Đồ án môn học i đề tài thiết kế mạch đếm sản phẩm dùng IC số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC I
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
DÙNG IC SỐ
GVHD:
PHÙ THỊ NGỌC HIẾU
SVTH:
TRẦN DUY PHÚC 05101122
TRẦN ĐỖ TRỌNG THẠNH 05101156
TP.HCM-THÁNG 11-2008
1
TRƯỜNG ĐH SPKT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA: ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP TỰ DO HẠNH PHÚC
NHIỆM VỤ ĐỀ ÁN MÔN HỌC
SVTH:
TRẦN DUY PHÚC 05101122
TRẦN ĐỖ TRỌNG THẠNH 05101156
GVHD:Phù Thị Ngọc Hiếu
1) Tên đề tài :
THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM DÙNG IC SỐ
2) Nội dung đề tài :
- Dùng tia hồng ngoại nhận biết có sản phẩm đi qua .
- Mạch tự động đếm lên khi có tín hiêu xung vào từ mạch hồng ngoại .
- Khi đếm tới giá trị đặt trước thì sáng đèn .
3) Giáo viên hướng dẫn :
4) Ngày giao nhiệm vụ: 12/09/2008
5) Ngày hoàn thành : 30/11/2008
2
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số

NHẬN XÉT
CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Sau hơn hai tháng thực hiện , nhóm sinh viên thực hiện đề tài “ Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số
” rất cảm ơn sự hướng dẫn thực hiện đề tài của cô Hiếu. Với những kiến thức kỹ thuật số , và sử dụng IC
số cùng với nguyên lý thu phát hồng ngoại , nhóm sinh viên đã hoàn thành đề tài “ Mạch đếm sản phẩm
sử dụng IC số ”.
Nhận xét của GVHD:

3
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số
LỜI NÓI ĐẦU
-Trải qua quá trình học tập với các môn học : điện tử cơ bản 1 & 2, kỹ thuật số và
thực tập kỹ thuật số , và với yêu cầu của môn Đồ án môn học I , nhóm sinh viên đã đăng
kí đề tài : Thiết kế mạch đếm sản phẩm dùng IC số .
- Hiện nay , trong các xí nghiệp , đối với công việc đóng gói các sản phẩm thì độ
chính xác là cần thiết .Vì vậy , biết chính xác số lượng sản phẩm đóng gói là một công
việc quan trọng. Với mạch đếm sản phẩm và đặt trước số sản phẩm đóng gói sẽ giúp chu
trình tự động hóa hoạt động nhanh chóng và tiện lợi.
- Hiện nay trên thị trường có một số sản phẩm Counter do một số nhà phân phối
cung cấp như XC410/10, hay XC22B ,XC200NX,XC1200 ,…… có tích hợp sensor
XC410/XC10B của hãng SELECT .Tuy nhiên , đối với sinh viên có kiến thức hạn hẹp thì
thực hiện mạch đếm sản phẩm dùng IC số là có thể thực hiện và việc thực hiện mạch cảm
biến hồng ngoại là không quá khó khăn.
4
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số
Mục lục
Lời nói đầu 4
Phần I :Giới thiệu 6
I .Đặt vấn đề 6
II .Mục tiêu 6
III .Sản phẩm trên thị trường 6
IV .Lựa chọn đề tài 8
V .Giới hạn đề tài 8
Phần II :Nội dung 9
I .Giới thiệu 9
II .Linh kiện 9
1 . IC7414 9
2 . IC7485 10

3 . IC74112 10
4 . IC74133 11
5 . IC74192 11
6 . IC74147 12
7 . IC74194 12
8 . IC74247 13
III .Nguyên lý hoạt động 13
IV .Sơ đồ nguyên lý 13
V .Sơ đồ khối 15
A.Khối thu phát hồng ngoại 15
B.Khối đếm và hiển thị 15
C.Khối đặt trước số đếm 16
D.Khối so sánh & chỉ báo 17
Phần III :Kết luận 18
5
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số
Phần I
Giới thiệu
I.Đặt vấn đề :
Từ thập niên 70 , các thiết bị kỹ thuật số đã ,mang một tầm quan trọng không thể thiếu trong
cuộc sống từ các thiết bị nghe nhạc digital , máy vi tính , các hệ thống điều khiển tự động ,…. đến các
thiết bị y khoa , ĐTDĐ. Đặc biệt khi ra đời của vi xử lý thì tầm ảnh hưởng của nó ngày càng lớn . Bởi vì
mạch kỹ thuật số có các ưu điểm :
- Dễ thiết kế .
- Dễ lưu trữ , truyền tải .
- Độ chính xác cao , ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu.
- Có thể lập trình được .
- Có thể dễ dàng tạo mạch tích hợp với chức năng đơn giản tới phức tạp .
Vì thế trong tương lai , ứng dụng kỹ thuật số ngày càng lớn từ lĩnh vực giải trí đến công nghệ , y
khoa tới viễn thông , xe hơi tới phi thuyền vũ trụ .

II.Mục tiêu :
- Hoàn thành thiết kế - thi công thực tế .
- Mạch hoạt động tốt với độ bền cao.
- Có thể phát triển đề tài : mạch công dồn , đếm tăng ,…
III.Những sản phẩm trên thị trường :
- Hãng SELECT có các sản phẩm tích hợp sẵn sensor hồng ngoại :
XC410/10 , XC22B .XC200NX hiển thị led , LXC9 , LT9 hiển thị LCD .
6
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số
- Sản phẩm của công ty Hoàng Quốc Tico 734 006 Timer Counter , nhưng không có
tích hợp sensor hồng ngoại :
7
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số
IV. Lựa chọn đề tài :
Đề tài đếm sản phẩm dùng tín hiệu hồng ngoại và IC số của nhóm sinh viên được thực hiện
nhàm giảm nhằm thử nghiệm tính chính xác và ổn định của IC số trong ứng dụng thực tiễn so với
sản phẩm trên thị trường . Đề tài này được thực hiện với những linh kiện rời tạo thành các khối
chức năng như : khối thu phát hồng ngoại , khối đếm sản phẩm & hiển thị số đếm , khối đặt trước
số đếm & hiển thị , khối so sánh & báo hiệu khi tới số đếm đặt trước .
Khối thu phát hồng ngoại dùng tia hồng ngoại để phát hiện có sản phẩm đi qua , và khi đó cung
cấp xung cho khối đếm lên . Và khối đếm thực hiện đếm lên mã BCD 4 bit bằng các IC đếm 47192 ,
cung cấp mã BCD cho khối hiển thị . Khối hiển thị giải mã BCD sang led 7 đoạn và hiển thị số sản phẩm
đếm được .
Khối đặt trước số đếm và khối so sánh có chức năng chỉ báo cho mạch điều khiển khi mạch đếm
sản phẩm đạt tới số đặt trước . Ở đây dùng chỉ báo đèn Led khi tới số đặt trước .
V.Giới hạn đề tài:
- Board mạch lớn , nhiều linh kiện IC , phần cứng cố định .
- Không có khả năng lập trình .
- Muốn nâng cấp chức năng phải thiết kế lại phần cứng .
Khối thu phát

hồng ngoại
Khối đếm mã
BCD
Hiển thị bằng Led 7
đoạn
Khối đặt trước
số đếm
Khối so sánh
số đếm
Chỉ báo đèn Led khi
đếm tới số đặt trước
Hiển thị số đặt
trước
8
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số
Phần II:
NỘI DUNG
I .Giới thiệu :
Mạch đếm sản phẩm cần có các khối nhận biết có sản phẩm đi qua cung cấp xung cho mạch đếm
lên . Mạch thực hiện nhận biết sản phẩm bằng mạch thu phát hồng ngoại . Và để thực hiện chức năng
đặt trước số đếm cần có mạch đặt trước .
II.Giới thiệu linh kiện :
1.IC 7414:
IC 7414 là IC cổng NOT có trigger . IC này có 14 chân , trong đó chân 7 – GND ,14 –VCC. Có tất
cả 6 cổng NOT . Đường tín hiệu khi đi qua IC này sẽ bị đảo .
Dùng IC này để thực hiện trả lại mã BCD đúng sau khi ra khỏi IC giải mã ưu tiên 74147 ( thập phân
sang BCD) .
Mức điện áp sử dụng và khoảng nhiệt độ hoạt động cho ở bảng dưới.
9
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số

2.IC 7485:
Có sơ đồ chân như hình bên : 16 chân với 8 –
GND , 16 – Vcc. Có 3 ngõ vào so sánh A>B ,A<B
,A=B và 3 ngõ ra so sánh tương ứng .
Đây là IC so sánh 4 bit của 2 mã ngõ vào .
Bảng sự thật và nối chân cho ở hình dưới :
3 .IC 74112:
Sơ đồ chân và bảng trạng thái cho ở hình bên dưới.
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số
10
IC 74112 có chức năng đếm 2 bit .Như vậy khi có xung clock thì ngõ ra Q thay đổi trạng thái .Vì
vậy có thể áp dụng , mỗi khi có nút nhấn thì Q đổi trạng thái , chỉ kích cho một thanh ghi dịch làm việc.
4. IC 74133:
Là IC 13 inputs NAND ,1 ngõ ra .IC 74133 được dùng để nhận biết có nút nhấn .Khi có bất kì
nút nào được nhấn thì ngõ ra nảy trạng thái lên 1 .
5.IC 74192:
Là IC thực hiện nhiệm vụ đếm lên/ xuống
khi có xung tác động vào chân đếm UP /DOWN
Bảng trạng thái bên dưới cho thấy IC đếm
khi chân PL nối mức cao và MR nối mức thấp .
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số .
6.IC 74147:
11
Là IC thực hiện chức năng giải mã ưu tiên từ nút nhấn thập phân sang mã BCD tương ứng ,
nhưng đã bị đảo . Theo như bảng chân thật phía dưới :
7.IC 74194:
Sơ đồ chân và bảng trạng thái cho ở hình bên dưới .
IC này có 16 chân , với 2 chân nguồn : 7-GND 16-Vcc .
Dựa trên bảng sự thật thì IC này thực hiện chức năng dịch 4 bit ngõ vào sang 4 bit ngõ ra và có
thể chốt mức ra. Như vậy có thể dùng nó để dịch mã BCD sau giải mã để lưu mã BCD sau khi có nút

nhấn tác động . Vì vậy ta chỉ thực hiện chức năng dịch song song của IC này . Chân MR , S
0
và S
1
nối
với mức cao để thực hiện chức năng này .
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số .
12
8. IC giải mã 7 đoạn 74247 :
IC này có 16 chân . Chân nguồn 8-GND , 16- Vcc. Để thực
hiện chức năng giải mã mã BCD sang 7 đoạn thì phải kết nối chân LT
với mức cao và chân RBO cũng nối mức cao .
Để tắt số 0 ở LED 7 đoạn hàng chục khi mạch đang đếm chưa
tới hàng chục thì IC giải mã hàng chục thì phải nối chân RBO của IC
này với chân RBI của IC giải mã hàng đơn vị .
III. Nguyên lý hoạt động :
Mạch đếm sản phẩm bao gồm các khối nhận biết sản phẩm bằng hồng ngoại , khối đếm và hiển
thị số đếm , khối đặt trứơc số đếm và hiển thị số đặt trước , khối so sánh và báo hiệu khi đạt tới số so
sánh .
Khối thu phát hồng ngoại sẽ luôn có tia hồng ngoại , khi có sản phẩm tia hồng ngoại bị ngắt làm
giảm áp hồng ngoại sẽ kích khối nhận biết so sánh ở khối hồng ngoại làm xuất hiện xung vuông nảy.
Xung vuông nảy này tác động tới khối đếm , đặt trước đếm lên , và số đếm được hiển thị trên
LED 7 đoạn .
Khối đặt trước sẽ đặt trước số đếm cho mạch đếm . Khi mạch đếm đến số đặt trước thì sẽ có đèn
báo vượt số qua mạch so sánh.
IV.Sơ đồ nguyên lý:
13
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số
V. Sơ đồ các khối :
Bao gồm các khối thu phát hồng hồng ngoại , khối đếm và hiển thị số đếm , khối đặt trứơc số

đếm và hiển thị số đặt trước , khối so sánh và báo hiệu khi đạt tới số so sánh .
14
A.Khối thu phát hồng ngoại:
Nhận biết sản phẩm đi qua bằng sóng hồng ngoại . Khi có sản phẩm đi qua thì sóng hồng ngoại
bị ngắt ,tạo ra chênh lệch điện áp ngõ vào của IC LM741 .Bình thường điện áp chân 2 LM741 cao hơn
chân 3 , áp ra chân 6 mang giá trị âm , khi có sản phẩm đi qua thì LED thu dẫn làm giảm áp chân 2 , áp
ra chân 6 tăng lên giá trị dương , làm cho transistor C1815 dẩn tạo ra xung nảy cấp cho mạch đếm.
Tụ C2 102 có nhiệm vụ giảm bớt xung nhiễu của Led thu khi có sản phẩm đi qua . Tụ C3 lọc
nhiễu một lần nữa , sau khi qua IC LM741. Các điện trở R48 & R46 , R47 dùng để phân áp cho
transistor Q1 . Transistor Q1 dùng loại npn như :C1815 hay A2222N đều được , nhưng dùng loại 2222N
thì đảm bảo ổn định hơn .
Biến trở R53 dùng để chỉnh độ nhạy của Led thu hồng ngoại thông qua mức áp so sánh tại chân 2
của IC so sánh LM741 .Khi tăng giá trị biến trở thì nâng áp chân 2 lên , vì vậy một sự thay đổi nhỏ của
Led thu cũng sẽ được nhận biết , và làm thay đổi giá trị áp ra của IC LM741 .Như thế đã tạo ra xung
vuông ở ngõ vào khối đếm.
B. Mạch đếm và hiển thị dùng IC 74HC192 & 74247:
Khối đếm nhận xung đếm từ mạch thu phát hồng ngoại , và chuyển xung đó thành xung đếm lên cho
mạch đếm. Mạch đếm dùng IC 74192 với chân vào Up được kích mức cao , để thực hiện đếm lên theo
mã BCD . Mã BCD tạo được giải mã qua IC 74247 để giải mã sang LED 7 đoạn , Anode chung , hiển
thị số đếm thập phân 2 chữ số .
Để tạo ra độ chính xác cho số đếm thì số đếm ban đầu được reset về 0 nhờ mạch tự Reset thông qua
nút nhấn Reset và tụ C . Khi mới cấp điện thì tụ C chưa nạp , mức áp vào chân MR của IC 1,2 ở mức 1
tác động làm Reset số đếm về 0 . Khi tụ C nạp đầy thì mức áp vào chân MR trở về 0 ngưng tác động ,
mạch thực hiện đếm.
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số .
15
C.Khối định trước số đếm : dùng IC 74147
Việc thực hiện hiển thị số đặt trước phải dùng IC 74133 nhận biết số lần nút nhấn để cho ra hiển
thị hàng đơn vị , hàng chục . IC 74133 tạo ra xung nảy cho phép IC đếm 74122 tạo ra mă nhị phân 2 bit
cho phép thanh ghi 74194 để ghi dịch cho Ic giải mă 7 đoạn 74247.

Mạch đếm sản phẩm dùng IC số
16
Dùng 10 nut nhấn để đặt trước số đếm thập phân thông qua IC 74147 giải mã số thập phân sang
mã BCD . Vì IC74133 là IC giải mã ưu tiên nên chỉ nhận số đếm lớn nhất khi nhấn đồng thời các nút
nhấn . V à ngõ ra bị đảo nên phải dùng cổng đảo IC 7414.
Và ngõ ra BCD này được đưa qua 2 thanh ghi dịch 74194 để lựa chọn cho hàng đơn vị , hàng
chục .Việc nhận biết số thập phân hàng chục hay đơn vị được thực hiện thông qua số lần nhấn . Việc
nhận biết số lần nhấn nhờ IC 74133 , cổng NAND 13 input , và IC 74112 . Khi nhấn lần 1 ngõ ra 74133
lên 1 rồi về 0 tạo xung ↑ đếm cho 74112 . Ngõ ra Q của 74112 kích thanh ghi U3 , 74194 , dịch mã
BCD đơn vị , thanh ghi U4 không hoạt động . Nhấn lần 2 thì cổng Q- lên 1 rồi về không tạo xung ↑ đếm
cho thanh ghi dịch U4 hoạt động , dịch mã BCD hàng chục cho Led hiển thị .
D.Khối so sánh :
Dùng IC so sánh 7485 để so sánh mã nhị phân BCD 8 bit của ngõ vào từ mạch đếm và từ khối
tạo trước số đếm .Ngõ ra so sánh dùng để chỉ báo đèn led .
Hai IC 7485 có nhiệm vụ so sánh số đặt trước và số đếm . IC U13 nhận mã BCD hàng đơn vị , IC
U14 so sánh mã BCD hàng chục . Khi so sánh 2 mã BCD bit cao của số đặt trước và số đếm sẽ có 3
trường hợp :
- Khi bằng nhau thì sẽ tùy thuộc giá trị đầu vào ( A>B ,A=B,A>B) từ ngõ ra so sánh hàng đơn
vị thì chân tương ứng sẽ lên 1.Làm sáng led tương ứng.
- Khi số đếm lớn hơn thì ngõ ra A >B lên mức 1 bất chấp so sánh hàng đơn vị
- Khi số đếm nhỏ hơn thì ngõ ra A< B lên mức 1 bất chấp so sánh hàng đơn vị.
Mạch đếm sản phẩm dùng IC số
17
PHẦN III
Kết luận
Sau hơn hai tháng thực hiện , nhóm sinh viên thực hiện đề tài “ Mạch đếm sản phẩm sử dụng
IC số ” rất cảm ơn sự hướng dẫn thực hiện đề tài của cô Hiếu. Với những kiến thức kỹ thuật số , và sử
dụng IC số cùng với nguyên lý thu phát hồng ngoại , nhóm sinh viên đã hoàn thành đề tài “ Mạch đếm
sản phẩm sử dụng IC số ”, nhưng vẫn còn có những sai sót trong vấn đề chống nhiễu cho mạch đếm,
cũng như mạch đặt trước số đếm . Với sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn nhóm sinh viên đã giải

quyết được vấn đề này . Nhưng vẫn còn vấn đề cần giải quyết là tính ổn định của mạch đếm sau khoảng
thời gian dài .
Tài liệu tham khảo :
1- Giáo trình kỹ thuật số - ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
2- Kỹ thuật số - Nguyễn Trung Lập – ĐH CẦN THƠ .
3- Sơ Đồ Chân Linh Kiện Bán Dẫn -Dương Minh Trí - Nxb Trẻ.
18