngược lại. * Cả chu kỳ 4 đi ốt. - Giả sử mức ban đầu. - D2 và D4 dẫn thì dòng điện đi như sau: Đia vào D2 sau đó qua tụ và sa trở tải trở về âm đất sau đó qua D4 trở về nguồn. - D1 và D3. Thì D3 đến qua tụ C và qua Rt xuống đất qua D1 về nguồn. * Mạch nhân đôi. Nếu A (+) và B (-) thì D1 dẫn C1 nạp còn D2 ngắt. A (-) và B (+) thì D2 dẫn C1 nạp còn D1 ngắt. * Các mạch dao động. * Mạch dao động đa hài. * Mạch dao động hình sin. * Mạch dùng transistor. * Mạch tụ dao động ghép biến áp. Sơ đồ: Giả sử tín hiệu điện áp đặt vào cực B lại thời điểm nào đó điện áp trên cực C, T/C được xác định Điện áp này được tạo nên trong cuộnc ảm dòng cảm ứng sang cuộc thứ cấp điện áp hồi tiếp. Để thoả mãn điều kiện pha phải đồng pha với điện áp thoả mãn điều kiện . Trong đó S, ZC, L đều dương ị M âm để Unt đồng pha. Điều kiện để cân bằng pha được thoả mãcông nghệ thi M < 0 để có trễ cản âm phải có thêm cuộn sơ cấp của biến áp là tiếp ngược chiều. 11.II. Hệ hàm logic đầy đủ. Khi tổ hợp các hàm logic sơ cấp ta có thể xây dựng 1 hàm logic bất kỳ - một nhóm các hàm sơ cấp mà từ đó có thể xây dựng được các hàm logic khác gọi là 1 hệ hàm đủ. Có 4 hệ hàm đầy đủ. - Hệ bao gồm các hàm f0 = , F1 = A. B và F2 = A + B. - Hệ chỉ dùng hàm F3 = (NAND) - Hệ chỉ dùng hàm F4 = (NOR). - Hệ gồm 2 hàm F7 = A Å B và F5. hoặc F6 = A. 1.11. Cổng thực hiện phép cộng logic (OR). Hoạt động: Nếu 1 trong 2 đầu vào hoặc cả 2 đầu vào có tín hiệu thì đầu ra có tín hiệu còn nếu cả 2 đầu vào cùng phóng có tín hiệu thì đầu ra không có tín hiệu. Bước vào Hàm ra A B FOR = A + B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Bảmg trạng thái OR. * Cổng OR được chế tạo từ Diốt và Tranzitor. * Cổng OR được ghép cổng NOR lại với nhau. A B A + B Cổng OR được ghép từ các cổng NAND A A+B B 2.11. Cổng thực hiện phép nhân logic (cổng AND).FADN = A. B Hoạt động: Nếu 2 đầu vào cùng có tín hiệu thì đầu ra sẽ có tín hiệu. Nếu 1 trong 2 đầu vào hoặc cả 2 đầu vào không có tín hiệu thì đầu ra không có tín hiệu. Bước vào Hàm ra A B FAND = A . B 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Bảng trạng thái. * Cổng AND được chế tạo bằng điốt. * Cổng AND được ghép từ các cổng NOR. A A.B B * Cổng AND được ghép từ các cổng NAND. A B A.B 3.11. Cổng not. + Hoạt động: nếu đầu vào có tín hiệu thì đầu ra không có tín hiệu và ngược lại đầu vào không có tín hiệu thì đầu có tín hiệu. Biến Hàm A 0 1 1 0 Bảng trạng thái * Mạch điện linh kiện dời ghép lại tạo nên cổng not. * Cổng not ghép bởi các cổng NAND. A A + Cổng not ghép bởi các cổng NOR * Cổng thực hiện hàm lgie hoặc Đảo (NOR). Hoạt động: Nếu 2 đầu vào không có tín hiệu thì đầu ra sẽ có tín hiệu. Nếu 1 trong 2 đầu vào hoặc cả 2 đầu vào có tín hiệu thì đầu ra không có tín hiệu. Biến Hàm FNOR A B A B FNOR = 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Bảng trạng thái * Cổng NOR được ghép bởi 2 hàm sơ cấp logic OR và NOT Not A B NOR A B OR A+B * Các dạng cổng NOR Cổng NOR ghép từ 2 cổng OR - NOT từ linh kiện rời. * Tính đa dụng của cổng NOR. 5.11: Cổng logic thuộc hiện Hàm và Đảo (cổng NAND). * Hoạt động: Nếu 1 trong 2 đầu vào có tín hiệu hoặc cả 2 đầu vào không có tín hiệu thì đầu ra có tín hiệu. Nếu 2 đầu vào cùng có tín hiệu thì đầu ra không có tín hiệu. Biến A B A B A.B Kí hiệu cổng NAND Hàm A B 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 * Bộ đếm. 12.II. Các khái niệm. - Hệ số 10 là hệ đếm cơ số 10 bao gồm 10 kí tự đếm 0 á 9. Trong 1 số bất kỳ hàng đứng bên trái luôn có giá trị gấp 10 lần hàng đứng bên phải kế nó. - Hệ đếm 2: (hệ đếm nhị phân) là hệ đếm cơ số 2 bao gồm có 2 kí tự đếm là "0" và "1" giá trị của các số đếm cũng phụ thuộc vào vị trí của nó. * Đếm trong hệ nhị phân là sự thay đổi tuần tự các tổ hợp đếm, tổ hợp trạng thái theo 1 trình tự nào đó, mỗi khi có 1 tín hiệu kích thích tín hiệu đếm mang đến. * Các phần tử cấu trúc thành bộ đếm chính là Flip - Flop, mỗi 1 FF đại diện cho 1 bit nhị phân vì vậy nếu bộ đếm có M bit thì cần phải có M phần tử FF. * Có các loại bộ đếm sau. - Đếm thuận - Đếm liên tục. - Đếm ngược - Đếm nhảy cách - Đếm không đồng bộ - Đếm đồng bộ Đây là báo cáo thực tập tốt nghiệp về đề tài nên em chỉ nói một số bộ đếm sử dụng trong đề tài. 1.12. Bộ đếm nhị phân không đồng bộ. * Khái niệm: Bộ đếm nhị phân không đồng bộ là bộ đếm mà các FF cấu trúc lên bộ đếm không chuyển trạng thái được đồng thời mà tự chuyển trạng thái của FF này lại kích thích cho sự chuyển trạng thái của FF tiếp theo. Đặc điểm: - Xung cần đếm đưa vào tuần tự tại lối vào đồng bộ của trigơ đầu tiên F0. Các Trigơ cấp cao tiếp sau có cửa vào CK nối với cửa ra của Trigơ cấp thấp kề nó. - Xung xoá R phải xuất hiện trước dòng xung đếm để thiết lập trạng thái ban đầu Q0 = Q1 = Q3 = 0. - Các trigơ từ F0 á F3 sẽ thay đổi trạng thái của mình khi tín hiệu đưa vào của C của nó chuyển từ giá trị 1 đ 0 muốn vậy các trigơ đấu phải có J = K=1. - Mỗi ô trigơ Fi thực hiện việc chia tần số của dòng xung vào. - Để tăng dung lượng đếm, cần tăng trigơ khi sử dụng N trigơ sẽ đếm được tốc độ là 2N - 1 xung. Tuy nhiên có hiệu trễ tích lũy gần dẫy xung vào và dãy xung ra làm giảm khả năng đếm nhanh của bộ đếm khi tăng dần N trigơ. 2.12. Bộ đếm thuận (4 bit) (thuộc không đồng bộ) Cấu trúc mạch. - Xung đếm được đưa đồng thời tất cả các JQFF như vậy các JQFF muốn lập trạng thái cũng cần nhờ đến xung đếm xuất hiện. - Các lối vào của JQFF: các FF đứng sau muốn lập trạng thái được phải phụ thuộc vào FF đứng trước nó. Cụ thể nếu lối ra Q(i) nào đó muốn lập trạng thái được thì phải đảm bảo các lối ra đứng trước nó từ Q (i - 1) đ Q0 đang ở trạng thái 1. - Nguyên lý hoạt động tổng quát: Khi xung đếm được đưa đến liên tục vào trạng thái lối ra Q (i) sẽ lập trạng thái nếu đảm bảo điều kiện các bậcthấp kế tiếp nó từ (Qi-1 - Q0) đang ở trạng thái "1" và đồng thời khi chấm dứt xung đếm đưa vào mạch sẽ tuần tự chuyển trạng thái từ 0000 đ 1111. 3.12. Bộ đếm lên xuống kích thích đồng bộ. Mod: Up/Down. - ở mạch này có 1 đầu vào chọn M, khi M = 1 các cổng G0 và G1 được chọn cho chế độ đếm lên, khi các Q0, Q1 ở mức 1 sẽ cho phép các FF1 và FF2 chuyển bộ đếm. 4.12. Bộ đếm ngược (thuộc nhị phân không đồng bộ). Tổng quát: Khi ta đưa xung đếm liên tục tại FF (1) thì trạng thái ra của Q3 Q2 Q1 Q0 thay đổi liên tục theo quy luật giảm dần từ 1111 đ 0000 (tức 15 về 0). - Việc các lối ra Q(i) chuyển trạng thái từ 0 lên 1 sẽ ứng với các lối ra chuyển trạng thái từ 1 về 0 và ở bộ đếm ngược này người ta lấy đầu ra đưa đến bộ đếm kích thích của FF tiếp theo. - Dung lượng của bộ đếm vẫn là 16 (tức 15 về 0). Phần II: Các mạch dao động và bộ đếm Mạch tự động điều khiển đèn tín hiệu giao thông An toàn giao thông là vấn đề đang thử thách là mối quan tâm của nhiều cơ quan, tổ chức và mọi người dân trong xã hội. Trong thời kỳ đất nước đang đi lên với sự phát triển đa dạng của nền kinh tế đặc biệt là tại các thành phố lớn như Hà Nội, TPHCM đồng nghĩa với việc kéo theo sự bùng nổ về dân số tại nơi đây. Đó là những nguyên nhân dẫn đến sự ách tắc giao thông trong thành phố. Có nhiều lí do dẫn đến sự việc này, là do người tham gia giao thông không chấp hành luật giao thông, tham gia giao thông 1 cách bừa bãi, hai là do những tuyến đường còn quá trình nhỏ chưa có điều kiện được mở rộng đáp ứng được mật độ của người tham gia giao thông. Và 1 lý do chính thường xuyên gây ra sự ách tách giao thông đó là tại các ngã ba, ngã tư không có cột đèn điều khiển tín hiệu giao thông để người tham gia giao thông đi theo 1 cách tuỳ ý của riêng mình. Để khắc phục nhược điểm này tại các ngã ba, ngã tư cần phải có cột đèn điều khiển tín hiệu giao thông. Đèn báo tín hiệu giao thông sẽ cho người tham gia giao thông biết khi nào họ cần dừng lại, khi nào họ giảm tốc độ và khi nào thì họ được đi, để tránh sự ách tắc giao thông tại mọi tuyến đường nội bộ của các thành phố và các tỉnh đặc biệt là vào những giờ cao điểm. Thì tại các ngã tư phải có đèn điều khiển tín hiệu giao thông. Đèn báo hiệu giao thông gồm có 3 bóng đèn đỏ, vàng, xanh, được gắn trên 1 cột được phân tại góc vuông giữa 2 tuyến đường giao nhau. Tại 1 ngã tư sẽ có 4 cột báo. Tại mỗi cột báo đèn đỏ ở trên cùng, tiếp đỏ là đèn vàng và sau đó là đèn xanh. A Đỏ Vàng Xanh Đỏ Vàng Xanh Đỏ Vàng Xanh B Đỏ Vàng Xanh - Đèn đỏ báo hiệu cho người tham gia giao thông biết họ phải dừng lại để nhường phần đường tại ngã tư cho tuyến đường vuông góc với họ được tham gia giao thông. - Đèn vàng báo hiệu cho người tham gia giao thông biết họ phải giảm tốc độ để chuẩn bị dừng lại khi có đèn đỏ một cách hợp lý. - Đèn xanh báo hiệu cho người tham gia giao thông biết họ được tham gia giao thông khi qua 1 ngã tư nào đấy. - Để cho sự tham gia giao thông giữa 2 tuyến được diễn ra một cách nhịp nhàng A được thông thì B ngắt và ngược lại B thông thì A ngắt (như hình vẽ trên). mà không gây ra sự trễ hoặc quá nhanh về thị trường tại các đèn báo hiệu, thời gian giữa các đèn báo hiệu phải hợp lý để cho người tham gia giao thông biết và xử lý. Để xét thời gian mà khoảng cách giữa các đèn Đỏ - Vàng - Xanh cho cho phù hợp thì ta phải xét đến độ rộng của tuyến đường đó và ngã đó thuộc tuyến đường nào mật độ tham gia giao thông tại tuyến đường đó như thế nào và khoảng cách độ rộng của hai đường giao nhau như thế nào bằng nhau hay là chênh lệch nhau thì điều đó mới quyết định được thời gian mà lúc đèn báo hiệu cho ra (Đỏ - Vàng - Xanh) là phù hợp. Để tránh sự gây ra trễ và nhanh của 2 tuyến đường tại ngã tư đó khi tham gia giao thông. - Thời