thiết kê mạch đếm sản phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC I
ĐỀ TÀI:
SVTH: NGUYỄN CÔNG SƠN
MSSV: 08101114
GVHD:NGUYỄN DUY THẢO
TP HCM, Ngày 26 tháng 05 năm 2011
TP HCM, Ngày tháng năm TP HCM, Ngày tháng năm 2011

Hiện nay là thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, các nhà máy xí nghiệp sản
xuất các sản phẩm của mình trên các băng truyền hiện đại, sản phẩm xuất ra nhanh,
liên tục trong khoảng thời gian dài. Vì vậy việc đếm xem có bao nhiêu sản phẩm đã
được xuất ra băng truyền thì con người khó có thể thực hiện chính xác. Bởi vậy,
mạch đếm sản phẩm giúp ta kiểm soát được sản lượng cho ra tại mỗi băng truyền.
Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được số sản phẩm
do máy tạo ra một cách đơn giản, chính xác mà không tốn nhiều sức lao động của
công nhân.
Ngoài chức năng dùng để đếm sản phẩm, mạch còn có thể phát triển để phù hợp
với nhiều yêu cầu như như đếm số người vào phòng, thang máy hay đếm xe ra vào
cổng… đó đều là những ứng dụng rất thực tế.
Và trong bài đồ án này em đã được nghiên cứu về mạch đếm sản phẩm mà số
sản phẩm có thể được đặt trước tùy theo ứng dụng.
Bài báo cáo này đuợc tìm kiếm từ nhiều nguồn khác nhau như: sách báo
Bài báo cáo này đuợc tìm kiếm từ nhiều nguồn khác nhau như: sách báo


,internet…
,internet… Và do kiến thức còn hạn hẹp, nên trong quá trình thực hiện đồ án em

không thể tránh khỏi sai sót và đề tài chưa đựơc phát triển một cách hoàn hảo, mong
thầy bỏ qua và có hướng giúp đỡ để em có thể hoàn chỉnh kiến thức của mình .
Em xin chân thành cảm ơn !
I-Gi ớ i Thiệu Một Số Linh Kiện
1- Transistor:
C1815 là Transistor BJT gồm ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p–n, trong đó miền
giữa là bán dẫn loại p. Miền có mật độ tạp chất cao nhất, kí hiệu n+ là
miền phát (emitter). Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kí hiệu n, gọi là
miền thu (collecter). Miền giữa có mật độ tạp chất rất thấp, kí hiệu p,
gọi là miền gốc (base). Ba chân kim loại gắn với ba miền tương ứng với
ba cực emitter (E), base (B), collecter (C) của transistor.
A1015 là Transistor BJT gồm ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p–n, trong đó miền
giữa là bán dẫn loại n. Miền có mật độ tạp chất cao nhất, kí hiệu p+ là miền phát
(emitter). Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kí hiệu p, gọi là miền thu
(collecter). Miền giữa có mật độ tạp chất rất thấp, kí hiệu n, gọi là miền
gốc (base). Ba chân kim loại gắn với ba miền tương ứng với ba cực
emitter (E), base (B), collecter (C) của transistor.
2-Điện trở:
2-Điện trở:
Điện trở là linh kiện thụ động có tác dụng cản trở cả dòng và áp.
Điện trở đựơc sử dụng rất nhiều trong các mạch điện tử.
R =ρℓ/S
Trong đó ρ là điện trở suất của vật liệu
S là thiết diện của dây.
ℓ là chiều dài của dây.
Điện trở là đại lượng vật lí đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một
vật thể dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể
đó với cường độ dòng điện đi qua nó:

Trong đó:

U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đơn vị (V).
I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đơn vị (A).
R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng (Ω).
3-Tụ điện:
Tụ điện là một linh kiện thụ động cấu tạo của tụ điện là hai bản cực bằng kim
loại ghép cách nhau một khoảng d ở giữa hai bản tụ là dung dịch hay chất điện môi
cách điện có điện dung C. Đặc điểm của tụ là cho dòng điện xoay chiều đi qua, ngăn
cản dòng điện một chiều.
Công thức tính điện dung của tụ: C = ε.S/d
ε là hằng số điện môi
S là điện tích bề mặt tụ m
2
d là bề giày chất điện môi
Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song và cách
nhau một khoảng d.
Cường độ điện trường bên trong tụ có trị số
E =
0
δ
ε ε
0
ε
= 8.86.10
-12
C
2
/ N.m
2
là hằng số điện môi của chân không.
ε

là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân không
ε
= 1,
giấy tẩm dầu = 3,6, gốm = 5,5; mica = 4
÷
5
4 -Diode:
4 -Diode:
Diode được cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn p-n được ghép với nhau. Diode chỉ
hoaït động dẫn dòng điện từ cực anode sang cathode khi áp trên hai chân được phân
cực thuận (V
P
>V
N
) và lớn hơn điện áp ngưỡng. Khi phân cực ngược (V
P
<V
N
) thì
Diode không dẫn điện.
Là diode thông dụng nhất, dùng để đổi điện xoay chiều – thường là điện thế
50Hz đến 60Hz sang điện thế một chiều. Diode này tùy loại có thể chịu đựng được
dòng từ vài trăm mA đến loại công suất cao có thể chịu được đến vài trăm ampere.
Diode chỉnh lưu chủ yếu là loại Si. Hai đặc tính kỹ thuật cơ bản của Diode chỉnh lưu
là dòng thuận tối đa và đi ngược tối đa (Điện áp sụp đổ). Hai đặc tính này do nhà sản
xuất cho biết.
5-Led:
5-Led:
Led thường
Led thường

: là một dạng diode phát sang, khi phân cực thuận thì led
: là một dạng diode phát sang, khi phân cực thuận thì led
sang, phân cực nghịch thì led không sáng.
sang, phân cực nghịch thì led không sáng.
Ký hiệu :
Ký hiệu :
Led hồng ngoại:
Led hồng ngoại:
Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng phát ra từ led mà
Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng phát ra từ led mà
mắt thường không thể nhìn thấy được, có bước sóng trong khoảng từ
mắt thường không thể nhìn thấy được, có bước sóng trong khoảng từ
0.86μm đến 0.98μm. Tia hồng ngoại được thu lại và xử lý sang tín hiệu số
0.86μm đến 0.98μm. Tia hồng ngoại được thu lại và xử lý sang tín hiệu số


bằng TSOP 1138, TSOP 1738, TSOP 1838…
bằng TSOP 1138, TSOP 1738, TSOP 1838…
6- Led 7 đoạn:
6- Led 7 đoạn:
Là 7 con led sắp xếp lại theo hình mẫu. một chân của các con led được nối
Là 7 con led sắp xếp lại theo hình mẫu. một chân của các con led được nối
chung lại với nhau( Anode chung hoặc Cathode chung), các chân còn lại được đưa
chung lại với nhau( Anode chung hoặc Cathode chung), các chân còn lại được đưa
ra ngoài để phân cực cho các con led.
ra ngoài để phân cực cho các con led.
a
7
b
6

c
4
d
2
e
1
f
9
g
1 0
c c
3
c c
8
D p
5
U 1
l e d 7 d o a n K a t o d c h u n g
a
7
b
6
c
4
d
2
e
1
f
9

g
1 0
c a
3
c a
8
D p
5
U 2
l e d 7 d o a n A n o d c h u n g
Đây là lọai đèn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đọan a, b, c, d, e, f,
g, bên dưới mỗi đọan là một led (đèn nhỏ) hoặc một nhóm led mắc song song (đèn
lớn).Qui ước các đọan cho bởi:
Khi một tổ hợp các đọan cháy sáng sẽ tạo được một con số thập phân từ 0 - 9.
Led 7 đoạn có hai loại là loại anode chung và cathode chung:
LED anode chung LED cathode chung
Đối với led 7 đoạn ta phải tính toán sao cho mỗi đoạn của led 7 đoạn có dòng
điện từ 10 20mA. Với điện áp 5V thì điện trở cần dùng là 270Ω; công suất là 1,4
Watt
Bảng giá trị Led 7 Đoạn
7-IC NE555
Sơ đồ chân và cấu trúc
Vi mạch 555 được chế tạo thông 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).
CẤU TRÚC NE555.
U 1
N E 5 5 5
3
4
8 1
5
2
6
7
O U T
R S T
V C C G N D
C V
T R G
T H R
D S C H G
3
5 k
V C C
G N D
1 / 3 V c c
V o l t a g e
5 k
2
8
5 k
4
T h r e s h o l d

6
S
F / F
R
C o n t r o l
-
+
1
1
2 / 3 V c c
5
-
+
2
O U T P U T
N O T
T 2
T 1
O U T P U T
V r = 1 . 4 V
7
Bên trong vi mạch 555 có hơn 20 Transistor và nhiều điện trở thực hiện chức
năng như hình 2 gồm có:
Hình 2 : Cấu trúc bên trong LM555
a)
C
ầu
phân áp gồm có 3 điện trở 5KΩ nối từ nguồn +V
cc
xuống mass cho ra 2 điện áp thế

chuẩn là 1/3 V
cc
và 2/3 V
cc
.
b) OP- AMP (1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ so sánh có ngõ
n
I
−
nhận
điện áp chuẩn 2/3 V
cc
, còn ngõ
n
I
+
thì nối ra ngoài chân 6. Tùy thuộc
c) điện áp của chân 6 so với điện áp chuẩn 2/3 V
cc
mà OP – AMP (1) có điện áp
mức cao hay thấp để làm tín hiệu R (reset), điều khiển Flip-Flop (F/F).
d) OP-AMP (2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ
n
I
+
nhận điện áp chuẩn 1/3
V
cc
, còn ngõ
n

I
−
thì nối ra ngoài chân 2. Tùy thuộc điện áp chân 2 so với điện áp
chuẩn 1/3 V
cc
mà op-amp (2) có áp thế ra mức cao hay mức thấp để làm tín hiệu S
(Set), điều khiển Flip-Flop (F/F).
e) Mạch Flip-Flop (F/F) là loại mạch lưỡng ổn kích một bên. Khi chân Set (S)
có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/F là ngõ Q lên mức cao và
ngõ
Q
xuống mức thấp. Khi ngõ Set đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F
không đổi trạng thái. Khi chân Reset (R) có điện áp cao,thì điện áp này kích đổi
trạng thái F/F không đổi trạng thái. Khi chân Reset (R) có điện áp cao thì điện áp
này kích đổi trạng thái của F/F làm ngõ ra
Q
lên cao và ngõ Q xuống mức thấp. Khi
ngõ Reset đang ở mức cao xuống mức thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái.
f) Mạch output là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho
tải. Đây là mạch khuếch đại đảo, có ngõ vào là chân
Q
của F/F, nên khi
Q
ở mức
cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp thấp (≈ 0V) và ngược lại, khi
Q
ở mức
thấp thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp cao (≈ V
cc
).

g) Transistor T
1
có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4 V, là loại
Transistor PNP. Khi cực B nối ra ngoài bởi chân 4, có điện áp cao hơn 1.4V, thì T
1
ngưng dẫn, nên T
1
không ảnh hưởng đếm hoạt động của mạch. Khi chân 4 có điện
trở trị số nhỏ thích hợp nối mass thì T
1
dẫn bão hòa, đồng thời cũng làm mạch
OUTPUT dẫn bão hòa, và ngõ ra xuống thấp. Chân 4 được gọi là chân Reset có
nghĩa là nó Reset IC 555 bất chấp tình trạng ở các ngõ vào khác. Do đó, chân Reset
dùng để kết thúc xung ra sớm khi cần. Nếu không dùng chức năng Reset thì nối chân
4 lên V
cc
để tránh mạch bị Reset do nhiễu.
h) Transistor T
2
là Transistor có cực C để hở, nối ra chân 7 ( Discharge = xả ).
Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra
Q
của F/F, nên khi
Q
ở mức cao thì T
2
bão hòa và cực C của T
2
coi như nối mass. Lúc đó, ngõ ra chân 3 cũng ở mức thấp.
Khi

Q
ở mức thấp thì T
2
ngưng dẫn cực C của T
2
bị hở, lúc đó, ngõ ra chân 3 có điện
áp cao. Theo nguyên ly trên, cực C của T
2
ra chân 7 có thể làm ngõ ra phụ có mức
điện áp giống mức điện áp của ngõ ra chân 4.
8-IC đếm 4510.
Hình dáng và sơ đồ chân.
Chân 1(PE): chân nạp giá trị.
Khi PE = 0: đếm từ 0 đến 9.
Khi PE = 1: nạp giá trị (A0, A1, A2, A3) để đếm tiếp.
Chân 2, 6, 11, 14( Q0, Q1, Q2, Q3): ngõ ra để đưa đến mạch giải mã.
Chân 3, 4, 12, 13: các giá trị nạp A0, A1, A2, A3.
Chân 5(CE): cho phép đếm.
Mức 0 : đếm .
Mức 1: bị khóa.
Chân 7(CT): chân báo kết thúc đếm.
Khi đếm từ 0 đến 9 thì CT = 0.
Khi đếm từ 9 về 0 thì CT = 1.
Chân 8: nối mass.
Chân 9: chân reset.
Chân 10: cho phép đếm lên hoặc đếm xuống. Trong mạch ta sử dụng đếm lên
nên UP/DN nối nguồn.
Chân 15(CLK): ngõ vào xung.
Chân 16: nối VCC.
Bảng trạng thái của IC 4510.

pulses output A0 output A1 output A2
output
A3
0 0 0 0 0
1 0 0 0 1
2 0 0 1 0
3 0 0 1 1
4 0 1 0 0
5 0 1 0 1
6 0 1 1 0
7 0 1 1 1
8 1 0 0 0
9 1 0 0 1
10 0 0 0 0
11 0 0 0 1
: : : : :
9-IC giải mã CD4543
D
A
to D
D
:dữ liệu lối vào
PH : chân phase
BI : chân xóa
LD : chân chốt
O
A
to O
G
: lối ra

10-IC cổng 7432
Bảng trạng thái:
11- IC 7485: so sánh hai số nhị phân 4 bit
A
A
B
B
A+B
A+B
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1

1
1
1
II- Nguyên lý hoạt động:
1-Sơ đồ khối:

2-
Chức năng và nhiệm vụ từng khối
K
H
Ố
I

N
G
U
Ồ
N
KHỐI PHÁT
HỒNG NGOẠI
KHỐI THU
HỒNG NGOẠI
KHỐI ĐẾM VÀ
ĐẶT TRƯỚC SỐ ĐẾM
KHỐI SO SÁNH
KHỐI GIẢI MÃ
VÀ HIỂN THỊ
2.1 Khối nguồn
Tạo ra dòng điện ổn định cung cấp cho toàn mạch. Trong

mạch sử dụng nguồn 5V nên ta dùng IC ổn áp 7805.
2. 2-Khối hồng ngoại
2.2.1- Khối phát hồng ngoại
IC 555 tạo dao động tần số cao khoảng 30Khz- 40Khz để cho led phát hồng
ngoại phát xa. Biến trở R4 để thay đổi tần số, khi có một xung tạo ra thì led hồng
ngoại phát ra một xung. Chân số 3 của IC555 ở mức cao thì Q1 dẫn và led sẽ phát ra
tia hồng ngoại. Chân số 3 của IC555 ở mức thấp thì Q1 tắt và led sẽ không phát tia
hồng ngoại.
2.2.2 Khối thu hồng ngoại
Ngõ ra của mạch ở chân C của Q1 sẽ ở mức logic thấp khi led hồng ngoại
không thu được tín hiệu và ở mức logic cao khi led hồng ngoại thu được tín hiệu.
2.3- Khối đếm :
Nhận xung từ khối điều khiển để đếm, đồng thời xuất ra giá trị BCD chuyển
đến khối giải mã.
2.3- Khối so sánh:
Dùng 2IC 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 .
Hai IC 7485 có nhiệm vụ so sánh số đặt trước và số đếm . IC U18 nhận mã
BCD hàng đơn vị , IC U19 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.
- 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.
2.4 Khối giải mã & hiển thị:
2.4.1 Khối giải mã
Nhận giá trị BCD từ khối đếm và chuyển đổi thành giá trị Led 7 đoạn
chuyển đến khối hiện thị
2.4.2 Khối hiển thị:
Khối hiển thị nhận giá trị BCD từ khối giải mã vầ xuất ra LED

3-Sơ đồ nguyên lý tổng hợp:
Hiển thị số thùng sản phẩm:
Đếm, đặt trước số đếm và so sánh:
4-Nguyên lý hoạt động toàn mạch