ĐẾM SẢN PHẨM VÀ HIỂN THỊ LÊN LED 7 ĐOẠN SỬ DỤNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI HỆ THỐNG NHÚNG

ĐẾM SẢN PHẨM VÀ HIỂN THỊ LÊN LED 7 ĐOẠN SỬ DỤNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI HỆ THỐNG NHÚNG sử dụng pic16f877A chạy mô phỏng trên proteus. LIÊN HỆ QUA ZALO 0327697318 ĐỂ LẤY VIDEO HƯỜNG DẪN, FILE CODE VÀ FILE MÔ PHỎNG.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC: HỆ THỐNG NHÚNG ĐỀ TÀI: ĐẾM SẢN PHẨM VÀ HIỂN THỊ LÊN LED ĐOẠN SỬ DỤNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI GVHD: SVTH: TĂNG CẨM NHUNG NGUYỄN PHƯƠNG NAM MSSV: K175520114035 Thái Nguyên, ngày tháng năm 2021 MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Mục đích đề tài - 1.3 Phạm vi nghiên cứu - CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH VÀ ĐIỀU KHIỂN - 2.1 Giới thiệu 2.2 Thiết kế sơ đồ khối 2.3 a) b) c) d) e) Thiết kế sơ đồ nguyên lý - Khối hiển thị: Khối giải mã: Khối tạo xung - Khối xử lý -10 Khối nguồn: 11 2.4 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch -11 2.5 Chương trình điều khiển 11 2.6 Nguyên lý hoạt động -13 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN -13 3.1 Kết luận 13 3.2 Hướng phát triển -13 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài ➢ Trong kỷ nguyên công nghệ nay, phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, mơ hình đếm sản phẩm, băng truyền đếm sản phẩm đời dựa vào công nghệ chế tạo vi mạch lập trình nhúng cho vi điều khiển ➢ Vi điều khiển tích hợp nhỏ gọn, giá thành thấp, tính linh động cao, tiết kiệm nguồn lượng Hình 1.1: Mơ hình đếm sản phẩm cảm biến hồng ngoại thực tế 1.2 Mục đích đề tài ➢ Hiện nay, Việt Nam giới có nhiều loại mơ hình đếm sản phẩm, băng truyền đếm sản phẩm thiết kế thi công giúp người giảm chi phí nhân cơng, quản lí, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin Mơ hình đếm sản phẩm tự động, giúp bớt nhiều sức lao động thời gian, giúp tăng hiệu suất lao động, đồng thời đảm bảo độ xác ➢ Ngày nay, vi điều khiển có bước phát triển mạnh với mật độ tích hợp cao, khả xử lý mạnh, tiêu thụ lượng giá thành thấp Khi nạp phần mềm nhúng, vi điều khiển hoạt động độc lập theo ứng dụng cụ thể ➢ Xuất phát từ học thực tập lớp tham quan doanh nghiệp sản xuất, chúng em thấy nhiều khâu tự động hóa q trình sản xuất Một khâu đơn giản dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm làm đếm cách tự động ➢ Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì mà cịn 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 Nên chúng em định thiết kế mơ hình mạch đếm sản phẩm gần gũi với thực tế 1.3 Phạm vi nghiên cứu ➢ Giới hạn đề tài cịn có hữu hạn vấn đề kinh tế tìm hiểu nên em sử dụng vi điều khiển PIC đủ để thiết kế mạch đếm sản phẩm ➢ Ở đề tài em mô em sử dụng BUTTON để thay chức cảm biến hồng ngoại Vì nguyên lý làm việc cảm biến hồng ngoại dạng tín hiệu Digital nên việc sử dụng nút nhấn thay chức vi điều khiển hợp lý dùng để mơ CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH VÀ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Giới thiệu ➢ Từ ý tưởng thiết kế trên, nhóm chúng em chọn đề tài nghiên cứu “THIẾT KẾ MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM DÙNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI” với mong muốn đề tài ứng dụng tốt sống thực tế Chính ý tưởng tìm hiểu nghiên cứu mơ hình đếm sản phẩm đời nhằm để: • Ứng dụng thực tiễn kiến thức học trường • Tìm hiểu cách thức hoạt động module mơ hình đếm sản phẩm • Nghiên cứu phát triển đưa vào thực tế • Phát triển thêm kiến thức cịn hạn hẹp thân ➢ Hiện nay, nước phát triển thương mại hóa mơ hình đếm sản phẩm, máy đếm tiền, máy đếm số lượng xe vào cung cấp cho doanh nghiệp có ngun dây chuyền sản xuất tự động hóa hồn tồn ➢ Hiện mơ hình đếm sản thương mại hóa thị trường ưa chuộng ➢ Em tìm hiểu nghiên cứu nguyên lý hoạt động module mơ hình mạch đếm sản phẩm, mơ hình hóa mạch đếm sản phẩm đến khắc phục số lỗi cịn mắc phải Từ phát triển mơ hình mạch đếm sản phẩm, thương mại hóa mơ hình mạch đếm sản phẩm ứng dụng mơ hình thực tế ➢ Mơ hình mạch đếm sản phẩm giúp doang nghiệp, quan xí nghiệp giảm chi phí nhân cơng, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin ➢ Những yếu tố đảm bảo mục tiêu ban đầu đặt với đề tài là: • Tối ưu hóa mơ hình mạch đếm sản phẩm độ xác cao • Giảm chi phí cơng nhân cho doanh nghiệp, mơ hình mạch đếm sản phẩm hồn tồn tự động hóa, quản lý, cung cấp thơng tin theo u cầu • Nâng cao kiến thức thân • Thực nghiệm kiến thức học trường 2.2 Thiết kế sơ đồ khối Hình 2.1 Sơ đồ khối mạch đếm sản phẩm • • • Khối đếm: có chức đếm xung phạm vi đếm từ 000 đến 999 • Khối giải mã: có chức giải mã số xung đếm từ kối đếm sang mã đoạn Khối hiển thị: có chức hiển thị kết đếm dạng số thập phân • 2.3 Chức khối: Khối nguồn: có chức cấp nguồn cho tồn mạch để hoạt động Khối tạo xung phát có sản phẩm: có chức tạo xung có sản phẩm qua Thiết kế sơ đồ nguyên lý a) Khối hiển thị: ➢ Led đoạn có chức hiển thị số thập phân cho biết kết sau xử lý, mạch đếm sản phẩm cho biết kết đếm số lượng sản phẩm ➢ Có loại led đoạn anode chung cathode chung ➢ Led đoạn có kí hiệu, sơ đồ chân hình sau: Hình 2.2 Ký hiệu hình ảnh led đoạn ➢ Led đoạn có cấu tạo led đơn xếp theo vị trí để sáng tắt tạo thành số thập phân từ đến ➢ Dòng cho đoạn từ đếm 15 mA điện áp cho led nhỏ 2V ➢ Em tiến hành chọn led loại anode chung b) Khối giải mã: • • Do chọn led anode chung nên phần chọn IC giải mã anode chung vi mạch 74LS247 Vi mạch 74LS247 có chức giải mã số BCD sang mã đoạn để điều khiển led đoạn sáng số thập phân, điều khiển led đoạn loại anode chung, IC có sơ đồ chân hình 2.3 Hình 2.3 Sơ đồ chân IC giải mã số BCD sang đoạn 74LS247 • • • Chức tín hiệu IC: IC có ngõ vào “DCBA” để nhận số BCD cần giải mã IC có ngõ “f, g, e, d, c, b, a” dùng điều khiển led anode chung IC cịn có tín hiệu điều khiển kiểm tra đèn “LAMP TEST - LT”, tín hiệu xóa số khơng vơ nghĩa vào (RB) (RBO) Bảng 2.1 Bảng trạng thái hoạt động IC74LS247 Giải thích hoạt động IC giải mã 74LS247: Trạng thái giải mã: từ trạng thái số đến trạng thái thứ 15 hoạt động giải mã bình thường cho 16 trạng thái • 16 trạng thái gồm có 10 trạng thái từ đến – gọi giải mã số BCD, 10 trạng thái led hiển thị số thập phân từ đến – xem hình • trạng thái lại từ 10 đến 15 (từ 1010B đến 1111B) led giải mã khơng theo số hex – xem hình Trạng thái LT: tín hiệu mức ‘0’ RBO mức ‘1’ led sáng số Trạng thái BI: tín hiệu mức ‘0’ led tắt Trạng thái RBI: tín hiệu mức ‘0’, ngõ vào số BCD “0000”, LT mức ‘1’ led tắt – có chức xóa số vơ nghĩa Hình 2.4 Hình ảnh điều khiển led đoạn hình ảnh led đoạn ➢ Sơ đồ đấu nối mạch mô phỏng: Hình 2.5 Sơ đồ đấu nối led đoạn mạch mơ ➢ Chương trình điều khiển led đoạn: • Khai báo mảng mã Led đoạn từ 0-9: int8 maled[]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90 }; • Hiển thị số led đoạn: void hienthi(){ Output_B(maled[j]); //hien thi chu so hang tram Output_HIGH(pin_C0); delay_ms(1); Output_LOW(pin_C0); //==========================// Output_B(maled[dem/10]); //hien thi chu so hang chuc Output_HIGH(pin_C1); delay_ms(1); Output_LOW(pin_C1); //==========================// Output_B(maled[dem%10]); //hien thi chu so hang don vi Output_HIGH(pin_C2); delay_ms(1); Output_LOW(pin_C2); //==========================// } c) Khối tạo xung ➢ Ở khối tạo xung phát xung cảm biến hồng ngoại phát sản phẩm ➢ Cảm biến hồng ngoại hay gọi IR Sensor, chúng thiết bị điện tử có khả đo phát xạ hồng ngoại môi trường xung quanh Thực ra, tên tiếng anh cảm biến hồng ngoại Passive Infrared, viết tắt PIR dịch sát nghĩa “hồng ngoại thụ động” Cảm biến hồng ngoại (IR Sensor) phát tia vơ hình mắt người, bước sóng dài ánh sáng khả kiến (mặc dù nằm phổ điện từ) Bất thứ phát nhiệt (mọi thứ có nhiệt độ năm độ Kelvin) phát xạ hồng ngoại ➢ Cảm biến hồng ngoại hoạt động cách sử dụng cảm biến ánh sáng cụ thể để phát bước sóng ánh sáng chọn phổ hồng ngoại (IR) Bằng cách sử dụng đèn LED tạo ánh sáng có bước sóng với cảm biến tìm kiếm, bạn xem cường độ ánh sáng nhận Khi vật gần cảm biến, ánh sáng từ đèn LED bật khỏi vật thể vào cảm biến ánh sáng Điều dẫn đến bước nhảy lớn cường độ, mà biết phát cách sử dụng ngưỡng Hình 2.6 Nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại ➢ Cảm biến hồng ngoại hoạt động dựa tính nhận xung phát vật Tín hiệu nhận vào tín hiệu digital Hình 2.7 Cảm biến hồng ngoại thực tế ➢ Lúc cảm biến hồng ngoại có mức điện áp giống với nguyên lý hoạt động nút nhấn  Vậy lúc mô phần mềm ta sử dụng SWITCH thay cho cảm biến hồng ngoại ➢ Chân SW nối đến chân vi điều khiển nên SW=0, chân lại nối Mass ➢ Khi nhấn phím, chân SW nối Mass SW=0 ➢ Cách đấu nối nút nhấn mạch mơ phỏng: Hình 2.8 Sơ đồ đấu nối nút nhấn mạch mơ ➢ Chương trình điều khiển nút nhấn: if(input(pin_D0)==0){ while(input(pin_D0)==0){ hienthi(); } dem++; if(dem>99){ j++; dem=0; } } ➢ Giải thích chương trình: • Nút nhấn có mức điện áp Khi nút nhấn nhấn tức nút nhấn mức Coi cảm biến hồng ngoại phát sản phẩm tải • Lúc sản phẩm đếm hiển thị lên led đoạn • Khi sản phẩm 99 sản phẩm chữ số hàng trăm led đoạn tăng đơn vị reset chữ số hàng chục hàng đơn vị 00 d) Khối xử lý • Đây khối trung tâm, có chức điều hành tồn hoạt động hệ thống, nhờ có vi điều khiển thơng minh hệ thống hoạt động hiệu Các dòng vi điều khiển thường sử dụng như: Vi điều khiển ARM, AVR, vi điều khiển PIC, vi điều khiển 8051, Arduino • Ở em sử dụng vi điều khiển PIC 16F877A để lập trình: Hình 2.9: Cấu trúc tổng quát PIC16F877A phần mềm Proteus • Chức chân sử dụng hệ thống: ▪ Ở đây, em sử dụng chân vi điều khiển sau: - Chân RB VDK đóng vai trị chân OUTPUT nối với chân LED đoạn - Chân RC0-RC2: Thể cho chân hiển thị đèn hàng trăm, chục đơn vị led đoạn 10 - Chân RD0 VDK đóng vai trị chân INPUT nối với chân BUTTON e) Khối nguồn: ➢ Ở nguồn em sử dụng nguồn điện 220V nối qua mạch giảm áp cấp điện áp hoạt động cho VDK ➢ Điện áp từ VDK cấp cho cảm biến hồng ngoại led đoạn 2.4 Sơ đồ ngun lý tồn mạch Hình 2.10 Sơ đồ ngun lý tồn mạch 2.5 Chương trình điều khiển #include #use delay(clock=20M) int8 maled[]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80 ,0X90}; int8 dem=0,j=0; void hienthi(){ Output_B(maled[j]); //hien thi chu so hang tram Output_HIGH(pin_C0); delay_ms(1); Output_LOW(pin_C0); 11 //==========================// Output_B(maled[dem/10]); //hien thi chu so hang chuc Output_HIGH(pin_C1); delay_ms(1); Output_LOW(pin_C1); //==========================// Output_B(maled[dem%10]); //hien thi chu so hang don vi Output_HIGH(pin_C2); delay_ms(1); Output_LOW(pin_C2); //==========================// } void main() { set_tris_B(0x00); set_tris_D(0xFF); while(TRUE) { hienthi(); if(input(pin_D0)==0){ while(input(pin_D0)==0){ hienthi(); } dem++; if(dem>99){ j++; dem=0; } } } } 12 2.6 Nguyên lý hoạt động ➢ Bước 1: Nhấn nút nhấn mạch mơ Lúc nút nhấn đóng vai trị cảm biến hồng ngoại nhận đếm sản phẩm khối tạo xung → chuyển xung đếm qua khối giải mã hiển thị số sản phẩm tương ứng khối hiển thị → Lúc sản phẩm đếm lên đơn vị ➢ Bước 2: Khi sản phẩm đạt ngưỡng 99 sản phẩm đếm đèn hàng chục hàng đơn vị chữ số hàng trăm tăng đơn vị CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN 3.1 Kết luận ➢ Mạch đếm sản phẩm dùng cảm biến hồng ngoại đạt yêu cầu đặt Kết đếm sản phẩm xác Hoạt động module: • Module nguồn: Hoạt động ổn định, khơng có tượng áp Đáp ứng dịng điện cho tồn mạch • Module mạch tạo xung vng LM324: Tạo xung vng có chu kỳ xác định Ngõ chân “PUL"kết nối với chân P34 Timer (vi điều khiển PIC16F877A để đếm xung, đếm sản phẩm băng truyền độ xác cao • Module hiển thị: LED đoạn hiển thị sản phẩm qua băng truyền phương pháp chốt liệu • Module vi xử lý: PIC16F877A hoạt động tốt việc giao tiếp với module mạch tạo xung vuông module hiển thị LED đoạn, chân VO hoạt động tốt Tần số để vi điều khiển PIC16F877A hoạt động 20MHz ➢ Mạch đếm sản phẩm ngày sử dụng rộng rãi, ứng dụng thiết bị như: máy đếm tiền, máy đếm xe vào  Hạn chế đề tài: Do thời gian có hạn kiến thức hạn chế nên mạch dừng lại mức độ hiển thị sản phẩm, giá thành cao 3.2 Hướng phát triển ➢ Hướng phát triển tăng số lượng sản phẩm nhiều 99, giao tiếp LED đoạn với Port ( Sử dụng phương pháp chốt liệu cho LED đoạn Vì số lượng sản phẩm nhiều 999 sản phẩm ➢ Hướng phát triển đếm số lượng sản phẩm nhiều 999 giao tiếp LED đoạn sử dụng phương pháp quét LED hiển thị sản phẩm ➢ Hướng phát triển phân loại sản phẩm, phân theo luồng sản phẩm 13 ... Output_HIGH(pin_C0); delay_ms(1); Output_LOW(pin_C0); //==========================// Output_B(maled[dem/10]); //hien thi chu so hang chuc Output_HIGH(pin_C1); delay_ms(1); Output_LOW(pin_C1); //==========================//... Output_HIGH(pin_C0); delay_ms(1); Output_LOW(pin_C0); 11 //==========================// Output_B(maled[dem/10]); //hien thi chu so hang chuc Output_HIGH(pin_C1); delay_ms(1); Output_LOW(pin_C1);... //==========================// Output_B(maled[dem%10]); //hien thi chu so hang don vi Output_HIGH(pin_C2); delay_ms(1); Output_LOW(pin_C2); //==========================// } c) Khối tạo xung ➢ Ở khối tạo xung phát