THIẾT kế VÀ THI CÔNG MẠCH đếm SẢN PHẨM

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
---------------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
DÙNG LED THU PHÁT HỒNG NGOẠI
Giáo viên hướng dẫn: Đặng Đức Minh
Lớp: 11CĐ – ĐT2
Sinh viên thực hành: Nguyễn Văn Trắc
Nguyễn Huy Tưởng
Nguyễn Xuân Việt
Phạm Hữu Toàn

TP. HỒ CHÍ MINH – 2013


ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
-------------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
DÙNG LED THU PHÁT HỒNG NGOẠI

TP. HỒ CHÍ MINH – 2013


PHẦN NHẬN XÉT CỦA GV HƯỚNG DẪN

...................................................................................…........................
...................................................................................…........................
...................................................................................…........................
...................................................................................…........................
...................................................................................…........................
...................................................................................…........................
...................................................................................…........................
...................................................................................…........................
...................................................................................…........................
...................................................................................…........................
...................................................................................…........................
...................................................................................…........................


MỤC LỤC

U8

Vcc

7805
1

VI

VO
GND

J1

DUNG LED THU PHAT HONG NGOAI

R3
330R

2

2
1

MACH DEM SAN PHAM

3

A

TBLOCK-I2

D3
K

LED-BIBY

Vcc
SW1

3

2

1

U1

e3

d3

c3

b3

a3

e2

d2

c2

a2
b2
c2
d2
e2
f2
g2

g3

A
B
C
D
CLK
LE
BI

U4
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG

A2
B2
C2
D2

5
3
2
4

R6

15

1
10
9
11
5
4
14

A
B
C
D
LOAD
CLKU
CLKD
CLEAR
40192

A
B
C
D

6
1
7

9
10
11

12
13
15
14

a3
b3
c3
d3
e3
f3
g3

CLK
LE
BI

U5
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG

A3
B3
C3
D3

5
3
2
4

TCD
TCU

3
2
6
7
13
12

A1
B1
C1
D1

15
1
10
9
11
5
4
14

A
B
C
D
LOAD
CLKU
CLKD
CLEAR
40192

CLK
LE
BI

QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG

4543

U6
QA
QB
QC
QD

A
B
C
D

6
1
7

4543

U2
R5

K

9
10
11
12
13
15
14

f3

5
3
2
4

Vcc

A

g2

555

A1
B1
C1
D1

4543

6k8

f2

6

6
1
7

R4

b2

a2

e1

a1
b1
c1
d1
e1
f1
g1

U3
TH

K

1

LED_THU

TR

GND

A

2

D1

9
10
11
12
13
15
14

7

CV

A

LED_PHAT

g1

5

f1

K

D2

3
d1

Q
DC

c1

R

V CC

4

SW-SPDT

b1

470

a1

R2

470

8

R1

U7
QA
QB

QC
QD
TCD
TCU

3
2
6
7
13
12

A2
B2
C2
D2

15
1
10
9
11
5
4
14

A
B
C
D

LOAD
CLKU
CLKD
CLEAR
40192

QA
QB
QC
QD
TCD
TCU

3
2
6
7
13
12

A3
B3
C3
D3


LỜI MỞ ĐẦU
Đất nước ta đang trong thời kì công nghiệp hoá – hiện đại hoá nên việc áp dụng khoa học công
nghệ vào đời sống và sản xuất là rất quan trọng.Tuy nhiên, việc áp dụng khoa học, công nghệ
cũng cần được tính toán cẩn thận. Không nên chỉ áp dụng cào trong các nhà máy quy mô lớn

mà phải làm sao cho khoa học, công nghệ được áp dụng sâu rộng vào mọi lĩnh vực dời sống xã
hội, phải làm sao cho mọi người đều được hưởng lợi từ các thành quả công nghệ.
Vì những lí do đó, nhóm em đã chọn đề tài : Mạch đếm sản phẩm dùng led thu phát hồng
ngoại. Đây là đề tài không mới nhưng những ứng dụng của nó vào cuộc sống vẫn còn rất lớn
và khả năng ứng dụng của nó là rất cao.
Đồng thời, nhóm em cũng xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô trong khoa Điện – Điện
tử đã tận tình chỉ bảo, tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành sản phẩm. Tuy
nhiên, do kiến thức vẫn còn hạn chế nên đồ án vẫn còn nhiều điều thiếu sót. Rất mong nhận
được lời phê bình, góp ý từ thầy cô để sản phẩm càng tốt hơn.


PHẦN I
CÁC LINH KIỆN CHÍNH CỦA MẠCH

1.

Led thu phát hồng

ngoại
1.1.

Led phátled thu

Nguyên lý hoạt động

Hình ảnh


Cấu tạo:
Led thu phát hồng ngoại có hình dáng như những led thông thường nhưng thành phần

bao gồm một số chất như: GaAs, AlGaAs,….dể có thể thu và phát ánh sáng hồng ngoại.
•

Nguyên lý hoạt động:
Led phat hồng ngoại : Led phát khi hoạt động sẽ phát ra ánh sáng hồng ngoại. Để kiểm
tra xem led có hoạt động hay không có thể làm theo các bước sau:
•

•

Cách 1:



Tìm một led thu hồng ngoại còn tốt và lắp mạch như hình vẽ.



Gắn sẵng đồng hồ đo VOM trên 2 chân của led thu hồng ngoại.



Đặt 1 vật chắn giữa led thu, sau đó bỏ ra rồi lặp lại vài lần. Nếu điện áp ở chân K của led
thu thay đổi từ 0V lên 5V (khi bị chắn) và từ 5V xuống 0V (khi không bị chắn) thì led
phát còn tốt.


•

Cách 2:



Lắp led phát hồng ngoại theo sơ đồ sau:



Quan led phát qua màn hình của 1 chiếc điện thoại di động có chức năng chụp hình.
Nếu thấy led phát ra ánh sáng màu tím hồng thì led phát còn tốt.

-led thu hồng ngoại: trong mạch, để led thu hoạt động cần lắp ngược lại so với led phát tức
là VK>VA. Khi chưa có ánh sáng hồng ngoại chiếu vào, điện trở giữa 2 cực A và K của led
rất lớn (gần bằng ∞), nhưng khi có ánh sáng hồng ngoại chiếu vào thì điện trở giảm rất
nhanh (gần bằng 0). Cách kiểm tra led thu:




Tìm một nguồn phát hồng ngoại
Đo điện trở trên 2 chân của led thu bằng VOM. Lưu ý: cực dương của VOM (que đen)
đặt ở chân K, cực âm (que đỏ) đặt ở chân A.
Quan sát VOM:
+ Khi chưa có ánh sáng hồng ngoại chiếu vào :R ≈ ∞
+ Khi có ánh sáng hồng ngoại chiếu vào:
R≈0


Nếu kết quả giống như trên thì led thu còn tốt
2.

Led 7 đoạn

2.1. Giới thiệu Led 7 đoạn

LED 7 đoạn hay LED 7 thanh (Seven Segment display) là 1 linh kiện rất phổ dụng ,
được dùng như là 1 công cụ hiển thị đơn giản nhất .
Trong LED 7 thanh bao gồm ít nhất là 7 con LED mắc lại với nhau , vì vậy mà có tên là
LED 7 đoạn là vậy ,7 LED đơn được mắc sao cho nó có thể hiển thị được các số từ 0 - 9 ,
và 1 vài chữ cái thông dụng, để phân cách thì người ta còn dùng thêm 1 led đơn để hiển
thị dấu chấm (dot) .


2.2. Sơ đồ chân

Các led đơn lần lượt được gọi tên theo chữ cái A- B -C-D-E-F-G, và dấu chấm P .
Như vậy nếu như muốn hiển thị ký tự nào thì ta chỉ cần cấp nguồn vào chân đó là led sẽ
sáng như mong muốn .
2.3. Thông số
LED 7 thanh dù có nhiều biến thể nhưng tựu chung thì cũng chỉ vẫn có 2 loại đó là :
+ Chân Anode chung (chân + các led mắc chung lại với nhau .)
+ Chân Catode chung (Chân - các led được mắc chung với nhau .)
* Đối với loại Anode chung :
+ Chân 3 và 8 là 2 chân Vcc(nối ngắn mạch lại với nhau , sau đó nối chung với chân
anode của 8 led đơn .), vậy muốn led nào đó sáng thì chỉ việc nối chân catot xuống mass .
Điện áp giữa Vcc và mass phải lớn hơn 1.3 V mới cung cấp đủ led sáng, tuy nhiên không
được cao quá 3V .


2.4. Điện trở hạn dòng

Trở hạn dòng :
Trong các mạch thì thường dùng nguồn 5V nên để tránh việc đót cháy led thì cách đơn
giản nhất là mắc thêm trở hạn dòng .
Thông số làm việc của LED :
Điện áp = 2V .
Dòng = 20mA .
Vậy nếu dùng nguồn 5V , thì áp rơi trên trở = 5 -2 = 3 V.
R = U / I = 3/(20*10^-3) = 150 ôm .


3.

IC đếm xung clock

40192
3.1.

Hình ảnh

3.2.

Sơ đồ chân và ý nghĩa


KÍ HIỆU
SỐ
CHÂN

Ý NGHĨA

SỐ
CHÂN

KÍ HIỆU Ý NGHĨA

16

VCC

Nguồn

3

Q1

8

VSS

GND

2

Q2

14

R (RESET)

Reset

6

Q3

11

PE (PRESET
ENABLE)

Diều khiển giá trị
đặt trước

7

Q4

5

CLK.UP

Đếm lên

15

P1

Mã BCD của số
lượng xung cấp vào
chân CLOCK UP

hoặc CLOCK
DOWN.

Giá trị đặt trước
4

CLK.DOWN

Đếm xuống

1

P2

12

CO (CARRY))

Bit nhớ

10

P3

13

BO (BORROW)

Bit mượn

9

P4

3.3.

Nguyên lý hoạt động


40192 là IC có chức
năng đếm lên hoặc xuống số xung clock cấp vào chân CLOCK UP hoặc CLOCK
DOWN và chuyển thành mã BCD tương ứng.
-

Khi đếm lên, bộ đếm sẽ
đếm số cạnh lên của xung clock cấp vào chân CLOCK UP trong khi chân CLOCK
DOWN được giữ ở mức cao. Khi đếm xuống, bộ đếm sẽ đếm số cạnh lên của xung
clock cấp vào chân CLOCK DOWN trong khi chân CLOCK UP được giũ ở mức cao
-

Khi bộ đếm đang đếm
lên hoặc đếm xuống thì bit CO, BO ở mức cao. Khi có sự tràn bit thì bit CO, BO sẽ
xuống mức thấp trong nửa chu kỳ xung , tạo xung clock cấp cho IC tiếp theo (nếu có)
sau đó trở về mức cao và quá trình đếm được lặp lại
-

Ngoài ra, IC 40192 còn
có chức năng đếm lên hoặc xuống từ một giá trị đặt trước. Khi chức năng này được sử
dụng, chân PE giữ vai trò điều khiển chức năng này.
-

Bảng hoạt động:
CLOCK UP

CLOCK
DOWN
1

PE

R

ACTION

1

0

COUNT UP

1

1

0

NO COUNT

1

1

0

COUNT DOWN

1

1

0

NO COUNT

0
X

0
1

PRESET
RESET

X
X

1 = HIGHT

X
X

0 = LOW LEVEL

X= DON’T CARE


3.4.

Ghép tầng IC

Trong trường hợp cần
mở rộng giới hạn đếm, IC 40192 cung cấp cho ta giải pháp đơn giản để thực hiện điều
này: đó là phương pháp ghép tần IC.
Sơ đồ phương pháp ghép
tần IC:
-

Nguyên lý hoạt động:
Khi IC thứ nhất đếm tràn sẽ tạo thành xung clock (thông qua chân CARRY,
BORROW ) cấp cho IC thứ hai đếm. Khi IC thứ hai đếm tràn sẽ tạo thành xung clock
cấp cho IC tiếp theo đếm. Bằng cách này, ta có thể mở rộng giới hạn đếm bằng cách
ghép 1,2,…..,n IC với nhau.
-


PHẦN II
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH
Sơ đồ nguyên lý

1.

U8

Vcc

7805
1

VI
GND

J1

DUNG LED THU PHAT HONG NGOAI

R3
330R

2

2
1

MACH DEM SAN PHAM

3

VO

A

TBLOCK-I2

D3
K

LED-BIBY

Vcc
SW1

3

2
1

U1

e3

d3

c3

b3

a3

e2

d2

c2

a2
b2
c2
d2
e2
f2
g2

g3

A
B
C
D
CLK
LE
BI

U4
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG

A2
B2
C2
D2

5
3
2
4

R6

15
1
10
9
11
5
4
14

A
B
C
D
LOAD
CLKU
CLKD
CLEAR
40192

A
B
C
D

6
1
7

9
10
11
12
13
15
14

a3
b3
c3
d3
e3
f3
g3

CLK
LE
BI

U5
QA
QB
QC
QD
QE
QF
QG

A3
B3
C3
D3

5
3
2
4

TCD
TCU

3
2
6
7
13
12

A1

B1
C1
D1

15
1
10
9
11
5
4
14

A
B
C
D
LOAD
CLKU
CLKD
CLEAR
40192

CLK
LE
BI

QA
QB
QC

QD
QE
QF
QG

4543

U6
QA
QB
QC
QD

A
B
C
D

6
1
7

4543

U2
R5

K

9

10
11
12
13
15
14

f3

5
3
2
4

Vcc

A

g2

555

A1
B1
C1
D1

4543

6k8

f2

6

6
1
7

R4

b2

a2

e1

a1
b1
c1
d1
e1
f1
g1

U3
TH

K

1

LED_THU

TR

GND

A

2

D1

9
10
11
12
13
15
14

7

CV

A

LED_PHAT

g1

5

f1

K

D2

3
d1

Q
DC

c1

R

V CC

4

SW-SPDT

b1

470

a1

R2

470

8

R1

U7
QA
QB
QC
QD
TCD
TCU

3
2
6
7
13
12

A2
B2
C2
D2

15
1
10
9
11
5
4
14

A
B
C
D
LOAD
CLKU
CLKD
CLEAR
40192

QA
QB
QC
QD
TCD
TCU

3
2
6
7

13
12

A3
B3
C3
D3


Các khối chính

2.

trong mạch
2.1.

Khối tạo xung

-

Thành phần chính: led

phát, led thu hồng ngoại và IC 555
Khối thu phát có nhiệm
vụ tạo ra xung clock cho mạch đếm phía sau hoạt động. Khi có sản phẩm di chuyển
giữa 2 led phát và thu làm cho điện ap trên chân K cùa led thu thay đổi sẽ tạo thành
xung clock chuyển về cho khối đếm xung phía sau.
IC 555 có tác dụng xử lí
cấp vào tứ chân K của led thu thành dạng sóng xung vuông chuẩn
-

2.2.

Khối đếm xung

-

Thành phần chính :

IC đếm xung 40192
Mỗi IC 40192 có thể đếm từ 0
9. Như vậy khi ghép 3 IC này lại với nhau mạch
đếm có thể đếm được giá trị từ 000 đếm 999
Mạch có 2 chế độ đếm lên và đếm xuống được điều khiển bằng một công tắc 3 cực
-

Nguyên lý hoạt động:

Khối đếm xung có nhiệm vụ đếm số xung clock từ khối thu phát đưa về, dịch sang mã
BCD rồi chuyển kết quả về cho khối hiển thị.
Khi có một xung lock tuỳ theo chế độ IC 40192 sẽ tăng hoặc giảm số đếm ở hàng đơn
vị .Khi số đếm ở hàng đơn vị bị tràn sẽ làm cho bit CARRY hoặc bit BORROw thay
đổi trạng thái thành xung clock cấp cho IC 40192 ở hàng chục hoạt động. Cứ như vậy
ở tầng trước tràn sẽ tạo thành xung clock cấp cho IC ở tầng tiếp theo hoạt động.
Ngoài ra, mạch này có
chế độ reset để có thể đếm lại từ đầu. Chế độ này được điều khiển bằng nút nhấn hai
cực.
-

2.3.

Khối hiển thị

-

Thành phần chính:

IC giải mã 4543, led 7 đoạn (catot chung)
Nguyên lý hoạt động:

-

Mã BCD của số xung clock đếm được từ khối đếm xung sẽ được đưa về các chân
D(4), C(2), B(3), A(5) của IC 4543. Tại đây, mã BCD sẽ được chuyển sang mã led
7 đoạn tương ứng và hiển thị lên led 7 đoạn
Đối với led 7 đoạn, chúng ta chọn phương pháp giao tiếp từng led, tức là mỗi IC sẽ
điều khiển 1 led hoạt động. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản , phù hợp với
những mạch đếm nhỏ

PHẦN III. BĂNG TRUYỀN
1.

Hình ảnh


Băng truyền và mạch đếm sản phẩm
Băng tải, băng chuyền là một trong những bộ phận rất quan trọng trong dây
chuyền sản xuất, lắp ráp của các nhà máy, xí nghiệp nhằm giúp tiết kiệm được

thời gian, chi phí, sức lao động góp phần mang lại hiệu quả kinh tế cao cho
doanh nghiệp.

2.

Cấu tạo


Khung sắt để làm băng truyền


Động cơ có thiết bị giảm tốc được vào bộ con lăn
Băng tải ,bán băng tải là một thiết bị chuyển tải mang lại hiệu quả kinh tế cao
nhất khi vận chuyển hàng hóa ở mọi khoảng cách không gian và thời gian.
Cấu tạo bao gồm:
- Một động cơ giảm tốc trục vít và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ.
- Bộ con lăn, truyền lực chủ động
- Hệ thống khung đỡ con lăn.
- Hệ thống dây băng hoặc con lăn.

3.

Nguyên lý hoạt động


Động cơ được gắn vào một kết thúc một cán lên. Khi động cơ trên, các con
lăn sẽ quay ngược lại gây ra do con lăn áp lực cao của các tấm thảm cao su, khi
áp dụng đúng cách, tạo ra một áp lực đáng kể vào bên trong.

4.

Ứng dụng
Mỗi loại băng tải sẽ được sử dụng trong môi trường truyền tải khác nhau vì
thế cần tìm hiểu các loại băng tải để ứng dụng chúng cho phù hợp với điều kiện,
tính chất công việc cũng như mục đích sử dụng để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.
Băng tải, băng chuyền được ứng dụng trong các ngành sản xuất công nghiệp,
chế biến thực phẩm, khai thác,...nhằm giúp hỗ trợ tối đa cho doanh nghiệp trong
quá trình vận chuyển hàng hóa nhanh chóng, an toàn, tiện lợi. Ngoài ra với hệ
thống băng tải còn giúp doanh nghiệp tối ưu hóa được chi phí, tiết kiệm thời
gian, hạn chế nguồn nhân lực mang lại hiệu quả kinh tế cao đồng thời còn giúp
cho hệ thống sản xuất ngày càng được tự động hóa theo hướng hiện đại.


PHẦN IV. ỨNG DỤNG
* Ứng dụng:
Mạch có thể ứng dụng vào các hệ thống đếm sản phẩm như đồ hộp, đóng thùng
sản phẩm khi đếm đủ sản phẩm, đếm số người ra vào 1 công ty để có thể dể kiễm
soát….


KẾT LUẬN
“Mạch đếm sản phẩm dùng led thu phát hồng ngoại” cho phép đếm được sản phẩm di
chuyển qua lại giữa cổng thu phát hồng ngoại của nó với mức độ chính xác tương đối cao.
“Mạch đếm sản phầm dùng led thu phát hồng ngoại” có những ưu điểm nổi bật sau:
-

Cấu tạo đơn giản, linh kiện thông dụng, rẻ tiền
Dễ lắp đặt, sữa chữa
Dễ dàng kết nối với các chip vi xử lí để điều khiển tự động
Mạch có thể thay đổi tuỳ biến để phù hợp với các mục đích sử dụng khác nhau