Đồ án điện tử mạch đếm sản phẩm pot

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 khiển tự động, phát thanh truyền hình, y tế, nông nghiệ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

NGÀY……THÁNG……NĂM 2009

CHỮ KÝ CỦA GVHD:

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐIỂM

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

NGÀY …… THÁNG ……NĂM 2009

CHỮ KÝ CỦA GVPB:

Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số đã trở thành quen thuộc với nhiềungười, bởi vì sự phát triển của ngành kỹ thuật số này đã có ảnh hưởng rất lớnđến ngành kinh tế toàn cầu Có người đã nêu lên ý tưởng gọi nền kinh tế củathời đại chúng ta là “ nền kinh tế kỹ thuật số “, “số hóa” đã gần như vượt khỏiranh giới của một thuật ngữ kỹ thuật Nhờ có ưu điểm của xử lý số như độ tincậy trong truyền dẫn, tính đa thích nghi và kinh tế của nhiều phần mềm khácnhau, tính tiện lợi trong điều khiển 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 khiển tự động, phát thanh truyền hình, y tế, nông nghiệp…và ngay cảtrong 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 kĩ thuật số có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thực tế, vớinhiều những ứng dụng rất tiện ích sử dụng trong kĩ thuật, trong dời sống, trongcông nghiệp ở các nhà máy và xí nghiệp sản xuất… và cả những tiện nghitrong ngôi nhà của chúng ta Một trong những ứng dụng tiện ích của kĩ thuật

số đó là chức năng đếm với các mạch đếm như đếm sản phẩm, đếm số người

vào phòng, thang máy hay đếm xe ra vào cổng… đó đều là những ứng dụngrất thực tế Và trong bài đồ án này em đã được nghiên cứu về mạch đếm sảnphẩm và cụ thể ở đây là mạch đếm số chai và số két bia và nước ngọt.

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

em không thể tránh khỏi sai sót và đề tài chưa đựơc phát triển một cách hoànhảo, mong quý thầy cô trong hội đồng khảo thí bỏ qua và có hướng giúp đỡ để

em có thể hoàn chỉnh kiến thức của mình

Em xin chân thành cảm ơn !

I-Gi ớ i Thiệu Một Số Linh Kiện

Transistor:

A1015 là Transistor BJT gồm ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p–n, trong

đó miền giữa là bán dẫn loại n Miền có mật độ tạp chất cao nhất, kí hiệu p+ làmiền phát (emitter) Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kí hiệu p, gọi

là miền thu (collecter) Miền giữa có mật độ tạp chất rất thấp, kíhiệu n, gọi là miền gốc (base) Ba chân kim loại gắn với ba miềntương ứng với ba cực emitter (E), base (B), collecter (C) của transistor

C1815 là Transistor BJT gồm ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p–n, trong

đó miền giữa là bán dẫn loại p Miền có mật độ tạp chất cao nhất, kíhiệu n+ là miền phát (emitter) Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kíhiệu n, gọi là miền thu (collecter) Miền giữa có mật độ tạp chất rấtthấp, kí hiệu p, gọi là miền gốc (base) Ba chân kim loại gắn với bamiền tương ứng với ba cực emitter (E), base (B), collecter (C) của transistor

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 =ρℓ/S ρℓ/S S Trong đó ρ là điện trở suất của vật liệu

S là thiết diện của dây

ℓ là chiều dài của dây

Điện trở là đại lượng vật lí đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện củamột vật thể dẫn điện Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa haiđầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó:

Trong đó:

3-Tụ điện:

Tụ điện là một linh kiện thụ động cấu tạo của tụ điện là hai bản cựcbằng kim loại ghép cách nhau một khoảng d ở giữa hai bản tụ là dung dịchhay chất điện môi cách điện có điện dung C Đặc điểm của tụ là cho dòng điệnxoay chiều đi qua, ngăn cản dòng điện một chiều

Công thức tính điện dung của tụ: C =ρℓ/S ε.S/S d

ε là hằng số điện môi

S là điện tích bề mặt tụ m2

d là bề giày chất điện môi

Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song và

 =ρℓ/S 8.86.10-12 C2/S N.m2 là hằng số điện môi của chân không

 là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân không  =ρℓ/S 1,giấy tẩm dầu =ρℓ/S 3,6, gốm =ρℓ/S 5,5; mica =ρℓ/S 4 5

4 -Diode:

Diode được cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn p-n được ghép với nhau Diodechỉ hoạt động dẫn dịng điện từ cực anot sang catot khi áp trên hai chân đượcphân cực thuận (VP>VN) và lớn hơn điện áp ngưỡng Khi phân cực ngược(VP<VN) thì Diode khơng dẫn điện.

Là diode thơng dụng nhất, dùng để đổi điện xoay chiều – thường là điệnthế 50Hz đến 60Hz sang điện thế một chiều Diode này tùy loại cĩ thể chịuđựng được dịng từ vài trăm mA đến loại cơng suất cao cĩ thể chịu được đếnvài trăm ampere Diode chỉnh lưu chủ yếu là loại Si Hai đặc tính kỹ thuật cơbản của Diode chỉnh lưu là dịng thuận tối đa và đi ngược tối đa (Điện áp sụpđổ) Hai đặc tính này do nhà sản xuất cho biết

5- Led:

sáng, phân cực nghịch thì không phát sáng

Ký hiệu:

Là 7 con led sắp xếp lại theo hình mẫu Một chân của các con led được nối chung với nhau (Anod chung hoặc Katod chung), các chân con lại được đưa ra ngoài để phân cực các con led

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 nhĩm led mắcsong 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

Led 7 đoạn cĩ hai loại là loại anot chung và catot chung:

LED anot chung LED catot chung

Đối với led 7 đoạn ta phải tính toán sao cho mỗi đoạn của led 7 đoạn códòng điện từ 10 20mA Với điện áp 5V thì điện trở cần dùng là 270Ω; côngsuất là 1,4 Watt

Bảng giá trị Led 7 Đoạn

7-IC LM555

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: +Vcc ( nguồn dương)

Bên trong vi mạch 555 có hơn 20 Transistor và nhiều điện trở thực hiệnchức năng như hình 2 gồm có:

U 1

N E 5 5 5

3 4

5 2 6

Hình 2 : Cấu trúc bên trong LM555

thì nối ra ngoài chân 6 Tùy thuộc

c) điện áp của chân 6 so với điện áp chuẩn 2/S 3 Vcc mà OP – AMP (1) cóđiện áp mức cao hay thấp để làm tín hiệu R (reset), điều khiển Flip-Flop(F/S F)

d) OP-AMP (2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ I n

nhận điện áp chuẩn1/S 3 Vcc, còn ngõ I n

thì nối ra ngoài chân 2 Tùy thuộc điện áp chân 2 sovới điện áp chuẩn 1/S 3 Vcc mà op-amp (2) có áp thế ra mức cao hay mứcthấp để làm tín hiệu S (Set), điều khiển Flip-Flop (F/S F)

e) Mạch Flip-Flop (F/S 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/S F là ngõ Q lênmức cao và ngõ Q xuống mức thấp Khi ngõ Set đang ở mức cao xuốngthấp thì mạch F/S F không đổi trạng thái Khi chân Reset (R) có điện ápcao,thì điện áp này kích đổi trạng thái F/S F không đổi trạng thái Khi chân

Reset (R) có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/S F làmngõ ra Q lên cao và ngõ Q xuống mức thấp Khi ngõ Reset đang ở mứccao xuống mức thấp thì mạch F/S F không đổi trạng thái.

f) Mạch output là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấpcho tải Đây là mạch khuếch đại đảo, có ngõ vào là chân Q của F/S F, nênkhi Q ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp thấp (≈ 0V) vàngược lại, khi Q ở mức thấp thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp cao (≈

Vcc)

g) Transistor T1 có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4 V, là loạiTransistor PNP Khi cực B nối ra ngoài bởi chân 4, có điện áp cao hơn1.4V, thì T1 ngưng dẫn, nên T1 không ảnh hưởng đếm hoạt động của mạch.Khi chân 4 có điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass thì T1 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 tìnhtrạng ở các ngõ vào khác Do đó, chân Reset dùng để kết thúc xung ra sớmkhi cần Nếu không dùng chức năng Reset thì nối chân 4 lên Vcc để tránhmạch bị Reset do nhiễu

h) Transistor T2 là Transistor có cực C để hở, nối ra chân 7 ( Discharge =ρℓ/S

xả ) Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra Q của F/S F, nên khi Q ởmức cao thì T2 bão hòa và cực C của T2 coi như nối mass Lúc đó, ngõ rachân 3 cũng ở mức thấp Khi Q ở mức thấp thì T2 ngưng dẫn cực C của T2

bị hở, lúc đó, ngõ ra chân 3 có điện áp cao Theo nguyên ly trên, cực C của

T2 ra chân 7 có thể làm ngõ ra phụ có mức điện áp giống mức điện áp củangõ ra chân 4

8-IC đếm 4510.

Hình dáng và sơ đồ chân.

Chân 1(PE): chân nạp giá trị

Khi PE = 0:đếm từ 0 đến 9

Khi PE = 1: nạp giá trị(A0, A1, A2, A3) để đếm tiếp

Chân 2, 6, 11, 14( Q0, Q1, Q2, Q3):ngõ ra để đưa đến mạch giải mã.Chân 3, 4, 12, 13: các giá trị nạp A0, A1, A2, A3

Chân 5(CE): cho phép đếm

Mức 0 : đếm

Mức 1 : bị khóa

Chân 7(CT): chân báo kết thúc đếm

Khi đếm từ 0 đến 9 thì CT = 0

Khi đếm từ 9 về 0 thì CT = 1

Chân 8: nối mass

Chân 9: chân reset

Chân 10: cho phép đếm lên hoặc đếm xuống Trong mạch ta sử dụng đếm lên nên chân U/D nối nguồn

Chân 15(CLK): ngõ vào xung

9-IC giải mã CD4543

DA to DD :dữ liệu lối vào

Tạo ra dòng điện ổn định cung cấp cho toàn mạch Trong

Nhận xung clock từ khối hồng ngoại để điều khiển xung chuẩn cho khối đếm.

Nhận giá trị BCD từ khối đếm và chuyển đổi thành giá trị Led 7 đoạn

chuyển đến khối hiện thị

3/Sơ đồ nguyên lý tổng hợp:

U 6 A

4 0 8 1

1 2 3

+ 5 V

+ 5 V + 5 V

xung vao

R6 10K

+12V

R8 100K

C3 103P

C5 2,2uF

R3 100K

LED PHAT LED THU

xung ra

U3 NE555

3

5 2

6 7

THR DSCHG

C6 104P

C2 104P

R2 1K

R5 330

R1

100K

R7 100K

R8 10K

R4 10K

R9

100

LED

Q2 C1815

CLOCK

C4 1uF

U1 LM741

3

2 6

C6 10uF

VCC

Q1

C1815

+5V

4-Nguyên lý hoạt động toàn mạch

Đây là mạch đếm sản phẩm sử dụng IC đếm CD4510 và IC giải mãCD4543 Ứng dụng của mạch có thể đếm số chai và số két nước ngọt (két 24chai) và số chai,số két bia (két 20 chai

Ở phần hông ngoại và điều khiển xung của mạch sử dụng bộ so sánh tần sốdùng IC LM567 và IC LM555 làm mạch mono stape Hai ngõ vào so sánh tần

số là chân 3 và chân 5 của LM567 trong bộ so sánh này chân 5 là tần sốchuẩn do R4 và C3 Tạo ra f=ρℓ/S R4.C3,chân 3 là tần số ngõ vaò IC Nếu tần sốngõ vàoở chân 3 bằng tần số so sánh ở chân 5 thì ngõ ra ở chân số 8 củaLM567 ở mức 0 và ngược lại tần số hai ngõ vào khác nhau thì ở ngõ ra củaLM567 cho ra mức 1 tạo thành xung clock di vào mạch giải mã

Để có xung ở ngõ vào chân 3 cùng tần số với xung chuẩn ta sử dụng xungchuẩn của LM567 qua C1815 cấp xung cho Led phát hồng ngoại và khi Ledthu thu được tín hiệu hồng ngoại cho ra một xung có cùng tần số chuẩn đi quaOpamp LM741 khuếch đại biên độ và đưa vào bộ so sánh Và cư như vậy khi

co sản phẩm đi qua giữa Led phát và Led thu thi cho ra một xung Clock ởchân số 8 của LM567 qua LM555 và cấp xung cho mạch đếm

Từ mạch tạo xung tạo thành xung clock cấp cho CD4510, cứ mỗi một xungthì CD4510 ở hàng đơn vịsẽ đếm lên một số cho đến khi đếm tới 9 thì Q củaCD4510 ở mức cao khi có một xung kế tiếp thì nó sẽ nhảy lên số 0, khi Q3 ởmức thấp nó sẽ kích qua chân số 5 của 4510 hàng chục và IC này bắt đầu đếm

Để hiển thị cho chúng ta cần phải đi qua IC 4543 là IC giải mã ( từ mã BCDsang số nhị phân) và hiển thị qua Led 7 đoạn

Để đếm được 24 chai nước ngọt và đếm được số két bia, ta sẽ lấy xungkích từ chân Q3 của 4510 đơn vị đưa qua một chân của cổng AND 4081, chânQ2 của 4510 ta sẽ đưa qua chân còn lại của cổng AND 4081 Khi hai chân của

4081 đồng thời ở mức cao thì lối ra ở mức cao thì khi đó nó sẽ kích qua chân

15 của 4510 đếm số két và sau đó 4510 đếm số chai sẽ Reset về mức 0 Cứnhư thế, nó sẽ đếm từ 0 đến 24 thì bên kia nhảy lên 1 mức.

Tương tự để đếm được 20 chai bia, chân Q2 của 4510 hàng chục sẽ đượccâu qua 2 chân của cổng AND 4081 tương đương như một cổng AND Khi Q2

ở mức cao thì nó sẽ kích qua chân 15 của 4510 đếm két đồng thời reset về 0

Cứ như thế, nó sẽ đếm từ 0 đến 20 thì bên kia nhảy lên 1 mức

5-Ưu khuyết điểm của mạch:

Ưu điểm của mạch:

Mạch gọn dễ lắp ráp, ít linh kiện và chỉ sử dụng các IC số đơn giản đã rấtthong dụng trong bộ môn điện tử số nên dễ dàng cho sinh viên có thể làm vàtìm hiểu nguyên lý hoạt động của mạch

Khuyết điểm và những hạn chế của mạch và đề tài:

Mạch chưa được phát triển đầy đủ và chức năng chưa hoàn thiện để sử dụngvào các mục đích cần thiết Mạch tín hiệu số dễ bị nhiễu nên khi thiết kế mạch

in cần phải chú ý chống nhiễu

Đồ án 1 là một bài tập lớn, một thử thách đối với sinh viên, tuy nhiênvới đồ án 1 giúp cho sinh viên vận dụng một cách cụ thể kiến thức củamình đã hoc một cách sáng tạo và làm quen dần với cách học tự nghiêncứu, học tập và làm việc với nhóm để nghiên cứu và thực hiện đồ án mộtcách tốt nhất Hơn thế nữa, đồ án 1 còn giúp sinh viên quen dần với cáchlàm các đồ án tốt nghiệp sau này.

Xin chân thành cảm ơn sự nhận xét đánh giá của các thầy cô và sựhướng dẫn tận tình của cô Nguyễn Thị Hồng Hà!

1 Giáo trình điện tử số ĐHCN TPHCM

2 Kĩ thuật số thực hành - Huỳnh Đắc Thắng (NXB Khoa học Kĩ thuật)