Đề tài " Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào dùng IC và hồng ngoại " ppt

Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng hay các bức xạ điện Các LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa cho đồ điện tử dân dụng 6.

ĐỀ TÀI

Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào

dùng IC và hồng ngoại

Giáo viên hướng dẫn :

MỤC LỤC

Lời mở đầu 1

Lời cảm ơn 2

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 3

Nhận xétcủa hội đồng phản biện 4

Phần A: Giới thiệu vài linh kiện sử dụng trong mạch 5

1.IC74247 5

2.IC74192 7

3.IC4093 9

4.Led 7 thanh(led 7 đoạn) 10

5.Led thường 11

6.Điện trở 13

7.Led hồng ngoại 14

8.Tụ điện 19

9.Diode 20

10.Biến trở 22

Phần B:Nội dung 24

1.Sơ đồ khối 24

2.Chức năng 25

3.Sơ đồ nguyên lý 28

4Nnguyên lý hoạt động 30

5.Thi công mạch 32

Phần C: Kết luận 33

Phần D:Tài liệu tham khảo

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam là một nước đang trên con đường phát triển và đang hòa nhập

vào sự phát triển của “WTO” tạo ra thay đổi về mặt kinh tế xã hội của nước

ta Tạo cơ hội cho học sinh – sinh viên chúng em tiếp cận và nắm bắt được nhiều thành tựu vĩ của thế giới, đặc biệt là về các lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung và ngành Điện Tử nói riêng

Thế hệ trẻ chúng ta không tự mình phấn đấu học hỏi thì chúng ta sẽ sớm lạc hậu và nhanh chống bị đẩy lùi Nhìn thấy được điều đó trường:

“ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH” đã sớm

chủ trương hình thức đào tạo sâu rộng, từ thấp đến cao Để tăng chất lượng học tập của sinh viên nhà trường nói chung và trung tâm Điện Tử nói riêng

đã tổ chức cho sinh viên làm đồ án môn học nhằm tạo nền tảng vửng chắc cho sinh viên khi ra trường, đáp ứng nhu cầu tuyển dụng việc làm Chính vì

vậy chúng em đã chọn đề tài: “Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào

dùng IC và hồng ngoại”

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đồ án được sự tận tình hướng dẫn của

thầy cô khoa Khoa Điện Tử, đặc biệt là thầy : Trương Năng Toàn

Và do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án , chúng

em không thể tránh những sai sót Rất mong quý thầy cô trong hội đồng khảo thi bỏ qua và có hướng giúp đỡ để chúng em có thể hoàn chỉnh đồ án của mình hơn

Chúng em xin chân thành cám ơn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Đây là IC chuyển từ mã nhị phân sang các số tương ứng được hiển thị trên led 7 đoạn IC có ngõ ra tích cực mức thấp Mmạch logic của IC nhưhình vẽ

IC có 8 ngõ ra từ QO-Q7 , 4 ngõ vào dữ liệu IC là loại Decorder Nhìn hình vẽ ta thấy ở mgõ ra các tín hiẹu đươc nối với nhau qua cổng NAND do đó ngõ ra luôn mức thấp

Bảng hoạt của IC 74LS247.

CKLU được nối với dữ liệu lấy từ cửa vào còn chân CKLD được nối với dữ

liệu lấy từ cửa ra

8Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào dùng IC và hồng ngoại

3 IC 4093

- Các cổng ic 4093

-Hình dạng ic 4093

-Chức năng IC 4093:

Là IC tạo dao động theo trạng thái nạp xả của tụ điện

Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào dùng IC và hồng ngoại

-Bảng sự thật.ic 4093

4 Led 7 thanh(led 7 đoạn).

Led 7 thanh được ứng dụng khá phổ biến khi cần hiển thị số tự nhiên hoặc vài chữ cái nhất định

Led 7 thanh có thể có kích thước lớn nhỏ khác nhau, màu sắc khác nhau nhưng về hình dáng cơ bản như hình trên

Led 7 thanh bao gồm nhiều led tích hợp bên trong, các led được nối

chung nhau 1 chân Trong thực tế có 2 loại led 7 thanh là led 7 thanh A-nốt chung và led 7 thanh Ka-tốt chung Led loại A-nốt chung, các led sẽ có chung nhau chân nguồn (chân dương), chân còn lại của led nào được nối đất thì led đó sẽ sáng Led loại Ka-tốt chung, các led sẽ nối chung nhau chân đất(chân âm), chân còn lại của led nào được nối nguồn thì led đó sẽ sáng

5 Led thường.

a.Hình dạng led

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là

các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một

khối bán dẫn

b.Hoạt động

Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn.

Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương

nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này

có xu hướng chuyễn động khuếch tán sang khối n Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang Kết quả là khối p tíchđiện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống) Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng

có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện

Các LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ

xa cho đồ điện tử dân dụng

6 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 tỷ số của hiệu điện thế giữa hai

Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào dung IC và hồng ngoại

đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó:

R=U/I

Trong đó:

U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn, 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:

7.Led hồng ngoại.

led phát led thu

a Nguyên tắc thu phát hồng ngoại:

Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy

được bằng mắt thường có bước sóng khoảng từ 0.86µm đến 0.98µm Tia

hồng ngoại có vận tốc tuyền sóng bằng vận tốc ánh sang

D 1 9

L T R - 5 1 6

Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ , khả năng xuyên kém Trong điều khiển từ

xa bằng hồng ngoại chum tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thuphải đúng hướng

Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng (sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự …).Ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sư xuyên suốt qua vật chất Có những vật chất ta thấy dưới một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên xuyên suốt Vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” đối với ánh sáng hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài

c.nguyên tắc thu phát hồng ngoại

-phần phát:

+sơ đồ phát

+giải thích:

Khối chọn chức năng và khối mã hóa :Khi người sử dụng bắm vào cácphím chức năng để phát lệnh yêu cầu của mình , mỗi phím chức năng tương ứng với một số thập phân Mạch mã hóa sẽ chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh tín hiệu số gồm các bít 0 và 1 Số bit trong mãlệnh nhị phân có thể là 4 bit hay 8 bit… tùy theo số lượng các phím chức năng nhiều hay ít

Khối dao động có điều kiện:Khi nhấn 1 phím chức năng thì đồng thời khởi động mạch dao động tao xung đồng hồ , tần số xung đồng hồ xác định thời gian của mỗi bit

Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp: Mã nhị

phân tại mạch mã hóa sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp Mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp được điều khiển bởi xung đồng hồ và mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc đúnglúc việc chuyển đổi đủ số bit của một mã lệnh

Khối điều chế và phát FM: mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được đưa

qua mạch điều chế và phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu được truyền đi xa hơn, nghĩa là tăng cự ly phát

Khối thiết bị phát: là một LED hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit

=’1’ thì LED phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó Khi mã lệnh có giá trị bit=’0’ thì LED không sáng Do đó bên thu không nhận được tín hiệu xem như bit = ‘0’

rồi đưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách lấy dữ liệu cần thiết là mã lệnh.

Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song và Khối giải mã: mã lệnh

được đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song và đưa tiếp qua khối giải mã ra thành số thập phân tương ứng dưới dạng một xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mở mạch điều khiển

18Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào dùng IC và hồng ngoại

Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số dao động bên

phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ , đảm bảo cho mạch tách sóng và mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song hoạt động chính xác

ε0=8.86.10-12 C2/N.m2 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;mica=4÷5

Kí hiệu:

19Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào dùng IC và hồng ngoại

miền thu (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) của transistor

Kí hiệu:

9.Diode

Diode là một linh kiện bán dẫn có hai cực và cấu tạo bởi một lớp dẫn N vàmột lớp dẫn P Trong lớp dẫn N chứa nhiều điện tử và trong lớp dẫn P chứa nhiều lỗ trống và gọi là các hạt mang điện tự do Ở giữa nó tồn tại một lớp tiếp giáp PN và có một điện áp khuếch tán Điện áp này ngăn cản các hạt mangđiện tự do qua lại vì thế mà Diode không dẫn Qua việc đặt thêm điện

áp bên ngoài, tác dụng cản trở sẽ tăng lên hoặc mất đi

Cấu tạo và kí hiệu:

Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào dùng IC và hồng ngoại

Khi phân cực ngược Diode rồi tăng điện thế VDC từ 0V lên theo trị số

âm chỉ có dòng rỉ IS đi qua Diode Nếu tăng cao mức điện áp nghịch thì

dòng điện rỉ qua Diode tăng lên rất lớn sẽ làm hư Diode

Theo chế tạo:

Các thông số kỹ thuật

Mã số Chất I Fmax I S V rmax

1N4004 Si 1A 5A 500V 1N4007 Si 1A 5A 1000V 1N5408 Si 3A 5A 1000V

10.Biển trở

Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện

Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ

thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,

Ký hiệu của biến trở :

Hình dạng của biến trở

23Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào dùng IC và hồng ngoại

2.CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI.

a.) Khối nguồn

Tạo ra dòng điện ổn địng cung cấp cho toàn mạch Mạch dùng nguồn 9v cấp cho led 7 đoạn, riêng IC7805 dùng để ổn định dòng 5v cấp cho IC

b.) Khối phát hồng ngoại

Chủ yếu phát ra ánh sáng hồng ngoại cấp cho mạch thu hồng ngoại

c.) Khối thu hồng ngoại

Thu ánh sáng hồng ngoại từ mạch phát hồng ngoại để điều khiển khối điếm

d.) Khối đếm

Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào dùng IC và hồng ngoại

Nhận xung clock từ khối thu hồng ngoại và tiến hành đếm, đồng thời xuất ra giá trị mã BCD chuyển đến khối giải mã.

e.) Khối giải mã

27Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào dùng IC và hồng ngoại

Nhận giá trị BCD từ khối đếm và chuyển đến khối hiển thị.f.) Khối hiển thị

Nhận giá trị đã chuyển đổi từ khối giải mã và xuất ra hình ảnh

3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

4.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.

a.Cấu tạo của mạch kiểm tra xe ra vào dùng hồng ngoại:

Mạch trên sử dụng 2 IC đếm 40192, 2 IC giải mã BCD 74247 và hiển thịlên 2 led 7 đoạn, bộ thu phát hồng ngoại ,IC 4093 và IC ổn áp 7805

b Chức của IC 40192

Đây là IC vừa có khả năng đếm lên vừa có khả năng đếm xuống với ngõ

ra là số BCD Đếm lên hay đếm xuống là tùy thuộc vào kết nối xung clock vào chân CLKU hay chân CLKD Do đó trên mạch có thể thấy đối với IC

40192 đơn vị (IC 1) chân CLKU được nối với dữ liệu lấy từ cửa vào còn chân CLKDđược nối với dữ liệu lấy từ cửa ra Còn đối với IC 40192 hàng chục (IC 2) chân CLKUđược nối với chân /CO của IC 1 còn chân CLKD được nối với chân /BO của IC 1 Nhìn vào sơ đồ nguyên lý ta thấy IC 40192bắt đầu đếm lên của xung clock , khi ngõ ra đang ở giá trị 1001( số 9) mà gặp cạnh xuống của clock tại chân CLKU thì chân /co sẽ từ mức 1 chuyển xuống mức 0 nếu tiếp theo đó là 1 cạnh lên của clock thì giá trị ở ngõ ra sẽ chuyển từ 1001 sang 0000 đồng thời chân /CO sẽ trở lại mức 1( tạo ra 1 cạnh lên), giải thích tương tự với chân /BO nhưng lần này là ngõ ra chuyển

30Mạch đếm sản phẩm kiểm tra xe ra vào dùng IC và hồng ngoại

từ 0000 sang 1001 và xét tại chân CLKD Điều này giải thích cho cách đấu 2tầng : hàng chục và hàng đơn vị của mạch , khi hàng đơn vị đếm lên chuỷen

từ 9 sang 0 thì hàng chục tăng lên 1, còn khi đếm xuống mà chuyển từ 0 sang 9 thì hàng chục sẽ bị giảm 1

c Nguyên lý hoạt động của mạch kiểm tra xe ra vào dùng hồng ngoại

Khối tạo xung clock ( tức là khối phát hồng ngoại): do ở cửa vào và ra đều như nhau nên ta chỉ giải thích cho 1 cửa ví dụ cử vào Khi không có xe

đi qua led thu nhận toàn bộ hồng ngoại từ led phátvà điện áp 2 đầu nó xem như bằng 0 tụ C cũng được xả hết xuống mass, qua cổng NAND đảo đặt lên chân clock của IC 40192 mức 1 Khi có xe đi qua led thu không còn nhận được hồng ngoại xem như hở mạch , tụ C được nạp qua VAR 200k , ngay tạithời điểm nạp tụ c xem như nối tắt lên nguồn nên qua cổng NAND chân clock sẽ xuống mức 1 và số hiển thị trên led 7 đoạn sẽ tăng lên (hoặc giảm)

1 đơn vị Khi xe đi qua led thu nhận hồng ngoại từ led phát nên tụ C nhanh chóng được xả xuống mass và cứ thế tiếp tục

b) Quá trình thi công

-Phân tích sơ đồ nguyên lý

-tiến hành gia công mạch

-lắp rắp và kiểm tra hoạt động của mạch

-sữa chữa và hoàn thành

Mạch kiểm tra xe ra vào dùng hồng ngoại hiển thị tổng số lượng xe hiện

có trong nhà trên led 7 đoạn Mạch này có thể đếm được 99 xe Nhà xe phải được thiết kết sao cho có cửa ra vào riêng

3 Hướng phát triển của đề tài:

Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật việc thiết kế mạch

sử dụng quá nhiều IC không được coi là tối ưu Mạch trở nên rườm rà tốn nhiều thời gian, tuổi thọ sử dụng của mạch ngắn , có nhiều sai sót dễ hưng hỏng

Chính vì vậy nhóm chúng em cần nâng cao kiến thức thay thế các IC bằng vi xử lý, vi điều khiển để phục vụ cho sản xuất đáp ứng nhu cầu cho thời đại

4 Mở rộng:

Bằng cách ghép các chân /CO và /BO của tầng thấp các chân CLKU và CLKD của tầng cao và thêm vào bộ hiển thị (7447+ led 7 đoạn ) bạn có thể thiết kế mạch đếm được từ 999, 9999,… v.v

35