Đang tải... (xem toàn văn)
THIẾT kế MẠCH đếm số LƯỢNG (có sơ đồ mạch) ................................. THIẾT kế MẠCH đếm số LƯỢNG (có sơ đồ mạch) ................................. THIẾT kế MẠCH đếm số LƯỢNG (có sơ đồ mạch) ................................. THIẾT kế MẠCH đếm số LƯỢNG (có sơ đồ mạch) ................................. THIẾT kế MẠCH đếm số LƯỢNG (có sơ đồ mạch) .................................
THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM SỐ LƯỢNG SẢN PHẨM MỤC LỤC CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ MẠCH 1.1: GIỚI THIỆU 1.2: HƯỚNG NGHIÊN CỨU 1.3: NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH CHUNG .7 CHƯƠNG 2:SƠ ĐỒ KHỐI, CHỨC NĂNG VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI VÀ CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI: 2.2 CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG: .8 2.2.1 Khối tạo xung: 2.2.2 Khối đếm khối giải mã: .12 2.2.3: Khối hiển thị 18 2.2.4: Các linh kiện khác 19 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG 21 3.1: SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ 21 3.2: SƠ ĐỒ MẠCH MÔ PHỎNG 22 3.3: SƠ ĐỒ MẠCH IN: 22 3.4: SƠ ĐỒ MẠCH THI CÔNG: 23 CHƯƠNG 4: NHẬN XÉT 24 4.1: ƯU ĐIỂM: .24 4.2: KHUYẾT ĐIỂM: 24 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN .24 5.1: Kết luận: 24 5.2: Hướng phát triển: .24 5.3: Tài liệu tham khảo: 25 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ MẠCH 1.1: GIỚI THIỆU Ngày nay, vào thời đại cơng nghiệp hóa – đại hóa , khoa học kỹ thuật ngày tiến nhu cầu việc áp dụng thành tựu khoa học vào sản xuất để tăng suất lao động, giảm giá thành sản phẩm cao Một ngành áp dụng rộng rãi điện tử kỹ thuật số Do nhu cầu sản xuất cao,việc kiểm soát số lượng sản phẩm đạt đòi hỏi phải đếm xác nhanh ,gọn nên em xin chọn thực đề tài “Mạch đếm số lượng sản phẩm hồng ngoại” 1.2: HƯỚNG NGHIÊN CỨU - Hướng nghiên cứu đề tài sử dụng IC số 74LS90, 74LS47, LED đoạn, LM358 , NPN C1815, … để mô thi công Đề tài sử dụng LED thu-phát hồng ngoại để phát sản phẩm để đếm ( đếm đếm 99 sản phẩm quay lại ban đầu ) hiển thị kết băng LED đoạn 1.3: NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH CHUNG Khi có sản phẩm chạy qua hồng ngoại, mạch bắt đầu đếm tăng dần từ đến 99 quay lại từ đầu Kết đếm hiển thị LED đoạn CHƯƠNG 2:SƠ ĐỒ KHỐI, CHỨC NĂNG VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI VÀ CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI: Khốitạo Khối Khốigiải Khối xung đếm mã hiểnthị 2.2 CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG: - Khối tạo xung: tạo xung cho đếm với hai mức cao thấp Khối đếm: nhận xung để đếm xuất tín hiệu mã hóa BCD Khối giải mã: nhận tín hiệu mã hóa giải mã để xuất khối hiển thị Khối hiển thị: hiển thị kết thu sau giải mã 2.2.1 Khối tạo xung: Hình Sơ đồ nguyên lý khối tạo xung Sử dụng IC LM358P NPN C1815 để tạo xung a) IC LM358P: IC LM358P khuếch đại thuật tốn kép dùng để khuếch đại, so sánh áp có cấu tạo từ hai op-amp độc lập, hoạt động mức áp từ 5V-32V nguồn đơn Có nhiều chức để khuếch đại,so sánh áp,… Sơ đồ chân: Hình Sơ đồ cấu tạo LM358P - (1): ngõ op-amp A - (2): ngõ vào đảo op-amp A - (3): ngõ vào không đảo op-amp A - (4): chân nối đất - (5): ngõ vào không đảo op-amp B - (6): ngõ vào đảo op-amp B - (7): ngõ op-amp B - (8): chân nguồn Vcc Cách thức hoạt động: Op-amp có chân (1) để xuất kết ra, chân V- (2) V+ (3) dùng để so sánh áp định áp ngõ chân (1).Chân (3) nối với biến trở R17 có giá trị 10K để điều chỉnh mức điện áp cho chân với chân (2).Chân (4) nối đất chân (8) nối nguồn - Nếu áp chân (2) nhỏ áp chân (3) (V- < V+) ,thì áp xuất chân (1) áp nguồn Ngược lại áp chân (2) lớn áp chân (3) (V- > V+), áp xuất chân (1) 0V Như vậy, vật qua,áp chân (1) áp nguồn.Khi có vật qua hồng ngoại, led thu hồng ngoại nhận tín hiệu,lúc trở tăng làm cho áp chân (2) tăng, V- > V+,áp ngõ chân (1) 0V b) NPN C1815: Là loại transistor thuộc lớp NPN, dùng để khuếch đại mạch tín hiệu tương tự, chuyển đổi trạng thái mạch số, làm tạo dao động Sơ đồ chân: - (1): cực phát E (2): cực thu C (3): cực B Cách thức hoạt động: Tín hiệu từ ngõ op-amp lọc tụ C4 sau qua trở R18 giá trị 10K dùng để phân cực cho transistor nhằm tạo dòng IBE ban đầu, nên có tín hiệu nhận từ op-amp đưa vào chân B làm cho dòng IBE tăng giảm, tương tự làm cho dòng ICE tăng giảm, gây sụt áp R20 tăng giảm theo Việc sụt áp R20 thay đổi tạo hai mức tín hiệu cao thấp, hai mức tín hiệu đưa vào đếm 2.2.2 Khối đếm khối giải mã: Hình Sơ đồ nguyên lý khối đếm khối giải mã Sử dụng IC 74LS90 để đếm giải mã IC 74LS47 a) IC 74LS90: IC dòng TTL, dùng để thực phép đếm mạch số phổ biến đồng hồ kỹ thuật số, mạch đếm sản phẩm, … Hình Sơ đồ nguyên lý 74LS90 Sơ đồ chân: - (1),(14) : ngõ vào liệu (2),(3),(6),(7) : ngõ vào thiết lập (4),(13) : chân để trống (5) : chân nguồn Vcc (8),(9),(11),(12) : ngõ liệu (10) : chân nối đất GND Cách thức hoạt động: Khối đếm bao gồm IC 74LS90 đếm hàng chục đơn vị.Các chân (2),(3) hai IC nối đất nút nhấn với nguồn Khi không bấm nút nhấn , hai chân tích cực thấp nối với đất.Khi nhấn nút bấm, hai chân nối với nguồn tích cực cao, lúc mạch đếm bị reset 00 Nguyên tắc đếm reset thể bảng thật sau : - Bảng thật: RESET INPUTS OUTPUTS R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QD QC QB QA H H L X L L L L H H X L L L L L X X H H H L L H X L X L COUNT L X L X COUNT L X X L COUNT X L L X COUNT Bên 74LS90 có cấu tạo từ hai đếm số số 5,để tạo đếm 10, ta nối chân (12)(ngõ QA) với chân (1)(ngõ vào liệu CLKB).Xung tín hiệu nhận từ chân C C1815 đưa vào chân (14)(ngõ vào liệu CLKA) IC 74LS90 hàng đơn vị.Ngõ đếm 10 mã BCD xuất qua chân QA,QB,QC,QD thể bảng sau: QD QC QB QA 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 Như vậy, dựa vào bảng ta thấy chân (14) nhận xung tín hiệu tín hiệu ngõ : - QA = QB = QC = QD = Lúc hiển thị hiển thị số Như lần có sản phẩm qua hồng ngoại, đếm tăng từ từ thêm đơn vị.Khi đếm tới 9, nhận thêm xung báo tràn chân (14) reset đếm lại 0.Đồng thời lúc này, ngõ QD hàng đơn vị nối với ngõ vào CLKA hàng chục nên khi báo tràn xảy đếm đơn vị,thì trọng số cao MSB QD hàng đơn vị nhảy từ đồng thời kích thêm xung đến chân CLKA đếm hàng chục.Lúc ngõ đếm hàng chục có giá trị là: 10 - QA = QB = QC = QD = Khối hiển thị lúc hiển thị số 10 Tương tự với đếm đơn vị, đếm chục thiết kế để có đếm số 10 Mỗi lần báo tràn hàng đơn vị xảy hàng chục đếm thêm đơn vị.Quá trình diễn từ 00-99 Khi đếm tới 99, đếm hàng đơn vị nhận thêm xung tín hiệu đếm bị đưa 00 b) IC 74LS47: IC 74LS47 IC giải mã thuộc họ TTL, giành riêng cho LED đoạn, chuyển đổi từ mã BCD sang mã LED đoạn, có cấu tạo nguyên lý phức tạp mạch phải cho ngõ lên mức cao xuống mức thấp để làm đèn LED đoạn hiển thị với số mong muốn Ứng dụng để hiển thị số LED đoạn mạch số mà không cần dùng để tiết kiệm chân cho vi điều khiển 11 Hình Sơ đồ nguyên lý 74LS47 Sơ đồ chân: - (1),(2),(6),(7): ngõ vào liệu B, C, D, A (3): chân LT (4): ngõ vào điều khiển Ripple Blank Output (5): ngõ vào điều khiển Ripple Blank Input (8): chân nối đất GND - (9): ngõ liệu e (10): ngõ liệu d (11): ngõ liệu c (12): ngõ liệu b (13): ngõ liệu a (14): ngõ liệu g (15): ngõ liệu f (16): chân nguồn Vcc 12 Cách thức hoạt động: Các chân vào A,B,C,D 74LS47 nhận tín hiệu giá trị nhị phân theo mã BCD từ đến từ 74LS90 Ứng với giá trị nhận giải mã tới ngõ output tương ứng ( từ chân (9) đến chân (15)) Giá trị hiển thị phụ thuộc vào giá trị đầu vào chân A, B, C, D theo bảng thật sau: - Bảng thật: INPUTS DEC LT H RB I X H OUTPUTS a b c d e f g L RB O H L L L L L L H L H H H L L H H H H L H L H L L H L L H L L L H H H L L L L H H L X L H L L H H L L H H L L H X L H L H H L H L L H L L H X L H H L H H H L L L L L H X L H H H H L L L H H H H H X H L L L H L L L L L L L H X H L L H H L L L H H L L 10 H X H L H L H H H H L L H L 11 H X H L H H H H H L L H H L 12 H X H H L L H H L H H H L L 13 H X H H L H H L H H L H L L 14 H X H H H L H H H H L L L L 15 H X H H H H H H H H H H H H BI X X X X X X L H H H H H H H RBI H L L L L L L H H H H H H H LT L X X X X X H L L L L L L L D C B A L L L X L L H X L H X H 13 Có thể nhận thấy IC 74LS47 IC có ngõ mức thấp nên ngõ mức H LED đoạn hiển thị mức tương ứng tắt, ngõ mức L LED hiển thị mức tương ứng sáng.Ngõ vào điều khiển BI để trống nối nguồn để giải mã hoạt động bình thường Nếu nối đất LED khơng sáng bất chấp trạng thái ngõ 2.2.3: Khối hiển thị Sử dụng LED đoạn anot chung để hiển thị LED đoạn đèn hiển thị số hiển thị từ 0-9, có cấu tạo gồm đoạn led đặt tên a,b,c,d,e,f,g xếp có trạng thái hoạt động sau: 14 Sơ đồ chân: - (1): chân e (2): chân d (3): chân Vcc (4): chan c (5): chân dot point - (6): chân b (7): chân a (8): chân Vcc (9): chân f (10): chân g 15 2.2.4: Các linh kiện khác 2.2.4.1: Điện trở Điện trở thiết bị dùng để cản trở dòng điện, có giá trị tính tỉ số hiệu điện hai đầu vật cường độ dòng điện qua vật R= Để biểu thị giá trị điện trở, người ta sử dụng vòng màu: Hình Bảng quy ước vòng màu điện trở 2.2.4.2: Biến trở Biến trở thiết bị có điện trở thay đổi theo ý muốn Được sử dụng mạch điện để điều chỉnh hoạt động mạch điện 2.2.4.3: Tụ điện Tụ điện loại linh kiện điện tử thụ động tạo hai bề mặt dẫn điện ngăn cách điện môi Được chế tạo từ nhiều loại vật liệu gốm , sứ, … Hay sử dụng mạch để lọc nhiễu CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG 3.1: SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ 3.2: SƠ ĐỒ MẠCH MÔ PHỎNG 3.3: SƠ ĐỒ MẠCH IN: 3.4: SƠ ĐỒ MẠCH THI CƠNG: Hình Vận hành sản phẩm CHƯƠNG 4: NHẬN XÉT 4.1: ƯU ĐIỂM: Mạch đếm sản phẩm có thiết kế nhỏ, gọn, nhẹ dễ thi công Mạch sử dụng nguồn điện chiều nhỏ nên hao tốn điện , thay sức đếm thủ cơng người 4.2: KHUYẾT ĐIỂM: Mạch sử dụng LED thu-phát hồng ngoại khơng thể hoạt động xác khoảng cách lớn nên đếm đồ vật kích thước nhỏ Mạch không đếm hai sản phẩm đặt sát nhau.(Khi qua hồng ngoại tính 1) Mạch bị ảnh hưởng bên ngồi nên đơi có sai xót đếm CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1: Kết luận: - Trong trình nghiên cứu, thi cơng thực đồ án giúp em thực hành kiến thức học rèn luyện kỹ cần thiết thiết kế mạch, thi công mạch để thực mục tiêu đề Qua củng cố lại kiến thức chuyên ngành 5.2: Hướng phát triển: Đề tài phát triển nhiều điểm sau: - Có thể mở rộng phạm vi đếm lên nhiều 99 - Thay IC số đếm vi điều khiển - Thay càm biến hồng ngoại số cảm biến khác nhạy làm việc khoảng cách rộng - Cải tiến mạch đếm sản phẩm đếm người vào,hoặc đếm xe vào bãi đỗ ,… nhiều ứng dụng thực tế khác 5.3: Tài liệu tham khảo: Các giáo trình tham khảo: - Sách digital fundamentals - Thomas L, Floyd - Tài liệu thực hành kỹ thuật số ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh – Nguyễn Đình Phú Các trang web tham khảo: - google.com alldatasheet.com electronics-tutorials.ws wikipedia.org engineersgarage.com Nguồn ảnh chèn bài: - google.com ... gốm , sứ, … Hay sử dụng mạch để lọc nhiễu CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG 3.1: SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ 3.2: SƠ ĐỒ MẠCH MÔ PHỎNG 3.3: SƠ ĐỒ MẠCH IN: 3.4: SƠ ĐỒ MẠCH THI CƠNG: Hình Vận... 19 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG 21 3.1: SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ 21 3.2: SƠ ĐỒ MẠCH MÔ PHỎNG 22 3.3: SƠ ĐỒ MẠCH IN: 22 3.4: SƠ ĐỒ MẠCH THI CÔNG: ... lúc hiển thị số 10 Tương tự với đếm đơn vị, đếm chục thiết kế để có đếm số 10 Mỗi lần báo tràn hàng đơn vị xảy hàng chục đếm thêm đơn vị.Quá trình diễn từ 00-99 Khi đếm tới 99, đếm hàng đơn