Đề tài này liên quan đến việc thiết kế và chế tạo mạch đếm sản phẩm sử dụng cảm biến hồng ngoại và hiển thị kết quả trên Led 7 thanh. Cảm biến hồng ngoại được sử dụng để đếm số sản phẩm được sản xuất thông qua việc phát hiện các vật thể khi chúng đi qua trước cảm biến. Sau đó, một mạch điện tử sẽ đếm số lượng sản phẩm và hiển thị kết quả trên Led 7 thanh. Để hoạt động, mạch sử dụng các linh kiện điện tử như vi điều khiển, cảm biến hồng ngoại, led 7 thanh và các linh kiện khác. Các tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại được gửi đến vi điều khiển để đếm số lượng sản phẩm và điều khiển hiển thị trên Led 7 thanh. Mạch đếm sản phẩm sử dụng cảm biến hồng ngoại hiển thị trên Led 7 thanh được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống sản xuất và đóng gói sản phẩm trong các nhà máy, xưởng sản xuất
Các phương án thực hiện
Phương án 1 sử dụng vi điều khiển để kiểm soát mạch đếm sản phẩm và hiển thị kết quả trên Led 7 thanh Vi điều khiển được lập trình để đếm số lượng sản phẩm thông qua cảm biến, đồng thời điều khiển Led 7 thanh để hiển thị kết quả Các vi điều khiển có thể sử dụng bao gồm Arduino, STM32 và PIC.
* Phương án 2: Sử dụng các IC đếm và điều khiển: Phương án này sử dụng các
IC đếm và điều khiển là những thành phần quan trọng trong việc tạo ra mạch đếm sản phẩm và điều khiển Led 7 thanh để hiển thị kết quả Các IC như 74LS47, 74LS90 và 4026 thường được sử dụng trong thiết kế mạch đếm sản phẩm hiệu quả.
Phương án 3 đề xuất sử dụng mạch đếm sản phẩm có sẵn để đếm và hiển thị kết quả trên Led 7 thanh Các mạch như TM1637 và TM1636, cùng với những sản phẩm tương tự, giúp đơn giản hóa quy trình thiết kế và chế tạo mạch đếm sản phẩm.
Chọn phương án dùng Vi điều khiển Pic16F877A
Đề tài thiết kế chế tạo mạch đếm sản phẩm sử dụng cảm biến hồng ngoại hiển thị trên Led 7 thanh đóng vai trò quan trọng trong sản xuất và đóng gói Việc đếm và quản lý số lượng sản phẩm chính xác giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất.
Đề tài này có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển công nghệ điện tử, đặc biệt trong thiết kế và chế tạo mạch điện tử Người thực hiện sẽ được tiếp cận và áp dụng các kiến thức, kỹ năng về vi điều khiển, điện tử số và cảm biến.
Đề tài này có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm kiểm tra số lượng sản phẩm tại siêu thị, đếm số lượng người tham gia sự kiện và theo dõi số lượng xe cộ trên đường phố Vì vậy, nó mang lại ý nghĩa quan trọng không chỉ trong sản xuất mà còn trong các lĩnh vực khác.
Từ những phần trên, ta có thể rút ra những điểm mình làm được như sau:
Đề tài "Thiết kế chế tạo mạch đếm sản phẩm sử dụng cảm biến hồng ngoại hiển thị trên Led 7 thanh" nhằm mục tiêu phát triển một hệ thống đếm sản phẩm hiệu quả Hệ thống này sử dụng cảm biến hồng ngoại để nhận diện và đếm số lượng sản phẩm, đồng thời hiển thị kết quả trên màn hình Led 7 thanh, giúp người dùng dễ dàng theo dõi Việc thiết kế và chế tạo mạch đếm không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Biết được các phương án thực hiện đề tài và có thể lựa chọn phương án phù hợp với tình huống cụ thể.
Nhận thức được ý nghĩa của đề tài, đặc biệt là trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất.
Cơ hội tiếp cận và áp dụng kiến thức, kỹ năng trong lĩnh vực điện tử, đặc biệt là vi điều khiển, điện tử số và cảm biến, mang lại lợi ích lớn cho người học.
Từ những điểm trên, ta có thể áp dụng để thực hiện đề tài một cách hiệu quả và đạt được kết quả tốt trong quá trình thực hiện.
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
PIC16F877A là một vi điều khiển 40 chân phổ biến trong các dự án nhúng, với năm cổng từ A đến E Nó bao gồm ba bộ định thời, trong đó có hai bộ định thời 8 bit và một bộ định thời 16 bit Vi điều khiển này hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp như giao thức nối tiếp, giao thức song song và I2C, đồng thời cung cấp khả năng xử lý ngắt chân phần cứng và ngắt bộ định thời.
Giao thức nối tiếp (Serial Protocol) trên IC PIC16F877A là một giao thức truyền thông không đồng bộ, thường được sử dụng để kết nối với các thiết bị ngoại vi như cảm biến, màn hình LCD, module Bluetooth, module Wi-Fi, máy in và máy tính.
Giao thức nối tiếp trên PIC16F877A sử dụng hai chân RX/TX để truyền thông tin với các thiết bị khác, hỗ trợ tốc độ truyền từ 300 baud đến 115200 baud Để sử dụng giao thức này, người dùng cần cấu hình các thanh ghi bên trong IC và viết mã phần mềm bằng ngôn ngữ lập trình như C hoặc Assembly để thực hiện việc đọc và ghi dữ liệu.
The Parallel Protocol is a communication protocol that utilizes multiple data lines simultaneously to transmit information between devices.
So với giao thức nối tiếp, giao thức song song có thể truyền dữ liệu nhanh hơn và đồng bộ hơn.
Giao thức song song có một số hạn chế, bao gồm yêu cầu nhiều chân dữ liệu hơn, dễ bị nhiễu và khó xử lý khi truyền dữ liệu trên khoảng cách xa Vì vậy, nó thường được áp dụng cho các ứng dụng truyền thông ngắn và tốc độ cao, chẳng hạn như trong các bộ vi xử lý, mạch đọc/ghi bộ nhớ và bộ điều khiển động cơ.
Popular parallel protocols include the ISA (Industry Standard Architecture) for older computers, as well as PCI (Peripheral Component Interconnect) and PCIe (PCI Express) for connecting peripheral devices to computers.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Pic16F877A
PIC16F877A là một vi điều khiển 40 chân phổ biến trong các dự án và ứng dụng nhúng, với năm cổng từ A đến E Nó được trang bị ba bộ định thời, bao gồm hai bộ định thời 8 bit và một bộ định thời 16 bit, cùng với khả năng hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp như giao thức nối tiếp, giao thức song song và I2C Ngoài ra, PIC16F877A còn hỗ trợ cả ngắt chân phần cứng và ngắt bộ định thời, mang lại tính linh hoạt cao cho các ứng dụng.
Giao thức nối tiếp (Serial Protocol) trên IC PIC16F877A là một phương thức truyền thông bộ nhớ không đồng bộ, thường được sử dụng để kết nối với các thiết bị ngoại vi như cảm biến, màn hình LCD, module Bluetooth, module Wi-Fi, máy in và máy tính.
Giao thức nối tiếp trên PIC16F877A sử dụng hai chân RX/TX để truyền thông tin giữa vi điều khiển và các thiết bị khác, hỗ trợ tốc độ truyền từ 300 baud đến 115200 baud Để sử dụng giao thức này, người dùng cần cấu hình các thanh ghi bên trong IC và viết mã phần mềm, thường sử dụng ngôn ngữ lập trình C hoặc Assembly.
The Parallel Protocol is a communication protocol that utilizes multiple data lines simultaneously to transmit information between devices.
So với giao thức nối tiếp, giao thức song song có thể truyền dữ liệu nhanh hơn và đồng bộ hơn.
Giao thức song song, mặc dù hiệu quả cho truyền thông ngắn và tốc độ cao, như trong các bộ vi xử lý và bộ điều khiển động cơ, vẫn gặp phải một số hạn chế Những hạn chế này bao gồm việc yêu cầu nhiều chân dữ liệu hơn, dễ bị nhiễu và khó khăn trong việc xử lý khi truyền dữ liệu qua khoảng cách xa.
Common parallel protocols include the Industry Standard Architecture (ISA) for older computers, as well as the Peripheral Component Interconnect (PCI) and PCI Express (PCIe) protocols for connecting peripheral devices to computers.
The I2C (Inter-Integrated Circuit) protocol is an internal communication protocol designed for communication between integrated circuits (ICs) in electronic devices Developed by Philips Semiconductor, now known as NXP Semiconductors, I2C is widely utilized in various electronic applications, including mobile phones, computers, household appliances, and control circuits.
Giao thức I2C sử dụng hai dây truyền thông là SDA (Serial Data) và SCL (Serial Clock) để truyền tải thông tin giữa các thiết bị Trong đó, SDA đảm nhận vai trò đường truyền dữ liệu, còn SCL chịu trách nhiệm đồng bộ hóa Đặc biệt, I2C hỗ trợ địa chỉ đa thiết bị, cho phép nhiều thiết bị kết nối trên cùng một dây SDA và SCL, tạo thuận lợi cho việc giao tiếp trong các hệ thống điện tử.
Giao thức I2C cho phép truyền thông với tốc độ từ 100 Kbps đến 3.4 Mbps và tích hợp các tính năng bảo mật như mã hóa dữ liệu và xác thực Để sử dụng giao thức này, thiết bị cần được cấu hình với các địa chỉ I2C riêng biệt, và quá trình truyền nhận dữ liệu được thực hiện qua các lệnh I2C cụ thể từ mã phần mềm của thiết bị.
Hình 2.2: Cấu tạo chân PIC16F877A
Chân MCLR là chân clear của mạch, có chức năng khởi động lại vi điều khiển khi nhận mức logic thấp Để hoạt động đúng, chân này cần được cấp liên tục điện áp 5V; nếu điện áp giảm xuống 0V, vi điều khiển sẽ bị đặt lại Một nút nhấn và một điện trở được kết nối với chân MCLR Khi muốn khởi động lại mạch, chỉ cần nhấn nút, lúc này chân MCLR sẽ về mức 0 và mạch sẽ được đặt lại.
Chân 2 của PORT A (RA0/AN0) là chân đầu tiên trong 6 chân từ số 2 đến số 7, tất cả đều hỗ trợ xuất và nhập dữ liệu hai chiều Chân này có khả năng hoạt động như một chân tương tự (analog) AN0 và được tích hợp bộ chuyển đổi từ tín hiệu analog sang digital.
● Chân 3 RA1/AN1: Đầu vào tín hiệu analog 1
● Chân 4 RA2/AN2/Vref-: Có thể hoạt động như đầu vào analog thứ 2 hoặc chân điện áp tham chiếu âm.
● Chân 5 RA3/AN3/Vref+: Có thể hoạt động như đầu vào analog thứ 3 hoặc chân điện áp tham chiếu dương.
● Chân 6 RA0/T0CKI: Với timer 0, chân này hoạt động được như một đầu vào xung clock và đầu ra open drain.
● Chân 7 RA5/SS/AN4: Có thể hoạt động như một đầu vào analog thứ 4 Có cổng nối tiếp đồng bộ và là chân SS cho cổng này.
Chân 8 RE0/RD/AN5 là cổng I/O hai chiều, bắt đầu từ chân số 8 đến chân số 10 Cổng này cũng có thể hoạt động như cổng analog thứ 5 hoặc chân RD, với mức logic thấp cho cổng slave giao tiếp song song.
● Chân 9 RE1/WR/AN6: Là đầu vào analog thứ 6 và là chân WR (tích cực mức logic thấp) cho cổng slave giao tiếp song song.
● Chân 10 RE2/CS/A7: Là đầu vào analog 7 và là chân CS cho cổng slave song song.
● Chân 11 và 32 VDD: Đây là hai chân cấp nguồn 5V.
● Chân 12 và 31 VSS: Các chân tham chiếu nối đất cho I/O và các chân logic Chúng nên được nối với 0V hoặc mắc GND.
● Chân 13 OSC1/CLKIN: Là đầu vào bộ dao động hoặc chân đầu vào xung nhịp bên ngoài.
Chân 14 OSC2/CLKOUT là đầu ra của bộ dao động, nơi một bộ dao động thạch anh được kết nối giữa chân 13 và 14 để cung cấp xung nhịp cho bộ vi điều khiển Tần số của OSC1 được OSC2 xuất ra trong chế độ RC, điều này ảnh hưởng đến tốc độ chu kỳ xử lý lệnh.
Chân 15 RC0/T1OCO/T1CKI thuộc PORT C, có 8 chân và hoạt động như một cổng I/O hai chiều Chân 15 đóng vai trò quan trọng, có thể sử dụng làm đầu vào xung nhịp cho bộ định thời.
1 hoặc đầu ra bộ dao động của bộ định thời 2.
● Chân 16 RC11/T1OSI/CCP2: Là đầu vào dao động của bộ định thời 1 hoặc đầu vào capture 2 / đầu ra so sánh 2 / đầu ra PWM 2.
● Chân 17 RC2/CCP1: Đầu vào capture 1/ đầu ra so sánh 1/ đầu ra PWM1
● Chân 18 RC3/SCK/SCL: Đầu ra của chế độ SPI hoặc I2C và có thể là I/O cho bộ dao động nối tiếp đồng bộ.
● Chân 23 RC4/SDI/SDA: Chân dữ liệu trong chế độ SPI hoặc là chân xuất nhập dữ liệu chế độ I2C.
● Chân 24 RC5/SDO: Là chân xuất dữ liệu chế độ SPI.
● Chân 25 RC6/TX/CK: Có thể là chân xung clock đồng bộ hoặc chân truyền không đồng bộ UART.
● Chân 26 RC7/RX/DT: Là chân dữ liệu đồng bộ hoặc chân nhận tín hiệu UART.
Các chân 19, 20, 21, 22, 27, 28, 29, 30 thuộc PORT D, một cổng I/O hai chiều Khi bus vi xử lý được kết nối, cổng này có khả năng hoạt động như một cổng
Module cảm biến hồng ngoại HW-201
2.2.1 Giới thiệu module cảm biến hồng ngoại HW-201
Cảm biến hồng ngoại HW 201 là thiết bị sử dụng công nghệ hồng ngoại để phát hiện và đo lường sự hiện diện của vật thể trong phạm vi hoạt động Nó thường được áp dụng trong các lĩnh vực như hệ thống an ninh, tự động hóa, điều khiển từ xa và nhiều ứng dụng điện tử khác.
Module cảm biến hồng ngoại HW 201 hoạt động dựa trên nguyên lý bức xạ hồng ngoại Khi có vật thể di chuyển trong phạm vi cảm biến, mức độ phản xạ tia hồng ngoại sẽ thay đổi Cảm biến nhận diện sự thay đổi này và chuyển đổi thành tín hiệu điện để phân tích và xử lý.
Module cảm biến hồng ngoại HW 201 có nhiều ứng dụng đa dạng, bao gồm phát hiện chuyển động để kích hoạt hệ thống cảnh báo và điều khiển thiết bị tự động dựa trên sự hiện diện của người dùng Thiết bị này có thể được tích hợp vào các hệ thống như cửa tự động, đèn cảm ứng, và hệ thống giám sát an ninh, mang lại tiện ích và hiệu quả cho nhiều lĩnh vực khác nhau.
Hình 2.3: Module cảm biến hồng ngoại HW-201
2.2.2 Cấu tạo module cảm biến hồng ngoại HW-201
Cấu tạo: Cảm biến được cấu thành từ 3 bộ phận là bộ phát ánh sáng, bộ thu ánh sáng và bo mạch xử lý tín hiệu điện.
Bộ phát ánh sáng là bộ phận quan trọng hoạt động như cảm biến quang nhiệt, phát ra ánh sáng dạng xung với tần số riêng biệt tùy thuộc vào từng hãng sản xuất Bộ phận này hỗ trợ bộ thu ánh sáng trong việc phân biệt nguồn sáng từ cảm biến và các nguồn khác.
Bộ phận thu sáng: Bộ phận này là bộ phận tiếp nhận ánh sáng và sau đó truyền tín hiệu đến bộ phận xử lý.
Mạch xử lý tín hiệu điện là bộ phận quan trọng tiếp nhận tín hiệu từ bộ phận thu sáng, sau đó chuyển đổi tín hiệu đó thành dạng kỹ thuật số hoặc analog.
Hình 2.4: Cấu tạo cảm biến hồng ngoại
2.2.3 Nguyên lý hoạt động của module cảm biến hồng ngoại HW-201
Module cảm biến hồng ngoại HW 201 hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện Nó sử dụng bộ so sánh LM393 để điều khiển tín hiệu đầu ra của cảm biến, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong việc phát hiện ánh sáng.
Module cảm biến hồng ngoại HW 201 bao gồm hai phần chính: bộ phát và bộ thu ánh sáng Bộ phát phát ra tia hồng ngoại để phát hiện vật thể, trong khi bộ thu nhận tia phản xạ từ vật thể đó Độ sáng của tia phản xạ phụ thuộc vào đặc tính phản xạ của vật thể và khoảng cách giữa cảm biến và vật thể.
Bộ so sánh LM393 trong module cảm biến HW 201 thực hiện việc so sánh độ sáng nhận được với ngưỡng đã được thiết lập trước Khi độ sáng giảm xuống dưới mức quy định do vật thể che khuất, bộ so sánh sẽ tắt transistor PNP trong mạch cảm biến Sự tắt này làm giảm dòng điện tại đầu ra của cảm biến, từ đó cho phép người dùng hoặc hệ thống tự động nhận biết sự hiện diện hoặc vắng mặt của vật thể trong vùng quét của cảm biến.
Module cảm biến hồng ngoại HW 201 được ứng dụng rộng rãi trong việc kiểm tra đóng/mở cửa, kiểm tra vật liệu trên dây chuyền sản xuất và đếm sản phẩm Với độ chính xác cao, tốc độ phản ứng nhanh và độ tin cậy vượt trội, cảm biến này nâng cao hiệu suất và hiệu quả trong quy trình kiểm soát và quản lý.
2.2.4 Cách nối module cảm biến hồng ngoại HW-201
Cách kết nối dây cho module cảm biến hồng ngoại thường được ghi rõ trong tài liệu kỹ thuật Thông thường, module này bao gồm ba dây: một dây nguồn (+V), một dây đất (GND) và một dây đầu ra (OUT).
1 Nối dây nguồn của cảm biến với nguồn điện cung cấp (thường là nguồn DC từ 3.3V đến 5V) Chân VCC
2 Nối dây đất của cảm biến với điểm GND của nguồn điện Chân GND
3 Nối dây đầu ra của cảm biến với một đầu vào của bộ đọc tín hiệu hoặc một thiết bị khác để xử lý tín hiệu đầu ra của cảm biến Chân OUT
Hình 2.5: Cách nối dây cảm biến
2.2.5 Ứng dụng của module cảm biến hồng ngoại HW-201
– Đếm sản phẩm trên băng tải
– Kiểm tra sản phẩm lỗi
– Đo độ dày của bề mặt vật thể
– Kiểm soát an toàn khi đóng – mở cửa nhà xe
– Phát hiện người – vật đi qua cửa
– Sử dụng cho các bãi giữ xe tự động
Hình 2.6: Ứng dụng của module cảm biến hồng ngoại HW-201
2.2.6 Ưu nhược điểm của module cảm biến hồng ngoại HW-201
Module cảm biến hồng ngoại HW 201 có khả năng phát hiện và nhận biết vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp, giúp giảm mài mòn và đảm bảo an toàn trong các ứng dụng.
Cảm biến có khả năng phát hiện vật thể ở khoảng cách tối đa lên đến 100m, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu phát hiện từ xa.
Module cảm biến HW 201 nổi bật với tuổi thọ cao và tính ổn định vượt trội, giúp giảm thiểu hao mòn theo thời gian Đặc điểm này đảm bảo rằng cảm biến luôn hoạt động đáng tin cậy và duy trì độ chính xác trong suốt quá trình sử dụng lâu dài.
Module cảm biến hồng ngoại HW 201 có khả năng phát hiện hầu hết các vật chất rắn, điều này rất hữu ích trong việc kiểm tra và đếm các sản phẩm, vật liệu trên dây chuyền sản xuất.
Led 7 thanh
Led 7 thanh là thiết bị hiển thị ánh sáng, đầu ra hiển thị thông tin dưới dạng hình ảnh hoặc văn bản hoặc số thập phân Dựa vào tên gọi, chúng ta cũng có thể biết được nó cấu tạo từ 7 đèn LED nhỏ hợp thành Led 7 thanh thường có loại Anot (cực dương) chung hoặc Katot (cực âm) chung Nó được sử dụng rộng rãi trong đồng hồ kỹ thuật số, máy tính cơ bản, đồng hồ đo điện tử và các thiết bị điện tử khác hiển thị thông tin số Nó bao gồm bảy đèn LED được lắp ráp giống như số 8.
Hình 2.7: Cấu tạo led 7 thanh
3.1.2 Giới thiệu về led 7 thanh 2 số
Led 7 thanh hiển thị 2 số dương chung là một loại màn hình LED được sử dụng để hiển thị các con số từ 00 đến 99 Mỗi thanh LED trong màn hình này được thiết kế để hiển thị một số cụ thể từ 00 đến 99 Khi các thanh LED được kích hoạt theo một cấu hình nhất định, các số từ 00 đến 99 và ký hiệu đặc biệt sẽ được tạo ra trên màn hình. Đặc điểm nổi bật của led 7 thanh hiển thị là độ rõ nét và sáng sử dụng công nghệ LED tiên tiến Màn hình LED này thường có kích thước chung là 0.56 inch, tức là cao khoảng 0.56 inch cho mỗi thanh LED Kích thước này phổ biến và thích hợp cho các ứng dụng nhỏ, như trong các thiết bị đo lường, đồng hồ số, điều khiển hiển thị số, v.v.
Led 7 thanh hiển thị 2 số dương chung thường được sắp xếp theo kiểu "8" ngược, trong đó mỗi số được tạo thành từ 7 thanh LED Các thanh LED này được đặt và kết nối theo một cấu trúc nhất định để tạo ra các số từ 00 đến 99 Thông qua việc kích hoạt và tắt các thanh LED một cách linh hoạt, chúng có thể hiển thị bất kỳ con số hoặc ký hiệu đặc biệt nào.
Led 7 thanh hiển thị 2 số dương chung thường được sử dụng trong các ứng dụng điện tử như đồng hồ đèn LED, thiết bị đo lường, đèn hiển thị kỹ thuật số, các bảng điều khiển số, v.v Các ứng dụng này đòi hỏi một hiển thị số đơn giản và dễ đọc, và led 7 thanh hiển thị là lựa chọn phổ biến do tính đơn giản và sự rõ ràng của chúng.
Hình 2.8: Cấu tạo led 7 thanh hiển thị 2 số
3.1.3 Nguyên lý hoạt động của Led 7 thanh
Chúng ta đánh số các LED phân đoạn lần lượt là a,b,c,d,e,f,g.
• Biểu diễn chữ số bằng Led 7 thanh
Số 8 được hiển thị khi tất cả các LED phân đoạn được cấp nguồn Ví dụ nếu ta ngắt kết nối nguồn điện cho LED ‘g’, thì nó sẽ hiển thị số 0.
Hình 2.9: Hiển thị số trên Led 7 thanh
Trong màn hình LED 7 thanh, tùy vào việc chúng ta cấp nguồn cho phân đoạn
LED 7 thanh có khả năng hiển thị các số từ 0 đến 9, nhưng không thể tạo thành các chữ cái như X và Z do cấu trúc của nó Thiết bị này chủ yếu được sử dụng để biểu diễn các số thập phân Mặc dù vậy, LED 7 thanh vẫn có thể hiển thị các chữ cái A, B, C, D, E và F, cho phép nó được sử dụng để biểu diễn các số thập lục phân Để hiểu rõ hơn về cách hiển thị các số từ 0 đến 9, chúng ta có thể tham khảo bảng mã LED.
Bảng 3.1: Bảng mã led 7 thanh
Số đếm Số nhị phân dp g f e
Biểu diễn trạng thái BẬT tương ứng với “0”, còn TẮT tương ứng với “1” Số phân đoạn được sử dụng bởi chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 và 9 lần lượt là 6, 2, 5, 5, 4,
Để hiển thị các số trên màn hình LED 7 thanh, số lượng đèn cần sáng sẽ khác nhau: ví dụ, để hiện số 0 cần 6 đèn sáng, trong khi số 1 chỉ cần 2 đèn Màn hình LED này cần được điều khiển bởi các thiết bị bên ngoài Một phương pháp đơn giản để điều khiển là sử dụng điện trở để phân áp cho các phân đoạn LED.
LED 7 thanh, chúng ta se dùng vi điều khiển, vi xử lý hoặc các bo mạch chủ khác.
Theo loại ứng dụng, có hai loại màn hình LED 7 thanh: màn hình cực dương chung (Common Anode) và màn hình cực âm chung (Common Cathode).
• Loại cực âm chung (Common Cathode)
Trong LED 7 thanh Cathode chung, tất cả các cực âm được kết nối với nhau theo logic 0 hoặc nối đất Để phân cực chuyển tiếp các cực Anode từ a đến g, chúng ta sử dụng logic 1 thông qua một điện trở giới hạn dòng điện Để làm sáng một LED cụ thể, chỉ cần đặt mức logic 1 lên chân tương ứng, với điện áp có thể là 5V hoặc 3V tùy thuộc vào loại LED.
• Loại cực dương chung (Common Anode)
Trong loại mạch này, cách bố trí và phân cực cho LED được thực hiện ngược lại Tất cả các cực dương của các phân đoạn LED được nối chung và kết nối với chân có mức logic 1 (mức cao) Ngược lại, các cực âm của các LED phân đoạn sẽ được kết nối với chân có mức logic 0 để LED có thể sáng Loại mạch này thường được sử dụng hơn trong thực tế, vì việc xuất ra mức 0 để điều khiển là đơn giản và giúp giảm bớt độ phức tạp trong thiết kế mạch.
Hình 2.10: Phân biệt LED 7 thanh cực dương hay cực âm chung
Nguồn Adapter 5V-0.6A là giải pháp tiết kiệm chi phí, lý tưởng cho việc cấp nguồn và sạc các thiết bị như đài, pin lithium và máy bơm với đầu jack kích thước 5.5x2.1mm Sản phẩm này được chứng nhận an toàn theo các tiêu chuẩn UL, TUV, GS, CE và FCC Với điện áp đầu vào rộng từ 100 - 240V, nguồn adapter còn được trang bị các tính năng bảo vệ như bảo vệ ngắn mạch, quá tải và quá dòng, đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng.
Bảng 3.2: Thông số của Adapter 5V-0.6A
Thông số Giá trị Điện áp đầu vào 100V - 240V AC Điện áp đầu ra 5V
Dòng điện đầu ra 0.6A (600mA)
Tính năng bảo vệ Quá tải, ngắn mạch, quá nhiệt
Adapter này có khả năng hoạt động với điện áp đầu vào từ 100V đến 240V AC, mang lại sự tương thích cao với nhiều nguồn điện ở các quốc gia và khu vực khác nhau.
Nguồn adapter cung cấp điện áp DC ổn định 5V, giúp bảo vệ thiết bị khỏi biến động điện áp và đảm bảo hoạt động ổn định.
Nguồn adapter cung cấp dòng điện đầu ra tối đa 0.6A (600mA), đáp ứng nhu cầu nguồn điện cho các thiết bị yêu cầu dòng điện không vượt quá 0.6A.
Nguồn adapter được trang bị bảo vệ đa tầng, bao gồm các tính năng như bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ quá nhiệt Những tính năng này không chỉ giúp bảo vệ thiết bị mà còn đảm bảo an toàn cho người dùng trong quá trình sử dụng.
- Kích thước nhỏ gọn: Nguồn adapter có kích thước nhỏ gọn, giúp tiết kiệm không gian và dễ dàng mang theo khi di chuyển.
Adapter 5V-0.6A là một giải pháp đa năng, phù hợp để cung cấp nguồn cho nhiều thiết bị điện tử như điện thoại di động, máy tính bảng, camera và đèn LED Với khả năng cung cấp nguồn ổn định 5V, adapter này đáp ứng nhu cầu sử dụng của nhiều thiết bị khác nhau.
- Độ tin cậy: Với công suất 3W và tính năng bảo vệ, nguồn adapter này có độ tin cậy cao và đáng tin cậy trong quá trình sử dụng.
Từ những phần trên, ta có thể rút ra những điểm mình làm được như sau:
Hiểu rõ được khái niệm,cấu tạo,nguyên lí và lắp đặt các linh kiện được sử dụng.
Tính toán và thiết kế sản phẩm
Sơ đồ khối
3.2 Sơ đồ nguyên lí toàn mạch
Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lí
Khối cảm biến là thiết bị dùng để đếm số lượng sản phẩm khi chúng di chuyển qua cảm biến Thiết bị này phát ra tia quang và xác định số lượng sản phẩm dựa trên sự chắn quang của chúng.
Hình 3.2: Sơ đồ khối cảm biến
Khối vi điều khiển là bộ phận quan trọng trong mạch đếm sản phẩm, đảm nhận vai trò nhận tín hiệu từ cảm biến Mỗi khi cảm biến phát hiện sản phẩm đi qua, khối vi điều khiển sẽ tăng số lượng sản phẩm, đồng thời đếm và hiển thị kết quả trên màn hình Led 7 thanh.
Hình 3.3: Sơ đồ khối vi điều điều khiển
Khối hiển thị là thiết bị dùng để hiển thị kết quả đếm thông qua Led 7 thanh Khi sản phẩm được đếm, vi điều khiển sẽ điều chỉnh khối hiển thị Led 7 thanh để thể hiện số lượng sản phẩm đã được đếm.
Hình 3.4: Sơ đồ khối hiển thị
3.3 Sơ đồ mạch in toàn mạch
Hình 3.5: Sơ đồ mạch in
3.4 Nguyên lí hoạt động của mạch
Vi điều khiển được sử dụng để đếm số lượng sản phẩm thông qua cảm biến phát hiện vật thể Thiết bị sẽ hiển thị kết quả trên Led 7 thanh và lưu lại số lượng đã đếm để sử dụng cho các lần sau Khi số lượng sản phẩm đạt đến giới hạn tối đa đã được cài đặt, thiết bị sẽ thông báo.
Khi số lượng sản phẩm đạt 25, vi điều khiển sẽ dừng đếm Nếu số sản phẩm vượt quá 25, thiết bị sẽ reset về 0 khi nhấn nút reset để bắt đầu đếm lại Người dùng có thể cài đặt ngưỡng sản phẩm từ 16-25, cho phép điều chỉnh tối đa số lượng sản phẩm theo kế hoạch đóng gói Thực tế, ngưỡng này có thể mở rộng lên đến 50, 70 hoặc 99 tùy vào sự lựa chọn của lập trình viên.
#FUSES RESERVED unsigned char maled[10] = {0xC0, 0XF9, 0XA4, 0XB0, 0X99, 0X92, 0X82, 0XF8, 0X80, 0X90}; void hienthi(int x)
{ int c, dv; c = x /10; dv = x % 10; output_low(PIN_D7); output_b(maled[c]); delay_ms(10); output_high(PIN_D7); output_low(PIN_D6); output_b(maled[dv]); delay_ms(10); output_high(PIN_D6);
{ hienthi(dem); if(input(Pin_A0) == 0)
{ while(input(PIN_A0) == 0 ) hienthi(dem); dem++; if(dem >= 25) dem = 25;
Hình 3.6: Sản phẩm hoàn thiện
- Phần cứng được thiết kế nhỏ gọn và được lắp ráp theo kiểu module nên dễ dàng thay thế cũng như kiểm tra các linh kiển trong mạch
- Có thế ứng dụng trong thực tế
- Phần cứng thiết kế chưa đươc đẹp.
- Sai số mạch còn lớn
Chúng em đã trình bày về đề tài đồ án môn học: “Thiết kế và chế tạo mạch đếm sản phẩm sử dụng module cảm biến hồng ngoại, với kết quả hiển thị trên LED 7 thanh.”
Chương thiết kế sản phẩm đóng vai trò quan trọng trong phát triển sản phẩm, đặc biệt trong lĩnh vực kỹ thuật Nó cung cấp cho kỹ sư và nhà thiết kế phương pháp toàn diện để thiết kế và kiểm tra hiệu suất sản phẩm trước khi sản xuất.
Các phương pháp thiết kế sản phẩm tiên tiến và chính xác đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và chất lượng của khách hàng, đồng thời giúp giảm thiểu thời gian và chi phí phát triển sản phẩm.
Để thực hiện thiết kế sản phẩm hiệu quả, người thực hiện cần có kiến thức chuyên môn sâu về kỹ thuật, thành thạo các công cụ phần mềm thiết kế và tính toán hiện đại, cùng với khả năng ứng dụng các nguyên lý khoa học và kỹ thuật vào quy trình thiết kế.
Chương thiết kế sản phẩm là yếu tố then chốt trong quy trình phát triển sản phẩm, đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo chất lượng và hiệu suất tối ưu cho sản phẩm.
Nguyên lí hoạt động của mạch
Khi sản phẩm đi qua cảm biến hồng ngoại, tia ánh sáng được phát ra để phát hiện các vật thể Cảm biến sử dụng bộ lọc ánh sáng để nhận diện vật thể, sau đó tạo ra tín hiệu số Tín hiệu này sẽ được gửi đến vi điều khiển để thực hiện xử lý.
Vi điều khiển có khả năng đếm số lượng sản phẩm thông qua số lần cảm biến phát hiện vật thể đi qua Thiết bị hiển thị kết quả trên Led 7 thanh và lưu trữ số lượng sản phẩm đã đếm để sử dụng trong các lần tiếp theo Khi số lượng sản phẩm đạt đến giới hạn tối đa đã được cài đặt, thiết bị sẽ thông báo.
Khi số lượng sản phẩm đạt 25, vi điều khiển sẽ dừng đếm Nếu sản phẩm vượt quá 25, thiết bị sẽ reset về 0 khi nhấn nút reset để bắt đầu đếm lại Chúng ta có thể cài đặt ngưỡng sản phẩm từ 16-25 để điều chỉnh tối đa số lượng sản phẩm theo kế hoạch đóng gói Thực tế, ngưỡng này có thể mở rộng lên đến 50, 70 hoặc 99 tùy thuộc vào yêu cầu của người lập trình ứng dụng.
Lưu đồ thuật toán
Chương trình
#FUSES RESERVED unsigned char maled[10] = {0xC0, 0XF9, 0XA4, 0XB0, 0X99, 0X92, 0X82, 0XF8, 0X80, 0X90}; void hienthi(int x)
{ int c, dv; c = x /10; dv = x % 10; output_low(PIN_D7); output_b(maled[c]); delay_ms(10); output_high(PIN_D7); output_low(PIN_D6); output_b(maled[dv]); delay_ms(10); output_high(PIN_D6);
{ hienthi(dem); if(input(Pin_A0) == 0)
{ while(input(PIN_A0) == 0 ) hienthi(dem); dem++; if(dem >= 25) dem = 25;
Hình 3.6: Sản phẩm hoàn thiện
- Phần cứng được thiết kế nhỏ gọn và được lắp ráp theo kiểu module nên dễ dàng thay thế cũng như kiểm tra các linh kiển trong mạch
- Có thế ứng dụng trong thực tế
- Phần cứng thiết kế chưa đươc đẹp.
- Sai số mạch còn lớn
Chúng em đã trình bày đề tài đồ án môn học với chủ đề "Thiết kế chế tạo mạch đếm sản phẩm bằng module cảm biến hồng ngoại và hiển thị trên LED 7 thanh."
Chương thiết kế sản phẩm đóng vai trò quan trọng trong phát triển sản phẩm, đặc biệt trong lĩnh vực kỹ thuật Nó cung cấp cho kỹ sư và nhà thiết kế một phương pháp toàn diện để thiết kế và kiểm tra hiệu suất sản phẩm trước khi đưa vào sản xuất.
Các phương pháp thiết kế sản phẩm tiên tiến và chính xác đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và chất lượng của khách hàng Đồng thời, những phương pháp này cũng giúp giảm thiểu thời gian và chi phí trong quá trình phát triển sản phẩm.
Để thực hiện thiết kế sản phẩm hiệu quả, người thực hiện cần có kiến thức chuyên môn sâu về kỹ thuật, thành thạo các công cụ phần mềm thiết kế và tính toán hiện đại, cũng như khả năng ứng dụng các nguyên lý khoa học và kỹ thuật vào quá trình thiết kế.
Chương thiết kế sản phẩm là một yếu tố then chốt trong quy trình phát triển sản phẩm, góp phần quyết định đến chất lượng và hiệu suất cuối cùng của sản phẩm.