Đồ án thiết kế, chế tạo mạch kiểm tra số lượt người ra vào cửa siêu thị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH KIỂM TRA SỐ LƯỢT NGƯỜI RA VÀO CỬA SIÊU THỊ Giảng viên hướng dẫn : Phạm Ngọc Thắng Chức danh khoa học : Tiến sĩ Chức vụ : Trưởng môn- Giảng viên Đơn vị : Khoa Đ-ĐT GVHD: Phạm Ngọc Thắng TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU NỘI DUNG .6 Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Xây dựng sơ đồ khối toàn mạch Nguyên tắc hoạt động khối .6 2.1 Khối nguồn .6 2.2 Khối tạo tín hiệu .8 2.3 Khối mã hóa 11 2.4 Khối giải mã 11 2.5 Khối hiển thị - Led 12 Chương II: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM SỐ NGƯỜI RA VÀO CỬA SIÊU THỊ .14 Sơ đồ ngun lý khối tính tốn chọn lọc linh kiện 14 1.1 Khối nguồn .14 1.2 Khối thu phát tín hiệu .16 1.3 Khối đếm hiển thị 17 Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt động toàn mạch 19 2.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch .19 2.2 Nguyên tắc hoạt động mạch 20 Yêu cầu đồ án 21 KẾT LUẬN 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO .23 PHỤ LỤC 24 IC7805 .24 IC 7414 26 IC74192 .28 GVHD: Phạm Ngọc Thắng TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN IC7447 .33 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, sống người có thay đổi ngày tốt hơn, mang lại tiện lợi tối ưu với trang thiết bị đại phục vụ cơng cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Góp phần vào phát triển ngành kĩ thuật điện tử góp phần không nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Trong tích hợp mạch điện – điện tử ngày trở nên thiết yếu mà công nghệ ngày phát triển tiến tới thời đại vi xứ lý vi mạch mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích bị loại bỏ dần thay vào dó mạc siêu nhỏ gọn gàng đươc ưa chuộng Những thành tựu biến tưởng chừng khơng thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Trong có ngành “Kĩ thuật số” có vai trò quan trọng việc áp dụng điều khiển số công nghệ đại Kĩ thuật số đời làm nên cách mạng lĩnh vực đời sống đại từ nồi cơm điện, máy giặt, máy điện thoại… đến truyền hình, chụp ảnh, cơng nghệ thơng tin,… Những ứng dụng sản xuất công ty lớn nhỏ kể hết Xuất phát từ thực tế nhà máy tham quan doanh nghiệp sản xuất, chúng em thấy nhiều khâu tự động hóa q trình sản xuất Một khâu đơn giản dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm làm đếm cách tự động Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng khâu đếm GVHD: Phạm Ngọc Thắng TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN sản phẩm, đóng bao bì mà cịn sử dụng nhân cơng Từ điều thấy khả chúng em, chúng em muốn làm điều nhỏ để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phép tăng hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác cao Đối với nơi có nhiều dịch vụ tiện ích cho người siêu thị, cửa hàng cần quản lý số lượng người vào để biết tình hình kinh doanh siêu thị cửa hàng Vậy nên chúng em định thiết kế mạch đếm người phù hợp với thực tế thật có ý nghĩa chúng em làm phần nhỏ đóng góp cho xã hội Nhận thấy khả ứng dụng rộng rãi mạch đếm số lượt người vào cửa siêu thị Chúng em nghiên cứu thiết kế hướng dẫn nhiệt tình thầy: Phạm Ngọc Thắng, giảng viên khoa điện–điện tử Vì kiến thức, kinh nghiệm chúng em cịn hạn chế nên đồ án khơng tránh sai sót Chúng em mong đánh giá quý thầy bạn bè, để đồ án hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ! GVHD: Phạm Ngọc Thắng TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN NỘI DUNG Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Xây dựng sơ đồ khối tồn mạch Hình 1.1: Sơ đồ khối toàn mạch Nguyên tắc hoạt động khối 2.1 Khối nguồn Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch ta dùng nguồn chiều vài trăm ôm để tránh cháy đèn led ta cung cấp nguồn 3,5V ta đưa điện áp trực tiếp vào led Nguồn ta dùng ta cần độ ổn định cao để mạch đếm chạy cách xác, ta dùng nguồn khơng ổn định ví dụ pin hoạt động bị gián đoạn Bộ 5V 3V- 4.5V cho súng laser, ta đưa vào led ta phải đưa qua điện trở nhỏ khoảng kilơm Mạch u cầu dùng dịng 1 chiều, điện áp 5V nên khối nguồn ta dùng máy biến áp, cầu chỉnh lưu, IC7805 có tác dụng ổn định điện áp 5V 2.1.1 Khối hạ áp Ở biến đổi điện áp lưới 220VAC-50Hz xuống cịn 24VAC - 3A Mục đích cấp đầy vào cho biến đổi lọc để có điện áp chiều mong muốn GVHD: Phạm Ngọc Thắng TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN 2.1.2 Khối chỉnh lưu Thành phần chỉnh lưu biến đổi tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu chiều thông qua diode chỉnh lưu Đây sơ đồ chỉnh lưu chu kì với dạng sóng đầu vào đầu sau chỉnh lưu sau: Hình 1.2 : Điện áp sau chỉnh lưu Dạng điện áp sau chỉnh lưu cịn sóng nhấp nhơ núi dạng điện áp coi điện áp chiều chưa ổn định 2.1.3 Khối lọc - Có nhiệm vụ san điện áp chiều đập mạch U3 thành điện áp chiều U4 nhấp nhơ - Tụ có điện dung lớn điện áp đầu phẳng Hình 1.3: Điện áp sau lọc tụ điện - Tụ gốm có tác dụng lọc xung đột biến GVHD: Phạm Ngọc Thắng TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN 2.1.4 Khối ổn áp - Dòng họ 78xx cho nhiều loại ổn áp điện khác nhau: 7805 ổn áp 5V - Điện áp đầu vào họ 78xx điện áp chiều max =n - Bộ mã hóa mạch điện thực thao tác mã hóa vào yêu cầu, đặc điểm khác tín hiệu mã hóa, có mã hóa khác nhau: mã hóa nhị phân, mã hóa nhị thập phân, mã hóa ưu tiên 2.4 Khối giải mã  Giải mã trình phiên dịch hàm ý gán cho mã, mạch điện thực việc giải mã gọi giải mã  Sơ đồ khối Hình 1.6: Sơ đồ khối giải mã  Nguyên lý hoạt động khối giải mã - Bộ đếm gồm IC đếm có chức đếm số Mỗi có xung CLK tác động vào đếm nhảy số - Thông qua đếm tạo địa đưa vào giải mã hiển thị led GVHD: Phạm Ngọc Thắng 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN 2.2 Nguyên tắc hoạt động mạch  Nguồn chiều: Sau dùng máy biến áp ta nguồn điện 24VAC Sau ta cho nguồn điện qua cầu chỉnh lưu Lúc nguồn điện chuyển từ tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu chiều Tiếp theo ta cho nguồn điện qua tụ điện để lọc phẳng tần số Cuối ta cho nguồn điện qua IC 7805 trở thành nguồn điện 5VDC cấp nguồn cho mạch điện Khi cấp nguồn chiều 5V có trường hợp xảy có tín hiệu (người) qua khơng có người qua  Khi khơng có tín hiệu qua - Led phát thu hoạt động bình thường tồn mạch cấp nguồn 5V Led phát phát tín hiệu để led thu nhận, led thu nhận tín hiệu điện trở led thu giảm gần 0V, nên dịng điện thẳng xuống mass Do tranzitor khơng dẫn theo cơng thức tính : UB = (U x Rled thu)/(Rled thu + R2) = (5 x 0)/(0+104) = 0V Do điện áp 5V qua R4 chảy xuống JP2 mạch phát (JP1 mạch đếm) Đầu vào cổng NOT lúc mức cao, qua cổng NOT mức thấp, tín hiệu xung vào IC74192 lúc xung mức thấp nên IC74192 khơng đếm, khơng có tín hiệu cho IC7447 nên khơng hiển thị led  Khi có tín hiệu qua - Tín hiệu che led thu, led thu khơng nhận tín hiệu led phát, điện trở led thu lớn, nên điện áp cực B tranzitor lớn 0V Vì cơng thức : UB = (U x Rled thu)/(Rled thu + R2) GVHD: Phạm Ngọc Thắng 19 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN - Tranzitor dẫn gây sụt áp cực C tranzitor, lúc chân JP2 mức thấp 0V (vì điện áp lúc từ cực C xuống mass), chân JP1 mức thấp qua cổng NOT đảo thành mức cao Vì chân (đầu vào- JP1) IC 74192 tích cực mức thấp nên nhảy trạng thái tức mã hóa lúc có đầu 0001 Đầu vào giải mã - Khi giải mã xong tín hiệu hiển thị led 01 giữ nguyên trạng thái có sản phẩm qua khỏi đường sáng laser nhảy trạng thái 02 Cứ có sản phẩm qua hoạt động tương tự Yêu cầu đồ án - Số đếm phải xác, thay đổi việc cài đặt số đếm ban đầu cách linh hoạt Theo yêu cầu đề tài mạch đếm từ đến 99 nên đếm đến 99, mà có tín hiệu (người) bị tràn bắt đầu đếm vòng - Bộ phận hiển thị phải rõ ràng - Mạch phải hoạt động tốt có khơng có tín hiệu Khi hiển thị led phải với số lượng tín hiệu đưa vào - Để bảo vệ led thu phat, hiển thị không bị cháy cần đưa vào mạch điện trở khoảng 1kilom - Mạch điện không phức tạp, bảo đảm an tồn,dễ sử dụng Giá thành khơng q mắc GVHD: Phạm Ngọc Thắng 20 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN KẾT LUẬN Khi nghiên cứu đề tài chúng em muốn phát huy thành ứng dụng kỹ thuật số nhằm tạo sản phẩm, thiết bị tiên tiến đạt hiệu sản xuất cao Ngồi q trình nghiên cứu thực đề tài hội để chúng em tự kiểm tra lại kiến thức dã học trường, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả giải vấn đề theo yêu cầu đặt Trong đồ án chúng em thực mạch đếm người phương pháp đếm tín hiệu Như tín hiệu qua phải có thiết bị để cảm nhận tín hiệu, thiết bị gọi cảm biến (led thu phát) Khi tín hiệu qua cảm biến nhận tạo xung điện đưa khối xử lí để tăng dần số đếm Tại thời điểm tức thời, để xác định số đếm cần phải có phận hiển thị led Hướng phát triển đồ án: xuất nhiều nhà máy, công ty…Một khâu đơn giản dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm làm đếm cách tự động thay cho người nâng cao suất lao động cơng ty Trong q trình thực đồ án chúng em nhiều hướng dẫn thầy cô khoa điện-điện tử, đặc biệt thầy Phạm Ngọc Thắng tận tình bảo chúng em suốt thời gian giảng lớp thời gian làm đồ án Nhưng kiến thức hạn hẹp nên q trình thực đồ án chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót, mong q thầy hội đồng khảo thi bỏ qua có hướng giúp đỡ để chúng em hồn chỉnh đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn!!! GVHD: Phạm Ngọc Thắng 21 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN TÀI LIỆU THAM KHẢO  Giáo trình “Kĩ thuật số„ - Tác giả: Nguyễn Thúy Vân - Tác giả: Phạm Ngọc Thắng - Bùi Thị Kim Thoa  Sách linh kiện điện tử Tác giả - Giảng viên Lê Thị Hồng Thắm Trường đại học công nghiệp TPHCM  Sách sơ đồ chân linh kiện bán dẫn tác giả: Dương Minh Trí- Xuất lần thứ 5, Nhà xuất khoa học kỹ thuật  Tìm internet (google.com; tailieu.vn; dientuvietnam.vn; hoiquandientu.vn)  Datasheet IC GVHD: Phạm Ngọc Thắng 22 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN PHỤ LỤC Datasheet IC dùng đồ án IC7805  IC7805 có tác dụng IC ổn áp điện áp 5VDC GVHD: Phạm Ngọc Thắng 23 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN  Thông số kĩ thuật điện IC7805: GVHD: Phạm Ngọc Thắng 24 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN IC 7414  Sơ đồ chân IC7414 GVHD: Phạm Ngọc Thắng 25 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN  Thông số kĩ thuật điện IC7414 GVHD: Phạm Ngọc Thắng 26 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN IC74192  Mô tả chức IC74192 - IC74192 khơng đồng preset Thập kỷ 4-bit nhị phân đồng UP / DOWN (thuận nghịch) Sơ đồ nhà nước Mỗi mạch có bốn chủ /nô lệ flip-flops, với Gating logic nội đạo để cung cấp thiết lập lại, cá nhân cài sẵn, tính lên đếm xuống hoạt động - Mỗi-flip flop chứa thông tin phản hồi JK từ nô lệ để làm chủ mà thấp đến cao chuyển tiếp vào đầu vào khiến T đầu vào, sản lượng Q để thay đổi trạng thái Đồng chuyển đổi, trái với tính gợn sóng, đạt lái xe cửa đạo tất giai đoạn từ đếm lên đếm xuống dịng, từ gây tất thay đổi nhà nước để bắt đầu lúc, thấp cao, chuyển tiếp vào đầu vào đếm lên tạm ứng số lượng một; chuyển đổi tương tự đầu vào đếm xuống giảm số Trong kể với đầu vào đồng hồ, khác nên tổ chức cao Nếu khơng, mạch tính twos không, tùy thuộc vào nhà nước thất bại đầu tiên-flip, mà bật / tắt hai đầu vào đồng hồ LOW - Các thiết bị đầu cuối đếm lên(TCU) xuống(TCD) đầu thường cao Khi mạch đạt tình trạng số lượng tối đa (9 cho LS192,15 cho LS193 sự), chuyển đổi CAO-to-LOW đếm lên xung Clock gây TCU xuống TCU lại CPU xuống Tăng lên lần nữa, hiệu lặp lại đếm lên đồng hồ, bị trì hỗn hai chậm trễ cửa Tương tự, sản lượng TCD xuống mạch trạng thái không đếm đồng hồ xuống thấp Kể từ TC lặp lại đồng hồ dạng sóng, GVHD: Phạm Ngọc Thắng 27 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN chúng sử dụng tín hiệu đầu vào đồng hồ đến Để mạch cao đa tầng truy cập - Mỗi mạch có khả song song với tải không đồng cho phép truy cập cài sẵn Khi tải song song (PL) Master Reset (MR) đầu vào LOW, thông tin Hiện liệu đầu vào song song (P0, P3) nạp vào truy cập xuất trêncác kết điều kiện đầu vào đồng hồ Một tín hiệu cao Master Thiết lập lại đầu vào vơ hiệu hóa cửa cài đặt sẵn, ghi đè lên hai đồng hồ đầu vào, chốt đầu Q trạng thái LOW Nếu đồng hồ đầu vào LOW sau hoạt động thiết lập lại tải, LOW-to-CAO chuyển đổi đồng hồ hiểu tín hiệu hợp pháp tính  Chế độ làm việc GVHD: Phạm Ngọc Thắng 28 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN  Sơ đồ chân IC74192 chức chân - Chân 8,16 hai chân cấp nguồn cho IC Chân nối mass, chân 16 nối nguồn 5V - Chân 4, hai chân nhận xung đếm từ dao động chuyển sang Chân chân đếm ngược, chân chân đếm thuận - Chân 11 chân điều khiển cho IC làm việc đầu tích cực thấp - Chân 14 chân xóa làm việc mức tích cực cao, để IC đếm ta nối chân xuống mas - Chân 15, 1, 10, đầu vào liệu - Chân 12 chân chuyển tiếp dùng cho đếm thuận - Chân 13 chân chuyển tiếp đếm ngược - Chân 3, 2, 6, (Qa, Qb, Qc, Qd) đầu đếm GVHD: Phạm Ngọc Thắng 29 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN  Datasheet chi tiết IC74192 GVHD: Phạm Ngọc Thắng 30 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN  Thông số kĩ thuật điện IC74192 GVHD: Phạm Ngọc Thắng 31 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN IC7447  Mô tả chức chức  IC7447 IC hoạt động tích cực mức thấp  74LS47 IC giải mã led đoạn, có nghĩa đầu vào IC mã BCD đầu mã điều khiển led đoạn 74LS47 dùng để giải mã led đoạn anode chung  Sơ đồ cắm chân chức chân Hình 12: Sơ đồ chân IC7447 - Các chân 1,2,6,7: ngõ vào tín hiệu BCD - Chân số Lamptest : dùng để kiểm tra đoạn LED ngõ IC - Chân số Blank out : Chân cho phép đầu - Chân số Blank in : chân cho phép loại bỏ số không mong muốn hiển thị - Chân 9,10,11,12,13,14,15 : ngõ nối với led - Chân số 16 cung cấp nguồn cho IC GVHD: Phạm Ngọc Thắng 32 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN  Trạng thái đầu vào đầu IC7447 GVHD: Phạm Ngọc Thắng 33 ... SPKT HƯNG YÊN Chương II: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM SỐ NGƯỜI RA VÀO CỬA SIÊU THỊ Sơ đồ nguyên lý khối tính tốn chọn lọc linh kiện 1.1 Khối nguồn Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn  Tính tốn chọn... 2.4 Khối giải mã 11 2.5 Khối hiển thị - Led 12 Chương II: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM SỐ NGƯỜI RA VÀO CỬA SIÊU THỊ .14 Sơ đồ nguyên lý khối tính tốn chọn lọc linh kiện... rãi mạch đếm số lượt người vào cửa siêu thị Chúng em nghiên cứu thiết kế hướng dẫn nhiệt tình thầy: Phạm Ngọc Thắng, giảng viên khoa điện–điện tử Vì kiến thức, kinh nghiệm chúng em hạn chế nên đồ