MẠCH đếm số XE VÀO RA DÙNG IC số HIỂN THỊ lên LED 7 đoạn (có sơ đồ mạch)

MẠCH đếm số XE VÀO RA DÙNG IC số HIỂN THỊ lên LED 7 đoạn (có sơ đồ mạch) MẠCH đếm số XE VÀO RA DÙNG IC số HIỂN THỊ lên LED 7 đoạn (có sơ đồ mạch) MẠCH đếm số XE VÀO RA DÙNG IC số HIỂN THỊ lên LED 7 đoạn (có sơ đồ mạch) MẠCH đếm số XE VÀO RA DÙNG IC số HIỂN THỊ lên LED 7 đoạn (có sơ đồ mạch)

SỐ HIỂN THỊ LÊN LED 7 ĐOẠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 3

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐẾM 5

1.1 GIỚI THIỆU 5

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về hoạt động của mạch 5

1.1.2 Giới thiệu sơ lược về IC đếm (IC 40192) 5

1.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU 6

1.2.1 Đặt vấn đề 6

1.2.2 Mục đích nghiên cứu 6

CHƯƠNG 2 MẠCH ĐẾM SỐ XE VÀO/RA DÙNG IC SỐ 7

2.1 CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ DÙNG TRONG MẠCH 7

2.1.1 IC 74LS47 7

2.1.2 IC 40192 9

2.1.3 IC 4093 11

2.1.4 LED 7 ĐOẠN 12

2.1.5 LED 13

2.2 GIỚI THIỆU VỀ MẠCH 14

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH TỔNG QUÁT 15

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI 15

3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CHO TỪNG KHỐI 15

3.2.1 Khối nguồn 15

3.2.2 Khối tạo xung clock 16

3.2.3 Khối đếm 16

3.2.4 Khối giải mã 17

3.2.5 Khối hiển thị 17

3.3 S 18

3.4 THIẾT KẾ PCB 19

CHƯƠNG 4 THI CÔNG PHẦN CỨNG 20

20

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 21

5.1 KẾT QUẢ 21

5.2 ỨNG DỤNG 21

5.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1: IC đếm 40192 5

Hình 2-1: IC 74LS47 7

Hình 2-2: Sơ đồ chân của IC 74LS47 8

Hình 2-3: IC 40192 9

Hình 2-4: Sơ đồ chân của IC 40192 9

Hình 2-5: IC 4093 11

Hình 2-6: Bảng sự thật cổng NAND 11

Hình 2-7: Sơ đồ chân của IC 4093 11

Hình 2-8: Led 7 đoạn anode chung 12

Hình 2-9: Bảng mã hiển thị của led 7 đoạn có anode chung 13

Hình 2-10: Led 13

Hình 2-11: Cấu tạo bên trong của Led 13

Hình 2-12: sơ đồ tổng quát về mạch đếm số xe vào/ra 14

Hình 3-1: Sơ đồ khối cho toàn mạch 15

Hình 3-2: Adapter 5V DC 15

Hình 3-3: Khối tạo xung clock 16

Hình 3-4: Khối đếm 16

Hình 3-5: Khối giải mã 17

Hình 3-6: Khối hiển thị 17

Hình 3-7: Sơ đồ nguyên lý của mạch đếm số xe vào/ra 18

Hình 3-8: Sơ đồ mạch in của mạch đếm số xe 19

Hình 4-1: Mạch thực tế 20

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐẾM

1.1 Giới thiệu

Mạch đếm số xe vào ra là mạch được sử dụng rất phổ biến hiện nay Mạch nàythường được dùng để đếm và kiểm tra số lượng xe có trong bãi xe ở các công ty,bệnh viện, trường học, siêu thị… Mạch đếm số xe được hiển thị lên led 7 đoạn,mạch này có thể đếm số lượng xe lên đến 999

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về hoạt động của mạch

Giã sử như xe vào khi đó ta lần lượt nhấn nút ở cửa vào thì trên khối hiển thị led 7đoạn sẽ lần lượt tăng lên một số ở hàng đơn vị Tương tự như vậy, khi xe ra cũngnhấn nút ở cửa ra thì led 7 đoạn ở hàng đơn vị sẽ giảm đi một số

1.1.2 Giới thiệu sơ lược về IC đếm (IC 40192)

Có thể nói đây là IC chủ yếu trong mạch đếm số xe IC này vừa có thể đếm lên vàđếm xuống Muốn đếm lên hay đếm xuống thì tùy thuộc vào cách nối dây vào chân

IC, thông thường ở cửa vào dây sẽ được đi vào chân CLKU (đếm lên) còn ở cửa radây sẽ đi vào chân CLKD (đếm xuống) Ở phần sau trong bài báo cáo ta sẽ tìm hiểu

kỹ hơn về IC này

Hình 1-1: IC đếm 40192

1.2 Hướng nghiên cứu

1.1.3 Đặt vấn đề

Qua phần giới thiệu sơ lược về mạch đếm số xe thì chúng ta cũng đã biết được hoạtđộng của nó như thế nào Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ

và điện tử thì một mạch đếm số xe vào/ra ở các bãi xe là một tiện ích cần thiết trongviệc đếm, kiểm tra được số lượng xe ở trong nhà xe của các trường học, bệnhviện… Để giải quyết cho vấn đề trên tôi xin giới thiệu một mạch đếm số xe vào/rađơn giản cùng với một số linh kiện khác

1.1.4 Mục đích nghiên cứu

Mục đích của mạch đếm số xe vào/ra là nghiên cứu về nguyên lý hoạt động củamạch cùng với một số linh kiện khác để phục vụ cho nhu cầu của con người trongthời buổi ngày càng phát triển hiện nay Qua việc tìm hiểu, sinh viên đã được hệthống lại các kiến thức đã được học tại trường Đại học Tôn Đức Thắng, từ nhữngkiến thức đã học sinh viên có thể áp dụng vào thực tế và nâng cao về kiến thứcchuyên môn cho bản thân

CHƯƠNG 2 MẠCH ĐẾM SỐ XE VÀO/RA DÙNG IC SỐ

1.3 Các linh kiện điện tử dùng trong mạch

1.1.5 IC 74LS47

1.1.1.1 IC 74LS47

Hình 2-2: IC 74LS47

Đây là IC có khả năng chuyển từ mã nhị phân sang các số hiển thị lên led 7 đoạn

IC này có ngõ ra tích cực mức thấp nên phía ngõ ra chân nào xuất ra mức 0 thìthanh led 7 đoạn tương ứng sẽ sáng

1.1.1.2 Thông số của IC 74LS47

- Điện áp cung cấp: từ 4.75V đến 5.25V

- Dòng điện cung cấp: khoảng 13mA

- Nhiệt độ có thể chịu được: 0 đến 70 độ C

- Điện áp ngõ ra: từ 0V đến 3.4V

1.1.1.3 Sơ đồ chân của IC 74LS47

[1] Hình 2-3: Sơ đồ chân của IC 74LS47

- Chân 1,2,6,7: là các chân tín hiệu ngõ vào của IC được nhận từ các chân ngõ

ra của IC đếm 40192 dưới dạng mã nhị phân

- Chân 3: chân LT (Lamp Test) dùng để kiểm tra các đèn của led 7 đoạn, nếuchân LT mức 0 thì tất cả các led đều sáng

- Chân 4 (RBO): chân này thường được để không hay nối lên Vcc, nếu nốixuống âm thì tất cả các led đều sẽ tắt

- Chân 5 (RBI): chân này thường để không hay nối lên Vcc, ý nghĩa của chânnày là dùng để xóa số 0 không có nghĩa Ví dụ như số 0 sau số thập phân, số

0 trước một số nguyên có nghĩa

- Chân 8 (GND): là chân nối đất

- Chân 9 đến 15: là các ngõ ra thường để nối với các chân tương ứng trên led 7đoạn để hiển thị thành số

- Chân 16 (Vcc): là chân nối lên dương

1.1.6 IC 40192

1.1.1.4 IC40192

Đây là IC vừa có thể đếm lên vừa có thể đếm xuống, rất thích hợp cho mạch đếm số

xe vào/ra Đếm lên thì xung clock sẽ nối vào chân CLKU, đếm xuống thì xungclock nối vào chân CLKD, vì vậy chân CLKU sẽ nối với cửa vào và chân CLKD sẽnối với của ra

Hình 2-4: IC 40192.

1.1.1.5 Sơ đồ chân của IC 40192

Hình 2-5: Sơ đồ chân của IC 40192 [2]

- Chân 1,9,10,15 là các chân tín hiệu ngõ vào của IC, các chân này thườngđược nối với chân số 14 (chân RESET) xuống mass để RESET lại bộ đếm

- Chân 2,3,6,7 là các chân tín hiệu ngõ ra của IC, thường nối với các chân A,

B, C, D ngõ vào của IC giải mã Khi nhận được xung clock IC sẽ đếm và tiếnhành xuất ra mã nhị phân cho các chân này

- Chân 4 (CLKU): chân này sẽ nhận xung clock và tiến hành đếm lên

- Chân 5 (CLKD): chân này sẽ nhận xung clock và tiến hành đếm xuống

- Chân 8 (GND): chân này sẽ được nối mass

- Chân 11 (LOAD): chân này thường được nối lên Vcc để mạch hoạt động ổnđịnh

- Chân 12 (CARRY): chân này khi cấp điện sẽ luôn ở mức 1, được nối vớichân CLKU của IC hàng kế tiếp để tiếp tục đếm lên cho IC ở hàng đó

- Chân 13 (BORROW): cũng tương tự như chân 12 nhưng chân này sẽ đượcnối với chân số CLKD của IC hàng kế tiếp để tiếp tục đếm xuống cho IC ởhàng đó

- Chân 14 (RESET): hay còn được gọi là chân CLEAR (xóa) dùng để RESETlại bộ đếm về 0.

- Chân 16 (Vcc): chân này của IC sẽ nối lên Vcc

1.1.7 IC 4093

1.1.1.6 IC 4093

Là IC có khả năng tạo dao động Chức năng chính của IC này trong mạch là tạo raxung clock cấp cho IC đếm IC này được tích hợp từ 4 cổng NAND nên IC cónguyên lí hoạt động giống như cổng NAND

Hình 2-8: Sơ đồ chân của IC 4093 [3]

- Chân 1,2,5,6,8,9,12,13 là các chân ngõ vào của cổng NAND trong IC

- Chân 3,4,10,11 là các chân ngõ ra của cổng NAND trong IC

- Chân 7 là chân nối mass

- Chân 14 là chân nối lên Vcc

1.1.8 LED 7 ĐOẠN

Led 7 đoạn có 2 loại: anode chung (dương chung) và cathode chung (âm chung) Vìngõ ra của IC 74LS47 là tích cực mức thấp nên mạch này sẽ dùng led 7 đoạn loạianode chung Chân 3,8 là chân chung được nối lại với nhau, các chân còn lại dùng

để điều kiển các đèn sáng tắt, kích mức 0 thì thanh led tương ứng với chân đó sẽsáng

Hình 2-9: Led 7 đoạn anode chung [4]

Led 7 đoạn cấu tạo từ 7 led đơn được nối lại với nhau như hình 2-8 Ngoài ra còn 1led nhỏ ở chân dp dùng để hiển thị dấu chấm nhưng ở mạch này sẽ không sử dụngđến led này

Vì led 7 đoạn chứa các led đơn bên trong nên muốn bảo vệ led ta sẽ dùng điện trở,dòng điện để led hoạt động là khoảng từ 15mA đến 25mA Do đó, ta sẽ dùng điệntrở 220Ω để hạn dòng cho led

Hình 2-10: Bảng mã hiển thị của led 7 đoạn có anode chung [5]

Hình 2-12: Cấu tạo bên trong của Led [6]

Ngày nay đèn Led được ứng dụng rộng rãi dùng làm các đèn hiển thị, đèn báo trongcác mạch điện tử, dùng để trang trí, dùng làm mạch đèn giao thông Ở mạch này ta

sử led để báo có tín hiệu, tương ứng với một xe đi qua

1.4 Giới thiệu về mạch

Vì mạch có số lượng xe đếm lên đến 999 nên sẽ có ba tầng: 1 tầng hàng đơn vị, 1tầng hàng chục và 1 tầng hàng trăm Mỗi tầng gồm 1 IC đếm,1 IC giải mã và 1 led 7đoạn hiển thị số, riêng ở tầng hàng đơn vị IC đếm được nối với khối tạo tín hiệu cấpxung clock để đếm cho toàn mạch Khối tạo tín hiệu bao gồm IC 4093 và 2 nút nhấn

ở cửa vào và cửa ra Chương 3 sẽ được nói thêm kĩ hơn về các khối và chức năngcủa từng khối trong mạch

Hình 2-13: sơ đồ tổng quát về mạch đếm số xe vào/ra

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH TỔNG QUÁT

1.5 Sơ đồ khối

Hình 3-14: Sơ đồ khối cho toàn mạch

1.6 Sơ đồ nguyên lý cho từng khối

Hình 3-16: Khối tạo xung clock

Chức năng: tạo xung clock (mức 0) cấp cho khối đếm

1.1.12 Khối đếm

Hình 3-17: Khối đếm

Chức năng: nhận xung clock từ khối tạo tín hiệu và tiến hành đếm, đồng thời xuất ra

mã nhị phân chuyển tới khối giải mã

1.1.13 Khối giải mã

1.7 Sơ đồ nguyên lý tổng quát của mạch.

Hình 3-20: Sơ đồ nguyên lý của mạch đếm số xe vào/ra Giải thích nguyên lý hoạt động: nhìn vào sơ đồ nguyên lí ta thấy khi xe vào nhấn

nút nhấn ở cửa vào thì ngõ ra của cổng NAND (IC 4093) là mức 0 đưa vào chânCLKU thì ngõ ra QD, QC, QB, QA là 0001 rồi chuyển đến IC giải mã, giải mã racác ngõ ra tiếp đó chuyển đến led 7 đoạn để hiển thị số 1, tương tự cho các số2,3…,9 Khi hiển thị đến 9 (1001) nhấn nút thêm một lần nữa, ngõ ra đang ở số 9

mà gặp gặp cạnh xuống của xung clock thì chân TCU của IC đếm hàng đơn vị sẽchuyển từ mức 1 xuống mức 0 cấp cho chân CLKU của IC đếm hàng chục, rồi sau

đó là một cạnh lên của xung clock ở chân TCU thì giá trị ngõ ra sẽ từ 1001 chuyểnthành 0000 như vậy sẽ hiển thị ra số 10 Giải thích tương tự cho chân TCD nhưnglần này ngõ ra sẽ chuyễn từ giá trị 0000 sang 1001 và xét tại chân CLKD Điều nàygiải thích cho cách nối dây của 3 tầng trên mạch: khi hàng đơn vị đếm lên chuyển từ

1.8 Thiết kế PCB

Hình 3-21: Sơ đồ mạch in của mạch đếm số xe

Sơ đồ mạch in này được thiết kế và vẽ trên phân mền altium Sau đó sẽ in mạch và

ủi mạch in trên một board đồng Tiếp theo sẽ rửa mạch bằng nước pha với bột sắt.Sau đó khoan mạch theo sơ đồ mạch in và cuối cùng là gắn linh kiện vào và hànchì

CHƯƠNG 4 THI CÔNG PHẦN CỨNG

Hình 4-22: Mạch thực tế

Mạch sau khi đã được gắn linh kiện và hàn chì Cắm nguồn và kiểm tra thì thấymạch hoạt động đúng với mô phỏng

- Mạch đáp ứng được yêu cầu của đề tài.

- Khi xe vào hoặc ra nhấn nút thì số lượng xe sẽ tăng hoặc giảm

- Mạch dễ dàng chế tạo và ít tốn kém

1.10 Ứng dụng

Hiện nay mạch đếm số xe vào ra được sử dụng khá nhiều và rộng rãi ở các nơi côngcộng như trường học, siêu thị, các cao ốc… mạch có khả năng đếm số lượng xe lênđến 999 nên các nhà xe phải thiết kế sao cho phù hợp

- Cũng có thể phát triển thay nút nhấn bằng các loại cảm biến nhằm mục đíchtạo ra xung clock như cảm biến hồng ngoại, cảm biến quang… các cảm biếnnày sẽ phát hiện được vật cản và sẽ tự động đếm thay vì phải nhấn nút

TÀI LIỆU THAM KHẢO