ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN: MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM

MỤC LỤCPhần A: Giới thiệu……………………………………………………..1Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ……………………………………….2Nhận xét của gháo viên phản biện ……………………………………….3Lời mở đầu…………………………………………………………………4Lời cảm tạ……………………………………………….………………….6Mục lục …………………………………………….………………………7Phần B: Nội dung …………….……………………………………….8 I Giới thiệu các linh kiện sử dụng trong mạch ……….…………9 I.1 Led 7 đoạn ……………………………………………………………9 I.2.LM555 ……………………………………………………………….12 I.3.IC ĐẾM 7490 .......................................................................................15 I.4.IC GIẢI MÃ 7447 ……………………………………………………20 I.5.Một số linh kiện phụ:………………………………………………...24 II.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ ……………………………………………….27II.1.1.Sơ Đồ khối …………………………………………………………..27II.1.2.Sơ đồ nối chân …………………………………………………..…28II.2.Hoạt động:…………………………………………………………….29II.2.1 Phần phát:……………………………………….…………………29II.2.2 phần thu:……………………………………………………………30II.2.3 đếm,giải mã,hiển thị:……………………………………………....31 III.Nguyên lý hoạt động chung:……………………………………………...32 IV.Ưu, khuyết điểm:…………………………………………………………32 V.Mở rộng:…………………………………………………………………...33 VI.Kết quả: …………………………..………………………………………33

PHẦN A

GIỚI THIỆU

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

-1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỷ thuật làm cho cuộcsống của con người ngày càng được nâng cao về mọi mặt trong cuộc sống,trongsinh hoạt cũng như trong sản xuất.Với việc sử dụng khoa học kỹ thuật trong cuộcsống đã làm cho chất lượng cuộc sống được nâng cao rõ rệt, đặc biệt trong các xínghiệp đã làm nâng cao nâng suất lao động Đó là các mạch điện tử ứng dụng đãlần lượt ra đời thay cho các công nhân đứng máy.Các mạch điện này cho độ chínhxác cao và rất dễ sử dụng.Trong tài liệu này chúng tôi xin giới thiệu một mạch ứngdụng mà nó đã được ngoài thực tế đó là mạch đếm sản phẩm

2 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU

Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được số lượng sảnphẩm của máy tao ra một cách đơn giản,chính xác mà không cần tốn sức của côngnhân

Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là chạy một cách chính xác, ổn định,gọn nhẹ,dễlắp đặt,dễ sữa và rẽ tiền

3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Dựa trên phương pháp nghiêng cứu và phân tích đặc tính chức năng của các linhkiện,các IC và áp dụng những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn của giáoviên phụ trách để xây dựng nên một mạch có chức năng đếm sản phẩm hoạt độngtốt và đúng với yêu cầu đề tài

4.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Mạch đếm sản phẩm là mạch thuộc đề tài đồ án tốt nghiệp 1,nghiên cứu và thực

hiện đồ án tốt nghiệp 1 giúp sinh viên làm quen với việc làm đồ án tốt nghiệp,làmquen với cách học tự nghiên cứu,học tập và việc chung với nhóm,giúp sinh viênvận dụng các kiến thức đã học và cùng với sự hướng dẫn của giáo viên để thực hiệntốt mạch

Nhóm thực hiện đồ án cám ơn thầy Nguyễn Hoàng Việt đã tận tình hướng dẫn

và tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm chúng em hoàn thành tốt dề tài này

Nhóm thực hiện đồ án xin chân thành cám ơn quý thầy cô trong khoa điện tửcùng các bạn sinh viên trong khoa đã đóng góp ý kiến và kinh nghiệm trong quá trìnhthực hiện đề tài này

Tuy nhiên trong quá trình thực hiện do trình độ hiểu biết của em còn hạn chế, nêncòn xẩy ra nhiều sai sót mong thầy và các bạn góp ý bổ sung để em được hiểu biết hơntrong quá trình học tâp tiếp theo

Em xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM Ngày 16 tháng 06 năm 2009

Sinh viên thực hiện :

Nguyễn Bá Quang

Ngô Đình Danh

MỤC LỤC

Phần A: Giới thiệu……… 1

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ……….2

Nhận xét của gháo viên phản biện ……….3

Lời mở đầu………4

Lời cảm tạ……….……….6

Mục lục ……….………7

Phần B: Nội dung ……….……….8

I Giới thiệu các linh kiện sử dụng trong mạch ……….…………9

I.1 Led 7 đoạn ………9

I.2.LM555 ……….12

I.3.IC ĐẾM 7490 15

I.4.IC GIẢI MÃ 7447 ………20

I.5.Một số linh kiện phụ:……… 24

II.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ ……….27

II.1.1.Sơ Đồ khối ……… 27

II 1.2.Sơ đồ nối chân ……… …28

II II.2.Hoạt động:……….29

II.2.1 Phần phát:……….………29

II.2.2 phần thu:………30

II.2.3 đếm,giải mã,hiển thị:……… 31

III.Nguyên lý hoạt động chung:……… 32

IV.Ưu, khuyết điểm:………32

V.Mở rộng:……… 33

VI.Kết quả: ……… ………33

PHẦN B

NỘI DUNG

I.GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH

1.LED 7 ĐOẠN:

Đây là lọai đèn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đọan a, b, c, d, e,

f, g, bên dưới mỗi đọan là một led (đèn nhỏ) hoặc một nhóm led mắc song song(đèn lớn).Qui ước các đọan cho bởi:

Khi một tổ hợp các đọan cháy sáng sẽ tạo được một con số thập phân từ 0 9

-Sơ đồ logic của led 7 đoan:

.

LED anot chung LED catot chung

Đối với led 7 đoạn ta phải tính toán sao cho mỗi đoạn của led 7 đoạn có dòng điện từ 10 20mA Với điện áp khoảng 5V thì điện trở cần dùng là 270-330Ω; công suất là 1,4 Watt.

Bảng giá trị Led 7 Đoạn

IC 555 là mạch tích hợp analog- digital Nó được sử dụng rất nhiều trong thực

tế, đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển vì nếu kết hợp với các linh kiện RC thì nó có thể định thì hoặc tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích hay điều khiển các linh kiện bán dẫn công suất như Transistor , SCR , Triac…

Sơ đồ chân và cấu trúc

Vi mạch 555 được chế tạo thông dụng nhất là dạng vỏ Plastic

Chân 1: GND ( nối đất )

Chân 2: Trigger Input ( ngõ vào xung nảy )

Chân 3: Output ( ngõ ra )

Chân 4: Reset ( hồi phục )

Chân 5: Control Voltage ( điều khiển điện áp)

Chân 6: Threshold ( thềm- ngưỡng )

Chân 7: Dirchage ( xả điện )

Chân 8: +Vcc ( nguồn dương)

Bảng trạng thái hoạt động của LM555

V V

V

V CC = 5V

I SOURCE = 100Ma 2.75 3.3 - V

Bên trong vi mạch 555 có hơn 20 Transistor và nhiều điện trở thực hiện chức năngnhư hình trên gồm có:

2a.Cầu phân áp gồm có 3 điện trở 5KΩ nối từ nguồn +Vcc xuống mass cho ra 2điện áp thế chuẩn là 1/3 Vcc và 2/3 Vcc

2b.OP- AMP (1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ so sánh có ngõ I n

nhận điện

áp chuẩn 2/3 Vcc, còn ngõ I n thì nối ra ngoài chân 6 Tùy thuộc

2c.điện áp của chân 6 so với điện áp chuẩn 2/3 Vcc mà OP – AMP (1) có điện ápmức cao hay thấp để làm tín hiệu R (reset), điều khiển Flip-Flop (F/F)

2d.OP-AMP (2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ I n

nhận điện áp chuẩn 1/3 Vcc,còn ngõ I n

thì nối ra ngoài chân 2 Tùy thuộc điện áp chân 2 so với điện áp chuẩn1/3 Vcc mà op-amp (2) có áp thế ra mức cao hay mức thấp để làm tín hiệu S (Set),điều khiển Flip-Flop (F/F)

-Cấu trúc của IC LM555:

2e.Mạch Flip-Flop (F/F) là loại mạch lưỡng ổn kích một bên Khi chân Set (S) cóđiện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/F là ngõ Q lên mức cao và ngõ

Q xuống mức thấp Khi ngõ Set đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F khôngđổi trạng thái Khi chân Reset (R) có điện áp cao,thì điện áp này kích đổi trạng tháiF/F không đổi trạng thái Khi chân Reset (R) có điện áp cao thì điện áp này kích đổitrạng thái của F/F làm ngõ ra Q lên cao và ngõ Q xuống mức thấp Khi ngõ Resetđang ở mức cao xuống mức thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái

Hình 2: Cấu trúc của IC 555

2f.Mạch output là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải.Đây là mạch khuếch đại đảo, có ngõ vào là chân Q của F/F, nên khi Q ở mức caothì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp thấp (≈ 0V) và ngược lại, khi Q ở mức thấpthì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp cao (≈ Vcc)

2g.Transistor T1 có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4 V, là loại TransistorPNP Khi cực B nối ra ngoài bởi chân 4, có điện áp cao hơn 1.4V, thì T1 ngưngdẫn, nên T1 không ảnh hưởng đến hoạt động của mạch Khi chân 4 có điện trở trị số

nhỏ thích hợp nối mass thì T1 dẫn bão hòa, đồng thời cũng làm mạch OUTPUTdẫn bão hòa, và ngõ ra xuống thấp Chân 4 được gọi là chân Reset có nghĩa là nóReset IC 555 bất chấp tình trạng ở các ngõ vào khác Do đó, chân Reset dùng đểkết thúc xung ra sớm khi cần Nếu không dùng chức năng Reset thì nối chân 4 lên

-Công thức tính tần số dao động của mạch :

I.3.IC ĐẾM 7490 :

IC 7490 là IC 14 chân,trongđó:

Chân 14 nhận xung vào

Chân 12,11,9,8 dữ liệu ngõ ra

IC 7490 là IC đếm bất đồng bộ cơ bản và thông dụng Để được tiện lợi , mỗi mạch đếm được chia làm 2 phần : phần đầu là một FF với ngõ xung vào là A để chia đôi tần số ( mạch đếm 1 bit) , tần tiếp theo là 3 bộ FF với ngõ xung vào là B

để thực hiện việc chia 5 tần số

Muốn thực hiện mạch đếm đầy đủ ta áp can đếm ở ngõ ra và nối (ngoài IC) ngõ ra

QA đến ngõ vào B , lúc này số đếm nhị phân là QDQCQBQA(0001) Xung vào phảitương thích TTL và có độ rộng xung ít nhất là vài nano-

giây

Mỗi mạch đếm có 2 ngõ Reset (đặt lại) gọi R01 và R02 Vì 2 ngõ này đựơc nối AND với nhau nên để xoá mạch đếm (QA = QB =QC =QD =0) cả 2 ngõ Reset được đưa lên cao , và để mạch đếm có thể đếm lên phải đưa ít nhất 1 ngõ Reset xuống thấp Thường 2 ngõ này được nối chung với nhau và giữ ở mức thấp , khi muốn xoá mạch ta phải đưa 2 ngõ này lên cao trong chốc lát (ít nhất là vài chục

nano=giây) rồi đưa xuống thấp để cho phép mạch đếm lên 2 ngõ này là 2 ngõ bất đồng bộ vì tác động độc lập với đồng hồ (xung vào)

Ở mạch đếm thập giai IC 7490 còn có 2 ngõ Reset R91 và R92 Bình thường mộttrong 2 hoặc cả 2 ngõ này đều ở mức thấp , muốn ngõ ra có số đếm là 9 tức là

:

SƠ ĐỒ CÁC CỔNG LOGIC VÀ SƠ ĐỒ CHÂN:

BẢNG HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC CHÂN RESET

H: Tín hiệu ở mức cao

L :Tín hiệu ở mức thấp

X :giá trị tùy chọn BẢNG SỰ THẬT

Chú ý:khi chân Q0 nhận xung thi sẽ kết nối với ngõ ra để đếm cho ic giải mã một bit BCD

Bảng thông số hoạt động :

7 4 4 7

7 1 2 6

4 5

I.4.IC GIẢI MÃ 7447

Chân 1,2,6,7 tín hiệu ngõ vào

Chân 3 hiển thị số 0

Chân 4 kiểm tra led 7 đoạn

Chân 5 chốt trạng thái trước đó

Chân 8 nối nguồn GND

Chân 9,10,11,12,13,14,15 là mức logic ngõ ra

Chân 16 nối nguồn dương VCC

Sơ đồ chân logic:

Sơ đồ chân kết nối:

Chân 16 = VCCChân 8 = GND

Bảng sự thật

Sơ đồ hiển thị led 7 đoạn

Sơ đồ khối:

IC 7447 là IC giải mã led 7 đoạn.IC này thuộc họ TTL.Nó nhận tính hiệu BCD từngõ vào QA,QB,QC,QD của IC7490 để giải mã ra led 7 đoạn.IC này có chân 3(LT)dùng để kiển tra led tức là chân này nối với mức 0V thì các ngỏ ra đều là mức caohay led 7 đoạn hiển thị số 5(RBI).là chân cho phép hoạt động.chân BI dùng để ngắtchế độ hoạt động

Vì các chân ngõ ra của IC 7447 là mức thấp cho nên ta phải sử dụng led loạiAnot chung

I.5.Một số limh kiện phụ:

R e s i s t o r

Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể dẫn điện Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó

Trong đó:

U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V)

I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A)

R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω)

 là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân không  = 1, giấytẩm dầu = 3,6; gốm = 5,5; mica = 4 5

I.4.3 led: là loại diode phát quang khi phân cực thuận thì led sáng khi phân cực nghich thi led tắt

I.5.4 led hồng ngoại:có 2 loại

5.4.2 led thu :là loại led nhận xung kgi có cung phát ra từ led phát.nó có nhiệm vụ nhận xung và đưa vào bộ đếm của 7490.led thu co 2 loại (2 chân và 3 chân)

Chân 1 là chân ngõ ra Chân 2 nối mass Chân 3 nối nguồn i.5.5 transistor C18115 là loại npn dùng để khếch đại tín hiệu:

Ký hiệu:

Tin hiệu vào chân B và ra ở chân c

II.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ

1.1.SƠ ĐỒ KHỐI:

1.2 S Ơ ĐỒ NỐI CHÂN: ĐỒ NỐI CHÂN: ỐI CHÂN: N I CHÂN:

1.2 S Ơ ĐỒ NỐI CHÂN: ĐỒ NỐI CHÂN: ỐI CHÂN: N I CHÂN:

2.2.PHÂN THU

- Sơ đồ mạch :

R 8

U 3

7 4 4 7

7 1 2 6

4 5

1 0

8

5 3

A B C D E F G

4 5

1 0

8

5 3

A B C D E F G

ta có thể sử dụng output để kích cho transistor,ic… hoạt động

2.3.KHỐI

ĐẾM,GIẢI

MÃ,HIỂN

THỊ

Sơ đồ mạch in:

III.NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CHUNG

Khi có một sản phẩm đi qua diữa led thu và led phát thì led thu nhận đượcmột xung và cấp vào chân số 2 của IC555 lúc này mạch IC55 ở phần thu nhận đượcmột xung âm hẹp(do tín hiệu phát ra ở led phát ở mức cao) tác động tức thời ở ngõvào làm mạch thay đổi trạng thái và tại ngõ ra chân 3 sẽ có xung dương ra.đọ rộngxung ra có thời gian dài hay ngắn tùy thuộc mạch định thì RC,lúc này chân 14 củaIC7490 nhận được một xung từ chân 3 của phần thu, ,tức là có xung kích cạnh lênlúc đó IC7490 nhận được một xung thì tín hiệu ngõ ra A=1,B=0,C=O,D=O.Các tínhiệu dạng số này qua IC giải mã thì hiển thị thành số 1,như vậy khi có một xungkích hay một sản phẩm đi qua thì led sẽ hiển thị tăng dần lên

Khi hành đôn vị đếm được số 9 nếu có thêm một xung nữa thì cờ báo tràn ởchân 14 ở mức cao đồng thời reset led ở hàng đơn vị từ số 9 về số 0 lúc này nếu cóthêm một xung nữa thì led hàng chục tăng lên một cứ thế nếu hàng đơn vị tăng đến

9 thi hàng chục lại tăng thêm 1 do chân 14 của hang đơn vị nối với chân 11 củahàng chục.Vậy nếu ta mắc thêm nhiều ic nữa số ta có thể đếm dần lên tùy theo ýmuốn

Vì mạch hoạt động theo nguyên lí nhận tín hiệu hồng ngoai tạo xung clock để đếmnên khi hai sản phẩm đứng quá gần nhau thì tín hiệu hồng ngoại vẫn bị che khuấtnên mạch vẫn đếm cho một sản phẩm, để khắc phục các nhược điểm này thì yêucầu các sản phâm trên băng chuyền phải có một khoảng cách tối thiểu sao cho tínhiệu hồng ngoại từ led phát đến led thu sau khi có một sản phẩm đi qua.

V.MỞ RỘNG

Mạch đếm sản phẩm này tuy là một mạch nhỏ nhưng có rất nhiều ứng dụng và tacũng có thể phát triển thành các mạch khác cũng có ứng dụng thiết thực như mạchđếm tiền,mạch điều khiển ở trạm xăng

VI.KẾT LUẬN

Mạch đồ án 1 một là một bài tập lớn,một thử thách đối với sinh viên ,tuy nhiênvới đồ án 1 giúp cho sinh viên vận dụng một cách cụ thể kiến thức của mình đãhọc một cách sáng tạo ,giúp sinh viên quen dần với cách học tự nghiên cứu,học tập

và làm việc với nhóm để nghiên cứu và thực hiện đồ án một cách tốt nhất.Hơn thếnữa, đồ án một còn giúp sinh viên quen dần với cách làm các đồ án 2,đồ án tốtnghiệp sau này

TÀI LIỆU THAM KHẢO