ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN: MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM

ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM

PHẦN A
GIỚI THIỆU
1
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN




















2
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

3
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
LỜI MỞ ĐẦU
1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỷ thuật làm cho cuộc
sống của con người ngày càng được nâng cao về mọi mặt trong cuộc sống,trong
sinh hoạt cũng như trong sản xuất.Với việc sử dụng khoa học kỹ thuật trong cuộc
sống đã làm cho chất lượng cuộc sống được nâng cao rõ rệt, đặc biệt trong các xí
nghiệp đã làm nâng cao nâng suất lao động. Đó là các mạch điện tử ứng dụng đã
lần lượt ra đời thay cho các công nhân đứng máy.Các mạch điện này cho độ chính
xác cao và rất dễ sử dụng.Trong tài liệu này chúng tôi xin giới thiệu một mạch ứng
dụng mà nó đã được ngoài thực tế đó là mạch đếm sản phẩm.
2. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU

Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được số lượng sản
phẩm của máy tao ra một cách đơn giản,chính xác mà không cần tốn sức của công
nhân.
Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là chạy một cách chính xác, ổn định,gọn nhẹ,dễ
lắp đặt,dễ sữa và rẽ tiền.
3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dựa trên phương pháp nghiêng cứu và phân tích đặc tính chức năng của các linh
kiện,các IC và áp dụng những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn của giáo
viên phụ trách để xây dựng nên một mạch có chức năng đếm sản phẩm hoạt động
tốt và đúng với yêu cầu đề tài.
4
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
4.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Mạch đếm sản phẩm là mạch thuộc đề tài đồ án tốt nghiệp 1,nghiên cứu và thực
hiện đồ án tốt nghiệp 1 giúp sinh viên làm quen với việc làm đồ án tốt nghiệp,làm
quen với cách học tự nghiên cứu,học tập và việc chung với nhóm,giúp sinh viên
vận dụng các kiến thức đã học và cùng với sự hướng dẫn của giáo viên để thực hiện
tốt mạch.
5
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
LỜI CẢM TẠ
Nhóm thực hiện đồ án cám ơn thầy Nguyễn Hoàng Việt đã tận tình hướng dẫn
và tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm chúng em hoàn thành tốt dề tài này .
Nhóm thực hiện đồ án xin chân thành cám ơn quý thầy cô trong khoa điện tử
cùng các bạn sinh viên trong khoa đã đóng góp ý kiến và kinh nghiệm trong quá trình
thực hiện đề tài này
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện do trình độ hiểu biết của em còn hạn chế, nên
còn xẩy ra nhiều sai sót mong thầy và các bạn góp ý bổ sung để em được hiểu biết hơn
trong quá trình học tâp tiếp theo.
Em xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM Ngày 16 tháng 06 năm 2009
Sinh viên thực hiện :
Nguyễn Bá Quang
Ngô Đình Danh
6
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
MỤC LỤC
Phần A: Giới thiệu…………………………………………………… 1
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ……………………………………….2
Nhận xét của gháo viên phản biện ……………………………………….3
Lời mở đầu…………………………………………………………………4
Lời cảm tạ……………………………………………….………………….6
Mục lục …………………………………………….………………………7
Phần B: Nội dung …………….……………………………………….8
I Giới thiệu các linh kiện sử dụng trong mạch ……….…………9
I.1 Led 7 đoạn ……………………………………………………………9
I.2.LM555 ……………………………………………………………….12
I.3.IC ĐẾM 7490 15
I.4.IC GIẢI MÃ 7447 ……………………………………………………20
I.5.Một số linh kiện phụ:……………………………………………… 24
II.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ ……………………………………………….27
II.1.1.Sơ Đồ khối ………………………………………………………… 27
II.
1.2.
1.2.
Sơ đồ nối
Sơ đồ nối
chân
chân
………………………………………………… …28

………………………………………………… …28
II.
II.2.Hoạt động:…………………………………………………………….29
II.2.1 Phần phát:……………………………………….…………………29
II.2.2 phần thu:……………………………………………………………30
II.2.3 đếm,giải mã,hiển thị:…………………………………………… 31
III.Nguyên lý hoạt động chung:…………………………………………… 32
IV.Ưu, khuyết điểm:…………………………………………………………32
V.Mở rộng:………………………………………………………………… 33
VI.Kết quả: ………………………… ………………………………………33
7
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
8
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
PHẦN B
NỘI DUNG
9
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
I.GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH
1.LED 7 ĐOẠN:
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.
Sơ đồ logic của led 7 đoan:
.
LED anot chung LED catot 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 khoảng 5V thì điện trở cần dùng là 270-330Ω; công

suất là 1,4 Watt.
10
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
Bảng giá trị Led 7 Đoạn
11
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
I.2.LM555:
IC 555 là mạch tích hợp analog- digital. Nó được sử dụng rất nhiều trong thực
tế, đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển vì nếu kết hợp với các linh kiện RC thì nó có
thể định thì hoặc tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích hay điều khiển các linh kiện bán
dẫn công suất như Transistor , SCR , Triac…
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: +V
cc
( nguồn dương)
Bảng trạng thái hoạt động của LM555
Parameter Symbol
Value Uni
t
Nguồn cấp
V
CC

16 V
Tỏa nhiệt T
LEAD
300
°
C
Điện năng tiêu thụ
P
D
600 Mw
Nhiệt độ hoạt động
T
OPR
0 ~
+70
-40 ~
+85
°
C
Nhiệt độ chịu đựng
T
STG
-65 ~ +150 °
C
Thông số Ký hiệu Trạng thái Min. Giá trị Max. Unit
Nguồn cấp
V
CC
-
4.5

- 16 V
Dòng điện
I
CC
V
CC
= 5V, R
L
=
∞
- 3 6 Ma
V
CC
= 15V, R
L
=
∞
-
7.5
15 Ma
Điện áp điều khiển
V
C
V
CC
= 15V 9.0 10.0 11.0
V
V
CC
= 5V 2.6 3.33 4.0

V
12
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
Điện áp ngưỡng
V
TH
V
CC
= 15V
-
10.0
- V
V
CC
= 5V
-
3.33
- V
Dòng điện ngưỡng I
TH
- -
0.1 0.25
∝
A
Điện áp nảy
V
TR
V
CC
= 5V

1.1 1.67 2.2
V
V
CC
= 15V 4.5
5
5.6
V
Dòng điện nảy I
TR
V
TR
= 0V 0.01 2.0
∝
A
Điện áp khi reset
V
RST
-
0.4 0.7 1.0
V
Dòng khi Reset I
RST
-
0.1 0.4
Ma
Điẹn áp ra ở mức thấp
V
OL
V

CC
= 15V
I
SINK
= 10Ma
I
SINK
= 50Ma
-
0.06
0.3
0.25
0.75
V
V
V
CC
= 5V
I
SINK
= 5Ma
-
0.05 0.35
V
Điện áp ra ở múc cao
V
OH
V
CC
= 15V

I
SOURCE
= 200Ma
I
SOURCE
= 100Ma
12.75
12.5
13.3
- V
V
V
CC
= 5V
I
SOURCE
= 100Ma
2.75 3.3
- V
Rise Time of Output (Note4)
T
r
- -
100
- ns
Fall Time of Output (Note4) T
f
- -
100
- ns

Discharge Leakage Current I
LKG
- - 20
100
Na
Bên trong vi mạch 555 có hơn 20 Transistor và nhiều điện trở thực hiện chức năng
như hình trên gồm có:
2a.Cầu 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
.
2b.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
2c.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).
2d.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).
-Cấu trúc của IC LM555:
13
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
2e.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.

Hình 2: Cấu trúc của IC 555
2f.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
).
2g.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 đến hoạt động của mạch. Khi chân 4 có điện trở trị số
14
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
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.
2h.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.
-Công thức tính tần số dao động của mạch :
I.3.IC ĐẾM 7490 :
IC 7490 là IC 14 chân,trongđó:
Chân 14 nhận xung vào

Chân 12,11,9,8 dữ liệu ngõ ra.
Chân 10 nối GND.
Chân 5 nối VCC
Chân 13,4 không được sử dụng.
Chân 2,3,6,7 RESET
Chân 1 nhận xung clock báo tràn,led hiển thị từ số 9 về số 0.
15
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
IC 7490 là IC đếm bất đồng bộ cơ bản và thông dụng . Để được tiện lợi , mỗi
mạch đếm được chia làm 2 phần : phần đầu là một FF với ngõ xung vào là A để
chia đôi tần số ( mạch đếm 1 bit) , tần tiếp theo là 3 bộ FF với ngõ xung vào là B
để thực hiện việc chia 5 tần số .
Muốn thực hiện mạch đếm đầy đủ ta áp can đếm ở ngõ ra và nối (ngoài IC) ngõ ra
Q
A
đến ngõ vào B , lúc này số đếm nhị phân là Q
D
Q
C
Q
B
Q
A
(0001). Xung vào phải
tương thích TTL và có độ rộng xung ít nhất là vài nano-
giây.
Mỗi mạch đếm có 2 ngõ Reset (đặt lại) gọi R01 và R02 . Vì 2 ngõ này đựơc nối
AND với nhau nên để xoá mạch đếm (Q
A
= Q

B
=Q
C
=Q
D
=0) cả 2 ngõ Reset được
đưa lên cao , và để mạch đếm có thể đếm lên phải đưa ít nhất 1 ngõ Reset xuống
thấp . Thường 2 ngõ này được nối chung với nhau và giữ ở mức thấp , khi muốn
xoá mạch ta phải đưa 2 ngõ này lên cao trong chốc lát (ít nhất là vài chục
nano=giây) rồi đưa xuống thấp để cho phép mạch đếm lên. 2 ngõ này là 2 ngõ bất
đồng bộ vì tác động độc lập với đồng hồ (xung vào).
Ở mạch đếm thập giai IC 7490 còn có 2 ngõ Reset R91 và R92 . Bình thường một
trong 2 hoặc cả 2 ngõ này đều ở mức thấp , muốn ngõ ra có số đếm là 9 tức là
Q
ABCD
=1001 ta đưa cả 2 ngõ lên cao
:
SƠ ĐỒ CÁC CỔNG LOGIC VÀ SƠ ĐỒ CHÂN:
16
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
BẢNG HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC CHÂN RESET
17
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
H: Tín hiệu ở mức cao
L :Tín hiệu ở mức thấp
X :giá trị tùy chọn
BẢNG SỰ THẬT
Chú ý:khi chân Q0 nhận xung thi sẽ kết nối với ngõ ra để đếm cho ic giải mã một bit
BCD
18

ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
Bảng thông số hoạt động :
19
7 4 4 7
7
1
2
6
4
5
3
1 3
1 2
1 1
1 0
9
1 5
1 4
D 0
D 1
D 2
D 3
B I / R B O
R B I
L T
A
B
C
D
E

F
G
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
I.4.IC GIẢI MÃ 7447
Chân 1,2,6,7 tín hiệu ngõ vào.
Chân 3 hiển thị số 0.
Chân 4 kiểm tra led 7 đoạn.
Chân 5 chốt trạng thái trước đó.
Chân 8 nối nguồn GND.
Chân 9,10,11,12,13,14,15 là mức logic ngõ ra.
Chân 16 nối nguồn dương VCC.
20
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
Sơ đồ chân logic:
Sơ đồ chân kết nối:
Chân 16 = VCC
Chân 8 = GND
21
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
Bảng sự thật
Sơ đồ hiển thị led 7 đoạn
22
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
Sơ đồ khối:
IC 7447 là IC giải mã led 7 đoạn.IC này thuộc họ TTL.Nó nhận tính hiệu BCD từ
ngõ vào QA,QB,QC,QD của IC7490 để giải mã ra led 7 đoạn.IC này có chân 3(LT)
dùng để kiển tra led tức là chân này nối với mức 0V thì các ngỏ ra đều là mức cao
hay led 7 đoạn hiển thị số 5(RBI).là chân cho phép hoạt động.chân BI dùng để ngắt
chế độ hoạt động .
Vì các chân ngõ ra của IC 7447 là mức thấp cho nên ta phải sử dụng led loại

Anot chung.
I.5.Một số limh kiện phụ:
23
R e s i s t o r
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
I.5.1 Điện trở:
Điện trở là đại lượng vật lý 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, đo bằng vôn (V).
I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A).
R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).
Ký hiệu
Ký hiệu
:
:
Ứng dụng:
Điện trở được dùng để chế tạo ra địch mức điện áp giữa hai điểm khác nhau
của mạch.
I.5.2 Tụ điện:
24
L E D
ĐỒ ÁN I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song và cách
nhau một khoảng d.

Tụ phân cực Tụ không phân cực
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
I.4.3 led: là loại diode phát quang khi phân cực thuận thì led sáng khi phân cực
nghich thi led tắt
I.5.4 led hồng ngoại:có 2 loại
25