Đồ án Tìm hiểu mạch đếm sản phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA ĐIỆN TỬ c o0o d ĐỀ TÀI : GVHD: TRẦN VĂN TRINH SVTH : NGUYỄN PHÚC LONG LỚP : CDDT 7A MSSV : 0515101 NIÊN KHOÁ 2005-2008 TPHCM THÁNG 01 NĂM 2008 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐIỂM ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ A. LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay là thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, các nhà máy xí nghiệp sản xuất sản phẩm của mình trên các băng chuyền hiện đại, sản phẩm xuất ra rất nhanh và nhiều vì vậy việc đếm xem có bao nhiêu sản phẩm đã hoàn tất xuất ra từ băng chuyền cuối cùng thì người công nhân khó có thể thực hiện chính xác được. Vì vậy mạch đếm sản phẩm sẽ giúp ta kiểm soát được sản lượng cho ra tại mỗi băng chuyền. Mục đích, yêu cầu Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được số lượng sản phẩm của máy tạo ra một cách đơn giản, chính xác mà không tốn nhiều công sức lao động của công nhân. Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là phải chạy một cách chính xác, ổn định, gọn nhẹ dễ lắp đặt dễ sửa chửa và rẻ tiền. 3 Phương pháp nghiên cứu Dựa trên phương pháp nghiên cứu và phân tích đặc tính chức năng của các linh kiện, các IC và áp dụng những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn của giảng viên phụ trách để xây dựng nên một mạch chức năng đếm sản phẩm hoạt động tốt và đúng với yêu cầu của đề tài. Kết quả nghiên cứu Mạch đếm sản phẩm là đề tài thuộc đồ án tốt nghiệp 1, nghiên cứu và thực hiện đồ án tốt nghiệp 1 giúp sinh viên làm quen với việc làm đồ án tốt nghiệp, làm quen với cách học tự nghiên cứu ,học tập và làm việc chung với nhóm. Với việc tự nghiên cứu và thực hiện mạch đếm sản phẩm giúp sinh viên vận dụng các kiến thức đã học và sự hướng dẫn của giảng viên để thực hiện tốt mạch. Bài báo cáo này đuợc nhĩm tìm kiếm từ nhiều nguồn khác nhau như: sách vở ,internet… nên chắc chắn sẽ cĩ nhiều thiếu xĩt , cho nên nhĩm chúng em mong nhận được sự đĩng gĩp ý kiến của thầy cơ và bạn bè . Xin chân thành cảm ơn. B. NỘI DUNG I/Giới Thiệu Linh Kiện 1/Led 7 đoạn: là 7 con led sắp xếp lại theo hình mẫu. Một chân của các con led được nối chung với nhau (Anod chung hoặc Katod chung), các chân con lại được đưa ra ngoài để phân cực các con led. 2/ LM555 Sơ đồ chân và cấu trúc Vi mạch 555 được chế tạo thơng dụng nhất là dạng vỏ Plastic Chân 1: GND ( nối đất ) Chân 2: Trigger Input ( ngõ vào xung nảy ) Chân 3: Output ( ngõ ra ) Chân 4: Reset ( hồi phục ) Chân 5: Control Voltage ( điều khiển điện áp) Chân 6: Threshold ( thềm- ngưỡng ) Chân 7: Dirchage ( xả điện ) Chân 8: +Vcc ( nguồn dương) Bên trong vi mạch 555 cĩ hơn 20 Transistor và nhiều điện trở thực hiện chức năng như hình 2 gồm cĩ: Cầu phân áp gồm cĩ 3 điện trở 5KΩ nối từ nguồn +Vcc xuống mass cho ra 2 điện áp thế chuẩn là 1/3 Vcc và 2/3 Vcc. OP- AMP (1) là mạch khuếch đại so sánh cĩ ngõ so sánh cĩ ngõ nhận điện áp chuẩn 2/3 Vcc, cịn ngõ thì nối ra ngồi chân 6. Tùy thuộc điện áp của chân 6 so với điện áp chuẩn 2/3 Vcc mà OP – AMP (1) cĩ điện áp mức cao hay thấp để làm tín hiệu R (reset), điều khiển Flip-Flop (F/F). OP-AMP (2) là mạch khuếch đại so sánh cĩ ngõ nhận điện áp chuẩn 1/3 Vcc, cịn ngõ thì nối ra ngồi chân 2. Tùy thuộc điện áp chân 2 so với điện áp chuẩn 1/3 Vcc mà op-amp (2) cĩ áp thế ra mức cao hay mức thấp để làm tín hiệu S (Set), điều khiển Flip-Flop (F/F). Mạch Flip-Flop (F/F) là loại mạch lưỡng ổn kích một bên. Khi chân Set (S) cĩ điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/F là ngõ Q lên mức cao và ngõ xuống mức thấp. Khi ngõ Set đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F khơng đổi trạng thái. Khi chân Reset (R) cĩ điện áp cao,thì điện áp này kích đổi trạng thái F/F khơng đổi trạng thái. Khi chân Reset (R) cĩ điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/F làm ngõ ra lên cao và ngõ Q xuống mức thấp. Khi ngõ Reset đang ở mức cao xuống mức thấp thì mạch F/F khơng đổi trạng thái. Hình 2: Cấu trúc của IC 555 Mạch output là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dịng cấp cho tải. Đây là mạch khuếch đại đảo, cĩ ngõ vào là chân của F/F, nên khi ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ cĩ điện áp thấp (≈ 0V) và ngược lại, khi ở mức thấp thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ cĩ điện áp cao (≈ Vcc). Transistor T1 cĩ chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4 V, là loại Transistor PNP. Khi cực B nối ra ngồi bởi chân 4, cĩ điện áp cao hơn 1.4V, thì T1 ngưng dẫn, nên T1 khơng ảnh hưởng đếm hoạt động của mạch. Khi chân 4 cĩ điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass thì T1 dẫn bão hịa, đồng thời cũng làm mạch OUTPUT dẫn bão hịa, và ngõ ra xuống thấp. Chân 4 được gọi là chân Reset cĩ nghĩa là nĩ Reset IC 555 bất chấp tình trạng ở các ngõ vào khác. Do đĩ, chân Reset dùng để kết thúc xung ra sớm khi cần. Nếu khơng dùng chức năng Reset thì nối chân 4 lên Vcc để tránh mạch bị Reset do nhiễu. Transistor T2 là Transistor cĩ cực C để hở, nối ra chân 7 ( Discharge = xả ). Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra của F/F, nên khi ở mức cao thì T2 bão hịa và cực C của T2 coi như nối mass. Lúc đĩ, ngõ ra chân 3 cũng ở mức thấp. Khi ở mức thấp thì T2 ngưng dẫn cực C của T2 bị hở, lúc đĩ, ngõ ra chân 3 cĩ điện áp cao. Theo nguyên l‎y trên, cực C của T2 ra chân 7 cĩ thể làm ngõ ra phụ cĩ mức điện áp giống mức điện áp của ngõ ra chân 4.‎ 3/ IC 4093 + Bảng giá trị A B A.B 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 4/ IC4511 HEF4511B là một IC giải mã Led 7 đoạn với bốn địa chỉ lối vào ( DA,DB,DC,DD), ta chốt chân , , ở mức thấp, và các chân (OA đến OG) ở mức cao. Khi đĩ chân EL ở mức thấp, thì lối ra (Oa đến Og ) phụ thuộc vào các chân dữ liệu (DA,DB,DC,DD ). Khi mà chân ở mức cao, dữ liệu đã nạp vào chân DA,DB,DC,DD trước đĩ thì được chốt lại. Chỉ có chức năng chuyển đổi giá trị dưới dạng mã BCD thành mã LED 7 đoạn. Ic 4511 chỉ sử dụng được với led 7 đoạn Katod chung. + Sơ đồ chân: DA ~ DD : ngõ vào BCD Oa ~ Og : ngõ ra led 7 đoạn LT : ngõ kiễm tra led BI : ngõ vào làm tắt led EL : ngõ cho phép làm việc Sơ đồ chân 4511 Sơ đồ khối FUNCTION TABLE Ngõ vào Ngõ ra EL BI LT DD DC DB DA Oa Ob Oc Od Oe Of Og Hiển thị X X 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 8 X 0 1 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 Tối 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Tối 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 Tối 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Tối 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 Tối 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Tối 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 Tối 1 1 1 X X X X * * Ghi Chú 1 = mức cao 0 = mức thấp X = giá trị bất kỳ 5/ IC 4518 IC 4518 là hai bộ đếm BCD. IC 4518 có hai ngõ vào điều khiển(CP0 và CP1) có thể làm việc ở hai mức tích cực khác nhau. Chân CP0 tích cực cạnh lên và CP1 tích cực cạnh xuống, khi một chân điều khiển là ngõ vào cấp xung thì chân còn lại sẽ là ngõ cho phép làm việc + Sơ đồ chân: CP0 và CP1 : chân điều khiển MR: thiết lập lại trạng thái ban đầu O0 ~O3 : ngõ ra BCD + Sơ đồ logic: + Bảng giá trị CP0 CP1 MR Trạng thái ↑ 1 0 Trạng thái đếm 0 ↓ 0 Trạng thái đếm ↓ X 0 Không thay đổi X ↑ 0 Không thay đổi ↑ 0 0 Không thay đổi 1 ↓ 0 Không thay đổi X X 1 Trạng thái ban đầu 6/Điện trở: sử dụng điện trở 4vòng màu và 5 vòng màu Ký hiệu: 7/ Tụ điện: tụ có phân cực và tụ không phân cực Ký hiệu: tụ phân cực: tụ không phân cực: 8/ Led: là một dạng diode phát quang, khi phân cực thuận thì led phát sáng, phân cực nghịch thì không phát sáng. Ký hiệu: II/Nguyên l‎ý hoạt động 1/ Sơ đồ khối: Khối nguồn: tạo ra dòng điện ổn định cung cấp cho toàn mạch. Khối tạo xung: dùng để tạo ra xung clock có tần số với độ ổn định cao để cấp cho khối đếm. Khối phát: dùng để phát ra tín hiệu hồng ngoại cung cấp cho khối thu. Khối thu: thu tín hiệu hồng ngoại để dùng làm xung clock cho khối đếm. Khối đếm: nhận xung clock từ khối tạo xung và tiến hành quá trình đếm., đồng thời xuất ra giá trị mã BCD chuyển đến khối giãi mã. Khối giãi mã : nhận giá trị BCD từ khối đếm và chuyển đổi thành giá trị led 7 đoạn chuyển đến khối hiển thị. Khối hiển thị : nhận giá trị đã chuyển đổi từ khối giãi mã và xuất ra hình ảnh. KHỐI ĐẾM KHỐI THU KHỐI PHÁT KHỐI GIẢI MÃ KHỐI TẠO XUNG KHỐI NGUỒN KHỐI HIỂN THỊ 2/ Hoạt động: a/ Phần phát 555 IC555 Tạo dao động tần số cao khoảng 30Khz đến 40 Khz để cho led phát hồng ngoại phát xa . Biến trở VR1 để chỉnh tần số. Khi chân 3 của IC555 ở mức cao thì C1815 dẫn và led phát sẽ phát tia hồng ngoại. Khi chân 3 của IC555 ở mức thấp thì C1815 ngưng dẫn và led phát sẽ không phát tia hồng ngoại. b/ Bộ thu Khi cấp điện thì con thu hồng ngoại được cấp điện và tạo ra một điện áp ở ngõ ra: +Nếu thu hồng ngoại nhận được ánh sáng hồng ngoại thì điện áp ở lối ra ở mức thấp đi qua IC 4093 ( là IC cổng NAND) được mắc tạo thành cổng NOT thì điện áp ở lối ra ở mức cao và nĩ sẽ cấp cho chân 2 của 4518(13) +Ngược lại, nếu thu hồng ngoại khơng nhận được ánh sáng hồng ngoại thì điện áp ở lối ra ở mức cao đi qua IC 4093 được mắc theo kiểu cổng NOT điện áp ở lối ra ở mức thấp thì sẽ cấp cho chân 2 của 4518(13) c/ Bộ đếm, giải mã, hiển thị Cứ như thế, nĩ sẽ tạo thành xung nhịp cấp cho 4518A(12), cứ mỗi một xung thì 4518A(12) sẽ đếm lên một số cho đến khi đếm tới 9 thì Q3 của 4518A(12) ở mức cao khi cĩ một xung kế tiếp thì nĩ sẽ nhảy lên số 0, khi Q3 ở mức thấp nĩ sẽ kích qua chân số 10 của 4518B(12). Để hiển thị cho chúng ta hiểu cần phải đi qua IC 4511 là IC giải mã ( từ mã BCD sang số nhị phân) và hiển thị qua Led 7 đoạn. Để đếm được 24 chai nước ngọt và đếm được số két bia, ta sẽ lấy xung kích từ chân Q2 của 4518A(12) đưa qua một chân của cổng NAND 4093 (15B), chân Q1 của 4518B(12) ta sẽ đưa qua chân cịn lại của cổng NAND 4093 (15B). Khi hai chân của 4093 (15B) đồng thời ở mức cao thì lối ra ở mức thấp thì khi đĩ nĩ sẽ kích qua chân 2 của 4518A (13) và sau đĩ 4518(12) sẽ Reset về mức 0. Cứ như thế, nĩ sẽ đếm từ 0 đến 24 thì bên kia nhảy lên 1 mức. Tương tự để đếm được 20 chai bia, chân Q1 của 4518B(12) sẽ được câu qua 2 chân của cổng NAND 4093 (15C) tương đương như một cổng NOT. Khi Q1 ở mức thấp thì nĩ sẽ kích qua chân 2 của 4518A (13) đồng thời reset về 0. Cứ như thế, nĩ sẽ đếm từ 0 đến 20 thì bên kia nhảy lên 1 mức. 3/ Sơ đồ nguyên lý Ở đây ta dùng bộ đếm cạnh xuống tức là khi chân 1 của IR thu ở mức cao đi qua cổng NAND thì chuyển sang mức thấp, lúc này bộ đếm sẽ được kích và nhảy lên 1 giá trị ( khi chặn ánh sáng hồng ngoại và khi cho chúng nhìn thấy nhau thì nĩ mới nhảy 1 giá trị). Khi 4518A (12) đếm lên 9 tự nĩ sẽ nhảy về 0 tức là số 9 thì Q3 ở mức cao nhảy về số 0 thì Q3 ở mức thấp ở đâu ta cá thể dùng làm phần đầu vào chân 10 cho 4518B (12) và đếm tương tự như 4518A (12). Nhưng ở đây ta cần đếm 24 sản phẩm nên tới số 12 ta sẽ Reset tức là 4518B(12) đếm tới 2 và 4518A(12) đếm tới 4 tức là chân 11 và chân 5 ở mức cao thì nĩ sã Reset. Và khi nĩ đồng thời Reset thì nĩ cũng sẽ kích cho 4515A(13) nhảy lên 1 giá trị, khi 4518A(12) reset ta dùng 2 cổng NAND và giữa 2 cổng NAND đĩ ta sẽ lấy ra tín hiệu xung clock cho 4518A(13) (qua chân số 2). C.KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp 1 là một bài tập lớn, một thử thách đối với sinh viên, tuy nhiên với đồ án tốt nghiệp 1 giúp cho sinh viên vận dụng một cách cụ thể kiến thức của mình đã hoc một cách sáng tạo và làm quen dần với cách học tự nghiên cứu, học tập và làm việc với nhóm để nghiên cứu và thực hiện đồ án một cách tốt nhất. Hơn thế nữa, đồ án 1 còn giúp sinh viên quen dần với cách làm các đồ án tốt nghiệp sau này. Xin chân thành cảm ơn sự nhận xét đánh giá của các thầy cô và sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Văn Trinh