Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử Đồ án
môn học

Đồ án môn học:
Mô hình điều khiển đèn
giao thông ngã tư
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 1

Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử Đồ án
môn học
MỤC LỤC
Lời nói đầu 1
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 2
Nhận xét của giáo viên phản biện 3
Ý tưởng thiết kế 4
Chương I – Cơ sở lí thuyết 6
I- Các cổng logic cơ bản 6
1. Phép toán OR và cổng OR 6
2. Phép toán AND và cổng AND 7
3. Phép toán NOT và cổng NOT 8
4. Hàm NOR 10
II- Các bộ đếm 10
1.Đặc điểm và phân loại bộ đếm 10
2.Một số bộ đếm sử dụng trong đề tài 11
2.1Bộ đếm nhị phân 11

2. Hướng mở rộng 41
Kết luận 42
Tài liệu tham khảo 43
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 2

Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử Đồ án
môn học
Lời nói đầu
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người
đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công
cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thì
ngành kĩ thuật điện tử đã 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 được ứng dụng rỗng rãi
trong đời sống cũng như sản suất. Từ những thời gian đầu phát triển KTS đã cho thấy sự
ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm.
Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể thành
những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người.
Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn
KTS chúng em sau một thời gian học tập được các thầy cô giáo trong khoa giảng dạy về
các kiến thức chuyên nghành, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Đào Văn Đã,
cùng với sự lỗ lực của bản thân, chúng em đã “thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển
đèn giao thông ngã tư “ nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của chúng em
còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót . Chúng em rất mong được sự giúp
đỡ & tham khảo ý kiến cảu thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài.
Hưng yên, tháng 04 năm 2010
Nhóm sinh viên thực hiện:
Lê Văn Tuấn
Hưng yên, ngày… tháng 04 năm 2010.
Giáo viên hướng dẫn
Đào Văn Đã
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 2

Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử Đồ án
môn học
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
7
8 Ý TƯỞNG THẾT KẾ
Mạch điều khiển dàn đèn giao thông tại ngã tư ưu tiên xe cơ giới, tại các góc đường,
đèn sẽ được bố trí như hình vẽ dưới đây. Mỗi góc của ngã tư đường sẽ gồm một bộ đèn
xanh, đỏ vàng dành cho xe cơ giới và đồng thời có led hiển
thị thời gian đếm ngược dành cho xe cơ giới để người đi xe tiện quan sát. Hướng chiếu
của các đèn và hướng đi lại trên đường sẽ được mô tả như hình vẽ.
Chiều mũi tên nhỏ chỉ hướng chiếu của đèn và người tham gia giao thông sẽ đi theo
hướng mũi tên đậm nằm trên đường và sẽ phải quan sát bộ đèn giao thông gần nhất bên
tay phải làm chỉ dẫn giao thông.
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 4

Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử Đồ án
môn học
Khi các đèn làm nhiệm vụ điều khiển giao thông thì các bộ đèn đối diện nhau sẽ
có cùng trạng thái về màu đèn. Còn các bộ đèn ở đường kề sát sẽ ngược lại về màu đèn.
Ví dụ như bộ đèn ở nhánh này có màu xanh, vàng, đỏ thì đèn ở nhánh bên cạnh sẽ có
màu đỏ, vàng, xanh, việc thiết kế đèn vàng sáng giữa đèn xanh và đèn đỏ là để báo cho
phương tiện giao thông biết là sắp có sự chuyển đổi giữa hai đèn màu xanh và đèn màu
đỏ.
Do vậy, về cơ bản đèn điều khiển giao thông tại ngã tư được chia làm hai dàn: dàn
đèn 1 và dàn đèn 2.
Ngoài ra mạch còn được thiết kế hai chế độ làm việc ban ngày và ban đêm.Ở chế
độ làm việc ban ngày, các đèn led sẽ hoạt động bình thường. Còn ở chế độ ban đêm sẽ
chỉ có một đèn vàng nhấp nháy theo xung nhịp đưa vào.Hai chế độ được thiết lập chuyển
mạch bằng công tắc.
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã

+ Ký hiệu logic:
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 6
x
1
x
2
y
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
x
1
x
2
y
X
1
X
2
y

= 0V thì
V
y
= 0V – 0.7V = -0.7V.
Khi V
x1
= 0V, V
x2
= 3V hoặc V
x1
= 3V, V
x2
= 0V thì V
y
= 3V – 0.7V = 2.3V (do 2 điốt có
katốt nối chung nên anốt nào có điện thế cao hơn sẽ dẫn điện mạnh hơn làm cho điốt kia chịu
phân cực ngược và ở trạng thái ngắt hở mạch).
Khi V
x1
= V
x2
= 3V thì V
y
= 3V – 0.7V = 2.3V.
Nếu có n đầu vào thì mắc n điốt tương tự như trên.
3. Phép toán AND và cổng AND
a. Phép toán AND hay còn được gọi là phép nhân logic.
+ Hàm AND (hàm và): y = x
1
.x

Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 7
x
1
x
2
y
E=-12V
R
0
0V
+3V
-0.7V
+2.3V
X
1
X
2
y
-
+

Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử Đồ án
môn học
b. Cổng AND
+ Định nghĩa: Là mạch có từ hai đầu vào trở lên và một đầu ra bằng tổ hợp AND các biến
đầu vào.
+ Giản đồ thời gian:
+ Ký hiệu logic:

=3V + 0.7V=3.7V.
Nếu có n đầu vào thì mắc n điốt tương tự.
4. Phép toán NOT và cổng NOT
a. Phép toán NOT hay còn được gọi phép đảo hay phép phủ định
+ Hàm NOT (hàm đảo):
xy =
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 8
x
1
x
2
y
&
x
1
x
2
y
X
1
X
2
y
x
1
x
2
y
E=+12V

Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 9
x
y
y
-
+
x
R
V
B
= -12V
R
2
y
V
cc
= +12V
R
1
R
c
E
Q
= 2.5V
D
Q
0.3
V
3.2
V

10.1
n
xxxy +++=
21
10.2
II- Các bộ đếm
1. Đặc điểm và phân loại bộ đếm.
a) Đặc điểm.
Đếm là khả năng nhớ được số xung đầu vào; mạch điện thực hiện thao tác đếm gọi
là bộ đếm. Số xung đếm được biểu diễn dưới các dạng số nhị phân hoặc thập phân.
Đếm là một thao tác rất quan trọng, được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế, từ các
thiết bị đo chỉ thị số đến các máy tính điện tử số. Bất kỳ hệ thống số hiện đại nào cũng có
bộ đếm.
b) Phân loại.
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 10
x
1
x
2
y
0
0
1
1
0
1
0
1
1

tín hiệu tại đầu ra của FF phía trước thay cho xung Clock.
+ Căn cứ vào hệ số đếm người ta phân chia thành các loại:
- Bộ đếm nhị phân.
- Bộ đếm thập phân.
- Bộ đếm Modul bất kỳ.
Nếu gọi n là số ký số trong mã nhị phân (tương ứng với số FF có trong bộ đếm) thì
dung lượng của bộ đếm là N = 2
n
. Đối với bộ đếm thập phân thì N = 10 là trường hợp
đặc biệt của bộ đếm N phân.
N là dung lượng của bộ đếm hoặc có thể nói là độ dài đếm của bộ đếm, hoặc hệ số
đếm.
+ Căn cứ vào số đếm tăng hay giảm dưới tác dụng của xung đầu vào người ta chia ra làm
3 loại:
- Bộ đếm thuận (Up Counter).
- Bộ đếm nghịch (Down Cuonter).
- Bộ đếm thuận nghịch.(Up/Down).
2. Một số bộ đếm sử dụng trong đề tài
2.1 Bộ đếm nhị phân:
Hệ đếm nhị phân được cấu trúc bởi các trigơ, các trạng thái ngõ ra được xác lập
dưới dạng mã nhị phân biểu thị bằng các trạng thái 0 và 1.
2.1.1 Bộ đếm nhị phân không đồng bộ (đếm nối tiếp):
b) Khái niệm: là bộ đếm mà các trigơ mắc nối tiếp với nhau, lối ra trigơ trước được
nối với lối vào của trigơ sau.
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 11

Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử Đồ án

Để có một bộ đếm vừa thuận vừa ngược ta thêm một đầu vào điều khiển tiến lùi
UP/DOWN.
- Sơ đồ:
- Giải thích:
* Đếm tiến :khi cho lối vào đIều khiển tiến lùi U/D=1 lối ra Q của trigơ trước nối với
CKL của trigơ tiếp theo .Sơ đồ tương đương như hình 1.1
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 13

Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử Đồ án
môn học
* Đếm lùi: khi cho lối vào điều khiển U/D=0 lối ra Q(đảo) của trigơ trước nối với CLK
của trigơ tiếp theo .Sơ đồ như hình 1.2
e) Ưu nhược, điểm của bộ đếm không đồng bộ :
- Ưu điểm: đơn giản do đòi hỏi ít linh kiện
- Nhược điểm :Tác động chậm vì thời gian trễ khá lớn do mỗi trigơ hoạt động nhờ
sự chuyển trạng thái tại đầu ra của trigơ trước nó.
2.1.2 Bộ đếm nhị phân đồng bộ (đếm song song)
- Khái niệm : là bộ đếm mà xung nhịp được kích đồng thời vào tất cả các trigơ
- Sơ đồ:
- Nguyên lí làm việc:
 Điều kiện cho các trigơ JK hoạt động:
- Đầu vào J = K = 1
- Xung CLK phải lật trạng thái từ 1 về 0
- Đầu vào Reset = 1
 Tạo mức logic CE
0
= 1 (5V)

= 1 đặt điều kiện cho trigơ JK thứ 3 hoạt động và lập tức nhảy lên 1.
 Như vậy trigơ JK chỉ lật trạng thái khi trigơ JK ở cấp thấp hơn nó lật trạng thái từ
1 về 0 các xung CLK được đưa vào song song các trigơ JK. Cho nên bộ đếm sẽ đếm
tuần tự.
 Xét tăng dung lượng bộ đếm:
Khi cần đếm số lượng xung lớn hơn 15, người ta không kéo dài thêm trigơ vào sau
trigơ số 4 mà ghép từng nhóm 4 trigơ. Việc ghép liên tiếp các bộ đếm 4 bit phảI dùng tín
hiệu nhớ E và CE, các tín hiệu này được tạo bằng các mạch logic phụ.
 Ưu nhược điểm của bộ đếm đồng bộ so với bộ đếm không đồng bộ:
Trong một bộ đếm đồng bộ mọi trigơ sẽ thay đổi trạng tháI đồng thời, nghĩa là chúng
được đồng bộ hoá theo theo mức tích cực của xung nhịp. Do đó không giống như bộ đếm
không đồng bộ, những khoảng trễ do truyền sẽ không được cộng lại với nhau mà nó chỉ
bao gồm thời gian trễ của một trigơ cộng với thời gian dành cho các mức logic mới
truyền qua một cổng AND.
Thời gian trễ là như nhau bất kể bộ đếm có bao nhiêu trigơ. Nói chung là thời gian
trễ bé hơn nhiều so với bộ đếm không đồng bộ. Do đó, bộ đếm đồng bộ có thể hoạt động
ở tần số cao hơn, dĩ nhiên mạch điện của bộ đếm không đồng bộ phức tạp hơn.
2.2 Bộ đếm thập phân mã BCD:
Với bộ đếm modul 16, khi hết xung thứ 16 thì Q
D
Q
C
Q
B
Q
A
=0000. Muốn có bộ đếm
modul 10 thì đến xung thứ 10 ta có Q
D
Q

lối vào của một cổng NAND. Để xây dựng bộ đếm thập phân có kđ 10 phải dùng ít nhất
4FF.
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 15

Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử Đồ án
môn học
a) Sơ đồ của bộ đếm BCD không đồng bộ đếm tiến:
b) Giải thích sơ đồ:
Sơ đồ gồm 4 trigơ ghép nối tiếp với nhau. Lấy trạng thái 10 đưa quay trở về reset các
trigơ. Đầu vào J=K=1 đưa đồng thời vào các trigơ, xung CLK được đưa vào trigơ có đầu
ra có trọng số nhỏ nhất rồi lấy đầu ra đó làm xung cho trigơ tiếp theo có đầu ra có trọng
số nhỏ hơn. Vì đây là bộ đếm 10 (1010) nên có 6 trạng thái không xác định. Ta lấy đầu ra
Q
B
và Q
D
cho qua cổng NAND rồi cùng CLK qua một cổng AND vào reset. Cổng AND
giúp ta xoá bộ đếm về 0 tại thời điểm bất kỳ.
+ Bộ đếm BCD không đồng bộ đếm lùi chỉ cần nối Q(đảo) với CLK.
+ Bộ đếm BCD đồng bộ thì xung CLK được đưa đồng thời vào các trigơ (tương tự bộ
đếm nhị phân).
c). Các vi mạch ứng dụng:
- Các vi mạch họ TTL: 7490, 74160, 74162, 74168, 74176, 74190, 74192, 74196,
74293, 74490.
- Các vi mạch họ CMOS: 4029, 40102, 4534, 4518, 40162, 40192
3. Các vi mạch ứng dụng:
- Các vi mạch đếm nhị phân họ TTL: 7493, 7490,74163, 74193, 74192.

1
(Q
1
có trọng số thấp
nhất -2
0
, Q
3
có trọng số cao nhất -2
2
).
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 17

Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử Đồ án
môn học
IC 7493 có thể sử dụng làm bộ đếm nhị phân 3 bít (bộ đếm modul 8). Nó cũng có
thể ding làm bộ đếm nhị phân không đồng bộ 4 bit, với đầu vào xung đếm đặt ở CLK1,
số nhị phân ở cửa ra là Q
3
Q
2
Q
1
Q
0
(Q
0

=1 logic.
Các đầu ra
COBO,
có quan hệ logic với các đầu vào/ra khác như sau:
)74193(
)74192(

ICQDQCQBQAUPCO
ICQQUPCO
QQcQQDOWNBO
DA
DBA
=
=
=
Ta thấy khi đếm ngược thì
CO
luôn bằng 0 logic (vì UP = 1logic), còn đầu ra
BO
chỉ nhảy từ giá trị 1 logic xuống 0 logic khi nội dung bộ đếm giảm xuống số 0 (Q
A
= Q
B
=
Q
C
= Q
D
= 0) và không có xung đếm ở đầu vào DOWN, lúc đếm thuận thì ngược lại đầu
BO


Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện-Điện Tử Đồ án
môn học
0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1
0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1
0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1
2. Bộ giải mã BCD sang LED 7 thanh
2.1 Khái niệm :
Mã nhị phân BCD được chuyển sang thập phân và được hiển thị các số thập phân
dưới dạng 7 đoạn sáng , ứng với mỗi tổ hợp xác định các thanh sáng sẽ hiển thị cho ta 1
số ở hệ thập phân.
2.2 Sơ đồ tổng quát:
3. Vi mạch ứng dụng :
Trong thực tế người ta đã chế tạo sẵn các vi mạch để giải mã nhị phân ra 7 đoạn:
Các vi mạch 7448, 74LS48, 7449, 74LS49 là các IC giải mã 7 đoạn có lối ra tác
động ở mức cao ta có thể dùng chúng để giải mã từ mã BCD ra thập phân quy luật hiển thị
các chữ số thập phân của các vi mạch này về cơ bản giống như bảng chân lý trên, chỉ khác
đôi chút là số 6 không dùng thanh a và số 9 không dùng thanh d.
Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã
Nhóm sv thực hiện: Lê Văn Tuấn-Loại Văn Tuấn-Nguyễn Mạnh Tuấn 21
A
B
C
D


+V
V3
5V
abcdefg.
V+
DISP1
+V
V2
5V
74LS47
A3
A2
A1
A0
test
RBI
g
f
e
d
c
b
a
RBO
U2
74LS192
CPU
CPD
PL
MR