MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM 00-24

Hiện nay là thời đại khoa học phát triển, các nhà máy xí nghiệp sản xuất sản phẩm của minh trên các băng truyên hiện đại , sản phẩm sản xuất ra rất nhanh và nhiều vì vậy việc để xem có bao nhiêu sản phẩm đã hoàn tất xuấy ra từ băng chuyền cuối cùng thì người công nhân khó có thể thực hiện chinh xác được . vì vậy mạch đếm sản phẩm sẽ giúp ta khiểm soát đc sản lượng cho ra tại mỗi băng chuyền

KHOA: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM TỪ 00 ĐẾN 24

Giáo viên hướng dẫn : ĐỖ THÀNH HIẾU Sinh viên thực hiện : DƯƠNG VĂN HẬU Lớp : 112216.1

HƯNG YÊN – 2023

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2021 Giáo viên hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 6

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 6

1.2 Ý TƯỞNG THỰC HIỆN: 6

1.3 ỨNG DỤNG CỦA MẠCH: 6

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH MẠCH 8

2.1 SƠ ĐỒ KHỐI TOÀN MẠCH: 8

2.4 KHỐI HIỆN THỊ - LED 7 THANH: 13

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THI CÔNG MẠCH 15

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI NGUỒN: 15

3.2: SƠ ĐỒ KHỐI THU PHÁT TÍN HIỆU 15

3.3: SƠ ĐỒ KHỐI HIỂN THỊ 16

3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH: 17

2.3.1 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG TOÀN MẠCH 18

KẾT LUẬN 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống con người đã được thay đổi ngày càng tốt hơn, mang lại sự tiện lợi với nhưng trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Góp phần vào sự nghiệp đó thì nghành kỹ thuật điện tử góp một phần không nhỏ trong trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước Trong đó sự tích hợp các mạch điện – điện tử ngày càng trở lên thiết yếu khi mà công nghệ ngày càng phát triển hơn tiến tới thời đại vi xử lý những mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích sẽ dần được loại bỏ và thay vào đó sẽ là những mạch gọn nhẹ hơn và được ưa chuộng hơn Những thành tựu đó biến cái tưởng chừng không thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống tinh thần cho con người.

Trong đó có ngành “Kỹ thuật số” có vai trò quan trọng và áp dụng trong việc điều khiển số trong công nghệ hiện đại Kỹ thuật số ra đời đã và đang làm thành một cuộc cách mạng trong mọi lĩnh vực cuộc sống hiện đại từ chiếc nồi cơm, máy giặt, điều hòa, điện thoại v.v đến truyền hình, chụp ảnh, công nghệ thông tin.Những ứng dụng quan trọng của nó trong các công ty lớn nhỏ là không thể kể hết.Sản xuất trực tiếp từ các nhà máy và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em thấy được nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trong nhưng khâu đơn giản của sản xuất tự động hóa là số lượng sản phẩm làm ra được đếm một cách tự động Vì vậy thông qua việc làm đồ án sẽ giúp cho mỗi sinh viên sẽ có cái nhìn sâu hơn về môn học kĩ thuật xung số này, và qua đây sẽ giúp cho mỗi học sinh – sinh viên đánh giá được khả năng tích luỹ kiến thức về môn học này đồng thời biết cách vận dụng môn học vào thực tế Dù em đã cố gắng nhưng không tránh khỏi hạn chế thiếu xót vì thiếu kinh nghiệm cũng như kiến thức chuyên môn ,em rất mong sự đang giá của quý thầy cô và bạn bè, để đồ án được hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1. Giới thiệu chung

Hiện nay là thời đại khoa học phát triển, các nhà máy xí nghiệp sản xuất sản phẩm của minh trên các băng truyên hiện đại , sản phẩm sản xuất ra rất nhanh và nhiều vì vậy việc để xem có bao nhiêu sản phẩm đã hoàn tất xuấy ra từ băng chuyền cuối cùng thì người công nhân khó có thể thực hiện chinh xác được vì vậy mạch đếm sản phẩm sẽ giúp ta khiểm soát đc sản lượng cho ra tại mỗi băng chuyền

Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy công ty xí nghiệp đếm đc số lượng sản phẩm của nhà máy tạo ra một cách đơn giản chính xác mà không tốn nhiều công sức lao động cụa công nhân

Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là phải chạy một cách chính xác ổn định gọn nhẹ dễ lắp đặt, dễ sủa chữa và tiết kiệm tiền

Dựa vào các yếu tố trên nhóm chũng em đã quyết định thiết kế bộ “ MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM 00 24” cho các dây truyền đếm sản phẩm

1.2. Ý tưởng thực hiện

Từ những thực tế, chúng em đã được thấy nhiều mạch đếm được ứng dụng Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong mà vẫn còn sử dụng nhân công Từ những điều đã được thấy đó và khả năng của chúng em, chúng em muốn làm một điều gì nhỏ để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phép tăng hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo được độ chính xác cao Đối với các xí nghiệp vừa và nhỏ để đẩy nhanh khâu khiểm hàng hoá trên dây truyền sản phẩm Vậy nên chúng em quyết định thiết kế và chế tạo“ Mạch đếm sản phẩm”.

1.3. Ứng dụng của mạch

Đếm sốlượng sản phẩm một cách tự động, hiển thị trên LED 7 thanh Mạch đếm được sử dụng trong các công ty , xí nghiệp , nhà máy

Một số hình ảnh thực tế:

Hình 1.1: Bộ led 7 thanh

Hình 1.2: Bộ cảm biến

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH MẠCH

2.1 Sơ đồ khối toàn mạch

2.2 Khối nguồn

Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch ở đây em dung là nguồn 1 chiều Nguồn ta dùng ở đây có tính ổn định cao để mạch đếm chính xác nếu ta dùng nguồn không ổn định như pin, khi hết pin thì mạch đếm sẽ bị gián đoạn

Mạch yêu cầu dùng 5V DC thì ta dùng máy biến áp và chỉnh lưu cầu và Ic ổn áp 7805 để đưa ra điện áp 5V.

- Khối hạ áp:

Ở đây chúng ta biến đổi điện áp 220V AC-50Hz xuống còn 12V AC-1A.

Mục đích là cấp đầy đủ cho bộ biến đổi và bộ lọc để có điện áp 1 chiều mong muốn

- Khối chỉnh lưu:

Thành phần chỉnh lưu là biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều thông qua 4 con diode chỉnh lưu Đây là sơ đồ chỉnh lưu cả chu kỳ với dạng sóng đầu vào và đầu ra sau chỉnh lưu như sau:

Hình 2.1: Điện áp sau chỉnh lưu - Khối lọc:

Có tác dụng san bằng điện áp một chiều ít nhấp nhô hơn Tụ điện có điện dung càng lớn thì điện áp đầu ra càng phẳng.

KH I HI NỐI HIỂNỂN THỊ

KH I NGU NỐI HIỂNỒN KH I X LÝỐI HIỂN Ử LÝ

Hình 2.2: Điện áp sau khi được lọc bằng tụ điện

Tụ gốm có tác dụng lọc xung đột biến - Khối ổn áp:

- Dòng họ 78xx cho ra nhiều loại ổn áp khác nhau VD 7805 cho ra điện áp ổn định 5V

- Điện áp vào của 78xx là điện áp 1 chiều <= 40V - Dòng điện không vượt quá 1A

- Dòng đỉnh là /12A

- Công suất tiêu tán cực đại có tản nhiệt là 15W

- Đảm bảo thông số là Vi-V0=2V đến 3V (lúc đó mạch mới hoạt động ổn áp

Khi led phát chiếu tới led thu thì led thu dẫn, điện áp ra bằng 0, mức thấp Khi nào có gì đó chắn ngang thì led phát không chiếu tới led thu Led thu không phân cực thì điện áp ra mức cao bằng Vcc.

a) Phần Phát

Hình 2.3

Điện trở R có giá trị 220ohm có tác dụng hạn dòng cho LED phát hồng ngoại LED phát hồng ngoại khi có dòng điện chạy qua thì LED phát ra tín hiệu hồng ngoại một cách lien tục ngoài không gian theo một hướng nhất định Ở mạch đếm sản phẩm ta chỉnh sao cho tín hiệu hộng ngoại phát ra từ LED phát đi thẳng trực tiếp tới LED thu tín hiệu ở mạch thu hồng ngoại.

b) Phần Thu

Hình 2.4

Điện trở R có giá trị 220 ohm có chức năng hạn dòng chạy qua led thu.

Bình thường thì led thu nhận được tín hiệu một cách lien tục, led thu dẫn dòng điện từ nguồn qua R 220 omh và xuống mass Khi có sản phẩm đi qua và ngăn cản đường tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến led thu, lúc này led thu không nhận tín hiệu từ hồng ngoại, điện trở của led thu sẽ tăng lên rất lớn Lúc này tại ngõ vào cổng đảo ở mức thấp nên khi ra sẽ là mức cao cà cấp tín hiệu cho chân đầu vào của ic đếm

2.3.2.Khối đếm sử dụng ic 74192

Hình 2.5: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của ic 74192 - Ic đếm 74192

Nó là ic đếm tiến/lùi 4-bit.

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

Chân PL là chân Preset (là chân đặt trước giá trị), khi lên High thì ko làm gì, Low thì nhận dữ liệu từ P0 đến P3 làm giá trị đếm đầu tiên (giá trị đặt trước).

Bình thường, 2 chân CPU và CPD đặt lên High, nếu có xung cạnh lên ở CPU thì đếm tiến, nếu xung cạnh lên ở CPD thì đếm lùi

Các chân TCU và TCD là các chân carry, dùng để nối tiếp các IC khác Các chân Q0 đến Q3 là chân ngõ ra.

- Nguyên lý hoạt động của khối đếm

- Khi không có tín hiệu đi qua: Đầu vào cổng NOT sẽ ở mức cao, qua cổng NOT sẽ ở mức thấp tín hiệu vào IC 74192 sẽ là xung mức thấp nên IC lúc này sẽ không đếm, không có tín hiệu cho IC7447 lên sẽ không hiện thị Led 7 thanh.

- Khi có tín hiệu đi qua: Tín hiệu đó sẽ che Led thu, led thu sẽ không nhận được tín hiệu từ led phát điện trở của led thu sẽ rất lớn.

Lúc đầu nó đang ở mức thấp khi qua cổng NOT sẽ được đảo thành mức cao vì chân 5 cửa IC 74192 tích hợp ở mức thấp lên nó sẽ nhảy trạng thái từ bộ mã hóa lúc này sẽ có đầu ra là 0001 Đầu vào của bộ giải mã

2.3.3.Khối giải mã sử dụng ic 7447

Hình 2.5: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của ic 7447

* Giải mã là quá trình phiên dịch hàm ý đã gán cho mã, mạch điện thực hiện việc giải mã được gọi là bộ giải mã.

* Sơ đồ khối

Hình 2.6: Sơ đồ khối giải mã * Nguyên lý hoạt động của khối giải mã

- Bộ đếm gồm các IC đếm có chức năng đếm số Mỗi khi có xungCLK tác động vào bộđếm sẽ nhảy số

- Thông qua bộ đếm sẽ tạo địa chỉ đưa vào bộ giải mã hiển thị led

Bảng 2.1 Bảng rạng thái của ic 74472.4 Khối hiện thị - Led 7 thanh

Hình 2.7: Cấu tạo led 7 thanh

- Đèn thị thị gồm 7 đoạn, 7 diode phát quang hay 7 chỉ thị tinh thể lỏng Mỗi bit thể hiện bắng sang led a,led b đến led g.

- Có 2 loại led là anot chung và katot chung - Nhờ 7 đoạn led này ta có thể đếm số từ 0 đến 9 * Giải mã BCD ra mã 7 đoạn:

- Khi bộ hiển thị LED 7 đoạn được sử dụng rộng rãi, 1 con IC với tên là "Bộ giải mã BCD sang 7 đoạn" được phát triển nhằm đơn giản hóa việc sử dụng led 7 đoạn Dữ liệu định dạng kiểu nhị phân sau khi được IC sử lý sẽ được hiển thị chính xác lên màn hình bằng dạng số tương ứng (0-9).

- Mặc dù IC này hoạt động không cần chốt, nhưng IC trong trường hợp này có sẵn chốt 4-bit (được sử dụng cho ví dụ sau) Ở ví dụ này chốt được thiết lập sao cho dữ liệu nhập vào có thể truyền thông suốt qua bộ giải mã.

- IC 7408 là loại IC cổng AND 2 đầu vào nó biểu thị cho hàm nhân nghĩa là 2 đầu vào là mức cao thì đầu ra tương ứng mức cao Một trong hai đầu vào là mức thấp thì đầu ra tương ứng là mức thấp.

Hình 2.8: Sơ đồ chân của IC74LS08

- Chân 1, 2 là đầu vào, chân 3 đầu ra tương ứng của cổng thứ nhất - Chân 4, 5 là đầu vào, chân 6 đầu ra tương ứng của cổng thứ hai - Chân 9, 10 là đầu vào, chân 8 đầu ra tương ứng của cổng thứ ba - Chân 12, 13 là đầu vào, chân 11 đầu ra tương ứng của cổng thứ tư - Chân 7 nối mass chân 14 lên dương nguồn

-CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THI CÔNG MẠCH

3.1 Sơ đồ khối nguồn

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn Tính toán chọn linh kiện

- Điện áp đầu vào là 220V AC nên ta có thể dùng máy biến áp 220V AC – 24V AC 3A, 220V AC – 12V AC 1A trong đề tài này chúng em chọn 220V AC – 12V AC 450mA vì có sẵn trong bộ linh kiện của chúng em

- Chỉnh lưu cầu

- IC ổn áp: Có 2 linh kiện họ ổn áp là 78xx và 79xx.

+Họ 78xx là cho ra điện áp dương, còn xx là giá trị đầu ra như 5V,9V, 12V +Họ 79xx là cho ra điện áp âm, còn xx là giá trị đầu ra như -5V, -9V,

-12V

- Tính chọn IC

Do yêu cầu mạch cần nguồn 5VDC nên ta chọn IC ổn áp 7805với điện áp đầu vào từ 7 ÷ 25V, Io = 100mA

3.2 Sơ đồ khối thu phát tín hiệu

Hình 3.2: Khối thu phát tín hiệu * Lựa chọn linh kiện

- Led thu phát có 2 loại: loại 2 chân và 3 chân Trong đồ án này chúng em sử dụng loại 2 chân vì giá thành rẻ mà vẫn hiệu quả Led phát màu trắnng, Led thu màu đen.

3.3 Sơ đồ khối hiển thị

Hình 3.3: Sơ đồ hiển thị led 7 thanh * Lựa chọn linh kiện:

Cổng NOT là cổng logic có 1 ngõ vào và 1 ngõ ra là y= ´A

Hình 3.4: Cổng NOT IC 7414 có chức năng đảo giá trị vào.

Chân 7 nối mass và chân 4 nối Vcc.

7414 là IC đc sử dụng rộng vào nhiều mục đích như : Tạo xung vuông, chốt, đảo trạng thái xung

Schmitt-Trggers inverters có nghĩa là IC 7414 có thể biến 1 xung không vuông thành 1 xung vuông Nghĩa là tín hiệu vào có thể bị nhiễu và chưa “vuông” nên có thể gây ra việc đọc sai số xung ở vi điều khiển.

Chính vì vậy qua mạch đảo tín hiệu xung này tín hiệu sẽ “vuông ” hơn tạo điều kiện thuận lợi cho vi điều khiển xử

3.4.Sơ đồ nguyên lý toàn mạch:

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Nguyên tắc hoạt động toàn mạch

-Nguồn 1 chiều

+Sau khi sử dụng máy biến áp ta được nguồn 12V AC Sau đó ta cho nguồn qua chỉnh lưu cầu thì ta được nguồn DC và qua tụ được san phẳng điện áp, san phẳng tần số qua ic ổn áp 7805 để được 5V cấp cho mạch hoạt động

+ Khi cấp nguồn 1 chiều 5V thì có 2 trường hợp xảy ra đó là tín hiệu (sản phẩm)đi qua và tín hiệu không đi qua.

-Khi không có tín hiệu đi qua

+ Led phát thu vẫn hoạt động bình thường vì được cấp nguồn 5V Led phát vẫn phát để led thu nhận tín hiệu khi led thu nhận tín hiệu thì điện trở led thu giảm dần về 0 nên dòng điện đi thẳng xuống mass.

+ Đầu vào cổng NOT sẽ ở mức cao, qua cổng NOT sẽ ở mức thấp tín hiệu vào IC 74192 sẽ là xung mức thấp nên IC lúc này sẽ không đếm, không có tín hiệu cho IC7447 lên sẽ không hiện thị Led 7 thanh.

-Khi có tín hiệu sản phẩm đi qua dây chuyền :

+ Tín hiệu đó sẽ che Led thu, led thu sẽ không nhận được tín hiệu từ led phát điện trở của led thu sẽ rất lớn

Ban đầu nó đang ở mức thấp khi qua cổng NOT sẽ được đảo thành mức cao vì chân 5 của IC 74192 tích hợp ở mức thấp lên nó sẽ nhảy trạng thái từ bộ mã hóa lúc này sẽ có đầu ra là 0001 Đầu vào của bộ giải mã

+ Khi giải mã xong tín hiệu sẽ được hiển thị lên led 7 thanh là 01 và sẽ giữ nguyên trang thái cho đến khi có sản phẩm tiếp theo đi qua thì nó sẽ nhảy trạng thái tiếp theo là 02 Cứ như vậy khi có sản phẩm tiếp theo và hoạt động cũng như vậy IC 7408 có nhiệm vụ chốt và reset trạng thái.

+ Khi đếm đủ sản phẩm 00-24 , Chân 14 của IC 74192 sẽ được ic7408 kích 1 xung reset lại, mạch được đếm lại và tuần hoàn đến khi ngắt nguồn.

KẾT LUẬN

Khi nghiên cứu đề tài này chúng em muốn phát huy thành quả ứng dụng của kỹ thuật số nhằm tạo ra những sản phẩm, những thiết bị tiên tiến và đạt hiệu quả cao hơn trong cuộc sống Ngoài ra trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài là một cơ hội để kiểm tra lại nhưng kiến thức đã học ở trường đồng thời phát huy tính sáng tạo khả năng giải quyết vấn đề theo yêu cầu đặt ra Trong đồ án này chúng em thức hiện mạch đếm sản phẩm trên dây truyềnbằng phương pháp đếm tín hiệu Như vậy mỗi tín hiệu đi qua thì phải có 1 thiết bị cẩm nhận tín hiệu thiết bị này gọi là cảm biến(led thu phát) Khi có tín hiệu đi qua cảm biến sẽ nhận và tạo thành 1 xung điện đưa về khối xử lý để tăng dần số đếm Tại một thời điểm tức thời đê xác định được số đếm cần phải có một bộ hiển thị là led 7 thanh.

Hướng phát triển của đồ án:ứng dụng mạch này xuất hiện nhiều ở các công ty có quy mô lớn, vừa và nhỏ, phổ biến rộng rãi có thể ứng dụng trong cá siêu thị để đếm lượng hàng hóa của từng mặt hàng…

Trong quá trình thực hiện đồ án chúng em được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô trong khoa điện – điện tử đặc biệt là thầy ……… đã tận tình hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án Do kiến thức còn hạn hẹp lên trong quá trình thực hiện đồ án chúng em còn gặp nhiều sai xót, mong các quý thầy cô trong hội đồng khảo thí bỏ qua và có hướng giúp đỡ chúng em có thể hoàn chỉnh đồ án của mình.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

● Giáo trình “ Kỹ thuật số”

- Tác giả : Phạm Ngọc Thắng – Bùi Thị Kim Thoa

● Sách linh kiện điện tử tác giả: Giảng viên Lê Thị Hồng Thắm Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh

● Sách sở đồ chân linh kiện bán dẫn tác giả: Dương Minh Trí – xuất bản lần thứ 5, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.

● Tìm trên Internet (google.com, tailieu.vn, dientuvietnam.vn, hoiquandientu.vn)