Có nhiệm vụ phân biệt tín hiệu, mã hóa tín hiệu thành xung. Sơ đồ khối thu phát: Nguyên lý:
Khi led phát chiếu tới led thu thì led thu dẫn, điện áp ra bằng 0, mức thấp. Khi nào có gì đó chắn ngang thì led phát không chiếu tới led thu. Led thu không phân cực thì điện áp ra mức cao bằng Vcc.
a) Phần phát
Điện trở R có giá trị 220 Ohm có tác dụng hạn dòng cho led phát hồng ngoại. Led phát hồng ngoại khi có dòng điện chạy qua thì phát ra tín hiệu hồng ngoại một cách liên tục ngoài không gian theo một hướng nhất định, Ở mạch đếm sản phẩm ta chỉnh sao cho tín hiệu hồng ngoại phát ra đi thẳng trực tiếp tới Led thu tín hiệu hồng ngoại.
b) Phần thu
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý phần thu
Bình thường thì led thu nhận được tín hiệu một cách liên tục, led thu dẫn dòng điện từ nguồn qua R 1k và xuống mass. Khi có xe đi qua và ngăn cản đường tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến led thu, lúc này led thu không nhận tín hiệu từ hồng ngoại, điện trở của led thu sẽ tăng lên rất lớn. Lúc này tại ngõ vào cổng đảo ở mức thấp nên khi ra sẽ là mức cao và cấp tín hiệu cho chân B của transistor.
3.1.3 Khối đếm
Ic đếm 74192:
Nó là ic đếm tiến/lùi 4-bit.
Chân MR là Master Clear, để lên High là reset, Low là chạy bình thường. Chân PL là chân Preset (là chân đặt trước giá trị), khi lên High thì ko làm gì, Low thì nhận dữ liệu từ P0 đến P3 làm giá trị đếm đầu tiên (giá trị đặt trước). Bình thường, 2 chân CPU và CPD đặt lên High, nếu có xung cạnh lên ở CPU thì đếm tiến, nếu xung cạnh lên ở CPD thì đếm lùi
-Khi có tín hiệu đi qua: Tín hiệu vào IC 74192 sẽ là xung mức cao nên IC lúc này sẽ đếm, có tín hiệu cho IC7447 lên sẽ hiển thị Led 7 thanh.
3.1.4 Khối giải mã
Giải mã là quá trình phiên dịch hàm ý đã gán cho mã, mạch điện thực hiện việc giải mã được gọi là bộ giải mã.
* Sơ đồ khối
Hình 3.3: Sơ đồ khối giải mã.Nguyên lý hoạt động của khối giải mã: Nguyên lý hoạt động của khối giải mã:
Bộ đếm gồm các IC đếm có chức năng đếm số. Mỗi khi có xung CLK tác động vào bộ đếm sẽ nhảy số.
Thông qua bộ đếm sẽ tạo địa chỉ đưa vào bộ giải mã hiển thị. Bảng trạng thái của ic 7447:
3.1.5 Khối hiển thị
Đèn thị thị gồm 7 đoạn 7 diode phát quang hay 7 chỉ thị tinh thể lỏng. Mỗi bit thể hiện bắng sang led a,led b .... đến led g.
Có 2 loại led là anot chung và katot chung. Nhờ 7 đoạn led này ta có thể đếm số từ 0 đến 9.
*Giải mã BCD ra mã 7 đoạn:
Khi bộ hiển thị LED 7 đoạn được sử dụng rộng rãi, 1 con IC với tên là "Bộ giải mã BCD sang 7 đoạn" được phát triển nhằm đơn giản hóa việc sử dụng led 7 đoạn. Dữ liệu định dạng kiểu nhị phân sau khi được IC sử lý sẽ được hiển thị chính xác lên màn hình bằng dạng số tương ứng (0-9).
Mặc dù IC này hoạt động không cần chốt, nhưng IC trong trường hợp này có sẵn chốt 4-bit (được sử dụng cho ví dụ sau). Ở ví dụ này chốt được thiết lập sao cho dữ liệu nhập vào có thể truyền thông suốt qua bộ giải mã.
3.1.5 Khối nguồn
Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch ở đây ta dung là nguồn 1 chiều.. Nguồn ta dùng ở đây có tính ổn định cao để mạch đếm chính xác nếu ta dùng nguồn không ổn định như pin, khi hết pin thì mạch đếm sẽ bị gián đoạn.
Bộ 5V và 3.5-4V sử dụng trong laser, khi ta đưa vào led 7 thành thì ta cho qua trở vài trăm Ôm.
Mạch yêu cầu dùng 5V DC thì ta dùng máy biến áp và chỉnh lưu cầu và Ic ổn áp 7805 để đưa ra điện áp 5V.
4 con diode chỉnh lưu. Đây là sơ đồ chỉnh lưu cả chu kỳ với dạng sóng đầu vào và đầu ra sau chỉnh lưu như sau:
Hình 3.4: Điện áp sau chỉnh lưu
c)Khối lọc
-Có tác dụng san bằng điện áp một chiều ít nhấp nhô hơn. -Tụ điện có điện dung càng lớn thì điện áp đầu ra càng phẳng
Hình 3.5: Điện áp sau khi được tụ lọc san phẳng Tụ gốm có tác dụng lọc xung đột biến. Tụ gốm có tác dụng lọc xung đột biến.
d)Khối ổn áp
Dòng họ 78xx cho ra nhiều loại ổn áp khác nhau. VD 7805 cho ra điện áp ổn định 5V Điện áp vào của 78xx là điện áp 1 chiều <= 40V Dòng điện không vượt quá 1A Dòng đỉnh là 2.2A
Công suất tiêu tán cực đại có tản nhiệt là 15W
Đảm bảo thông số là Vi-V0=2V đến 3V ( lúc đó mạch mới hoạt động ổn áp được) Tản nhiệt tốt cho 78xx khi 78xx rất nóng.
3.2 Tính toán và thiết kế mạch 3.2.1 Tính toán thiết kế khối nguồn
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn
Tính toán chọn linh kiện
Yêu cầu đề bài là điện áp 5V DC mà điện áp đầu vào là 220V AC nên ta có thể dùng máy biến áp 220V AC – 24V AC 3A , 220V AC – 12V AC 1A... trong đề tài này chúng em chọn 220V AC –12V AC 1A vì có sẵn trong bộ linh kiện của chúng em.
Chỉnh lưu cầu
IC ổn áp: Có 2 linh kiện họ ổn áp là 78xx và 79xx.
+Họ 78xx là cho ra điện áp dương, còn xx là giá trị đầu ra như 5V, 9V, 12V...
Do yêu cầu mạch cần nguồn 5VDC nên ta chọn IC ổn áp 7805với điện áp đầu vào từ 7 ÷ 25V, Io = 100mA
Chọn tụ:
Thực tế IC 7805 có Io = 100mA
Mà mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ nên cứ 10µF/1mA => C = 10.100 = 1000µF
3.2.2 Sơ đồ khối thu phát tín hiệu
Hình 3.7: Khối thu phát tín hiệuLựa chọn linh kiện Lựa chọn linh kiện
Led thu phát có 2 loại: loại 2 chân và 3 chân. Trong đồ án này chúng em sử dụng loại 2 chân vì giá thành rẻ mà vẫn hiệu quả. Led phát màu trắnng, Led thu màu đen.
3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch và nguyên lý hoạt động
Nguồn 1 chiều:
+Sau khi sử dụng máy biến áp ta được nguồn 12V AC. Sau đó ta cho nguồn qua chỉnh lưu cầu thì ta được nguồn DC và qua tụ được san phẳng điện áp, san phẳng tần số và qua IC 7805 để có nguồn 5V để sử sụng cho toàn mạch.
Phần thu phát:
Led phát sẽ phát ra tín hiệu hồng ngoại liên tục.
Tại Led thu, khi không thu được hồng ngoại thì nội trở vô cùng lớn, còn khi bị hồng ngoại chiếu vào thì nột trở giảm dần,
Khi bị cản U(out)= ~VCC Khi bị cản U(out)= GND
Tín hiệu ra từ Led thu sẽ được đưa đến khóa BJT:
Khi U(out)= ~Vcc(bị cản) thì transistor C1815(trans ngược) sẽ mở điện áp ra là 0V , còn khi Uout = GND(không bị cản), trans c1815 sẽ khóa, điện áp ra gần bằng Vcc , tín hiệu từ đây đi vào ic 7414.
+ Chân Down Clock ( chân 4) khi có xung cấp vào thì giá trị sẽ được đếm lùi. + Chân Up Clock (chân 5) khi có xung cấp vào thì giá trị sẽ được đếm tiến
Bình thường ta chỉ đếm tiến hoặc lùi nên 1 trong hai chân số 4 và 5 sẽ treo lên dương nguồn, h mình dùng cả tiến và lùi nên phải đảo tín hiệu (do khi không bị cản, mức điện áp sau khi qua trans là "1", qua một cổng NOT bị đảo thành "0", nên phải đi qua một lần cổng NOT nữa để tín hiệu thành "1" từ đó ic 74192 mới có thể đếm tiến hoặc lùi ) Tín hiệu đếm tại các ngõ ra từ ic 74192 sẽ được đưa đến khối giải mã BCD sau đó đưa đến khối hiển thị.
*Chặn số khi đếm lùi về 00:
Khi ở số bất kì, các ngõ ra của ic 74192 sẽ đếm từ 0 đến 9 (hệ thập phân) hay đếm từ 0000 đến 1001 (hệ nhị phân), ta cộng tất cả các ngõ ra bằng cổng logic OR thì kết quả đầu ra tại cổng OR của IC7B luôn là mức “1”, đi qua cổng NOT luôn đảo thành 0, tiếp tục đi tới cổng OR để cộng với “tín hiệu vào đếm lùi”, lúc này tại ngõ ra mỗi lần có tín hiệu đưa vào vẫn thay đổi được, ic sẽ đếm lùi từ một số bất kì về 00
Tại số 00, các đầu ra của ic 74192 đều là 0, cộng tất cả các ngõ ra bằng cổng logic OR thì kết quả đầu ra tại cổng OR của IC7B luôn là mức “0”, đi qua cổng NOT luôn đảo thành “1”, tiếp tục đi tới cổng OR để cộng với “tín hiệu vào đếm lùi”, lúc này tại ngõ ra mỗi lần có tín hiệu đưa vào vẫn luôn ở mức “1”, ic sẽ giữ nguyên trạng thái tại số 00.
*Chặn số khi đếm tiến đến 50:
Tín hiệu ngõ rai c 74192 hàng chục khi đếm từ 0 đến 4 theo hệ nhị phân là: 0000(0)0001(1)0010(2)0011(3)0100(4).
Ta cần chặn số 5 tại ic 74192 hàng chục (có mã nhị phân: 0101 tướng ứng với
Q3Q2Q1Q0), ta lấy hai ngõ ra tín hiệu mức “1” lúc này là Q2 và Q0, dùng cổng logic AND, tín hiệu lấy ra là mức “1” led báo bãi đỗ xe đã đầy, tín hiệu được đưa đến cổng OR
OR để cộng với “tín hiệu vào đếm tiến”, lúc này tại ngõ ra mỗi lần có tín hiệu đưa vào vẫn thay đổi được, ic sẽ đếm tiến cho tới đến khi đạt số 5 tại ic 74192 hàng chục.
3.2.4 Sơ đồ mạch in
nhằm tạo ra những sản phẩm, những thiết bị tiên tiến và đạt hiệu quả cao hơn trong cuộc sống. Ngoài ra trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài là một cơ hội để kiểm tra lại nhưng kiến thức đã học ở trường đồng thời phát huy tính sáng tạo khả năng giải quyết vấn đề theo yêu cầu đặt ra. Trong đồ án này chúng em thức hiện mạch đếm số xe ra vào nơi gửi xe bằng phương pháp đếm tín hiệu. Như vậy mỗi tín hiệu đi qua thì phải có 1 thiết bị cẩm nhận tín hiệu thiết bị này gọi là cảm biến ( led thu phát). Khi có tín hiệu đi qua cảm biến sẽ nhận và tạo thành 1 xung điện đưa về khối xử lý để tăng dần số đếm. Tại một thời điểm tức thời đê xác định được số đếm cần phải có một bộ hiển thị là led 7 thanh.
Hướng phát triển của đồ án: nó sẽ xuất hiện nhiều trong các cửa hàng siêu thị....một trong những khâu đơn giản trong dây truyền sản xuất tự động hóa là số lượng sản phẩm làm ra được đếm một cách tự động thay thế cho con người và nâng cao nâng suất lao động của công ty.
Trong quá trình thực hiện đồ án chúng em được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô trong khoa điện – điện tử đặc biệt là thầy Nguyễn Trung Thành đã tận tình chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Do kiến thức còn hạn hẹp lên trong quá trình thực hiện đồ án chúng em còn gặp nhiều sai xót, mong các quý thầy cô trong hội đồng khảo thí bỏ qua và có hướng giúp đỡ chúng em có thể hoàn chỉnh đồ án của mình.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !