Đồ án mạch đếm sản phẩm luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

Công nghệ kỹ thuật số có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thực tế, với nhiều những ứng dụng rất tiện ích sử dung trong kĩ thuật, trong đời sống, trong công nghiệp ở các nhà máy và xí nghiệp

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHAN XET CUA HOI DONG CHAM DO AN

2.8 Khối vi điều khiển 2-22 22+x+2E+2EEtEEEEEEESEEESrErerxrerkrsrrrrrrrrer 12

PHAN 3 THIẾT KẺ VÀ THỊ CÔNG MẠCH . -cse¿ 19

ki 0 0n 19 3.2 Sơ đồ nguyên lý tổng hợp - + se +x2E2Ek£EkEEEEEEEEEEEEEEEErrkrree 22 3.3 Lưu đồ giải thuật - ¿6-5522 St E2 2E212121112112121 112111111 24 3.4 Chương trình điều khiễn - 2-2 5£ St‡E2EEEEEEEEEE2E12111121 1e 25

3.5 Mạch I1 - - c E322 11221111221111 1111211112 11110 11112 11100 111g 11g 11kg 26

PHẢN 4 KẾT LUẬN . 22- 2-2 ©ceseevesevvzsserrzsscrrrssrrrsez 27

4.1 Ưu điểm, nhược điểm . - 22 ©2s22Et+EE22EE22E122112211221122312211211211 22x 2e 27

4.2 Hướng phát triển của đề tài - 2 2 ©s+2E+2EE£EE+EEt2E.2EE22E27121 22.2 27

'S‹c sa ó5 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 2-2 ©ssSE++etEEvvstErvxsterrxsserrresrsrs 28

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số đã trở thành quen thuộc với nhiều người, bởi vì

sự phát triển của ngành kỹ thuật số này đã có ảnh hưởng rất lớn đến ngành kinh tế toàn

cầu Có người đã nêu lên ý tưởng gọi nền kinh tế của thời đại chúng ta là “ nền kinh tế kỹ

thuật số “, “số hóa” đã gần như vượt khỏi ranh giới của một thuật ngữ kỹ thuật Nhờ có

ưu điểm của xử lý số như độ tin cậy trong truyền dẫn, tinh đa thích nghi và kinh tế của nhiều phần mềm khác nhau, tính tiện lợi trong điều khiến và khai thác mạng

Số hóa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiều lĩnh vực kỹ thuật và kinh tế khác nhau Không chỉ trong lĩnh vục thông tin liên lạc và tin học Ngày nay, kỹ thật số đã

và đang thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiến tự động, phát thanh truyền

hình, y tế, nông nghiệp và ngay cả trong các dụng cụ sinh hoạt gia đình

Ngay từ những ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nói riêng và ngành điện tử nói chung đã tạo ra nhiều bước đột phá mới mẽ cho các ngàng kinh tế khác và còn đảm bảo được yêu cầu của người dùng cả về chất lượng và dịch vụ Đồng thời kiến thức về kỹ

thuật số là không thể thiếu đối với mỗi sinh viên, nhất là sinh viên điện tử

Công nghệ kỹ thuật số có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thực tế, với nhiều những ứng dụng rất tiện ích sử dung trong kĩ thuật, trong đời sống, trong công nghiệp ở các nhà máy và xí nghiệp sản xuất và cả những tiện nghi trong ngôi nhà của chúng ta Một trong những ứng dụng tiện ích của kỹ thuật số đó là chức năng đếm với các mạch đếm như đếm sản phâm, 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

Bài báo cáo này đuợc tìm kiếm từ nhiều nguồn khác nhau như: được thầyhướng

dẫn, qua sách báo, internet Và đo 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 quý thầy cô trong hội đồng khảo thí bỏ qua và có hướng giúp đỡ đề em có thể hoàn chỉnh kiến thức của mình

Em xin chân thành cảm ơn !

PHAN 1: VAN DE DAT RA

1.1 Tinh cAp thiết của đề tài

Hiện nay là thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, các nhà máy xínghiệp sản xuất

sản phẩm của mình trên các băng chuyền hiện đại, san phamxuat ra rất nhanh và nhiều vi vậy việc đếm xem có bao nhiêu sản phẩm đãhoàn tất xuất ra từ băng chuyền cuối cùng thì

người công nhân khó có thếthực hiện chính xác được Vì vậy mạch đếm sản phẩm sẽ

giúp ta kiểm soátđược sản lượng cho ra tại mỗi băng chuyền.Không chỉ vậy, hệ thống

đếm sản phẩm còn giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phép tăng

hiệu suất lao động lên gấp nhiềulần, đồng thời đảm bảo được độ chính xác cao

1.2.Mục đích, yêu cầu của đề tài

- Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được sốlượng sản phẩm của nhà máy tạo ra một cách đơn giản, chính xác mà khôngtốn nhiều công sức lao động của công nhân

- Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là phải chạy một cách chính xác,ôn định, gọn nhẹ dễ lắp đặt, dễ sửa chữa và rẻ tiền

PHÀN 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

2.1-Transistor:

ECB

A1015 1a Transistor BJT gém ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p-n, trong đó miền

E giữa là bán dẫn loại n Miền có mật độ tạp chất cao nhất, kí hiệu p+ la mién

phat (emitter) Mién 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

c (base) Ba chan kim loai gan voi ba mién tương ứng với ba cực emitter (E),

base (B), collecter (C) cua transistor

C1815 1a Transistor BJT gém ba miền tạo bởi hai tiép gidp p-n, trong do mién

œ 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

B (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) cua transistor

2.2-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=pt/S

Trong do p 1a dién tro suất của vật liệu

S là thiết diện của dây

£ là chiều đài của dây

Điện trở là đại lượng vật lí đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật

thê 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:

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 đ 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 = e.S/d

e là hằng số điện môi

S là điện tích bề mặt tụ m”

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

0

Sẽ

#ọ =8.§6.10”2 C?/N.mẺ là hằng số điện môi của chân không

€_ là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân không € = 1, gidy tam dầu = 3,6, gốm = 5,5; mica = 4 + 5

‘=|

Diode được cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn p-n được ghép với nhau Diode chỉ hoạt

động dẫn dòng điện từ cực anot sang catot khi áp trên hai chân được phân cực thuận (V;s>Vn) và lớn hơn điện áp ngưỡng Khi phân cực ngược (Vp<Vy) thì Diode không dẫn điện

led 7 doan Katod chung led 7 doan Anod chưng

Đây là lọai đèn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đọan a, b, c, đ, 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

Đối với led 7 đoạn ta phải tinh 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 270; công suất là 1,4 Watt

Bang gia tri Led 7 Doan

NON-INV INPUT (A)[3| BÀ r8] INV INPUT (B)

v3 5] NON-INV INPUT (B)

Chan 2: inverting input( ngd vào dao )

Chan 3:non-invettinginput 1 ( ngd vao dao 1)

Chân 4: vcc- ( chân nguồnâm)

Chân 5:non-invettinginput 2( ngõ vào đảo 2)

Chân 6: inverting input 2 ( ngõ vào đảo 2)

Chân 7: OUTPUT2( ngõ ra 2 )

Chân 8: Vạ.; ( nguồn đương)

2.8 Khối vi điều khiến:

2.8.1 Sơ lược về vi điều khiển:

Vi điều khiển AT89C5I là một vi điều khiển thuộc họ 8051, loại CMOS,có tốc độ

cao và công suất thấp với bộ nhớ Flash có thể lập trình được Nó được sản xuất với

công nghệ bộ nhớ không bay hơi mật độ cao của hãng Atmel AT89C5I1 có 40 chân, được đóng gói theo tiêu chuẩn PDIP

U2

—Š5ˆ| P0.0/AD0

E37 | P0.1/AD1

O36] P0.2/AD2

O35] P0.3/AD3 O34] P0.4/AD4 O37] P0.5/AD5 O35] P0.6/AD6 P0.7/AD7

P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13

P3.5T1

P3.6WR P3.7/RD

PSEN

AT89C51

Hình 2.2:Sơ đồ chân ra của vi điều khiến AT§9C51

2.8.2 Sơ đồ bên trong của vi điều khiển:

GVHD: Lê Ph

13

PSENA AE\

+ Kiến trúc 5 vectơ ngắt 2 mire (five vector two-level interruptarchitecture)

+ 1 công nối tiếp song công (fuli-duplex)

+ Mạch tạo dao động trên chip và mạch đồng ho

- AT89C5I được thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động có tần số giảm xuống 0 và

hỗ trợ hai chế độ tiết kiệm năng lượng được lựa chọn bằng phần mềm Chế độ nghỉ

dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, các bộ định thời/đếm, công nối tiếp và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động Chế độ nguồn giảm duy trì nội dung của RAM nhưng không cho mạch dao động cung cấp xung clock nhằm vô hiệu hóa các hoạt động khác của chip cho đến khi có reset cứng tiếp theo

2.8.3 Khảo sát, chức năng từng chân:

a Nhóm chân nguồn nuôi:

- nguồn nuôi +5V (chân số 40)

- nối đất (chân số 20)

b Chức năng của các chân tín hiệu:(Các công vào/ra song song)

- 8051 có 4 công vào/ra song song 8 bit là Port0, Portl, Port2, Port3

- Các công này có thể sử dụng như là công vào hoặc công ra

Công Port 0 (các chân 32+39):

Là cổng vào/ra song song có haichức năng Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng

bộ nhớ mở rộng, nó có chức năng như các đường vào/ra Trong các thiết kế cỡ lớn có

bộ nhớ mở rộng nó trở thành bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp

Công Port 1 (các chân 1z§):

Là công vao/ra song song Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2, .cd thé ding cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Cổng PortI không có các chức năng

khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoại vi

Công Port 2 (các chân 2128):

Là một công vào/ra song song có tác dụng kép, được dùng như các đường xuất

nhập hoặc là byte của bus địa chỉ 16 bit đối với các thiết bị đùng bộ nhớ mở rộng

Céng Port 3 (cac chan 1017):

Là công vào/ra song song có tác dụng kép Khi không hoạt động xuất nhập các

chân của cổng này có nhiều chức năng riêng

P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

ngoài

c.Các chân tín hiệu điều khiển:

- Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN (Program Storage Enable): Tín hiệu PSEN là tín hiệu ra ở chân 29 có tác dụng kép.Cho phép đọc bộ nhớ chương trình ngoài, thường được nối đến chân OE (Output Enable) của EPROM cho phép đọc các byte mã lệnh Tín hiệu PSEN ở logic 0 trong thời gian vi điều khiển tìm nạp lệnh Các

mã lệnh được đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh IR của

vi điều khiển để giải mã.Khi vi điều khiến thi hành chương trình trong ROM nội

PSEN sẽ ở mức logicl.Chân cho phép chét dia chi ALE/PROG (Address Latch

Enable):

- Chân tín hiệu ALE (chân 30) đưa ra xung điều khiển cho phépchốt byte thấp của địa chỉ khi vi điều khiển truy xuất bộ nhớ ngoài.Chân này cũng là đầu vào của xung lập trình khi lập trình cho FLASH, khi đó chân tín hiệu ở mức 0 Khi hoạt động

bình thường, tín hiệu ALE được phát ra với tần số không đồi bằng 1/6 tần số của bộ tạo dao động trên chip, và có thể sử dụng cho mục đích định thời Tuy nhiên, sẽ có một xung ALE bị bỏ qua mỗi khi vi điều khiển truy xuất bộ nhớ ngoài

- Chân tín hiệu truy xuất ngoài EA (External Access): Tín hiệu vàoEA

(chân 31) được nối với 5V (mức logic 1) hoặcvới GND (mức 0) Nếu ở mức 1, vi điều khiển thi hành chươngtrình từ ROM nội Nếu ở mức 0, vi điều khiển sẽ thi hành chươngtrình ở bộ nhớ mở rộng Chân EA được lấy làm chân cấp nguồn 12V khi lập trình choFLASH trong vi điều khiên.Chân thiết lập lai RST (Reset):

- Chân RST (chân 9) là đường vào xóa chính của vi điều khiển đùng để thiết lập lại hệ thống Khi chân tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất là 2 chu kì máy,

các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống RST

có thể được kích khi cấp điện dùng một mạch R-C Mạch này như sau:

-

RST

Hinh 2.4: Mach thiét lap lai cho 8051

- Các chân XTALI, XTAL2: Các chân này (chân 18, 19) nối với bộ tạo dao động trên chip.Mạch tạo dao động như sau:

Hình 2.5: Mạch tạo dao động cho bộ tạo dao động trên chip của AT89C5I

Tần số của đao động thường là 12MHz Khi đó tụ có giá trị 33pF.Chân VCC nối

đến +5V của nguồn cấp, chân GND nối đất

2.8.4 Bộ nhớ trên chip:

RAM trong:

- Bộ vi điều khiển 8051 có 128 byte RAM trong bao gồm 32 byte đầu tiên (00H

đến IFH) dành cho các thanh ghi, 16 byte tiếp theo (20H đến 2FH) là vùng RAM định

dia chi theo bit, sau do 1a 80 byte RAM nhap

-Vùng thanh ghi có 32 byte, chia thanh 4 khdi (bank 0 dén bank 3),mỗi khối có § thanh ghi (tir RO dén R7)

- Ở vùng RAM định địa chỉ theo bit, các bit được đánh địa chỉ từ 00H đến 7FH

- Các thanh ghi chuyên dụng (SFRs — Special Function Registers):

- Các thanh ghi này có địa chỉ từ §0H đến FFH Chúng chứa nộidung của các

thanh ghi điều khiến

ROM:

- Bộ vi điều khiển AT89C51 cé 4KB FLASH lập trình được

- ROM luôn chiếm vùng địa chỉ thấp nhất trong bộ nhớ chương trình

2.8.5 Các Bộ định thời/Bộ đếm:

- Bộ vi điều khiển 8051 có 2 Bộ định thời/Bộ đếm là Bộ định thời/Bộ đếm 0 và

Bộ định thời/Bộ đếm 1 Chúng có thể hoạt động như là bộ định thời hoặc bộ đếm

- Chế độ hoạt động của các Bộ định thời/Bộ đếm được cất trong thanh ghi

TMOD:

- Nếu bit GATE xóa, các Bộ định thời/Bộ đếm được phép hoạt đông khi bit TR# tương ứng trong thanh ghi TCON thiết lập Ngược lại,nều GATE thiết lập thì các Bộ

định thời/Bộ đếm chỉ hoạt động khicác chân INT# tương ứng tích cực (mức thấp)

- Bit C/T# dùng để lựa chọn chế độ hoạt động bộ đếm hay bộ địnhthời Nếu được thiết lập thì nó hoạt đông theo chế độ đếm sự kiện,lúc này nguồn xung cho bộ đếm là

xung ngoài đưa vào từ chân T# tương ứng (chân 14, 15) Nếu bị xóa, thì nó hoạt động

theo chế độ định thời với nguồn xung là xung tạo ra từ bộ tạo dao đông trên chip sau

- Các bit TE# là các cờ tràn tương ứng với các Bộ định thời/Bộ đếm Chúng được

thiết lập khi xảy ra tràn và được xóa bằng phần cứng nếu khi đó bộ xử lý rẽ nhánh đến chương trình phục vụ ngắt tương ứng