BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN


BÀI TẬP LỚN
Vi mạch tương tự - vi mạch số
Đề Tài:
Thiết kế mạch điều khiển bãi đỗ xe tự động và
cảnh báo nhiệt độ
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thu Hà
Nhóm thực hành: Nhóm 14- Lớp Tự động hóa 2 – K8
Sinh viên: Mai Công Sơn
Vũ Quang Sơn
Đặng Văn Tạo
Đàm Gia Thành
Nguyễn Văn Thành


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1. Nội dung
2. Yêu cầu
Chương 2: Các mạch chức năng sử dụng trong hệ thống
2.1. Phân tích yêu cầu công nghệ.
2.2. Các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế.
2.3. Mạch đếm
2.4. Mạch dao động
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.1. Sơ đồ khối bố trí linh kiện trong bài

3.2. Các linh kiện sử dụng trong bài
3.3. Mạch chuẩn hóa cho cảm biến nhiệt độ với dòng điện đầu ra (020mA)
3.4. Sơ đồ chân, bảng chân lý và ứng dụng các vi mạch sử dụng.
3.5. Chức năng và nhiệm vụ các khối.
3.6 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự đông:
3.7 Nguyên lý hoạt động của mạch.
3.8 Xây dựng mô phỏng trên phần mềm proteus và chạy thử
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN


MỞ ĐẦU
Ngày nay sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống
con người có những thay dổi ngày càng tốt hơn, với những thiết bị hiện đại
phục vụ công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Đặc biệt góp
phần đó là ngành kỹ thuật điện-điện tử góp phần không nhỏ trong sự nghiệp
xây dựng và phát triển đất nước. Những thiết bị điện, điện tử được phát triển
mạnh mẽ và ứng dụng trong cuộc sống và sản xuất. Từ những thời gian đầu
kỹ thuật số cho thấy ứng dụng ưu việt và ngày càng được khẳng định thêm.
Những thành tựu đó có thể biến những cái tưởng chừng không thể thành có
thể góp phần nâng cao đơi sống vật chất con người.
Xuât phát từ thực trạng tắc nghẽn giao thong ở các thành phố lớn
trong nước ta và cả thế giới với sự gia tăng của các phương tiện giao thông
(đặc biệt là ô tô) một nhu cầu về bãi đỗ xe cho các phương tiện giao thông là
cấp bách. Một mặt giảm tắc nghẽn giao thông, mặt khác nó còn đem lại mặt
thẩm mỹ cho các thành phố hiện đại. Với lý do đó, nhóm chúng em thiết kế
mô hình bãi đõ xe tự động.sau một thời gian học tập và được sự giúp đỡ của
cô giáo bộ môn và nỗ lựu của bản than chúng em “thiết kế mạch điều khiển
bãi đõ xe tự động ’’ nhưng do kiến thức và kinh nghiệm có hạn nên không
thể tránh được sai xót. Chúng em rất mong sự giúp đỡ các thầy cô giáo bộ
môn nhằm phát triển thêm về đề tài này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Nội dung
Thiết kế hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động gồm: 2 của ra/vào mỗi cửa
có một barrie được điều khiển bởi 2 động cơ 1 và 2,4 công tắc hành trình báo
đóng hết và mở hết, 2 cảm biến phát hiện xe ra/vào, 2 led 7 thanh hiển thị số xe
trong bãi và 2 đèn báo còn/hết chỗ, 2 nút ấn start/stop để khởi động và dừng hệ
thống.

1.2. Yêu cầu
Khi nhấn nút start đèn d1 sáng báo còn chỗ.nếu có xe vào cửa (phát hiện
bằng cảm biến s1)thì động cơ 1 quay chậm mở barrie1.gặp công tắc hành trình
CT11 báo mờ hết thì động cơ dừng.sau 15s đông cơ quay ngược đóng barrie lại
cho đến khi gặp công tắc CT12 thì dừng.với mỗi xe vào động cơ cộng thêm một
vào tổng số xe, số xe hiện có trong bãi luôn được hiển thị bằng led 7 thanh.
Nếu có xe ở cửa ra(phát hiện bằng cảm biến s2 ) thì động cơ 2 quay chậm
mở barrie 2, gặp công tắc CT21 thì dừng sau 10s sau đó quay ngược đóng barie
2, cho đến khi gặp công tắc hành trình CT22 thì dừng, mỗi xe ra hệ thống sẽ
giảm đi 1 trong tổng số xe hiện tại.
Khi bãi đỗ xe chưa đầy đèn xanh sáng.Khi bãi đỗ xe đã đầy thì đèn vàng
sang và không cho cửa vào mở.
Khi nhấn stop hệ thống dừng
Xây dựng mạch mô phỏng trên phân mềm proteus và chạy thử


Chương 2: Các mạch chức năng sử dụng
trong hệ thống
2.1. Phân tích yêu cầu công nghệ.






Nếu cảm biến phát hoeenj xe có tín hiệu sẽ nâng cổng ra hoặc cổng vào
Khi có đủ số lượng xe(30 chiếc) sẽ vô hiệu cảm biến xe vào.
Đèn trang bãi xe bật từ 18h-6h sáng hôn sau hàng ngày.
Khi nhiệt độ trong bãi xe vượt quá 43 độ C sẽ có còi bài hiệu và đồng thời mở tất
cả các của ra vào.

2.2. Các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế.
•

IC-74LS192

Chức năng:
Mục đích sử dụng: Đếm số xe ra vào bãi xe và đếm lùi thời gian đóng mở barrie.
•

IC-74LS85

Mục đích: so sánh số xe trong bãi với số lượng xe bãi xe có thể chứa để cảnh báo bằng
tín hiệu đèn.
•

IC-NE555

Mục đích: tạo dao động cung cấp cho cách mạch đếm tiến lùi.
•


IC-LM35

Mục đích: đo nhiệt độ môi trường trong bãi đỗ xe để đưa ra tín hiệu cảnh báo khi nhiệt
độ tang cao gây nguy hiểm cho công trình.
•

Motor

Mục đích: đóng mở barrie.


•

Cổng logic.

Mục đích: tổng hợp tín hiệu đầu vào và thay đổi hoặc giữ nguyên ở tín hiệu đầu ra
•

Loa

Mục đích: cảnh báo khi có nhiệt độ vượt quá mức cho phép.


KHỐI ĐIỀU KHIỂN
KHỐIKHỐI
HỒNG
NGOẠI
ĐẾM


KHỐI GIẢI MÃ

KHỐI HIỂN THỊ

KHỐI NGUỒN

Chương 3: Thiết kế hệ thống
3.1. Sơ đồ khối bố trí linh kiện trong bài


Sơ đồ khối hệ thống
3.2. Các linh kiện sử dụng trong bài
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

18
19
20
21

Tên linh kiện

7SEG-BCD
7SEG-BCD-GRN
74LS85
74LS192
741
Ne555
Led-green
Led-red
And_2
Nor 2,3,4
LM35
LM358
Motor
Npn
Or
Relay
SW-PDT-MOM
Buzzer
1N4007
Button
res

Số lượng

2
4
2
6
2
2
1
1
2
7
1
5
2
6
2
4
1
1
8
2
29

Ghi chú
Led 7 thanh đỏ
Led 7 thanh xanh

Động cơ
Transistor
Công tắc 3 cực
Loa

Diode
Nút ấn
Điện trở

3.3. Mạch chuẩn hóa cho cảm biến nhiệt độ với dòng điện đầu ra (0-20mA).


3.4. Sơ đồ chân, bảng chân lý và ứng dụng các vi mạch sử dụng.
3.4.1. IC74LS192

Là loại IC tích hợp bộ nhị phân không đồng bộ, song song nó có chức năng đếm
thuận nghịch. Đặc biệt có thể đặt trước giá trị đếm với chân điều khiển nạp giá trị.
Sơ đồ chân:

D0>D3: Là tín hiệu đầu vào.
Q0>Q3: Là tín hiệu đầu ra.


TCU, TCD: là các chân carry, dùng để nối tiếp các IC khác.
UP: Đếm xung đầu vào tăng.
DN: Đếm xung đầu vào giảm.
PL: là chân Preset (là chân đặt trước giá trị), khi lên High thì ko làm gì, Low thì
nhận dữ liệu từ D0 đến D3 làm giá trị đếm đầu tiên (giá trị đặt trước)..

MR: là Master Clear, để lên High là reset, Low là chạy bình thường.


Bảng chân lí:

Sơ đồ nguyên lý:



3.4.2. IC 74LS85
Là IC so sánh
Sơ đồ chân:

Chân A0>A3: giá trị đầu vào.
Chân B0>B3: giá trị so sánh.
Chân A<B,A=B,A>B: chân thiết lập mức các chân ra khi cổng vào bằng cổng so
sánh.
Chân Q A<B,QA=B,QA>B: Chân giá trị đầu ra.
Bảng chân lí:


Sơ đồ nguyên lý:

3.4.3. IC NE555
555 là một loại linh kiện khá là phổ biến dễ dàng tạo được xung vuông và có thể
thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản,điều chế được độ rộng xung. Nó được
ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt hay là những mạch dao động khác.
Sơ đồ chân:


Chân 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC
Chân 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng như 1
chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.
Chân 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic.
Chân 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra.
Chân 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555
Chân 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và cũng

được dùng như 1 chân chốt.
Chân 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử
Chân 8 (Vcc): là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động.
*Thiết kế và tính toán mạch tạo dao động 1Hz.
R7

4

VCC

8

10k

R

Q
DC

5

CV

3

C

R8

GND


TH

6

2.2k

D

1

TR

B

U50
555

2

A

7

C2

C1
100u

4.7u


Hình3.5: Mạch tạo dao động


Hình 3.6: Dạng xung ra
Công thức tính:
Tm = ln(2) . ( R1 + R2 ) . C1 : thời gian điện áp mức cao.
Ts = ln(2) . R2 .C1 : thời gian điện áp mức thấp.
T = Tm + Ts : chu kỳ toàn phần.
Tần số dao động:
f ==
Ta chọn C1=100uF, R1=10K, R2=2,2K.Vậy ta có xung ra với chu kì:
T =ln(2) .100 . 10-6. (10 .103 +2 . 2,2 . 103)~ 1(s).
3.4.4. LM35
Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đầu
ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Chúng cũng không yêu cầu
cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh. Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách
cho ra một giá trị hiệu điện thế nhất định tại chân Vout (chân giữa) ứng với mỗi mức
nhiệt độ.


Thông số kỹ thuật:
•

Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V

•

Điện áp ra: -1V đến 6V


•

Công suất tiêu thụ là 60uA

•

Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC

•

Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C

•

Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải

•

Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C ngoài khoảng -55°C tới
150°C
3.4.5. Cổng logic.

 Cổng AND.

Dùng để thực hiện phép nhân logic.
Kí hiệu:

A
B


Bảng trạng thái

Y

A
0

B
0

Y
0

0

1

0

1

0

0

1

1

1


Hình 3.1: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng AND

Nhận xét: Ngõ ra của cổng logic AND chỉ lên mức 1 khi các ngõ vào là mức 1.
+ A,B: ngõ vào tín hiệu logic
+ 0: mức logic thấp
+ 1: mức logic cao


+ Y: đáp ứng ngõ ra
 Cổng NOT.

Dùng để thực hiện phép đảo logic.
Ký hiệu

A

Bảng trạng thái

Y

A
0

Y
1

1

0


Hình 3.2 : Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NOT

Nhận xét: Tín hiệu giữa ngõ ra và ngõ vào luôn ngược mức logic nhau.
 Cổng nor

Dùng để thực hiện phép cộng phủ định logic
Ký hiệu

Bảng chân lý

Nhạn xét: tín hiệu ngõ vào có 1 tín hiệu ở mức 1 sẽ có tín hiệu ra ở mức 0.
 Cổng nand.

Dùng để thực hiện phép nhân phủ định logic.
Ký hiệu

Bảng chân lý


Nhận xét: Khi cả 2 đầu vào ở tín hiệu mức 1 đầu ra sẽ là tín hiệu mức 0.
 Cổng OR.

Dùng để thực hiện phép cộng logic.
Ký hiệu

Bảng chân lý

Nhạn xét: Khi tín hiệu đầu vào ở cả 2 chân là mức 0 sẽ cho ra tín hiệu là mức 0 còn lại sẽ
là mức 1.

3.5. Chức năng và nhiệm vụ các khối.
3.5.1 Khối nguồn

Tạo ra dòng điện ổn định cung cấp cho toàn mạch
3.5.2. Khối hồng ngoại

Dùng để tạo ra xung clock có tần số với độ ổn định cấp cho khối điều
khiển.
V C C

R 21
1K

V C C

V C C

VR 1

D 5
LE D

50K

1

R 4
560

R 22

1K

R 20

U 13A

Q 1
C 1815

74LS 14

1K

LE D P H A T

D 4
LE D TH U

2

D 3

C 1
1uF


Hình 3.3 Khối hồng ngoại

3.5.3. Khối đếm


Nhận xung từ bộ điều khiển đếm lên hoặc đếm xuống, đồng thời xuất
ra giá trị chuyển đến khối giải mã.

Khối đếm có nhiệm vụ hiển thị giá trị từ “15” đến “00”đối với đầu xe vào và
hiển thị giá trị từ “13” đến “00”đối với đầu xe ra.Khi khối giây đếm đến giá trị
“00” ,sau một chu kì xung tiếp theo thì giá trị đếm tự động reset về “15” và “13”,
và dừng lại.


Mạch đếm dây từ 15->00
3.5.4. Khối hiển thị.
Trong các thiết bị .để báo trạng thái hoạt động của các thiết bị cho ra các
thong số chỉ là các dãy số đơn thuần , thường người ta sử dụng “ Led 7 đoạn “. Led
7 đoạn được sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức tạp chỉ hiện thị số là
đủ chẳng hạn led 7 đoạn được dung để hiển thị nhiệt độ phòng , đồng hồ treo
tường bằng điện tử , hiển thị số lượng sản phẩm trong 1 công đoạn nào đó…
Led 7 đoạn có cấu tạo gồm 7 led đơn xếp ngang và có thêm 1 led đơn hình
tròn nhỏ bên phải của led 7 thanh .
Led 7 thanh sử dụng trong bài là led 7 thanh BCD


Bảng chân lý
3.6 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự đông:

3.7 Nguyên lý hoạt động của mạch.
Nhấn nút start cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống mạch điều khiển bãi đỗ xe tự
động.
Khi có xe vào :
Trong mạch chúng em thay cảm biến quang nhận biết xe ra vào bằng nút ấn
đơn. Khi có xe đầu vào nút ấn thay đổi trạn thái từ mở sang đóng, đồng thời thay

đổi mức điện áp từ cao sang thấp. Cấp 1 xung vào chân up của bộ giải mã
74LS192 lúc này bộ giải mã sẽ tăng lên 1 giá trị và hiển thị ra qua khối hiển thị
gồm 2 con led 7 thanh BCD.


Đồng thời khi nút nhấn thay đổi trạng thái cũng cấp tín hiệu cho khối xe vào
hoạt động. Lúc này sẽ cấp tín hiệu mức thấp cho U26 làm thay đổi trạng thái đầu
ra U26 từ múc 1 sang mức 0 tín hiệu này được cấp cho khối dao động NE555 U19
qua một cổng not đảo tín hiệu sang mức 1 kích mở khối dao động làm cho cho
khỗi dao động dùng NE555 bắt đầu tạo xung với tần số gần 1hz cấp cho bộ giải mã
gồm 2 IC74LS192 để đếm lùi từ giá trị 15 về 00. Bên cạnh đó động cơ 1 sẽ quay
theo chiều thuận mở barrie đến khi gặp công tắc hành trình CTH1 động cơ dừng.
Khi thời gian đếm về 00 tín hiệu ra lúc này ở U9 sẽ là 1keets hợp với tín hiệu 1 từ
U8 qua cổng and U5 cấp tín hiệu 1 vào 1 chân cổng OR U26 chân còn lại lấy tín
hiệu từ nút bấm, kết hợp 2 giá trị tại 2 chân truyền tín hiệu 1 tại đầu ra của U26 tín
hiệu này được cáp cho NE555 U19 qua cổng NOT đảo tín hiệu sang mức thấp
khóa U19 led ngừng đếm. Tín hiệu mức cao tị đầu ra U26 được cấp cho 2 đầu 2
trở R20 và R18 đồng thời kích mở transitor làm thay đổi trạng thái rơle đảo chiều
động cơ. Động cơ quay theo chiều nghịch đóng barrie đến khi gặp công tắc hành
trình CTH2 động cơ dừng.
Khi có xe ra:
Khi có xe đầu ra nút ấn thay đổi trạn thái từ mở sang đóng, đồng thời thay
đổi mức điện áp từ cao sang thấp. Cấp 1 xung vào chân DN của bộ giải mã
74LS192 lúc này bộ giải mã sẽ giảm đi 1 giá trị và hiển thị ra qua khối hiển thị
gồm 2 con led 7 thanh BCD.
Đồng thời khi nút nhấn thay đổi trạng thái cũng cấp tín hiệu cho khối xe ra
hoạt động. Lúc này sẽ cấp tín hiệu mức thấp cho U24 làm thay đổi trạng thái đầu
ra U24 từ múc 1 sang mức 0 tín hiệu này được cấp cho khối dao động NE555 U22
qua một cổng not đảo tín hiệu sang mức 1 kích mở khối dao động làm cho cho
khỗi dao động dùng NE555 bắt đầu tạo xung với tần số gần 1hz cấp cho bộ giải mã

gồm 2 IC74LS192(U6,U7) để đếm lùi từ giá trị 13 về 00. Bên cạnh đó động cơ 2
sẽ quay theo chiều thuận mở barrie đến khi gặp công tắc hành trình CTH3 động cơ
dừng. Khi thời gian đếm về 00 tín hiệu ra lúc này ở U23 sẽ là 1 két hợp với tín
hiệu 1 từ U14 qua cổng and U5 cấp tín hiệu 1 vào 1 chân cổng OR U24 chân còn
lại lấy tín hiệu từ nút bấm, kết hợp 2 giá trị tại 2 chân truyền tín hiệu 1 tại đầu ra


của U26 tín hiệu này được cáp cho NE555 U22 qua cổng NOT đảo tín hiệu sang
mức thấp khóa U22 led ngừng đếm. Tín hiệu mức cao tị đầu ra U26 được cấp cho
2 đầu 2 trở R26 và R28 đồng thời kích mở transitor làm thay đổi trạng thái rơle
đảo chiều động cơ. Động cơ 2 quay theo chiều nghịch đóng barrie đến khi gặp
công tắc hành trình CTH4 động cơ dừng.


3.8. xây dựng mạch mô phỏng trên proteus và chạy thử


CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG
PHÁT TRIỂN
4.1. Kết luận
Qua việc làm đề tài trên chúng em đã thu được rát nhiều kiến thức về nhiều
môn học,đây là kiến thức tổng hợp của các môn như đo lường cảm biến,truyền
động điện…Qua đề tài chúng em cũng đã biết và hiểu hơn về một số loại cảm
biến,IC,động cơ…phổ biến trên thị trường.Do vậy trong quá trình thực hiện đề
tài chúng em đã biết cách tổng hợp và vận dụng các kiến thức trên để hoàn thành
đề tài này.Tuy vậy do còn hạn chế về mặt kiến thức nên chúng em còn mắc rất
nhiều lỗi và sai sót,mong cô cho ý kiến để chúng em có thể hoàn thành tốt hơn
các đề tài sau này.
Chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Nguyễn Thu Hà
đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo để giúp chúng em hoàn thành đề tài này.

4.2. Hướng phát triển
Từ một hệ thống được xây dựng còn khá đơn giản,nhưng nó cũng là nguyên
tắc cơ bản của một bãi đỗ xe thông minh.Từ hệ thống này chúng ta có thể phát
triển thành 1 phần trong hệ thống lớn với các bước soát vé,phân loại xe,tính tiền
vé xe…Từ các tín hiệu thu được từ cảm biến sẽ phân tích,điều khiển hệ thống có
thể hoạt động ổn định,chính xác,tiết kiệm năng lượng đồng thời giám sát được
toàn bộ hệ thống.