MẠCH đếm sản PHẨM DÙNG cảm

MẠCH đếm sản PHẨM DÙNG cảm ..................................... MẠCH đếm sản PHẨM DÙNG cảm ..................................... MẠCH đếm sản PHẨM DÙNG cảm ..................................... MẠCH đếm sản PHẨM DÙNG cảm .....................................

BIẾN HỒNG NGOẠI

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Vdc Voltage Direct Current

GND Ground

IC Integrated Circuit

Op-Amp Operational Amplifier

Vcc Voltage common collector

LCD Liquid crystal display

LED Light Emitting Diode

1.1.1 Yêu cầu của đề tài

Sử dụng vi điều khiển và mạch cảm biến hồng ngoại để thiết kế mạch và sốlượng sản phẩm được hiển thị trên led 7 đoạn từ 00 đến 99

1.1.2 Hướng giải quyết

Thiết kế sơ đồ nguyên lý của mạch,viết code,mô phỏng trên phần mềmProteus.Sau khi mô phỏng thành công ta bắt đầu vẽ mạch in,in mạch và làm môhình

1.2 Nguyên lý chung

Khi có vật cản hoặc sản phẩm đi qua khối cảm biến hồng ngoại,thì vật cản đó sẽchắn ngang ánh sáng hồng ngoại được gửi từ led phát hồng ngoại tới led thu hồngngoại,tín hiệu được lấy từ led thu hồng ngoại đưa qua một bộ Op-Amp có chứcnăng so sánh áp đầu ra của Op-Amp này sẽ được đưa tới vi điều khiển để xử lý.Saukhi vi điều khiển xử lý sẽ xuất số sản phẩm đếm được thông qua led 7 đoạn.Từ đó

ta có thể thấy được số sản phẩm đã đi qua mạch đếm sản phẩm

- Dải điện áp hoạt động: khoảng từ 3Vdc đến 32Vdc.

- Dải nhiệt độ hoạt động: từ 0 đến C

- Điện áp ngõ ra: từ 0V dến (Vcc – 1.5V)

- Độ lợi khuếch đại : khoảng 100dB

- Dải tần hoạt động: khoảng 1 MHz

• Sơ đồ chân của IC LM358 :

Hình 2- 2: Sơ đồ chân IC LM358

- Chân số 1: ngõ ra của bộ op-amp thứ 1

- Chân số 2: ngõ vào đảo của bộ bộ op-amp thứ 1

- Chân số 3: ngõ vào không đảo của bộ bộ op-amp thứ 1

- Chân số 4: nối GND

- Chân số 5: ngõ vào không đảo của bộ bộ op-amp thứ 2

- Chân số 6: ngõ vào đảo của bộ bộ op-amp thứ 2

- Chân số 7: ngõ ra của bộ op-amp thứ 2

- Chân số 8: nối nguồn Vcc

2.1.2 IC AT89S52

IC AT89S2 là một loại vi điều khiển thuộc họ vi điều khiển 8052 được sử dụngkhá phổ biến do giá thành rẻ và có nhiều công dụng, nó là loại IC 40, được ứngdụng khá nhiều trong các mạch điện tử cần vi điều khiển

Hình 2- 3: IC AT89S52

Trang 8/28

Hình 2- 4: Sơ đồ khối của IC AT89S52

2.1.2.1 Các thông số của IC AT89S52

- Dải điện áp hoạt động: từ 4 đến 5.5 Vdc

2.1.2.2 Sơ đồ chân của IC AT89S52

Hình 2- 5: Sơ đồ chân IC NE555

- Chân số 1đến số 8: chân của PORT 1

- Chân số 9: chân reset

- Chân số 10 đến chân số 17: chân của PORT 3

- Chân số 18 và chân 19: chân XTAL2 va XTAL1

- Chân số 20: chân nối GND

- Chân số 21 đến chân số 28: chân của PORT 2

- Chân số 29: chân

- Chân số 30: chân

- Chân số 31: chân

- Chân số 32 đến 39: chân của PORT 0

- Chân số 40: chân nối nguồn Vcc

2.1.3 Tụ điện

Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện, được dùng để lọcphẳng điện áp,lọc nhiễu tín hiệu hay được dùng như một nơi chứa điện tích

Trang 10/28

Hình 2- 6: Các loại tụ điện 2.1.4 Điện trở

Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện.Được sử dụng để hạnchế dòng điện thông qua định luật Ohm

Hình 2- 7: Điện trở 2.1.5 Biến trở

Biến trởlà linh kiện điện tử thụ động ,có chức năng như điện trở và có thể thayđổi được giá trị điện trở theo yêu cầu

Hình 2- 8: Biến trở 2.1.6 Diode phát quang (LED)

Diode phát quang là loại diode sẽ có hiện tượng bức xạ ánh sáng khi diode phátquang được phân cực thuận ,tùy vào chất bán dẫn của diode phát quang mà nó phát

ra ánh sáng có màu khác nhau Diode phát quang thường được dùng trong các mạchbáo hiệu và chỉ thị

Hình 2- 9: Các loại Diode phát quang

2.1.6.1 Led phát hồng ngoại

Led phát hồng ngoại là một loại diode phát quang phát ra bức xạ ánh sáng hồngngoại.Được sử dụng trong các mạch remote hồng ngoại,đếm sản phẩm,chốngtrộm hoặc phát hiện chướng ngại vật,dò đường cho xe điều khiển

Trang 12/28

Hình 2- 10: Led phát hồng ngoại

2.1.6.2 Led thu hồng ngoại

Led thu hồng ngoại hoạt động như một quang trở.Khi nhận được ánh sáng hồngngoại thì điện trở trên led sẽ giảm ngược lại thì điện trở sẽ tăng.Được sử dụng trongmạch đếm sản phẩm,chống chộm hoặc phát hiện chướng ngại vật,dò đường cho xeđiều khiển

Hình 2- 11: Led thu hồng ngoại

2.1.6.3 Led 7 đoạn

Led 7 đoạn có 2 loại là anode chung hoặc cathode chung.Cả 2 loại bên trong đềuchứa 8 led mắc song song với nhau

Hình 2- 12: Led 7 đoạn

2.1.7 Transistor

Transistor là loại linh kiện bán dẫn được sử dụng như một công tắc đóng ngắtbằng điện hoặc là một phần tử khuếch đại Transistor bao gồm ba lớp bán dẫn tiếpgiáp nhau ,tùy theo cách sắp xếp mà ta có 2 loại transistor là NPN và PNP

Hình 2- 13: Các loại Transistor 2.1.8 Buzzer

Buzzer thường được gọi là còi báo hay còi chip.Được sử dụng nhiều trong cácmạch báo động hay trong các mạch phát âm thanh

Hình 2- 14: Còi chíp 5V 2.1.9 Thạch anh

Thạch anh là loại linh kiện điện tử được sử dụng để tạo dao động.Được sử dụngtrong các mạch tạo dao động

Trang 14/28

Hình 2- 15: Thạch anh 2.1.10 Nút nhấn

Hình 2- 16: Nút nhấn

Khối điều khiển và xử lý

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH TỔNG QUÁT

3.1 Sơ đồ khối của mạch

Hình 3- 1: Sơ đồ khối của mạch 3.2 Sơ đồ nguyên lý từng khố

3.2.1 Khối cảm biến

Hình 3- 2: Sơ đồ nguyên lý của khối cảm biến

Trang 16/28

• Nguyên lý hoạt động của khối cảm biến :

Khi có vật cản hoặc sản phẩm đi qua giữa led phát và led thu hồng ngoại thì chân số 1 của IC LM358 sẽ ở mức cao làm cho led báo hiệu sáng.Vì khi có vật cản

đi qua do tính chất của led thu hồng ngoại là một quang trở nên khi không còn nhận được ánh sáng hồng ngoại từ led phát thì trở kháng của led thu tăng.Khi trở kháng trên led thu tăng đồng nghĩa với việc điện áp trên chân số 3 ( của IC LM358

tăng,nếu điện áp lớn hơn điện áp (điện áp trên chân số 2 của IC LM358)thì chân số

1 của IC LM358 (tức là ngõ ra của bộ Op-Amp thứ 1 ) sẽ ở mức cao

Giả sử ta chỉnh biến trở ở chân số 2 của IC LM358 ở vị trí 7kΩ.Thì điện áp đăt trên chân số 2 =

Khi chưa có vật cản đi qua thì đồng nghĩa trở kháng trên led thu xấp xỉ bằng 0 Vdc do đó lúc này < nên đèn led báo hiệu không sáng.Khi vật cản đi qua điện trở trên led thu khoảng 90kΩ lúc này điện áp đặt trên chân số Lúc này > đèn led bao hiệu sẽ sáng do chân số 1 đang ở mức cao,giá trị điện áp tại chân số 1 =Vcc -1.5.Dosài nguồn Vcc = 5Vdc nên ( điện áp tại chân số 1 của IC LM358) = 5 – 1.5 = 3.5 Vdc

• Chọn giá trị điện trở trong mạch:

- Đối với điện trở mắc với led báo hiệu : để led sáng bình thường ta chọn dòngqua led là và Ta có công thức tính :

3.2.2 Khối điều khiển và xử lý

3.2.2.1 Khối điều khiển

Hình 3- 3: Sơ đồ nguyên lý của khối điều khiển

Khối điều khiển có chức năng chọn chế độ hoạt động của mạch đếm sản phẩm.Khối điều khiển có 4 nút nhấn được kéo lên nguồn Vcc qua điện trở 10kΩ.Khi nút nhấn chưa được nhấn thì mức điện áp tại cái chânP1.0,P1.2,P1.4,P1.6 của

vi điều khiển đang ở mức cao (mức 1).Khi nút được nhấn thì điện áp tại các chân P1.0,P1.2,P1.4,P1.6 sẽ bằng điện áp tại GND

• Chức năng của các nút nhấn:

- Nút nhấn MODE là nút nhấn chọn chế độ đếm của mạch.Đếm lên hoặc đếm xuống

- Nút UP là nút nhấn để tăng 10 sản phẩm cho mỗi lần nhấn

- Nút DOWN là nút nhấn để giảm 1 sản phẩm cho mỗi làn nhấn

- Nút SET là nút chọn số lượng sản phẩm cần đếm trong khoảng từ 01 đến 99 sản phẩm

Trang 18/28

1 Khối xử lý

Hình 3- 4: Sơ đồ nguyên lý của khối xử lý

Khối xử lý dùng vi điều khiển AT89S52 để xử lý các tín hiệu từ các nút điều khiển và hiển thị trên led 7 đoạn.Khối xử lý bao gồm khối tạo dao động sử dụng thạch anh 12Mhz,khối reset sẽ tái khởi động lại hoạt động của vi điều khiển khi cấp nguồn hoặc nhấn nút,khối báo hiệu sử dụng còi chip 5Vdc để báo hiệu khi mạch đã đếm xong sản phẩm,còi chíp được nối qua cực C của transistor PNP,cực E nối lên nguồn và cực B được nối qua điện trở 10kΩ tới chân P3.2 của vi điều khiển.Còi chip chỉ hoạt động khi chân P3.2 ơ mức cao

3.2.3 Khối hiển thị

Hình 3- 5: Sơ đồ nguyên lý của khối hiển thị

Khối hiện thị bao gồm 2 led 7 đoạn màu đỏ, 1 led xanh dương và 1 led xanh lá cây.2 led 7 đoạn màu đỏ hiển số lượng sản phẩm đểm được từ 00 đến 99.Led xanh

lá cây sáng khi chế độ đếm lên được chọn và led xanh dương sáng khi chế độ đếm xuống được chọn

• Cách tính điện trở trong khối hiển thị:

- Đối với điện trở mắc với led 7 doan : ta chọn dòng qua led 7 đoạn và Suy ra Chọn điện trở 220Ω

- Đối với điện trở mắc với led xanh lá cây và xanh dương công thức tính cũng giống như led 7 đoạn nên ta cũng chọn điện trơ 220 Ω

Trang 20/28

3.3 Sơ đồ nguyên lý tổng quát của mạch

Hình 3- 6: Sơ đồ nguyên lý tổng quát của mạch

Ngõ ra chân 1 của IC LM358 được nối đến chân P3.4 của vi điều khiển.Vi điềukhiển sẽ dựa vào tín hiệu được đưa vào chân P3.4 để đếm sản phẩm,vi điểu khiển sẽđếm 1 sản phẩm khi cấp xung clock cạnh lên vào chân P3.4.Khi mạch đếm tới 99sản phẩm khi sản phẩm thứ 100 đi qua mạch sẽ reset về 00 đồng thời phát ra âmthanh do còi chip phát để báo hiều rẳng mạch đã đếm xong 100 sản phẩm.Ta có thểchọn chế độ đếm lên từ 00 đến 99 hoặc đếm xuống từ 99 đến 00

3.4 Sơ đồ mạch in

Hình 3- 7: Sơ đồ mạch in

Sơ đồ mạch in được thực hiện trên phần mềm Orcad

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN

5.1 Ưu nhược điếm của mạch

• Ưu điểm :

- Mạch được gia công đúng với yêu cầu đề tài

- Mạch có nhiều chức năng đáp ứng cho nhiều mục đích sử dụng

- Mạch có khả năng đếm chính sản số sản phẩm được đưa qua mạch

- Mạch hoạt động ổn định trong điều kiện không bị nhiễu bức xạ ánh sánghồng ngoại từ môi trường bên ngoài

- Mạch dễ chế tạo,dễ sử dụng và chi phí gia công thấp

• Nhược điểm :

- Dễ bị nhiễu bởi bức xạ ánh sáng hồng ngoại từ môi trường bên ngoài

- Không đếm được các sản phẩm có kích thước nhỏ

- Không đếm được cùng lúc nhiều sản phẩm đi qua,mỗi lần chỉ đếm một sảnphẩm

5.2 Ứng dụng

Mạch đếm sản phẩm sử dụng cảm biến hồng ngoại được ứng dụng rộng rãitrong các dây chuyền sản xuất của các công ty,xí nghiệp và các hộ gia đình.Ví dụnhư :

- Được dùng để đếm các sản phẩm đi qua các dây chuyền nhà máy

- Đươc dùng để đếm số lượng người vào ra nhà máy

- Đươc dùng để đếm tốc độ động cơ

5.3 Hướng phát triển

Ngày nay các mạch điện tử ngày càng phát triển về chức năng và công dụngcho nên yêu cầu về cải thiện hiệu suất hoạt động của các mạch điện tử ngày càngđược nâng cao,đối với mạch đếm sản phẩm sử dụng cảm biến hồng ngoại cũngkhông ngoại lệ,trong tương lai mạch đếm này sẽ phát triển hơn nữa sử dụng

Trang 24/28

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Anh:

[1] www.alldatasheet.com

unsigned char led[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};

void delay_ms(unsigned int t)

{

if(i==99){

i = -1;

} i++;

while(dem==1){

hienthi(i);

}if(i==0){

}

if(mode==2&set==0)

{

if(dem==1)

Trang 30/28

i = 100;

}i ;

while(dem==1){

hienthi(i);

}if(i==0){

hienthi(i);

}if(i==k){

}if(i==k){

P3_2 = 0;

delay_ms(2000);

P3_2 = 1;

Trang 32/28

}}