Báo cáo đồ án chuyên ngành 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 1
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mạch đếm sản phẩm dùng module cảm biến
hồng ngoại hiển thị trên led 7 thanh

Giảng viên hướng dẫn:

Vũ Trọng Trường

Sinh viên thực hiện

Phạm Đức Hoàng - 11220063

:

Vũ Xuân Hiếu
Mã lớp

:

11220063

Năm học 2023

1

- 11220265

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

............................................................................................................................. .............
................................................................................................................ ..........................
................................................................................................... .......................................
...................................................................................... ....................................................
......................................................................... .................................................................
............................................................ ..............................................................................
............................................... ...........................................................................................
.................................. ........................................................................................................
..................... .....................................................................................................................
........ ............................................................................................................................. ....
......................................................................................................................... .................
............................................................................................................ ..............................
............................................................................................... ...........................................
.................................................................................. ........................................................
..................................................................... .....................................................................
........................................................ ..................................................................................
........................................... ...............................................................................................
.............................. ............................................................................................................
................. .........................................................................................................................
.... ............................................................................................................................. ........
.....................................................................................................................

Hưng Yên, ngày…tháng…năm 2023
Chữ ký của giáo viên hướng dẫn

Lời nói đầu
2

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên con đường
cơng nghiệp hố và hiện đại hố đất nước. Ngành điện tử nói chung đã có những bước
tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể. Để thúc đẩy nề kinh tế của đất
nước ngày càng phát triển, giàu mạnh thì phải đào tạo cho thế hệ tréco đủ kiến thức để
đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo
thì phải đưa ra các phương tiện dạy học hiện đại vào trong giảng đường, trường học có
như vậy thì trình độ của con người ngày càng cao mới đáp ứng được nhu của xã hội.
Trường ĐHSPKT Hưng Yên là một trong số những trường đã rất trú trọng đến việc
hiện đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả trong giảng dạy cũng như giúp sinh
viên có khả năng thực tế cao.
Để các sinh viên có tăng khả năng tư duy và làm quen với công việc thiết kế,
chế tạo chúng em đã được giao cho thực hiện đồ án: “Thiết kế chế tạo mạch đếm sản
phẩm sử dụng module cảm biến hồng ngoại hiển thị trên led 7 thanh” nhằm củng
cố về mặt kiên thức trong quá trình thực tế.
Sau khi nhận đề tài, nhờ sự giúp đỡ tận tình của giảng viên hướng dẫn cùng với
sự lỗ lực cố gắng của cả nhóm, sự tìm tịi, nghiên cứu tài liệu, đến nay đồ án của chúng
em về mặt cơ bản đã hồn thành. Trong q trình thực hiện dù đã rất cố gắng nhưng do
trình độ cịn hạn chế kinh nghiệm cịn ít nên khơng thể tránh khỏi sai sót. Chúng em
mong nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cơ giáo trong
khoa để đồ án của chúng em ngày càng hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn cô giáo cùng với các thầy giáo trong khoa đã
giúp chúng em hoàn thành đồ án.

Lời cảm ơn
3


Qua một thời gian thực hiện, đến nay đề tài: “Thiết kế chế tạo mạch đếm sản
phẩm sử dụng module cảm biến hồng ngoại hiển thị trên led 7 thanh” đã được

hoàn thành. Trong thời gian thực hiện, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu
của các cá nhân, tập thể.
Em xin chân thành cảm ơn tới Thầy Vũ Trọng Trường đã hướng dẫn, giúp đỡ
em tận tình trong quá trình thực hiện đồ án. Em xin cảm ơn các thầy, cô giáo, lãnh đạo
Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, đã giúp đỡ và tạo
điều kiện thuận lợi cho em trong q trình học tập, nghiên cứu và hồn thành đồ án.
Cuối cùng em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, đã động viên và giúp
đỡ tơi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành nội dung đồ án.

Hưng Yên, ngày ..... tháng ..... năm 2023

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI................................................7
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................................ 7
4


1.2. Tổng quan đề tài......................................................................................................7
1.3. Phân tích yêu cầu đề bài..........................................................................................8
1.4. Mục tiêu của đề tài..................................................................................................8
1.5. Các phương án thực hiện.........................................................................................8
1.6. Ý nghĩa của đề tài....................................................................................................9

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...............................................10
2.1. Pic16F877A...........................................................................................................10
2.1.1. Khái niệm...........................................................................................................10
2.1.3. Thông số của Pic16F877A..................................................................................13
2.2. Module cảm biến hồng ngoại HW-201..................................................................14
2.2.1. Giới thiệu module cảm biến hồng ngoại HW-201..............................................14
2.2.2 Cấu tạo module cảm biến hồng ngoại HW-201...................................................15

2.2.3. Nguyên lý hoạt động của module cảm biến hồng ngoại HW-201.......................15
2.2.4. Cách nối module cảm biến hồng ngoại HW-201................................................16
2.2.5. Ứng dụng của module cảm biến hồng ngoại HW-201........................................16
2.2.6. Ưu nhược điểm của module cảm biến hồng ngoại HW-201...............................17
3.1. Led 7 thanh............................................................................................................18
3.1.1. Khái niệm...........................................................................................................18
3.1.2. Giới thiệu về led 7 thanh 2 số.............................................................................18
3.1.3. Nguyên lý hoạt động của Led 7 thanh................................................................19
3.1.4. Phân loại LED 7 thanh........................................................................................20
3.1.5. Nguồn Adapter...................................................................................................21

Chương III: Tính tốn và thiết kế sản phẩm..................................24
3.1. Sơ đồ khối.............................................................................................................24
3.2. Sơ đồ nguyên lí tồn mạch....................................................................................24
3.2.3. Khối vi điều khiển..............................................................................................25
3.2.4. Khối hiển thị.......................................................................................................26
3.3. Sơ đồ mạch in tồn mạch.......................................................................................27
3.4. Ngun lí hoạt động của mạch..............................................................................27
3.5. Lưu đồ thuật tốn...................................................................................................28
3.6. Chương trình.........................................................................................................29
3.7. Sản phẩm hoàn thiện.............................................................................................31
5


KẾT LUẬN................................................................................................................. 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................33

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. Đặt vấn đề

Những thành tựu của ngành kỹ thuật điện - điện tử được ứng dụng trong nhiều
ngành. Để tăng năng xuất lao động, giảm thời gian, giảm thiểu chi phí nhất là hạn chế
tai nạn lao động trong cơng nghiệp … Vì vậy, mạch điện tử có vai trị rất quan trọng
trong dây truyền sản xuất cơng nghiệp. Để hạn chế tối đa thời gian, nhân lực và tăng
6


độ chính xác trong cơng việc đếm số sản phẩm trên dây chuyền sản xuất công nghiệp
từ đây mạch đếm sản phẩm được ứng dụng rộng và ngày càng được nghiên cứu sâu
hơn. Từ thực tiễn đó, việc tìm hiểu và thiết kế về mạch đếm sản phẩm là cần thiết.

1.2. Tổng quan đề tài
Đề tài này liên quan đến việc thiết kế và chế tạo mạch đếm sản phẩm sử dụng
cảm biến hồng ngoại và hiển thị kết quả trên Led 7 thanh.
Cảm biến hồng ngoại được sử dụng để đếm số sản phẩm được sản xuất thông
qua việc phát hiện các vật thể khi chúng đi qua trước cảm biến. Sau đó, một mạch điện
tử sẽ đếm số lượng sản phẩm và hiển thị kết quả trên Led 7 thanh.
Để hoạt động, mạch sử dụng các linh kiện điện tử như vi điều khiển, cảm biến
hồng ngoại, led 7 thanh và các linh kiện khác. Các tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại
được gửi đến vi điều khiển để đếm số lượng sản phẩm và điều khiển hiển thị trên Led
7 thanh.
Mạch đếm sản phẩm sử dụng cảm biến hồng ngoại hiển thị trên Led 7 thanh
được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống sản xuất và đóng gói sản phẩm trong các
nhà máy, xưởng sản xuất, v.v. Nó giúp tăng hiệu suất và chính xác trong quá trình sản
xuất và kiểm tra sản phẩm, đồng thời giảm thiểu sai sót trong q trình đếm và kiểm
tra sản phẩm.

Hình 1.1 Ứng dụng mạch đếm sản phẩm dùng cảm biến

1.3. Phân tích yêu cầu đề bài

Mạch đếm sản phẩm: Yêu cầu thiết kế mạch điện tử để đếm số lượng sản phẩm
từ 00 đến 25. Để làm được điều này, cần sử dụng các linh kiện như bộ đếm (counter),
các bộ lưu trữ (registers), bộ điều khiển (controller) và các linh kiện khác để tạo ra một
mạch đếm đơn giản và chính xác.

7


Sử dụng cảm biến hồng ngoại: Để đếm số lượng sản phẩm, cần sử dụng một
cảm biến để phát hiện sự xuất hiện của sản phẩm và kích hoạt bộ đếm. Cảm biến hồng
ngoại có thể được lắp đặt ở các vị trí khác nhau trên dây chuyền sản xuất để phát hiện
sản phẩm.
Hiển thị kết quả trên Led 7 thanh: Kết quả đếm số lượng sản phẩm sẽ được hiển
thị trên Led 7 thanh.

1.4. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đề tài Thiết kế chế tạo mạch đếm sản phẩm sử dụng cảm biến
hồng ngoại hiển thị trên led 7 thanh là thiết kế và chế tạo một hệ thống đếm sản phẩm
đơn giản, chính xác và tiện dụng. Mạch đếm sản phẩm này được sử dụng để đếm số
lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất hoặc đóng gói sản phẩm. Việc đếm sản phẩm
sẽ giúp tăng độ chính xác và năng suất trong q trình sản xuất, giảm thiểu sự cố và lỗi
trong q trình đóng gói sản phẩm. Hơn nữa, hệ thống đếm sản phẩm còn giúp quản lý
số lượng sản phẩm được sản xuất hoặc đóng gói một cách dễ dàng và chính xác hơn.

1.5. Các phương án thực hiện
* Phương án 1: Sử dụng vi điều khiển (microcontroller): Phương án này sử
dụng vi điều khiển để điều khiển mạch đếm sản phẩm và hiển thị kết quả trên Led 7
thanh. Vi điều khiển được lập trình để đếm số lượng sản phẩm thơng qua cảm biến và
điều khiển Led 7 thanh hiển thị kết quả đếm. Phương án này có thể sử dụng các vi điều
khiển như Arduino, STM32, PIC, ...

* Phương án 2: Sử dụng các IC đếm và điều khiển: Phương án này sử dụng các
IC đếm và điều khiển để tạo ra mạch đếm sản phẩm và điều khiển Led 7 thanh hiển thị
kết quả đếm. Các IC như 74LS47, 74LS90, 4026, ... có thể được sử dụng để thiết kế
mạch đếm sản phẩm.
* Phương án 3: Sử dụng mạch đếm sản phẩm có sẵn: Phương án này sử dụng
các mạch đếm sản phẩm có sẵn để đếm sản phẩm và hiển thị kết quả trên Led 7 thanh.
Các mạch đếm sản phẩm có sẵn như mạch đếm sản phẩm tự động TM1637, Mạch
đếm sản phẩm 4-bit TM1636 hoặc các sản phẩm tương tự có thể được sử dụng để đơn
giản hóa q trình thiết kế và chế tạo mạch đếm sản phẩm.

 Chọn phương án dùng Vi điều khiển Pic16F877A

1.6. Ý nghĩa của đề tài
Đề tài Thiết kế chế tạo mạch đếm sản phẩm sử dụng cảm biến cảm biến hồng
ngoại hiển thị trên Led 7 thanh có ý nghĩa rất quan trọng trong các hoạt động sản xuất
và đóng gói sản phẩm. Việc đếm và quản lý số lượng sản phẩm một cách chính xác và
hiệu quả là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm, tăng năng suất và giảm thiểu
chi phí sản xuất.
8


Bên cạnh đó, đề tài này cịn có ý nghĩa trong việc thúc đẩy sự phát triển của
công nghệ điện tử, đặc biệt là trong lĩnh vực thiết kế và chế tạo mạch điện tử. Thông
qua đề tài này, người thực hiện sẽ có cơ hội tiếp cận và áp dụng các kiến thức và kỹ
năng trong lĩnh vực điện tử như vi điều khiển, điện tử số, cảm biến,...
Ngoài ra, đề tài này cịn có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như
kiểm tra số lượng sản phẩm trong siêu thị, đếm số lượng người tham gia sự kiện, đếm
số lượng xe cộ trên đường phố, ... Do đó, đề tài này có ý nghĩa rất lớn trong cả lĩnh
vực sản xuất lẫn lĩnh vực khác.



NHẬN XÉT CHƯƠNG 1:
Từ những phần trên, ta có thể rút ra những điểm mình làm được như sau:

 Hiểu được yêu cầu và mục tiêu của đề tài Thiết kế chế tạo mạch đếm sản phẩm
sử dụng cảm biến cảm biến hồng ngoại hiển thị trên Led 7 thanh.
 Biết được các phương án thực hiện đề tài và có thể lựa chọn phương án phù
hợp với tình huống cụ thể.
 Nhận thức được ý nghĩa của đề tài, đặc biệt là trong việc đảm bảo chất lượng
sản phẩm, tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất.
 Có cơ hội tiếp cận và áp dụng các kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực điện tử,
đặc biệt là vi điều khiển, điện tử số, cảm biến,...
 Nhận thấy được đề tài có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và có ý
nghĩa rất lớn trong cả lĩnh vực sản xuất lẫn lĩnh vực khác.
Từ những điểm trên, ta có thể áp dụng để thực hiện đề tài một cách hiệu quả và đạt
được kết quả tốt trong quá trình thực hiện.

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Pic16F877A
2.1.1. Khái niệm

9


PIC16F877A là một Vi điều khiển PIC 40 chân và được sử dụng hầu hết trong
các dự án và ứng dụng nhúng. Nó có năm cổng bắt đầu từ cổng A đến cổng E. Nó có
ba bộ định thời trong đó có 2 bộ định thời 8 bit và 1 bộ định thời là 16 Bit. Nó hỗ trợ
nhiều giao thức giao tiếp như giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C.
PIC16F877A hỗ trợ cả ngắt chân phần cứng và ngắt bộ định thời.

Hình2.1:Pic16F877A

*Giao thức nối tiếp:
Giao thức nối tiếp (Serial Protocol) trên IC PIC16F877A là một giao thức
truyền thông bộ nhớ không đồng bộ (Asynchronous Memory Protocol), thường được
sử dụng để kết nối với các thiết bị ngoại vi khác như cảm biến, màn hình LCD, module
Bluetooth, module Wi-Fi, máy in, máy tính, v.v.
Giao thức nối tiếp trên PIC16F877A sử dụng hai chân truyền và nhận dữ liệu
(RX/TX) để truyền thông tin giữa PIC16F877A và các thiết bị khác. PIC16F877A hỗ
trợ nhiều tốc độ truyền thông khác nhau, từ 300 baud đến 115200 baud, tùy thuộc vào
tốc độ truyền thông mà các thiết bị khác đang sử dụng.
Để sử dụng giao thức nối tiếp trên PIC16F877A, người dùng cần phải cấu hình
các thanh ghi bên trong IC và viết mã phần mềm để đọc và ghi dữ liệu. Việc cấu hình
các thanh ghi và viết mã phần mềm được thực hiện thông qua việc sử dụng ngơn ngữ
lập trình như C hoặc Assembly.

*Giao thức song song
Giao thức song song (Parallel Protocol) là một giao thức truyền thông mà sử
dụng nhiều dây dữ liệu (data lines) cùng một lúc để truyền thông tin giữa các thiết bị.
So với giao thức nối tiếp, giao thức song song có thể truyền dữ liệu nhanh hơn và đồng
bộ hơn.
Tuy nhiên, giao thức song song có một số hạn chế như đòi hỏi nhiều chân dữ
liệu hơn, dễ bị nhiễu và khó xử lý khi truyền dữ liệu trên khoảng cách xa. Do đó, giao
thức song song thường được sử dụng cho các ứng dụng truyền thông ngắn và tốc độ
10


cao như trong các bộ vi xử lý, các mạch đọc/ghi bộ nhớ, các bộ điều khiển động cơ,
v.v.

Một số giao thức song song phổ biến bao gồm giao thức ISA (Industry Standard
Architecture) cho các máy tính cũ, giao thức PCI (Peripheral Component Interconnect)
và PCIe (PCI Express) cho các thiết bị ngoại vi trên máy tính, v.v.

*Giao thức I2C
Giao thức I2C (Inter-Integrated Circuit) là một giao thức truyền thông nội bộ
(Internal Communication Protocol) giữa các vi mạch (ICs) trong các thiết bị điện tử.
Giao thức I2C được phát triển bởi Philips Semiconductor (nay là NXP
Semiconductors) và được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như điện thoại di
động, máy tính, thiết bị điện gia dụng, các mạch điều khiển, v.v.
Giao thức I2C sử dụng hai dây truyền thông tin là SDA (Serial Data) và SCL
(Serial Clock) để truyền thông tin giữa các thiết bị. SDA là đường truyền dữ liệu và
SCL là đường truyền đồng bộ hóa. Giao thức I2C cịn có khả năng địa chỉ đa thiết bị,
cho phép nhiều thiết bị được kết nối trên cùng một dây SDA và SCL.
Giao thức I2C hỗ trợ các tốc độ truyền thông khác nhau, từ 100 Kbps đến 3.4
Mbps. Giao thức này cũng hỗ trợ các tính năng bảo mật như mã hóa dữ liệu và xác
thực.
Để sử dụng giao thức I2C, các thiết bị cần phải được cấu hình bằng các địa chỉ
I2C riêng biệt. Việc truyền và nhận dữ liệu được thực hiện thông qua các lệnh I2C cụ
thể được gọi từ mã phần mềm của thiết bị.

2.1.2. Cấu tạo chân

Hình 2.2: Cấu tạo chân PIC16F877A
●
Chân 1: MCLR là chân clear của mạch này. Nó sẽ khởi động lại vi điều khiển
và được kích hoạt bởi mức logic thấp, có nghĩa là chân này phải được cấp liên tục một
điện áp 5V và nếu cấp điện áp 0V sẽ bị đặt lại.Một nút nhấn và một điện trở được kết
11

nối đến chân này. Chân MCLR này luôn được cấp điện áp 5V. Khi muốn khởi động lại
mạch. Bạn chỉ cần nhấn vào nút nhấn thì chân MCLR sẽ được đưa về 0 và mạch được
đặt lại.
●
Chân 2 RA0/AN0: PORT A có 6 chân, từ chân số 2 đến chân số 7. Tất cả đều là
các chân xuất, nhập dữ liệu hai chiều. Chân số 2 là chân đầu tiên của PORT A. Chân
này có thể được sử dụng như một chân tương tự (analog) chân AN0. Nó được tích hợp
bộ chuyển đổi analog sang digital.
●
Chân 3 RA1/AN1: Đầu vào tín hiệu analog 1
●
Chân 4 RA2/AN2/Vref-: Có thể hoạt động như đầu vào analog thứ 2 hoặc chân
điện áp tham chiếu âm.
●
Chân 5 RA3/AN3/Vref+: Có thể hoạt động như đầu vào analog thứ 3 hoặc chân
điện áp tham chiếu dương.
●
Chân 6 RA0/T0CKI: Với timer 0, chân này hoạt động được như một đầu vào
xung clock và đầu ra open drain.
●
Chân 7 RA5/SS/AN4: Có thể hoạt động như một đầu vào analog thứ 4. Có cổng
nối tiếp đồng bộ và là chân SS cho cổng này.
●
Chân 8 RE0/RD/AN5: PORT E bắt đầu từ chân số 8 đến chân số 10 và là cổng
I/O hai chiều. Nó cịn là cổng analog thứ 5 hoặc là chân RD (tích cực mức logic thấp)
cho cổng slave giao tiếp song song
●
Chân 9 RE1/WR/AN6: Là đầu vào analog thứ 6 và là chân WR (tích cực mức
logic thấp) cho cổng slave giao tiếp song song.

●
Chân 10 RE2/CS/A7: Là đầu vào analog 7 và là chân CS cho cổng slave song
song.
●
Chân 11 và 32 VDD: Đây là hai chân cấp nguồn 5V.
●
Chân 12 và 31 VSS: Các chân tham chiếu nối đất cho I/O và các chân
logic. Chúng nên được nối với 0V hoặc mắc GND.
●
Chân 13 OSC1/CLKIN: Là đầu vào bộ dao động hoặc chân đầu vào xung nhịp
bên ngoài.
●
Chân 14 OSC2/CLKOUT: Đây là chân đầu ra của bộ dao động. Một bộ dao
động thạch anh được nối vào giữa hai chân 13 và 14 để cấp xung nhịp bên ngồi cho
bộ vi điều khiển. ¼ tần số của OSC1 được OSC2 xuất ra trong chế độ RC. Điều này
xác định tốc độ chu kỳ xử lý lệnh.
●
Chân 15 RC0/T1OCO/T1CKI: PORT C có 8 chân. Là cổng I/O hai chiều.
Trong số đó, chân 15 là chân đầu tiên. Nó có thể là đầu vào xung nhịp của bộ định thời
1 hoặc đầu ra bộ dao động của bộ định thời 2.
●
Chân 16 RC11/T1OSI/CCP2: Là đầu vào dao động của bộ định thời 1 hoặc đầu
vào capture 2 / đầu ra so sánh 2 / đầu ra PWM 2.
●
Chân 17 RC2/CCP1: Đầu vào capture 1/ đầu ra so sánh 1/ đầu ra PWM1
●
Chân 18 RC3/SCK/SCL: Đầu ra của chế độ SPI hoặc I2C và có thể là I/O cho
bộ dao động nối tiếp đồng bộ.
12

●
Chân 23 RC4/SDI/SDA: Chân dữ liệu trong chế độ SPI hoặc là chân xuất nhập
dữ liệu chế độ I2C.
●
Chân 24 RC5/SDO: Là chân xuất dữ liệu chế độ SPI.
●
Chân 25 RC6/TX/CK: Có thể là chân xung clock đồng bộ hoặc chân truyền
không đồng bộ UART.
●
Chân 26 RC7/RX/DT: Là chân dữ liệu đồng bộ hoặc chân nhận tín hiệu UART.
●
Các chân 19, 20, 21, 22, 27, 28, 29, 30: Tất cả các chân này đều thuộc PORT D,
đây là một cổng I/O hai chiều. Khi bus vi xử lý được kết nối, nó có thể hoạt động ncho
cổng slave giao tiếp dữ liệu song song.
●
Chân 33-40 PORT B: Hai chân này đều thuộc PORTB. Trong đó RB0 có thể
được sử dụng làm chân ngắt ngồi và RB6 và RB7 có thể được sử dụng làm chân
debugger.

2.1.3. Thông số của Pic16F877A
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật PIC16F877A
Thông số kỹ thuật

Giá trị

Số lõi

1 lõi

Kiến trúc

RISC

Tần số hoạt động tối đa

20 MHz

Bộ nhớ Flash

14 KB

Bộ nhớ SRAM

368 bytes

Bộ nhớ EEPROM

256 bytes

Số chân I/O

33 chân

Số kênh ADC

8 kênh

Số kênh PWM

2 kênh

Số bộ định thời

3 bộ
13


Giao tiếp

USART, SPI, I2C

Nguồn hoạt động

2.0V - 5.5V

Điện áp hoạt động tối đa

5.5V

Kiểu chân

DIP, QFP, SOIC

2.2. Module cảm biến hồng ngoại HW-201
2.2.1. Giới thiệu module cảm biến hồng ngoại HW-201
Module cảm biến hồng ngoại HW 201 là một loại cảm biến sử dụng công nghệ
hồng ngoại để phát hiện và đo lường sự hiện diện của các vật thể trong phạm vi của
nó. Cảm biến này thường được sử dụng trong các ứng dụng như hệ thống an ninh, tự
động hóa, điều khiển từ xa và các ứng dụng điện tử khác.

Module cảm biến hồng ngoại HW 201 có thể hoạt động dựa trên nguyên lý của
bức xạ hồng ngoại. Khi một vật thể di chuyển trong phạm vi cảm biến, nó sẽ gây ra sự
thay đổi trong mức độ phản xạ của tia hồng ngoại. Cảm biến sẽ nhận biết và chuyển
đổi các thay đổi này thành tín hiệu điện để phân tích và xử lý.
Module cảm biến hồng ngoại HW 201 có thể có nhiều ứng dụng khác nhau, từ
việc phát hiện chuyển động để kích hoạt hệ thống cảnh báo, đến điều khiển thiết bị tự
động dựatrên sự hiện diện của người dùng. Nó có thể được sử dụng trong các thiết bị
như cửa tự động, đèn cảm ứng, hệ thống giám sát an ninh và nhiều ứng dụng khác.

Hình 2.3: Module cảm biến hồng ngoại HW-201

2.2.2 Cấu tạo module cảm biến hồng ngoại HW-201
Cấu tạo: Cảm biến được cấu thành từ 3 bộ phận là bộ phát ánh sáng, bộ thu ánh
sáng và bo mạch xử lý tín hiệu điện.
14


Bộ phát ánh sáng: Bộ phận này đảm nhận vị trí cảm biến quang nhiệt, phát ra ánh
sáng dạng xung. Tùy vào từng hãng sản xuất sẽ có tần số ánh sáng riêng biệt được
thiết kế. Bộ phận này bổ trợ cho bộ phận thu ánh sáng phận biệt nguồn sáng từ cảm
biến và nhiều nguồn khác.
Bộ phận thu sáng: Bộ phận này là bộ phận tiếp nhận ánh sáng và sau đó truyền tín
hiệu đến bộ phận xử lý.
Mạch xử lý tín hiệu điện: Bộ phận này tiếp nhận tín hiệu từ bộ phận thu sáng và
chuyển tín hiệu nhận được thành tín hiệu kỹ thuật số hoặc tín hiệu analog.

Hình 2.4: Cấu tạo cảm biến hồng ngoại

2.2.3. Nguyên lý hoạt động của module cảm biến hồng ngoại HW-201
Nguyên lý hoạt động của module cảm biến hồng ngoại HW 201 dựa trên hiện

tượng chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện và sử dụng nguyên tắc hoạt động của bộ
so sánh LM393 để điều khiển tín hiệu đầu ra của cảm biến.
Module cảm biến hồng ngoại HW 201 bao gồm hai phần chính là bộ phát và bộ
thu ánh sáng. Bộ phát ánh sáng phát ra tia hồng ngoại đến vật thể cần phát hiện. Khi
vật thể phản xạ ánh sáng trở lại, bộ thu ánh sáng nhận được tia phản xạ này. Độ sáng
của tia phản xạ nhận được phụ thuộc vào đặc tính phản xạ của vật thể và khoảng cách
từ cảm biến đến vật thể.
Thông qua bộ so sánh LM393, module cảm biến HW 201 so sánh độ sáng nhận
được với ngưỡng được thiết lập trước đó. Khi độ sáng này giảm đến một mức độ nhất
định do vật thể che khuất, bộ so sánh sẽ tắt transistor PNP trong mạch của cảm biến.
Khi transistor PNP bị tắt, dòng điện tại đầu ra của cảm biến cũng giảm, cho phép
người dùng hoặc hệ thống tự động xác định sự hiện diện hoặc vắng mặt của vật thể
trong vùng quét của cảm biến.
Module cảm biến hồng ngoại HW 201 thường được sử dụng trong nhiều ứng
dụng khác nhau, như kiểm tra đóng/mở của các cửa, kiểm tra vật liệu trên dây chuyền
15


sản xuất, đếm sản phẩm, v.v. Điều này là do cảm biến có độ chính xác cao, tốc độ
phản ứng nhanh và độ tin cậy cao, giúp nâng cao hiệu suất và hiệu quả của quy trình
kiểm sốt và quản lý trong các ứng dụng này.

2.2.4. Cách nối module cảm biến hồng ngoại HW-201
Cách nối dây của module cảm biến hồng ngoại thường được biểu thị trên tài
liệu kỹ thuật của sản phẩm. Tuy nhiên, thông thường, module cảm biến hồng ngoại sẽ
có ba dây: một dây nguồn (+V), một dây đất (GND) và một dây đầu ra (OUT).
1. Nối dây nguồn của cảm biến với nguồn điện cung cấp (thường là nguồn DC từ
3.3V đến 5V). Chân VCC
2. Nối dây đất của cảm biến với điểm GND của nguồn điện. Chân GND
3. Nối dây đầu ra của cảm biến với một đầu vào của bộ đọc tín hiệu hoặc một thiết

bị khác để xử lý
tín hiệu đầu ra của cảm biến. Chân OUT

Hình 2.5: Cách nối dây cảm biến

2.2.5. Ứng dụng của module cảm biến hồng ngoại HW-201


– Đếm sản phẩm trên băng tải



– Kiểm tra sản phẩm lỗi



– Đo độ dày của bề mặt vật thể



– Kiểm soát an tồn khi đóng – mở cửa nhà xe



– Phát hiện người – vật đi qua cửa

16




– Sử dụng cho các bãi giữ xe tự động

Hình 2.6: Ứng dụng của module cảm biến hồng ngoại HW-201

2.2.6. Ưu nhược điểm của module cảm biến hồng ngoại HW-201
 Ưu điểm:
 Phát hiện vật thể không cần tiếp xúc: Module cảm biến hồng ngoại HW 201 có
khả năng phát hiện và nhận biết vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Điều
này giúp giảm sự mài mòn và đảm bảo an toàn trong các ứng dụng.
 Khoảng cách phát hiện xa: Cảm biến có khả năng phát hiện vật thể ở khoảng
cách xa, với khoảng cách tối đa lên đến 100m. Điều này giúp phù hợp với các
ứng dụng yêu cầu phát hiện từ xa.
 Tuổi thọ cao và ổn định: Module cảm biến HW 201 có tuổi thọ cao, ổn định và
ít bị hao mịn theo thời gian. Điều này đảm bảo sự tin cậy và độ chính xác của
cảm biến trong thời gian dài sử dụng.
 Phát hiện các vật chất rắn: Module cảm biến hồng ngoại HW 201 có khả năng
phát hiện phần lớn các vật chất rắn. Điều này giúp trong việc kiểm tra và đếm
các vật thể như sản phẩm, vật liệu trên dây chuyền sản xuất.
 Thời gian đáp ứng nhanh và độ nhạy có thể điều chỉnh: Cảm biến có thời gian
đáp ứng nhanh và có thể điều chỉnh độ nhạy theo nhu cầu. Điều này giúp tùy
chỉnh cảm biến cho phù hợp với các yêu cầu cụ thể của ứng dụng.
 Có nhiều nhà cung cấp khác nhau: Module cảm biến hồng ngoại HW 201 có
sẵn từ nhiều nhà cung cấp khác nhau trên thị trường. Điều này mang lại sự linh
hoạt và lựa chọn đa dạng cho người dùng.
17


 Nhược điểm:
 Cảm biến dễ báo ảo khi dính bụi bẩn trên bề mặt: Nếu bề mặt của cảm biến bị

dính bụi bẩn, nó có thể gây ra thơng báo khơng chính xác hoặc báo ảo. Việc bảo
dưỡng và làm sạch định kỳ là cần thiết để đảm bảo hoạt động chính xác.

3.1. Led 7 thanh
3.1.1. Khái niệm
Led 7 thanh là thiết bị hiển thị ánh sáng, đầu ra hiển thị thơng tin dưới dạng hình ảnh
hoặc văn bản hoặc số thập phân. Dựa vào tên gọi, chúng ta cũng có thể biết được nó
cấu tạo từ 7 đèn LED nhỏ hợp thành. Led 7 thanh thường có loại Anot (cực dương)
chung hoặc Katot (cực âm) chung. Nó được sử dụng rộng rãi trong đồng hồ kỹ thuật
số, máy tính cơ bản, đồng hồ đo điện tử và các thiết bị điện tử khác hiển thị thơng tin
số. Nó bao gồm bảy đèn LED được lắp ráp giống như số 8.

Hình 2.7: Cấu tạo led 7 thanh

3.1.2. Giới thiệu về led 7 thanh 2 số
Led 7 thanh hiển thị 2 số dương chung là một loại màn hình LED được sử dụng
để hiển thị các con số từ 00 đến 99. Mỗi thanh LED trong màn hình này được thiết kế
để hiển thị một số cụ thể từ 00 đến 99. Khi các thanh LED được kích hoạt theo một
cấu hình nhất định, các số từ 00 đến 99 và ký hiệu đặc biệt sẽ được tạo ra trên màn
hình.
Đặc điểm nổi bật của led 7 thanh hiển thị là độ rõ nét và sáng sử dụng công
nghệ LED tiên tiến. Màn hình LED này thường có kích thước chung là 0.56 inch, tức
là cao khoảng 0.56 inch cho mỗi thanh LED. Kích thước này phổ biến và thích hợp
cho các ứng dụng nhỏ, như trong các thiết bị đo lường, đồng hồ số, điều khiển hiển thị
số, v.v.
18


Led 7 thanh hiển thị 2 số dương chung thường được sắp xếp theo kiểu "8"
ngược, trong đó mỗi số được tạo thành từ 7 thanh LED. Các thanh LED này được đặt

và kết nối theo một cấu trúc nhất định để tạo ra các số từ 00 đến 99. Thơng qua việc
kích hoạt và tắt các thanh LED một cách linh hoạt, chúng có thể hiển thị bất kỳ con số
hoặc ký hiệu đặc biệt nào.
Led 7 thanh hiển thị 2 số dương chung thường được sử dụng trong các ứng
dụng điện tử như đồng hồ đèn LED, thiết bị đo lường, đèn hiển thị kỹ thuật số, các
bảng điều khiển số, v.v. Các ứng dụng này đòi hỏi một hiển thị số đơn giản và dễ đọc,
và led 7 thanh hiển thị là lựa chọn phổ biến do tính đơn giản và sự rõ ràng của chúng.

Hình 2.8: Cấu tạo led 7 thanh hiển thị 2 số

3.1.3. Nguyên lý hoạt động của Led 7 thanh
Chúng ta đánh số các LED phân đoạn lần lượt là a,b,c,d,e,f,g.
• Biểu diễn chữ số bằng Led 7 thanh
Số 8 được hiển thị khi tất cả các LED phân đoạn được cấp nguồn. Ví dụ nếu ta
ngắt kết nối nguồn điện cho LED ‘g’, thì nó sẽ hiển thị số 0.

19


Hình 2.9: Hiển thị số trên Led 7 thanh
Trong màn hình LED 7 thanh, tùy vào việc chúng ta cấp nguồn cho phân đoạn
LED nào, mà chúng ta có thể tạo tổ hợp số hiển thị từ 0 đến 9. Vì cấu tạo LED 7 thanh
là dạng số 8, nên không thể tạo thành bảng chữ cái như X và Z, vì vậy nó khơng thể
được sử dụng cho bảng chữ cái và nó chỉ có thể được sử dụng cho hiển thị độ lớn số
thập phân. Tuy nhiên, led 7 thanh vẫn có thể tạo thành các chữ cái A, B, C, D, E và F,
vì vậy chúng cũng có thể được sử dụng để biểu diễn các chữ số thập lục phân. Để hiểu
rõ hơn cách hiển thị các số từ 0 đến 9, ta nhìn vào bảng mã led.
Bảng 3.1: Bảng mã led 7 thanh

Số đếm

0
1
2

dp
0
0
0

g
0
0
1

f
1
0
0

Số nhị phân
e
1
0
1

Biểu diễn trạng thái BẬT tương ứng với “0”, còn TẮT tương ứng với “1”. Số
phân đoạn được sử dụng bởi chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 và 9 lần lượt là 6, 2, 5, 5, 4,
5, 6, 3, 7 và 6. Tức là để hiện số 0 thì 6 đèn phải sáng, số 1 thì 2 đèn phải sáng,…Màn
hình LED 7 thanh phải được điều khiển bởi các thiết bị bên ngoài khác. Đơn giản có
thể dùng điện trở để phân áp cho các phân ddoanj LED. Nhưng thường để điều khiển

LED 7 thanh, chúng ta se dùng vi điều khiển, vi xử lý hoặc các bo mạch chủ khác.

3.1.4. Phân loại LED 7 thanh
Theo loại ứng dụng, có hai loại màn hình LED 7 thanh: màn hình cực dương
chung (Common Anode) và màn hình cực âm chung (Common Cathode).
•

Loại cực âm chung (Common Cathode)

Trong các LED 7 thanh Cathode chung, tất cả các cực âm của LED được kết
nối với nhau theo logic 0 hoặc nối đất. Chúng tôi sử dụng logic 1 thơng qua một điện
trở giới hạn dịng điện để phân cực chuyển tiếp các cực Anode riêng lẻ từ a đến g. Tức
là với loại này, muốn phân đoạn LED nào sáng thì chúng ta đặt mức logic 1 lên chân
đó (có thể 5V hay 3V tùy loại LED).
•

Loại cực dương chung (Common Anode)

20