đề tài thiết kế mạch đếm sản phẩm

BỘ CÔNG NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM TNTH ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI : MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM Họ tên :LÊ ANH HOÀNG MSSV:0510947 Lớp : CĐĐT7A2 Khoa : ĐIỆN TỬ Khóa : 2005 - 2008 GVHD :ĐẶNGQUANG MINH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2007 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ NHAÄN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐIỂM _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, nhà máy xí nghiệp sản xuất sản phẩm băng chuyền đại, sản phẩm xuất nhanh nhiều việc đếm xem có sản phẩm hoàn tất xuất từ băng chuyền cuối người công nhân khó thực xác Vì mạch đếm sản phẩm giúp ta kiểm soát sản lượng cho băng chuyền Mục đích, yêu cầu Mục đích mạch đếm sản phẩm giúp cho nhà máy đếm số lượng sản phẩm máy tạo cách đơn giản, xác mà không tốn nhiều công sức lao động công nhân Yêu cầu mạch đếm sản phẩm phải chạy cách xác, ổn định, gọn nhẹ dễ lắp đặt dễ sửa chửa rẻ tiền Phương pháp nghiên cứu Dựa phương pháp nghiên cứu phân tích đặc tính chức linh kiện, IC áp dụng kiến thức học với hướng dẫn giảng viên phụ trách để xây dựng nên mạch chức đếm sản phẩm hoạt động tốt với yêu cầu đề tài Kết nghiên cứu Mạch đếm sản phẩm đề tài thuộc đồ án tốt nghiệp 1, nghiên cứu thực đồ án tốt nghiệp giúp sinh viên làm quen với việc làm đồ án tốt nghiệp, làm quen với cách học tự nghiên cứu ,học tập làm việc chung với nhóm Với việc tự nghiên cứu thực mạch đếm sản phẩm giúp sinh viên vận dụng kiến thức học hướng dẫn giảng viên để thực tốt mạch NỘI DUNG CA CA DP CA CA DP CA CA DP CA CA DP 8 8 2.1 Sô đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm R1 150 R2 150 R3 150 R4 150 VC C LED BAC EDF G LE D LED 76 241 910 R5 V C C 100 76 42 19 10 GRD VD D 16 LT GRD VD D 16 13 12 11 10 915 14 LE 4511 BI LT GRD VDD 16 ab cd ef g ab cd ef g 13 12 11 10 915 14 LE 4511 BI 4093 LE 4511 BI R6 100 C1 LT GRD VD D AB CD LT ab cd ef g 13 12 11 10 915 14 LE 4511 AB CD BI VC C AB CD VC C AB CD ab cd ef g 13 12 11 10 915 14 VCC 674 21 10 674 129 10 AB DCE GF AB CD EF G AB CD EF G LED VCC 1µ 16 LED t h u 71 26 71 26 71 26 71 26 l e d phat 10 U 1A 4518 VC C CKE 16 CG LKD R NS T U 1B 4518 C KE QQ 01 QQ 23 QQ 01 QQ 23 16 R8 18 CG LKD N R ST 18 15 R ST C LK C KE 34 56 11 12 13 14 U 2A 4518 VC C R ST C LK 10 R7 100 VCC 15 U 2B 4518 C K E QQ 01 QQ 32 QQ 01 QQ 23 34 56 11 12 13 14 VC C R ES ET VC C 1K 2.2 Nguyên lý hoạt động mạch 2.2.1 Giới thiệu sơ lược nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động mạch đếm sản phẩm dựa nguyên tắt phát thu sóng hồng ngoại từ led phát led thu tạo tín hiệu xung với mức thấp ( 0v ) mức cao ( 5v ) để cấp cho chân nhận xung clock IC đếm ( IC 4518 ) IC 4518 có nhiệm vụ đếm số xung clock ngõ vào chuyển đổi thành tín hiệu số thuộc hệ số nhị phân ngõ cấp cho ngõ vào IC giải mã ( IC 4511 ), IC 4511 có chức chuyển đổi mã số từ số nhị phân thành mã số thập phân ngõ cấp cho Led đoạn hiển thị số thập phân 2.2.2 Phân tích nguyên lý hoạt động phần a Mạch phát tín hiệu hồng ngoại 5V 100 LED PH AT D Điện trở R có giá trị 100 ohm có tác dụng hạng dòng cấp cho led phát hồng ngoại Led phát IR chân led phát hồng ngoại, có dòng điện chạy qua phát tín hiệu hồng ngoại cách liên tục không gian theo hướng định Ở mạch đếm sản phẩm ta chỉnh cho tín hiệu hồng ngoại phát từ led phát thẳng trực tiếp đến led thu tín hiệu mạch thu hồng ngoại b Mạch thu tín hiệu hồng ngoại Led thu IR chân led thu hồng ngoại, led cho dòng điện qua nhận tín hiệu hồng ngoại từ led phát, ta phải chỉnh cho led thu hướng tín hiệu từ led phát 5V R 100K C 1uF LED T H U D 4093 R R D LED Điện trở R có giá trị 100K có chức hạng dòng chạy qua led thu, đồng thời phân cho anod tụ C1 Bình thường led thu nhận tín hiệu hồng ngoại cách liên tục, led thu dẫn dòng điện từ nguồn qua R 100K xuống mass Khi điện áp anod tụ C1 coi gần 0v Khi có sản phẩm ngang qua ngăn cảng đường tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến led thu, lúc led thu không nhận tín hiệu hồng ngoại không dẫn điện xuống mass điện anod tụ C1 nâng cao lên gần Vcc tụ nạp điện, điện áp catod tụ tăng lên mức cao, lúc ngõ vào cổng đảo mức cao nên ngõ mức thấp Khi sản phẩm qua led thu lại nhận tín hiệu hồng ngoại dẫn điện, điện áp anod tụ mức thấp tụ xả điện, lúc điện áp catod giảm mạnh khiến áp mức vào cổng đảo thấp nên ngõ mức cao Sự thay đổi điện áp ngõ cổng đảo ( NOT ) từ mức thấp lên mức cao tạo xung clock cung cấp cho đếm 14 13 12 11 10 4093 Hình a NOT Hình b Cổng đảo ( NOT ) có chức thay đổi trạng thái ngõ catod tụ điện, đồng thời có tác dụng ổn định biên độ điện áp xung clock hai mức định 0v 5v Hình a cấu trúc sơ đồ chân IC 4093 với cổng AND, với cổng AND ta chuyển đổi thành chức cổng NOT ( sơ đồ tương đương hình b ) Điện trở R4 có giá trị từ vài chục Ohm đến vài trăm Ohm có tác dụng hạng dòng điện cung cấp cho đèn led D3, D3 led báo xung giúp ta dễ dàng nhận biết mức áp xung ra, mức thấp led tắt, mức cao led sáng ( mạch đếm sản phẩm sử dụng R4 có giá trị 150 Ohm ) c Bộ đếm với hai IC 4518 giải mã với bốn IC 4511 điều khiển led đoạn hiển thị số ° Giới thiệu IC đếm 4518: Là IC đóng gói theo dạng DIP 16, 4018 IC có chức đếm theo số trạng thái xung ngõ vào xung clock IC4518 gồm hai đếm mã số nhị phân, chân 16 lên nguồn, chân nối mass, chân 1,2,3,4,5,6,7 thuộc đếm 9,10,11,12, 13,14,15 thuộc đếm thứ hai, hai đếm có chức HÌNH DẠNG CỦA IC4518 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA IC4518 Dựa vào sơ đồ khối 4518 ta thấy hai đếm tách biệt nhau, ta phân tích đếm phía gồm có chân nhận xung clock, chân ngõ vào cho phép, nhìn vào bảng thật ta nhận biết trạng thái hai chan Nếu chân nhận xung từ mức thấp lên cao ( 0v – 5v ), chân 5v chân 0v chân chuyển trạng thái từ cao xuống thấp ( 5v – 0v ) IC đếm lên đơn vị Các chân 3, 4, 5, 6, ứng với Q0, Q1, Q2, Q3 thể mã số BCD ngõ ra, chân số Reset mức cao thiết lập lại trạng thái ban đầu đếm BẢNG SỰ THẬT IC4518 ° Nguyên lý hoạt động IC4518: Với giản đồ xung bảng chân trị IC4518 ta thiết kế mạch đếm sản phẩm với chân clock nối mass, chân nhận xung clock chân enable, xung cạnh xuống ( 5v – 0v ) IC đếm đơn vị Với cách đếm sản phẩm sản phẩm qua che tín hiệu hồng ngoại đến led thu, điện áp anod led thu mức cao, dẫn đến tụ C1 nạp điện catod tụ mức áp tăng cao, tụ nạp đầy mức áp thấp, qua cổng NOT có áp cao led sáng Khi sản phẩm qua, led thu nhận tín hiệu hồng ngoại dẫn điện lúc tụ điện xả, áp catod tụ tăng cao ngõ cổng NOT mức thấp Tại thời điểm này, tín hiệu xung từ mức cao xuống thấp cấp cho chân enable IC4518 thực đếm đơn vị Ngõ IC Q0, Q1, Q2, Q3 hoạt động giãn đồ xung biểu diển, chân nối vào chân D1, D2, D3, D4 để IC4511 tiếp tục nhiệm vụ giải mã từ hệ số BCD điều khiển led đoạn hiển thị số thập phân GIÃN ĐỒ XUNG CỦA IC4518 ° Giới thiệu IC giải mã 4511: IC đóng gói dạng DIP 16, IC4511 có chức nhận tín hiệu với hệ số BCD từ ngõ vào D1, D2, D3, D4 đểø thực giải mã sang hệ số thập phân ngõ Qa, Qb, Qc, Qd, Qe, Qf, Qg điều khiển led đoạn hiển thị số thập phân Chân BI có chức kiểm tra mạch, tích cực mức thấp, nối mass ngõ từ Qa đến Qg có mức áp 0v, led đoạn không sáng HÌNH DẠNG IC 4511 Chân LT có chức chạy thử mạch, tích cực mức thấp, nối mass ngõ từ Qa đếùn Qg mức cao Vcc, led đoạn hiển thị số Chân LE ngõ vào cho phép mạch hoat động, tích cực mức thấp, nối mass thì, chân LT BI nối Vcc IC 4511 có chức giải mã Các chân 7, 1, 2, tương ứng với ngõ vào tín hiệu BCD D1, D2, D3, D4 nhận tín hiệu từ Q0, Q1, Q2, Q3 từ IC 4518 để thực việc giải mã từ hệ số BCD sang hệ số thập phân Các chân 13, 12, 11, 10, 9, 15, 14 tương ứng ngõ Qa đến Qg, ngõ cấp cho chân a, b, c, d, e, f, g led đoạn loại catod chung hiển thị số thập phân Chân GND nối mass Chân 16 Vcc nối nguồn dương Sơ đồ chức chân IC 4511 Sơ đồ khối logic IC 4511 ° Nguyên lý hoạt động IC 4511: chưcù IC 4511 mạch đếm sản phẩm nhận tín hiệu thuộc hệ số BCD từ IC 4518 đếm từ chân ngõ vào D1, D2, D3, D4 sau thực giải mã điều khiển led đoạn thực hiển thị số thập phân Theo bảng thật IC 4511, ta thấy với tín hiệu BCD từ IC 4518 sau thực đếm cấp cho ngõ vào IC 4511, số nhị phân BCD IC 4511 giải mã thành hệ số thập phân điều khiển led đoạn hiển thị số thập phân từ đến Bảng thật IC 4511 ° Led đoạn catod chung: loại linh kiện điện tử thông dụng sử dụng nhiều lónh vực điện tử số Led đoạn catod chung bao gồm led dài giống xắp xếp thứ tự hình vẽ nối chung catod đoạn led (nếu led đoạn anod chung anod nối chung với ) hoạt động chân a, b, c, d, e, f, g nối với ngõ IC giải mã tích cực mức cao CÁC SỐ ĐƯC HIỂN THỊ TRÊN LED ĐOẠN 2.2.3 Nguyên lý hoạt động tổng quát mạch đếm sản phẩm Sau nghiên cứu nguyên lý hoạt động phần mạch đếm sản phẩm ta nghiên cứu chung khối thống mạch Khi có sản phẩm ngang qua che tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến led thu, mạch thu cho xung clock cấp vào chân số enable IC 4518, lúc IC 4518 có nhiệm vụ đếm lên đơn vị thuộc hệ số BCD, số BCD xuất chân 3, 4, 5, tương ứng Q0, Q1, Q2, Q3 Các chân nối trực tiếp lên chân D1, D2, D3, D4 IC giải mã 4511 IC 4511 có nhiệm vụ giải mã từ hệ số BCD sang hệ số thập phân xuất chân từ Qa đến Qg nối với chân a, b, c, d, e, f, g led đoạn thông qua điện trở có giá trị 150 Ohm có tác dụng hạng dòng bảo vệ led đoạn Xung clock từ mạch thu hồng ngoại cấp cho phần đếm hàng đơn vị mạch Để hiển thị số hàng trăm ta việc nối chân 10 enable IC 4518 với chân tương ứng Q3 ngõ hệ số BCD hàng đơn vị Tại có sản phẩm đếm hàng đơn vị, lúc số BCD tương ứng với Q3, Q2, Q1, Q0 1001; Q3 tương ứng với mức cao, sản phẩm thứ 10 qua IC đếm với mã BCD hiển thị số 1010 mà trở trạng thái lúc đầu 0000, Q3 từ mức cao mức thấp tạo xung clock cấp cho đếm hàng chục đếm hàng chục đếm lên đơn vị Tương tự vậy, đếm hàng chục sau đếm đến hết quay 0, Q3 từ mức cao thấp cấp xung cho đếm hàng trăm, Q3 cùa đếm hàng trăm cấp xung cho đếm hàng ngàn Với IC 4518 với IC 4518 có đếm, ta có đếm điều khiển IC 4511 giải mã điều khiển led đoạn hiển thị số hệ thập phân từ hàng đơn vị, chục, trăm, ngàn; với led hiển thị mạch đếm đếm từ 0000 đến 9999 sản phẩm trước quay trở 0000 Để mở rộng số sản phẩm đếm ta việc nối Q3 đếm hàng trước với ngõ vào xung clock đếm cho hàng Trong mạch có nút nhấn Reset có tác dụng lập lại trạng thái ban đầu mạch tức số 0000 ƯU - KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM 3.1 Ưu điểm Mạch đếm sản phẩm có ưu điểm mạch đơn giản, gọn nhẹ, hoạt động ổn định, xác dễ lắp đặt sửa chửa Mạch có giá trị thiết thực thực đếm số lượng sản phẩm sản xuất từ băng chuyền cách xác, thay cho việc đếm sản phẩm công nhân giúp tiết kiệm sức lao động Mạch đếm sản phẩm hoạt động với dòng điện chiều 5v nên hao tốn nhiều lượng 3.2 Những khuyết điểm mạch đếm sản phẩm Bên cạnh ưu điểm mạch tồn số khuyết điểm sau: tín hiệu hồng ngoại từ led phát không đủ mạnh để truyền xa không gian nên để led thu nhận tín hiệu cách mạnh ổn định khoảng cách hai led thu phát không xa; mà sản phẩm đếm không lớn, hạng chế mạch đếm đếm sản phẩm có kích thước nhỏ chai bia, nước ngọt, sản phẩm có kích thước nhỏ khác Vì mạch hoạt động theo nguyên lý nhận tín hiệu hồng ngoại tạo xung clock để đếm nên hai sản phẩm đứng gần tín hiệu hồng ngoại bị che khuất nên mạch đếm cho sản phẩm; để khắc phục nhược điểm yêu cầu sản phẩm băng chuyền phải có khoảng cách tốt thiểu cho tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến với led thu sau có sản phẩm qua KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp tập lớn, thử thách sinh viên, nhiên với đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên vận dụng cách cụ thể kiến thức hoc cách sáng tạo làm quen dần với cách học tự nghiên cứu, học tập làm việc với nhóm để nghiên cứu thực đồ án cách tốt Hơn nữa, đồ án giúp sinh viên quen dần với cách làm đồ án tốt nghiệp sau TÀI LIỆU THAM KHẢO ° www.alldatasheet.com ... với hướng dẫn giảng viên phụ trách để xây dựng nên mạch chức đếm sản phẩm hoạt động tốt với yêu cầu đề tài Kết nghiên cứu Mạch đếm sản phẩm đề tài thuộc đồ án tốt nghiệp 1, nghiên cứu thực đồ án... công nhân khó thực xác Vì mạch đếm sản phẩm giúp ta kiểm soát sản lượng cho băng chuyền Mục đích, yêu cầu Mục đích mạch đếm sản phẩm giúp cho nhà máy đếm số lượng sản phẩm máy tạo cách đơn giản,... chân trị IC4518 ta thiết kế mạch đếm sản phẩm với chân clock nối mass, chân nhận xung clock chân enable, xung cạnh xuống ( 5v – 0v ) IC đếm đơn vị Với cách đếm sản phẩm sản phẩm qua che tín hiệu