Thiết kế mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

Thiết kế mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ

Mục lục

Trang

Chương 1: Mở đầu 1

1.1. Giới thiệu chung 1

Chương 2: Cơ sở lý thuyết 3

2.1 Các chức năng của hệ thống 3

2.2 Phân tích bài toán 3

2.3 Chức năng từng khối 3

2.3.1 Khối nguồn 3

2.3.2 Khối tạo xung 4

2.3.3 Khối đếm 5

7

2.3.4 Khối hiển thị 8

2.4 Các linh kiện được sử dụng 11

Chương 3: Thực hiện đề tài 13

3.1 Xây dựng sơ đồ nguyên lý toàn mạch 13

3.2 Tính toán sơ đồ nguyên lý 14

3.3 Thi công mạch 15

3.4 Board mạch đã điều chỉnh hoạt động 15

3.5 Kinh nghiệm lắp ráp sửa chữa 17

Chương 4: Kết luận - Kiến nghị 18

4.1 Tự đánh giá kết quả công việc 18

4.2 Thành công và nhược điểm so với mục tiêu ban đầu đặt ra 18

4.3 Tổng kết công việc của từng thành viên trong nhóm 18

Danh mục hình vẽ

Trang

Hình 2.1 Sơ đồ khối mạch đếm sử dụng IC số 5

Hình 2.2 Cấu tạo khối tạo xung 6

Hình 2.3.Cấu tạo IC LM358 6

Hình 2.4 IC 74LS90 7

Hình 2.5 Chế độ làm việc IC 7490 8

Hình 2.6 Sơ đồ mạch khối đếm 9

Hình 2.7 IC 74LS47 10

Hình 2.8 Bảng thuộc tính IC7447 11

Hình 2.9 Led 7 đoạn 11

Hình 2.10 Sơ đồ mạch khối hiển thị 11

Hình 2.11 Bảng đọc màu điện trở 12

Hình 2.12 Chiết áp 3 chân 12

Hình 2.13 Transistor1815 13

Hình 2.14 Button 6mm 13

Hình 2.15 IC LM358 13

Danh mục bảng biểu

TrangBảng 3.1 Các linh kiện được sử dụng 15

Tên đề tài: Thiết kế mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số.

Nội dung cần hoàn thành:

 Lập kế hoạch thực hiện và báo cáo đúng tiến độ

 Nghiên cứu ứng dụng thực tế của mạch

 Giới thiệu thông số, ứng dụng của các phần tử trong mạch

 Tính toán, lựa chọn linh kiện

 Xây dựng sơ đồ nguyên lý toàn mạch, thi công lắp ráp mạch hoàn chỉnh

Lời nói đầu

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của conngười đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục

vụ công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Đặc biệt góp phần vào sự pháttriển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng vàphát triển đất nước Những thiết bị điện, điện tử được phát triển mạnh mẽ và được ứngdụng rộng rãi trong đời sống cũng như sản xuất Từ những thời gian đầu phát triển kĩthuật số đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càngđược khẳng định thêm Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởngchừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất vàtinh thần cho con người Vì vậy cần đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo, đưa racác phương pháp cũng với trang thiết bị dạy học hiện đại vào trong giảng đường,trường học có như vậy thì trình độ của sinh viên ngày càng mới đáp ứng được nhu cầucủa xã hội

Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn họcchúng em sau một thời gian học tập được các thầy cô giáo trong khoa giảng dạy về các

kiến thức chuyên ngành, đồng thời nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy Bùi Hải

Đăng chúng em đã chọn “Thiết kế mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số” để làm đề

tài làm đồ án cho môn học đồ án điện tử tương tự, nhưng do thời gian, kiến thức vàkinh nghiệm của chúng em có hạn nên sẽ không thể tránh những sai sót Chúng em rấtmong được sự giúp đỡ, tham khảo ý kiến thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triểnthêm đề tài

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 1: Mở đầu

Chương 1: Mở đầu1.1. Giới thiệu chung

Ngày này cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật diện tử màtrong đó là kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật , quan lí,công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin…, do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nómột cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nóichung và trong sự phát triển kỹ thuật điện nói riêng

Qua tìm hiểu và tích lũy kiến thức trên lớp cũng như thông tin xã hội, chúng em đã được thấynhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trong những khâu đơn giản trongdâu chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm được làm ra được đếm một cách tựđộng

Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được

áp dụng trong những khâu đếm sản phẩm, bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công

Từ những điều đã thấy đó và khả năng của chúng em, chúng em muốn làm một điều gì đó nhỏ

để góp phần vào giúp người lao động bớt đi phần mệt nhọc chân tay mà cho phếp tăng hiệusuất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo được độ chính xác cao Nên chúng emquyết định thiết kế một mạch đếm sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực thế và nó thật sự rất có ýnghĩa đối với chúng em vì đã làm được một phần nhỏ đóng góp cho xã hội

Để làm được mạch này cần thiết kế được hai phần chính là: bộ phận cảm biến và bộ phận đếm

Bộ phận cảm biến: gồm phần phát và phần thu Thông thường người ta sử dụng phần phát làled hồng ngoại để phát ra ánh sáng hồng ngoại mục đích để chống nhiễu so với các loại ánhsáng khác, còn phần thu là transistor quang để thu ánh sáng hồng ngoại

Bộ phận đếm có nhiều phương pháp thực thi đó là:

- Lắp mạch dùng kỹ thuật số với các IC đếm, chốt, so sánh ghép lại

- Lắp mạch dùng kỹ thuật vi xử lí

- Lắp mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 1: Mở đầu

1.2 Nhiệm vụ của đồ án môn học

Lập kế hoạch thực hiện và báo cáo đúng tiến độ

Làm quen với các loại linh kiện điện tử Thành thạo trong việc làm mạch và nối mạch

Tích lũy kiến thức và kỹ năng cho bản thân

Hoàn thành thiết kế và thi công thực tế

Tính toán lựa chọn linh kiện

Ứng dụng đi vào thực tế

2

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Ưu điểm: Linh kiện có sẵn trên thị trường, dễ dàng đưa vào hoạt động

- Nhược điểm: Chưa đạt được sự ổn định cao nhất và còn nhiều hạn chế

2.2 Phân tích bài toán

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số gồm 2 phần chính bộ phận cảm biến và bộ phậnđếm Ta có sơ đồ khối của hệ thống

- Sơ đồ khối của hệ thống:

Khối tạoxung

Khốiđếm

Khối hiệnthị

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.3.2 Khối tạo xung

Tạo xung tín hiệu cung cấp cho khối đếm

Cấu tạo:

Gồm gồm led phát và led thu hồng ngoại Transistor C1815 sử lý tín hiệu chuyền tới

IC LM358 tạo xung khi có tín hiệu nhạn từ led thu hồng ngoại Chiết áp 3 chân để ổnđịnh khi có ảnh hưởng từ ánh nắng mặt trời tới led thu hồng ngoại

Hình 2.2 Cấu tạo khối tạo xung

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.3.3 Khối đếm

Thành phần khối đếm:

IC 74LS90(7490)

Hình 2.4 IC 74LS90

- Chân MR2 và MR3 chân reset về 0 Tích cực mức 1

- Chân CP14 xung clock A, sườn âm

- Chân CP1 xung clock B, sườn âm

- Chân MS6, MS7 chân reset về 9, tích cực mức 1

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.5 Chế độ làm việc IC 7490

6

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Hình 2.6 Sơ đồ mạch khối đếm

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.3.4 Khối hiển thị

Thành phần khối hiển thị: IC 74LS47 và Led 7 đoạn

+ IC 74LS47

Hình 2.7 IC 74LS47

+ Chân 1, 2, 6, 7: Chân dữ liệu BCD vào dữ liệu này được lấy từ IC

+ Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: Các chân đầu ra tác động mức thấp (0) và được nối với LED 7

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Hình 2.10 Sơ đồ mạch khối hiển thị

10

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.4 Các linh kiện được sử dụng

- Điện trở:

Hình 2.4 Bảng đọc màu điện trở

-Chiết áp 3 chân

Hình 2.12 Chiết áp 3 chân

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 2: Cơ sở lý thuyết

-Transistor

Hình 2.13 Transistor

Transistor C1815 là transistor thuộc loại transistor NPN

C1815 có Uc cực đại = 50V dòng Ic cực đại = 150mA

Hệ số khuếch đại hFE của C1815 trong khoảng 25 đến 100

12

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 2: Cơ sở lý thuyết

-Nút bấm 6mm

Hình 2.14 Nút bấm

Hình 2.15 IC LM358

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 3: Thực hiện đề tài

Chương 3: Thực hiện đề tài

3.1 Xây dựng sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Hình 5 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Mạch gồm những phần sau: Nguồn 5V-1A

Khối tạo xung => Khối đếm => Khối hiển thị

Nguyên lý làm việc của mạch:

Sản phẩm được đi qua giữa 2 led thu phat hồng ngoại dẫn đến có xung được chuyềntới transistor rồi được khuyếch đại xung chuyền tới IC LM358 tạo xung vuông tói 2 IC

7490 giải mã rồi chuyền tới 2 IC 7447 để hiện thị lên 2 Led 7 đoạn

13

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 3: Thực hiện đề tài

3.2 Tính toán sơ đồ nguyên lý

- Chọn các linh kiện phù hợp với chức năng của mạch

Linh kiện Thông số Số lượng

Led thu hồng ngoại 1

IC IC LM358

IC 7447

IC 7490

122

Bảng 3.1 Các linh kiện được sử dụng

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 3: Thực hiện đề tài

3.3 Thi công mạch

Chuẩn bị lắp mạch theo sơ đồ nguyên lý với các linh kiện như trên:

Hình 3.2 Board mạch được chuẩn bị với đầy đủ linh kiện

15

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 3: Thực hiện đề tài

3.4 Board mạch đã điều chỉnh hoạt động

Mạch đã lắp hoàn chỉnh theo sơ đồ nguyên lý

Hình 3.3 Board mạch đã lắp hoàn chỉnh

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 3: Thực hiện đề tài

Hình 3.4 Board mạch đã lắp hoạt động tốt

3.5 Kinh nghiệm lắp ráp sửa chữa

- Nắm rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các linh kiện trong mạch.

- Phải nối đúng cực cho led nếu không led sẽ không sáng và tính toán điện trở hạndòng cho led không bị quá tải

- Nối đúng cực cho tụ để mạch hoạt động đúng nguyên lý

- Đi dây hạn chế các đường bắt chéo qua nhau để khi nhìn vào mạch ta có thể dễ dàng nhìn thấy các linh kiện được nối với nhau như thế nào

17

Mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số Chương 4: Kết luận – Kiến nghị

Chương 4: Kết luận - Kiến nghị

4.1 Tự đánh giá kết quả công việc

Qua quá trình thực hiện đề tài: “Thiết kế mạch đếm sản phẩm sử dụng IC số” đã

giúp chúng em củng cố lại kiến thức đã học, hiểu thêm được kiến thức mới và rènluyện thêm về kỹ năng thiết kế, vẽ mạch, làm mạch Đồng thời qua đó chúng em tựđánh giá được năng lực của bản thân Qua thời gian thực hiện đề tài mỗi người chúng

em đã quen dần với việc làm việc độc lập cũng như làm việc theo nhóm, biết cách tổchức công việc và thời gian hợp lí Đó là một thành quả lớn trong quá trình học tập màchúng em đã đạt được

4.2 Thành công và nhược điểm so với mục tiêu ban đầu đặt ra

- Thành công: do mạch đơn giản nên việc thi công lắp mạch cũng dễ dàng hơn,mạch sau khi lắp hoàn chỉnh đã chạy tốt theo mục tiêu ban đầu đặt ra

- Nhược điểm: trong quá trình thực hiện đề tài do cũng gặp nhiều khó khăn thực tếphát sinh khi thiết kế, lắp ráp nên mạch của chúng em đạt độ chính xác chưa cao Chịuquá dòng, quá áp kém; thể tích và trọng lượng lớn do biến áp cồng kềnh

4.3 Tổng kết công việc của từng thành viên trong nhóm

- Trước hết lập kế hoạch thực hiện và báo cáo đúng tiến độ Các thành viên trong nhóm đã hợp tác một cách thống nhất với nhau

- Nhóm tiến hành thi công lắp ráp mạch hoàn chỉnh theo sơ đồ nguyên lý

Lời cảm ơn

Để đề tài được hoàn thành theo đúng thời gian yêu cầu của nhà trường cũng nhưcủa khoa và đạt được kết quả trên không chỉ là sự nỗ lực của bản thân chúng em màcòn có sự giúp đỡ của gia đình, sự chỉ bảo của thầy cô giáo và các bạn sinh viên

Chúng em xin chân thành cảm ơn:

- Sự chỉ dẫn và góp ý của thầy Bùi Hải Đăng Cảm ơn thầy đã nhiệt tình cung cấp

thông tin hướng dẫn và hỗ trợ chúng em kiểm tra, khắc phục một số thông tin chưachính xác

- Xin cảm ơn các bạn sinh viên trong lớp đã giúp đỡ chúng tôi rất nhiều mặt nhưphương tiện, sách vở, ý kiến, …

Trong quá trình thực hiện đề tài này, mặc dù chúng em đã rất cố gắng, xong sẽkhông tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý, phê bình, chỉ dẫn của quýthầy cô, các bạn sinh viên và bạn đọc

Nhóm 2