thiết kế mạch đếm thuận nghịch từ 00 99

Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM THUẬN NGHỊCH TỪ 00-99 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN THỊ NHUNG LỚP : 112172A GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MƠN HỌC MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 Ý TƯỞNG THỰC HIỆN 1.3 ỨNG DỤNG CỦA MẠCH CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 2.1.1 ĐIỆN TRỞ .7 2.1.2 TỤ ĐIỆN 10 2.1.3 CUỘN CẢM 14 2.1.4 MÁY BIẾN ÁP .15 2.1.5 IC 7805 17 2.1.6 IC 74192 18 2.1.7 IC 7447 19 2.1.8 IC 7414 20 2.2 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CÁC KHỐI TRONG MẠCH 21 2.2.1 SƠ ĐỒ KHỐI TOÀN MẠCH 21 2.2.2 KHỐI NGUỒN 21 2.2.3 KHỐI THU PHÁT 23 2.2.4 KHỐI ĐẾM 25 2.2.5 KHỐI GIẢI MÃ 26 2.2.6 KHỐI HIỂN THỊ 27 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 28 3.1: SƠ ĐỒ KHỐI NGUỒN 28 3.2: SƠ ĐỒ KHỐI THU PHÁT TÍN HIỆU 29 3.3: SƠ ĐỒ KHỐI HIỂN THỊ 30 GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3.4: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 31 3.4.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH 31 3.4.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 32 3.4.3 MẠCH IN VÀ SƠ ĐỒ ĐI DÂY 34 GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MƠN HỌC LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, sống người thay đổi ngày tốt hơn, mang lại tiện lợi với trang thiết bị đại phục vụ cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Góp phần vào nghiệp nghành kỹ thuật Điện - Điện tử góp phần không nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Trong tích hợp mạch Điện - Điện tử ngày trở lên thiết yếu mà công nghệ ngày phát triển tiến tới thời đại vi xử lý, mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích dần loại bỏ thay vào mạch gọn nhẹ ưa chuộng Những thành tựu biến tưởng chừng khơng thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống tinh thần cho người Trong có ngành “Kỹ thuật số” có vai trò quan trọng áp dụng việc điều khiển số công nghệ đại Kỹ thuật số đời làm thành cách mạng lĩnh vực sống đại từ nồi cơm, máy giặt, điều hòa, điện thoại v.v đến truyền hình, chụp ảnh, công nghệ thông tin.Những ứng dụng quan trọng cơng ty lớn nhỏ khơng thể kể hết.Sản xuất trực tiếp từ nhà máy tham quan doanh nghiệp sản xuất, chúng em thấy nhiều khâu tự động hóa q trình sản xuất Một khâu đơn giản sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm làm đếm cách tự động Tuy nhiên với doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa chưa hoàn toàn áp dụng khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì sản phẩm sử dụng nhân cơng.Từ điều thấy chúng em muốn giúp mơt điều nhỏ để giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay, giúp tăng hiệu suất làm việc tính xác cơng việc lên nhiều lần.Vậy chúng em định thiết kế mạch đếm thuận nghịch từ 00 -99 Chúng em định làm mạch phù hợp với thực tế thực có ý nghĩa với chúng em đóng góp phần nhỏ cho xã hội GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nhận thấy khả ứng dụng rộng rãi mạch đếm 00- 99.Chúng em nghiên cứu thiết kế mạch hướng dẫn nhiệt tình Nguyễn Thị Nhung, giáo viên khoa điện-điện tử Vì kiến thức kinh nghiệm chúng em hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi sai xót Chúng em mong giá quý thầy cô bạn bè, để đồ án hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ! GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung Từ thực tế, chúng em thấy nhiều mạch đếm ứng dụng Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng mà sử dụng nhân cơng Từ điều thấy khả chúng em, chúng em muốn làm điều nhỏ để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phép tăng hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác cao Đối với nơi có nhiều dịch vụ tiện ích cho người xe bus , cửa hàng Vậy nên chúng em định thiết kế chế tạo: MẠCH ĐẾM THUẬN NGHỊCH TỪ 00 – 99 1.2 Ý tưởng thực Trong thời đại nay,dưới bùng nổ phát triển công nghệ Đặc biệt ngành công nghệ điện tử kỹ thuật số mạch ứng dụng vào thực tế nhiều Các thiết bị điện tử số dù đơn giản đại đến đâu hướng tới tiện lợi cho người sử dụng Trước yêu cầu đòi hỏi cấp thiết sống Nhóm đồ án chúng em bắt tay vào tìm hiểu thiết kế “ Mạch đếm thuận nghịch từ 00 – 99 ” Dưới hướng dẫn cô Nguyễn Thị Nhung thầy cô giáo khoa giúp đỡ chúng em thực ý tưởng 1.3 Ứng dụng mạch Đếm số lượng vật cách tự động, hiển thị LED Mạch đếm sử dụng công việc đếm số xe vào, số người vào siêu thị… GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu linh kiện sử dụng mạch 2.1.1 Điện trở * Khái niệm, ký hiệu điện trở: Điện trở linh kiện điện tử thụ động, có khả cản trở dòng điện, tạo sụt áp Ký hiệu điện trở: R + Điện trở xá định bằng biểu thức: + Đơn vị tính: om (Ω) -3 ( 1Ω = 10 KΩ = 10-6 MΩ) + Điện trở chia làm loại điện trở cố định điện trở biến đổi R Điện trở cố định Biến trở (chiết áp) Biến trở (hiệu chỉnh) Hình 2.1: Các loại điện trở * Các thông số điện trở - Giá trị điện trở phụ thuộc vào vật liệu, kích thước, độ dài điện trở Bên cạnh giá trị điện trở sai lệch cho phép với giá trị tiêu chuẩn, đặc tính cần thiết bao gồm khả chịu tải hệ số nhiệt độ * Giá trị giới hạn - Các giá trị giới hạn đưa nhà sản xuất giá trị, vượt làm thay đổi tham số linh kiện chí phá hỏng linh kiện Các giá trị giới hạn không vượt Các giá trị giới hạn gồm có: GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page Trường ĐHSPKT Hưng n ĐỒ ÁN MƠN HỌC + Cơng suất cực đại cho phép: Pmax + Điện áp làm việc cực đại cho phép: Umax + Nhiệt độ cực đại cho phép * Phân loại điện trở - Phân loại theo cấu tạo có loại: + Than ép: loại có cơng suất < 3W hoạt động tần số thấp + Màng than: loại có cơng suất >3W họt động tần số cao + Dây quấn: loại có cơng suất >5W hoạt động tần số thấp - Phân loại theo công suất + Cơng suất nhỏ: kích thước nhỏ + Cơng suất trung bình: kích thước lớn + Cơng suất lớn: kích thước lớn * Xác định chất lượng điện trở - Để xác định chất lượng điện trở, có phương pháp sau: + Quan sát bằng mắt: kiểm tra xem màu sắc thân điện trở + Dùng đồng hồ vạn kết hợp với chỉ số ghi thân điện trở để xác định chất lượng điện trở -Những hư hỏng thường gặp điện trở: + Đứt: Đo không lên + Cháy: Do làm việc công suất chịu đựng + Tăng trị số: Thường xảy điện trở bột than, lâu ngày hoạt tính lớp bột than bị biến chất làm tăng trị số điện trở + Giảm trị số: Thường xảy điện trở dây quấn bị chạm số vòng dây GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC * Biến trở - Công dụng: dùng để biến đổi (thay đổi giá trị điện trở, qua làm thay đổi điện áp dòng điện biến trở Biến trở ( chiết áp ) Biến trở ( hiệu chỉnh ) Hình 2.2: Biến trở + Biến trở thường: đòi hỏi điều chỉnh với độ xác khơng cao + Biến trở ( hiệu chỉnh ): để điều chỉnh độ xác mạch điện -Biến trở có loại loại than loại dây quấn + Biến trở dạng dây quấn với công suất cao, thường chỉ sử dụng trường hợp đòi hỏi khả chịu tải lớn Các biến trở loại màng mỏng ngược lại sử dụng với số lượng lớn Chúng “chiết áp” điều chỉnh bằng tay, không dùng dụng cụ + Đối với biến trở loại than: thực tế có loại A B  Loại A: chỉnh thay đổi chậm sử dụng để thay đổi âm lượng lớn, nhỏ amply, cassette, radio, tv chỉnh độ tương phản , chỉnh độ sáng tivi… biến trở loại A có tên gọi biến trở tuyến tính  Loại B: chỉnh thay đổi đột biến nhanh, sử dụng chỉnh âm sắc trầm, bổng amply, biến trở loại B có tên gọi biến trở phi tuyến hay trở loga Cách đo biến trở để xá định giá trị xác định loại A,B:  Vặn đồng hồ vạn thang đo om (Ω)  Đo cặp chân 1, chiếu với giá trị than biến trở  Đo tiếp cặp chân 1, dùng tay vặn thử biến trở xem giá trị hiển thị đồng hồ có thay đổi hay khơng  Nếu thay đổi chậm: ta xác định VR loại A GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC  Nếu thay đổi nhanh: ta xác định VR loại B  Chú ý: - Nếu kim đồng hồ thay đổi, lại chuyển vị trí ∞ biến trở bị đứt - Nếu kim đồng hồ thay đổi, chuyển vị trí ∞, sau lại trở lại vị trí gần biến trở bị bẩn, rỗ mặt than  Ứng dụng điện trở: Điện trở có mặt khắp nơi mạch điện, điên tử điện trở linh kiện quan trọng thiếu mạch điện điện tử.Trong mạch điện, điện trở có tác dụng trở hạn dòng, phân áp… Ngồi điện trở nhiều ứng dụng khác mạch điện hàng ngày 2.1.2: Tụ điện ** Khái niệm, ký hiệu tụ điện - Khái niệm: tụ điện linh kiện điện tử thụ động, dùng để làm phần tử tích trữ giải phóng lượng mạch điện Ký hiệu tụ điện: C Được xác định bằng biểu thức: C (Xc ) Đơn vị tính: Fara (F) GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page 10 Trường ĐHSPKT Hưng n - ĐỒ ÁN MƠN HỌC Dòng họ 78xx cho nhiều loại ổn áp khác VD: 7805 cho điện áp ổn định 5V Điện áp vào 78xx điện áp chiều C = 10.100 = 1000µF Với giá trị ta chọn tụ là: 1000µF GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page 29 Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MƠN HỌC 3.2: Sơ đồ khối thu phát tín hiệu Hình 3.2: Khối thu phát tín hiệu * Lựa chọn linh kiện - Led thu phát có loại: loại chân chân Trong đồ án chúng em sử dụng loại chân giá thành rẻ mà hiệu Led phát màu trắng, Led thu màu đen 3.3: Sơ đồ khối hiển thị GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page 30 Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MƠN HỌC Hình 3.3: Sơ đồ khối hiển thị * Lựa chọn linh kiện: - Cổng NOT cổng logic có ngõ vào ngõ A= - Kí hiệu: Hình 3.4: Cổng NOT GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page 31 Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MƠN HỌC - Có nhiều IC cấu tạo tích hợp nhiều cổng NOT IC 7404, IC 7413, IC7414…Đồ án ta sử dụng IC 7414 - IC mã hóa - đếm Có nhiều loại IC dùng để mã hóa như: IC74192, IC74193, Trong đồ án ta sử dụng IC 74192 - IC giải mã Các IC hỗ trợ đếm, giải mã led CD4511, 74HC247, 74HC48 Trong mạch ta dùng IC 7447 để giải mã - Led hiển thị Trong thiết bị, để hiển thị trạng thái hoạt động thiết bị cho người sử dụng với dãy số đơn người ta sử dụng Led đoạn để hiển thị Vậy để hiển thị từ 00 đến 99 số vào mạch ta sử dụng led GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page 32 Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3.4 Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt động toàn mạch 3.4.1 Sơ đồ ngun lý tồn mạch Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 3.4.2 Nguyên tắc hoạt động toàn mạch - Nguồn chiều +Sau sử dụng máy biến áp ta nguồn 12V AC Sau ta cho nguồn qua chỉnh lưu cầu ta nguồn DC qua tụ san phẳng điện áp, san phẳng tần số sau cho qua IC 7805 để có nguồn 5V DC để sử sụng cho toàn mạch + Khi cấp nguồn chiều 5V cho mạch có trường hợp xảy tín hiệu qua tín hiệu khơng qua GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page 33 Trường ĐHSPKT Hưng n ĐỒ ÁN MƠN HỌC -Khi khơng có tín hiệu qua +Led phát thu hoạt động bình thường đc cấp nguồn 5V Led phát phát để led thu nhận tín hiệu led thu nhận tín hiệu điện trở led thu giảm dần nên dòng điện thẳng xuống GND +Đầu vào cổng NOT mức cao, qua cổng NOT mức thấp tín hiệu vào IC 74192 xung mức thấp nên IC lúc không đếm, tín hiệu cho IC7447 lên khơng thị Led -Khi có tín hiệu vào +Tín hiệu che Led thu, led thu khơng nhận tín hiệu từ led phát nên điện trở led thu lớn +Đầu vào cổng NOT mức thấp qua cổng NOT đảo thành mức cao chân cửa IC 74192 tích hợp mức thấp lên nhảy trạng thái từ mã hóa lúc có đầu 0001 +Khi giải mã xong tín hiệu hiển thị lên led 01 giữ ngun trang thái có tín hiệu led nhảy trạng thái 02 Cứ có tín hiệu hoạt động -Tương tự với có tín hiệu +Tín hiệu che Led thu, led thu khơng nhận tín hiệu từ led phát điện trở led thu lớn Lúc đầu mức cao qua cổng NOT đảo thành mức thấp chân IC 74192 tích hợp mức cao lên nhảy trạng thái từ mã hóa lúc có đầu lùi đơn vị so với tín hiệu led thanh, người GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page 34 Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3.4.3 Mạch in sơ đồ dây Hình 3.6: Sơ đồ mạch in GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page 35 Trường ĐHSPKT Hưng n ĐỒ ÁN MƠN HỌC Hình 3.7: Sơ đồ dây 3.4.4: Hình ảnh sản phẩm Hình 3.8: Hình ảnh sản phẩm GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page 36 Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT LUẬN Khi nghiên cứu đề tài chúng em muốn phát huy thành ứng dụng kỹ thuật số nhằm tạo sản phẩm, thiết bị tiên tiến đạt hiệu cao sống Ngoài trình nghiên cứu thực đề tài hội để kiểm tra lại kiến thức học trường đồng thời phát huy tính sáng tạo khả giải vấn đề theo yêu cầu đặt Trong đồ án chúng em thức mạch đếm thuận nghịch bằng phương pháp đếm tín hiệu Như mỡi tín hiệu qua phải có thiết bị cảm nhận tín hiệu thiết bị gọi cảm biến (led thu phát) Khi có tín hiệu qua cảm biến nhận tạo thành xung điện đưa khối xử lý để tăng dần số đếm Tại thời điểm tức thời để xác định số đếm cần phải có hiển thị led Hướng phát triển đồ án: xuất nhiều cửa hang , siêu thị, gala oto, khâu đơn giản dây truyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm làm đếm cách tự động thay cho người nâng cao nâng suất lao động công ty Trong trình thực đồ án chúng em nhiều giúp đỡ thầy cô khoa điện – điện tử đặc biệt cô Nguyễn Thị Nhung tận tình chỉ bảo chúng em suốt q trình thực đồ án Do kiến thức hạn hẹp lên trình thực đồ án chúng em gặp nhiều sai xót, mong q thầy hội đồng khảo thí bỏ qua có hướng giúp đỡ chúng em hồn chỉnh đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page 37 Trường ĐHSPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÀI LIỆU THAM KHẢO ● Giáo trình “ Kỹ thuật số” - Tác giả : Phạm Ngọc Thắng – Bùi Thị Kim Thoa ● Sách linh kiện điện tử tác giả: Giảng viên Lê Thị Hồng Thắm Trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ● Sách sở đồ chân linh kiện bán dẫn tác giả: Dương Minh Trí – xuất lần thứ 5, Nhà xuất khoa học kỹ thuật ● Tìm Internet (google.com, tailieu.vn, dientuvietnam.vn, hoiquandientu.vn) GVHD: Nguyễn Thị Nhung Page 38 ... hiệu suất làm việc tính xác công việc lên nhiều lần.Vậy chúng em định thiết kế mạch đếm thuận nghịch từ 00 -99 Chúng em định làm mạch phù hợp với thực tế thực có ý nghĩa với chúng em đóng góp phần... chúng em định thiết kế chế tạo: MẠCH ĐẾM THUẬN NGHỊCH TỪ 00 – 99 1.2 Ý tưởng thực Trong thời đại nay,dưới bùng nổ phát triển công nghệ Đặc biệt ngành cơng nghệ điện tử kỹ thuật số mạch ứng dụng... Các thiết bị điện tử số dù đơn giản đại đến đâu hướng tới tiện lợi cho người sử dụng Trước yêu cầu đòi hỏi cấp thiết sống Nhóm đồ án chúng em bắt tay vào tìm hiểu thiết kế “ Mạch đếm thuận nghịch