Thiết kế mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ
Đề tài: “Thiết kế mạch đếm phẩm sản phẩm
sử dụng IC số”

Giảng viên hướng dẫn : BÙI HẢI ĐĂNG

Hà Nội - 2016


Mục lục
Trang

Chương 1: Mở đầu..............................................................................................1
1.1.Giới thiệu chung.................................................................................................1

Chương 2: Cơ sở lý thuyết..................................................................................3
2.1. Các chức năng của hệ thống.............................................................................3
2.2. Phân tích bài toán.............................................................................................3
2.3. Chức năng từng khối........................................................................................3
2.3.1. Khối nguồn......................................................................................................3
2.3.2. Khối tạo xung..................................................................................................4
2.3.3. Khối đếm.........................................................................................................5
...................................................................................................................................7
2.3.4. Khối hiển thị...................................................................................................8
2.4. Các linh kiện được sử dụng............................................................................11

Chương 3: Thực hiện đề tài..............................................................................13
3.1. Xây dựng sơ đồ nguyên lý toàn mạch............................................................13
3.2. Tính toán sơ đồ nguyên lý..............................................................................14
3.3. Thi công mạch.................................................................................................15
3.4. Board mạch đã điều chỉnh hoạt động............................................................16
3.5. Kinh nghiệm lắp ráp sửa chữa.......................................................................17
4.1. Tự đánh giá kết quả công việc........................................................................18
4.2. Thành công và nhược điểm so với mục tiêu ban đầu đặt ra........................18
4.3. Tổng kết công việc của từng thành viên trong nhóm...................................18


Danh mục hình vẽ
Trang

Hình 2.1. Sơ đồ khối mạch đếm sử dụng IC số.................................................3
Hình 2.1. Sơ đồ khối mạch đếm sử dụng IC số.................................................3
Hình 2.2. Cấu tạo khối tạo xung.........................................................................4
Hình 2.2. Cấu tạo khối tạo xung.........................................................................4
Hình 2.4. IC 74LS90............................................................................................5
Hình 2.5. Chế độ làm việc IC 7490.....................................................................6
Hình 2.6. Sơ đồ mạch khối đếm.........................................................................7
Hình 2.7. IC 74LS47............................................................................................8
Hình 2.8. Bảng thuộc tính IC7447......................................................................9
Hình 2.93. Led 7 đoạn.........................................................................................9
Hình 2.93. Led 7 đoạn.........................................................................................9
Hình 2.10. Sơ đồ mạch khối hiển thị................................................................10
Hình 2.4. Bảng đọc màu điện trở.....................................................................11
Hình 2.4. Bảng đọc màu điện trở.....................................................................11
Hình 2.12. Chiết áp 3 chân................................................................................11
Hình 2.13. Transistor........................................................................................12

Hình 2.14. Nút bấm...........................................................................................13
Hình 5. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch.................................................................13
Hình 5. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch.................................................................13
Bảng 3.1. Các linh kiện được sử dụng.............................................................14
Hình 3.2. Board mạch được chuẩn bị với đầy đủ linh kiện...........................15
.............................................................................................................................16
Hình 3.3. Board mạch đã lắp hoàn chỉnh........................................................16
.............................................................................................................................17
Hình 3.4. Board mạch đã lắp hoạt động tốt....................................................17


Danh mục bảng biểu
Trang

Bảng 3.1. Các linh kiện được sử dụng.............................................................14


Nhiệm vụ đề tài
Họ và tên sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Văn Mạnh
2. Phạm Việt Mỹ
3. Nguyễn Thái Ninh
Lớp: 65DCDT22
Ngành: Điện tử viễn thông
Khóa: 65
Hệ: Đại học chính quy
Tên đề tài: Thiết kế mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số.
Nội dung cần hoàn thành:
 Lập kế hoạch thực hiện và báo cáo đúng tiến độ.
 Nghiên cứu ứng dụng thực tế của mạch.

 Giới thiệu thông số, ứng dụng của các phần tử trong mạch.
 Tính toán, lựa chọn linh kiện.
 Xây dựng sơ đồ nguyên lý toàn mạch, thi công lắp ráp mạch hoàn chỉnh.
 Quyển thuyết minh đồ án môn học.
Giáo viên hướng dẫn: Bùi Hải Đăng


Lời nói đầu
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con
người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục
vụ công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Đặc biệt góp phần vào sự phát
triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và
phát triển đất nước. Những thiết bị điện, điện tử được phát triển mạnh mẽ và được ứng
dụng rộng rãi trong đời sống cũng như sản xuất. Từ những thời gian đầu phát triển kĩ
thuật số đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng
được khẳng định thêm. Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng
chừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và
tinh thần cho con người. Vì vậy cần đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo, đưa ra
các phương pháp cũng với trang thiết bị dạy học hiện đại vào trong giảng đường,
trường học có như vậy thì trình độ của sinh viên ngày càng mới đáp ứng được nhu cầu
của xã hội.
Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn học
chúng em sau một thời gian học tập được các thầy cô giáo trong khoa giảng dạy về các
kiến thức chuyên ngành, đồng thời nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy Bùi Hải
Đăng chúng em đã chọn “Thiết kế mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số” để làm đề
tài làm đồ án cho môn học đồ án điện tử tương tự, nhưng do thời gian, kiến thức và
kinh nghiệm của chúng em có hạn nên sẽ không thể tránh những sai sót. Chúng em rất
mong được sự giúp đỡ, tham khảo ý kiến thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển
thêm đề tài.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 1: Mở đầu

Chương 1: Mở đầu
1.1.

Giới thiệu chung

Ngày này cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật diện tử mà
trong đó là kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật , quan lí,
công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin…, do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó
một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói
chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện nói riêng.
Qua tìm hiểu và tích lũy kiến thức trên lớp cũng như thông tin xã hội, chúng em đã được thấy
nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu đơn giản trong
dâu chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm được làm ra được đếm một cách tự
động.
Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được
áp dụng trong những khâu đếm sản phẩm, bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công
Từ những điều đã thấy đó và khả năng của chúng em, chúng em muốn làm một điều gì đó nhỏ
để góp phần vào giúp người lao động bớt đi phần mệt nhọc chân tay mà cho phếp tăng hiệu
suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo được độ chính xác cao. Nên chúng em
quyết định thiết kế một mạch đếm sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực thế và nó thật sự rất có ý
nghĩa đối với chúng em vì đã làm được một phần nhỏ đóng góp cho xã hội.
Để làm được mạch này cần thiết kế được hai phần chính là: bộ phận cảm biến và bộ phận đếm.
Bộ phận cảm biến: gồm phần phát và phần thu. Thông thường người ta sử dụng phần phát là
led hồng ngoại để phát ra ánh sáng hồng ngoại mục đích để chống nhiễu so với các loại ánh

sáng khác, còn phần thu là transistor quang để thu ánh sáng hồng ngoại
Bộ phận đếm có nhiều phương pháp thực thi đó là:
-

Lắp mạch dùng kỹ thuật số với các IC đếm, chốt, so sánh ghép lại

-

Lắp mạch dùng kỹ thuật vi xử lí

-

Lắp mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển

1


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

1.2.

Chương 1: Mở đầu

Nhiệm vụ của đồ án môn học

Lập kế hoạch thực hiện và báo cáo đúng tiến độ.
Làm quen với các loại linh kiện điện tử. Thành thạo trong việc làm mạch và nối mạch.
Tích lũy kiến thức và kỹ năng cho bản thân.
Hoàn thành thiết kế và thi công thực tế.
Tính toán lựa chọn linh kiện.

Ứng dụng đi vào thực tế.

2


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2.1.

Các chức năng của hệ thống

- Chế độ làm việc: Đề tài đếm sản phẩm dùng tín hiệu hồng ngoại và IC số của
nhóm sinh viên được thực hiện 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 và hiển thị số đếm.
- Ưu điểm: Linh kiện có sẵn trên thị trường, dễ dàng đưa vào hoạt động
- Nhược điểm: Chưa đạt được sự ổn định cao nhất và còn nhiều hạn chế.
2.2. Phân tích bài toán
Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số gồm 2 phần chính bộ phận cảm biến và bộ phận
đếm. Ta có sơ đồ khối của hệ thống
- Sơ đồ khối của hệ thống:
Khối
nguồn

Khối tạo

Khối

Khối hiện

xung

đếm

thị

Hình 2.1. Sơ đồ khối mạch đếm sử dụng IC số
2.3.

Chức năng từng khối

2.3.1. Khối nguồn
Cấp nguồn cho mạch hoạt động.
Nguồn 5V-1A.

3


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.3.2. Khối tạo xung
Tạo xung tín hiệu cung cấp cho khối đếm.
Cấu tạo:
Gồm gồm led phát và led thu hồng ngoại. Transistor C1815 sử lý tín hiệu chuyền tới

IC LM358 tạo xung khi có tín hiệu nhạn từ led thu hồng ngoại.. Chiết áp 3 chân để ổn
định khi có ảnh hưởng từ ánh nắng mặt trời tới led thu hồng ngoại.

Hình 2.2. Cấu tạo khối tạo xung
Nguyên lí hoạt động:
- Khi chắn giữa 2 led 1 vật thì tao ra một xung tới transistor C1815 khuyếch đại
xung lên chuyền tới IC LM358 và gõ ra của LM358.
Cấu tạo IC LM358:

Hình 2.3.Cấu tạo IC LM358

4


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.3.3. Khối đếm
Thành phần khối đếm:
IC 74LS90(7490)

Hình 2.4. IC 74LS90
- Chân MR2 và MR3 chân reset về 0. Tích cực mức 1
- Chân CP14 xung clock A, sườn âm
- Chân CP1 xung clock B, sườn âm
- Chân MS6, MS7 chân reset về 9, tích cực mức 1.
- VC5 nguồn
- GND10 mass
- QA QB QC QD 4 chân OUT

- Chân NC không ảnh hưởng

5


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.5. Chế độ làm việc IC 7490

6


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Hình 2.6. Sơ đồ mạch khối đếm

7


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.3.4. Khối hiển thị

Thành phần khối hiển thị: IC 74LS47 và Led 7 đoạn
+ IC 74LS47

Hình 2.7. IC 74LS47
+ Chân 1, 2, 6, 7: Chân dữ liệu BCD vào dữ liệu này được lấy từ IC .
+ Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: Các chân đầu ra tác động mức thấp (0) và được nối
với LED 7.
+ Chân 8: Chân GND.
+ Chân 16: Chân Vcc.
+ Chân 4: Chân BI /RBO. Nếu đếm BCD từ 0-15 thì trạng thái chân này ở mức 1
+ Chân 5: Chân RBI. Nếu đếm BCD từ 0-15 thì trạng thái chân này ở mức 1
+Chân 3: Chân LT. Nếu đếm BCD từ 0-15 thì trạng thái chân này ở mức 1

8


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Bảng thuộc tính.

Hình 2.8. Bảng thuộc tính IC7447
+ Led 7 đoạn:

Hình 2.93. Led 7 đoạn
Sơ đồ mạch khối hiển thị:

9

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Hình 2.10. Sơ đồ mạch khối hiển thị

10


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

2.4.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Các linh kiện được sử dụng

- Điện trở:

Hình 2.4. Bảng đọc màu điện trở

-Chiết áp 3 chân

Hình 2.12. Chiết áp 3 chân

11


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

-Transistor

Hình 2.13. Transistor

Transistor C1815 là transistor thuộc loại transistor NPN.
C1815 có Uc cực đại = 50V dòng Ic cực đại = 150mA
Hệ số khuếch đại hFE của C1815 trong khoảng 25 đến 100.

12


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

-Nút bấm 6mm

Hình 2.14. Nút bấm

Hình 2.15. IC LM358

13


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 3: Thực hiện đề tài

Chương 3: Thực hiện đề tài
3.1.

Xây dựng sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Hình 5. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
Mạch gồm những phần sau: Nguồn 5V-1A
Khối tạo xung => Khối đếm => Khối hiển thị
Nguyên lý làm việc của mạch:
Sản phẩm được đi qua giữa 2 led thu phat hồng ngoại dẫn đến có xung được chuyền
tới transistor rồi được khuyếch đại xung chuyền tới IC LM358 tạo xung vuông tói 2 IC
7490 giải mã rồi chuyền tới 2 IC 7447 để hiện thị lên 2 Led 7 đoạn.

13


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

3.2.

Chương 3: Thực hiện đề tài

Tính toán sơ đồ nguyên lý
- Chọn các linh kiện phù hợp với chức năng của mạch
Linh kiện

Thông số

Số lượng

Led thu hồng ngoại

1

Led phát hồng ngoại

1

Nút bấm 6mm

1

Điện trở

10k Ω,100 Ω,330 Ω

Chiết áp 3 chân

10k Ω

LED 7 đoạn

1
2

Nguồn

5VDC-1A

1

Transistor

C1815

1

IC

IC LM358

1

IC 7447

2

IC 7490

2

Bảng 3.1. Các linh kiện được sử dụng

14


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

3.3.

Chương 3: Thực hiện đề tài

Thi công mạch

Chuẩn bị lắp mạch theo sơ đồ nguyên lý với các linh kiện như trên:

Hình 3.2. Board mạch được chuẩn bị với đầy đủ linh kiện

15


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

3.4.

Chương 3: Thực hiện đề tài

Board mạch đã điều chỉnh hoạt động

Mạch đã lắp hoàn chỉnh theo sơ đồ nguyên lý

Hình 3.3. Board mạch đã lắp hoàn chỉnh

16


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 3: Thực hiện đề tài

Hình 3.4. Board mạch đã lắp hoạt động tốt
3.5.

Kinh nghiệm lắp ráp sửa chữa

- Nắm rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các linh kiện trong mạch.
- Phải nối đúng cực cho led nếu không led sẽ không sáng và tính toán điện trở hạn
dòng cho led không bị quá tải.
- Nối đúng cực cho tụ để mạch hoạt động đúng nguyên lý.
- Đi dây hạn chế các đường bắt chéo qua nhau để khi nhìn vào mạch ta có thể dễ
dàng nhìn thấy các linh kiện được nối với nhau như thế nào.
17


Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Chương 4: Kết luận – Kiến nghị

Chương 4: Kết luận - Kiến nghị
4.1. Tự đánh giá kết quả công việc
Qua quá trình thực hiện đề tài: “Thiết kế mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số” đã
giúp chúng em củng cố lại kiến thức đã học, hiểu thêm được kiến thức mới và rèn
luyện thêm về kỹ năng thiết kế, vẽ mạch, làm mạch. Đồng thời qua đó chúng em tự
đánh giá được năng lực của bản thân. Qua thời gian thực hiện đề tài mỗi người chúng
em đã quen dần với việc làm việc độc lập cũng như làm việc theo nhóm, biết cách tổ
chức công việc và thời gian hợp lí. Đó là một thành quả lớn trong quá trình học tập mà
chúng em đã đạt được.
4.2. Thành công và nhược điểm so với mục tiêu ban đầu đặt ra
- Thành công: do mạch đơn giản nên việc thi công lắp mạch cũng dễ dàng hơn,

mạch sau khi lắp hoàn chỉnh đã chạy tốt theo mục tiêu ban đầu đặt ra.
- Nhược điểm: trong quá trình thực hiện đề tài do cũng gặp nhiều khó khăn thực tế
phát sinh khi thiết kế, lắp ráp nên mạch của chúng em đạt độ chính xác chưa cao. Chịu
quá dòng, quá áp kém; thể tích và trọng lượng lớn do biến áp cồng kềnh.
4.3. Tổng kết công việc của từng thành viên trong nhóm
- Trước hết lập kế hoạch thực hiện và báo cáo đúng tiến độ. Các thành viên trong
nhóm đã hợp tác một cách thống nhất với nhau.
- Nhóm tiến hành thi công lắp ráp mạch hoàn chỉnh theo sơ đồ nguyên lý.

18