Mạch đếm số lượng sản phẩm

Được sự hướng dẫn của thầy Phan Thanh Minh giúp em vạch ra lộ trình làm đã việc và tìm hi u nghiên c u thêm v nh ng yêu c u thể ứ ề ữ ầ ầy giao đã giúp em có thể ể hi u sâu hơn về cách t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG V N T I TP H CHÍ MINH Ậ Ả Ồ

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BỘ MÔN ĐIỆN T Ử VIỄN THÔNG

-

-ĐỒ ÁN VIỄN THÔNG 1 MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM

GVHD : Phan Thanh Minh SVTH Nguy : ễn Đoàn Vĩnh Nguyên LỚP DV18 :

MSSV : 1851040039

TP H Ồ CHÍ MINH, năm 2021

3

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng v i s phát tri n c a các ngành khoa h c kớ ự ể ủ ọ ỹ thuật, kỹ thuậ ốt s

đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, viễn thông, điện tử,

quản lí, công nghi p tệ ự động hóa, cung cấp thông tin,….Do đó chung ta phả ắi n m bắt

và v n d ng nó m t cách có hi u qu n m góp ph n vào s phát tri n c a n n khoa ậ ụ ộ ệ ả ằ ầ ự ể ủ ề

học kỹ thuât

Xuất phát từ các bài h c th c hành, gi ng d y trên l p và yêu c u cọ ự ả ạ ớ ầ ủa môn Đồ

án môn h c 1 yêu c u làm m t m ch thiên vọ ầ ộ ạ ề điệ ử em đã nghiên cứn t u và chọn đề tài

“Mạch đếm số lượng s n phả ẩm” cho đồ án của mình

Được sự hướng dẫn của thầy Phan Thanh Minh giúp em vạch ra lộ trình làm đã

việc và tìm hi u nghiên c u thêm v nh ng yêu c u thể ứ ề ữ ầ ầy giao đã giúp em có thể ể hi u

sâu hơn về cách thức hoạt động và tìm hiểu rộng hơn nhiều chức năng của mạch này

để áp dụng vào cuộc sống Tuy nhiên do ảnh hưởng của d ch bị ệnh đề tài của em ch ỉ

dừng lại ở ức độ m mô phỏng Trong quá trình làm tuy đã cố gắng song do hạn chế về

kiến th c và kinh nghi m nên em không th tránh kh i nh ng sai sót, em r t mong ứ ệ ể ỏ ữ ấ

nhận được những ý kiến đóng góp của thầy để em hoàn thiện đề tài và rút kinh nghiệm

cho các đồ án sau này Em chân thành cảm ơn thầy !

Đồ án của em được chia làm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về đề tài

Chương 2: Giới thiệu linh kiện sử dụng trong đề tài

Chương 3: Thiết kế và thi công mạch đ m số lượng sản phẩm ế

Chương 4: Kết luận

4

MỤC LỤC

NHẬN XÉT C A GI NG VIÊNỦ Ả 2

LỜI MỞ ĐẦU 3

MỤC LỤC 4

DANH M C HÌNH Ụ ẢNH 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN V Ề ĐỀ TÀI 6

1.1 Gi ới thiệ u đ tài và sơ đồ khối mạch đếề m s ố lượng 6

1.1.1 Gi i thiớ ệu đề tài 6

1.1.2 Sơ đồ khối mạch đếm số lượng 6

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 7

2.1 AT89C52 7

2.1.1 Gi i thiớ ệu sơ lược về AT89C52 7

2.1.2 Sơ đồ chân AT89C52 8

2.2 Modulo thu phát h ng ngoồ ại MH-IR01 10

2.2.1 Thông s k thuố ỹ ật MH -IR01 11

2.3 Gi ới thiệ u LCD1602 11

2.3.1 Thông s k thuố ỹ ật LCD 12

2.4 M ột số linh ki ện hỗ trợ 14

2.4.1 Bàn phím (3x4) 14

2.4.2 Đế nạp code cho AT89C52 15

2.4.3 Cáp n p 15ạ CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ THÔNG CÔNG MẠCH ĐẾM S Ố LƯỢ NG SẢN PH M Ẩ 16

3.1 Sơ đồ nguyên lý vẽ trên phần mềm Proteus 16

3.1.1 Nguyên lý ho ạt động củ a mạch đếm s ố lượng 17

3.2 Lưu đồ thuật toán 18

3.3 Chương trình code viết trên KeilC 19

CHƯƠNG 4 KẾT LU N Ậ 25

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả 26

5

DANH M C HÌNH Ụ ẢNH

Hinh 1.1 Sơ đồ kh i mạch đếm s lượng 6ố ố

Hinh 2.1 Vi xử lý AT89C52 7

Hinh 2.2 Sơ đồ chân 8

Hinh 2.3 Bảng chức năng đặc biệt Port 3 9

Hinh 2.4 Cảm biến h ng ngoồ ại 10

Hinh 2.5 Cấu t o c m bi n h ng ngo 11ạ ả ế ồ ại Hinh 2.6 Màn hình LCD 11

Hinh 2.7 Bảng chức năng các chân LCD 12

Hinh 2.8 Tập l nh LCD 13ệ Hinh 2.9 Bàn phím (3x4) 14

Hinh 2.10 Điện tr 14ở Hinh 2.11 Đế nạp 15

Hinh 2.12 Cáp nạp 15

Hinh 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản ph m 16ẩ

6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN V Ề ĐỀ TÀI

1.1 Gi ới thi ệu đề tài và sơ đồ khố mạch đếm số lượng i

1.1.1 Giới thiệu đề tài

Đây là một mạch đếm số lượng sản phẩm, sử dụng vi điều khiển AT89C52 làm

đơn vị xử lý trung tâm Người dùng có thể giao tiếp với mạch thông qua bàn phím

(3x4) và hiển th lên LCD Nó có th ị ể được áp d ng tụ ại hầu h t các dây chuy n s n xuế ề ả ất

trong các nhà máy, xí nghiệp và trong nhiều lĩnh vực khác

1.1.2 Sơ đồ khối mạch đếm số lượng

Hinh 1.1 Sơ đồ khố i mạch đếm s ố lượng

❖ Khối vi xử lý : Xử lý tín hi u và hi n th lên LCD.ệ ể ị

❖ Khối cảm biến : Cảm bi n vế ật thể và truy n tín hi u v vi x ề ệ ề ử lý

❖ Khối bàn phím : Người dùng tương tác với mạch thông qua các nút nhấn

❖ Khối hi n th :ể ị Hiển th các tín hiị ệu đã được xử lý, giúp người dùng d dàng ễ

tương tác khi sử dụng các nút nhấn

AT89C52 là họ IC vi điều khi n do hãng Atmel s n xu t Các sể ả ấ ản

phẩm AT89C52 thích hợp cho nh ng ng dữ ứ ụng điều khi n Vi c x lý trên byte và các ể ệ ử

toán s hố ọc ở ấ c u trúc dữ liệu nhỏ được thực hi n b ng nhi u chệ ằ ề ế độ truy xu t d ấ ữ

liệu nhanh trên RAM n i Nó cung c p nh ng hộ ấ ữ ỗ ợtr m r ng trên chip dùng cho ở ộ

những bi n mế ột bit như là kiểu dữ liệu riêng bi t cho phép qu n lý và ki m tra bit trệ ả ể ực

tiếp trong hệ ống điều khiển th

AT89C52 có 8Kbyte b nhộ ớ FLASH ROM bên trong để lưu chương trình, vì

vậy Vi điều khiển có khả năng nạp xóa chương trình bằng điện lên đến 1000 lần Dung

lượng RAM 128 byte, AT89C52 có 4 Port xuất/nhập 8 bit, có 2 bộ định th i 16 bit ờ

Ngoài ra AT89C52 còn có khả năng giao tiếp dữ liệu n i ti p, có th m r ng không ố ế ể ở ộ

gian nh ớ chương trình và nhớ ữ liệ d u ngoài lên đến 64Kbyte

AT89C52 được đóng gói theo kiểu hai hàng chân DIP g m 40 chân cho các ồ

chức năng khác nhau

8

2.1.2 Sơ đồ chân AT89C52

Hinh 2.2 Sơ đồ chân

 Chân VCC: Chân s 40 là VCC cố ấp điện áp nguồn cho vi điều khi n Nguể ồn

điện áp cấp là 5V ± 0.5

 Chân GND: Chân s 20 n i Mass.ố ố

 Port 0 (P0): G m 8 chân ồ (từ chân 32 đến 39) có 2 chức năng:

- Chức năng xuất/nhập: Các chân này được dùng để nhận tín hiệu vào từ bên

ngoài để xử lý, hoặc dùng để xuất tín hiệu ra bên ngoài

- Chức năng là bus dữ ệu và bus đị li a chỉ (AD7-AD0): 8 chân này (Port 0)

còn làm nhi m v l y dệ ụ ấ ữ liệ ừu t ROM ho c RAM ngo i (n u có k t n i vặ ạ ế ế ố ới

bộ nh ớ ngoài), đồng thời Port 0 còn dùng để định địa chỉ ủa bộ nhớ ngoài c

 Port 1 (P1): Gồm 8 chân (từ chân 1 đến 8), ch có chỉ ức năng làm các đường

xuất/nhập, không có chức năng khác

 Port 2 (P2): Gồm 8 chân (từ chân 21 đến 28) có 2 chức năng:

- Chức năng xuất/nhập

9

- Chức năng là bus địa chỉ cao (A8-A15): khi kết nối với bộ nhớ ngoài có

dung lượng lớn, cần 2 byte để định địa chỉ của bộ nhớ, byte thấp do P0 đảm

nhận, byte cao do P2 này đảm nhậ n

 Port 3 (P3): Gồm 8 chân (t ừ chân 10 đến 17):

- Chức năng xuất/nhập

- Với mỗi chân có m t ch c ộ ứ năng riêng thứ hai trong bảng sau

Hinh 2.3 B ng ả chức năng đặc biệ t Port 3

 Chân RESET (RST): Chân số 9 là ngõ vào reset dùng để thiế ật l p tr ng thái ạ

ban đầu cho vi điều khiển Hệ thống sẽ được thiết lập lại các giá trị ban đầu nếu

ngõ này mở ức 1 tối thi u 2 chu kể ỳ máy

 Chân XTAL1 và XTAL2: Chấn số 18 và 19 được s dử ụng để nhận nguồn

xung clock từ bên ngoài để hoạt động, thường được ghép n i v i th ch anh và ố ớ ạ

các tụ để t o ngu n xung clock ạ ồ ổn định

 Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN: PSEN (Program store enable)

tín hiệu được xu t ra ấ ở chân 29 dùng để truy xu t b nhấ ộ ớ chương trình ngoài

Chân này thường được nối với chân OE (output enable) của ROM ngoài

 Chân ALE : Chân cho phép chốt địa ch , chân sỉ ố 30 Khi vi điều khi n truy ể

xuất b nhộ ớ t bên ngoài, port 0 v a có chừ ừ ức năng là bus địa chỉ, v a có chừ ức

năng là bus dữ ệu do đó phải tách các đườ li ng dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ở

10

chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa ch và các ỉ

đường dữ liệu khi kết nối chúng v i IC chốt ớ

 Chân EA:

- Chân EA dùng để xác định chương trình thực hiện được lấy từ ROM nội hay

ROM ngoại

- Khi EA n i vố ới logic 1(+5V) thì vi điều khiển thực hiện chương trình lấ ừy t

bộ nh nớ ội Còn v i logic 0 (0V) thì l y t b nh ngoớ ấ ừ ộ ớ ại

2.2 Modulo thu phát h ng ngoồ ại MH-IR01

Module Thu Phát Hồng Ngoại V1 là một loại cảm biến thông dụng được dùng

rất nhiều trong các hệ thống đó là cảm biến phát hiện vật cản hồng ngoại hay cảm biến

IR ( IR detector ), đếm số lượng sản phẩm trong cách dây chuyền sản xuất, cửa tự

động,…

Ứng dụng: Đếm sản phẩm, phát hiện vật cản, cửa tự động thông minh, bộ

chống trộm, đếm số lượng người,

Hinh 2.4 Cả m bi ến h ng ngo i ồ ạ

- Có thể điều chỉnh khoảng cách bằng biến trở Chỉnh chiết áp để tăng khoảng

cách theo chiều kim đồng hồ, và ngược lại để giảm khoảng cách

- Cổng ra OUT có thể điều khiển trực tiếp 1 Rơ le 5V hoặc cổng IO của MCU

- Điện áp cung cấp: 3 - 5V DC

- Dòng điện tiêu thụ: 23 mA (3,3V), 43 mA (5V)

2.3 Gi ới thiệu LCD1602

Màn hình text LCD1602 xanh dương, có khả năng hiển thị 2 dòng với mỗi dòng

16 ký t , màn hình có ự độ ề b n cao, r t ph bi n, nhi u code m u và d s d ng thích ấ ổ ế ề ẫ ễ ử ụ

hợp cho những người mới học và làm dự án

Hinh 2.6 Màn hình LCD

12

2.3.1 Thông số kỹ thu t ậ LCD

- Điện áp hoạt động là 5V

- Kích thước: 80x35x12.5 mm

- Chữ đen, nền xanh dương

- Tên các chân được ghi ở mặt sau của màn hình LCD hỗ trợ việc kết nối, đi dây

điện

- Có đèn led nền, có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chỉnh độ sáng để sử dụng

ít điện năng hơn

- Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu

o Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ chế tạo, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản

o Nhược điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền Nếu vượt ngưỡng bảo vệ có

13

 Trong 16 chân của LCD được chia ra làm 3 dạng tín hiệu như sau:

- Các chân c p ngu n: Chân s 1 là chân n i mass (0V), chân th 2 là VDD ấ ồ ố ố ứ

nối v i nguớ ồn +5V Chân thứ 3 dùng để chỉnh contrast thường nối với biến

trở

- Các chân điều khiển: Chân số 4 là chân RS dùng để điều khiển lựa chọn

thanh ghi Chân R/W dùng để điều khiển quá trình đọc và ghi Chân E là

chân cho phép dạng xung ch ốt

- Các chân dữ liệu D7÷D0: Chân số 7 đến chân số 14 là 8 chân dùng để trao

đổi dữ liệu giữa thiết bị điều khiển và LCD

❖ Một số t p l nh LCD:ậ ệ

Hinh 2.8 T p l nh LCD ậ ệ

16

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ THÔNG CÔNG MẠCH ĐẾM SỐ LƯỢNG

SẢN PH M Ẩ

3.1 S ơ đồ nguyên lý vẽ trên phần mềm Proteus

Hinh 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch đếm s ản ph m ẩ

17

3.1.1 Nguyên lý hoạt độ ng c ủa m ch ạ đếm s ố lượng

Khi m ch hoạ ạt động, người dùng sẽ được yêu c u nh p sầ ậ ố lượng s n ph m c n ả ẩ ầ

đếm thông qua bàn phím (3x4) Mạch ch hỗ tr tỉ ợ ối đa đếm được 999 số lư ng sản ợ

phẩm Người dùng có thể nhập tùy ý số lượng mình mong muốn và khi nhập đủ ba số

VD: 123 ho c nh p hai s VD: 12 ho c m t s VD: 5 và nhặ ậ ố ặ ộ ố ấn nút “*” thì mạch s bẽ ắt

đầu hoạt động

Người dùng có thể ch nh sửa số lư ng thông qua hai nút bấm UP( tăng) và ỉ ợ

DOWN(giảm) Khi n m t trong hai nút bấ ộ ấm làm cho m t trong 2 con DIODE hoộ ạt

động chân P3.3 nối mass làm kích hoạt ngắt ngoài 2 trong vi điều khiển tăng hoặc để

giảm số lượng s n phả ẩm cần đóng gói

Khi có s n ph m ch y ngang c m bi n h ng ngoả ẩ ạ ả ế ồ ại LED phát h ng ngo i cồ ạ ủa

cảm bi n phát tia h ng ngoế ồ ại vào sản phẩm làm cho tia h ng ngoồ ại b ph n x quay v ị ả ạ ề

LED thu h ng ngo i, dồ ạ ẫn đến ngõ ra (OUT) c a c m bi n s có m c củ ả ế ẽ ứ ao làm kích hoạt

Transistor NPN làm cho chân P3.2 nối mass và đưa xuống mức thấp làm kích hoạt

ngắt ngoài 0 trong vi điều khiển AT89C52, chương trình được thiết lập sẵn trong vi

điều khiển sẽ làm tăng biến đếm số lư ng sản phẩm, xử lý tín hiệu và hiển th lên màn ợ ị

hình LCD

Người dùng có thể năng độ nhậy của cảm biến như tầm quét, góc quét của cảm

biến bằng cách điều ch nh bi n trỉ ế ở trên c m biả ến

Khi mạch đã đếm đủ số lượng s n ph m cả ẩ ần đóng gói mà người dùng đã nhập

vào lúc trước, LCD sẽ hiển thị một dòng thông báo “HAY DONG GOI” cho người

dùng bi t và m ch s n hành lế ạ ẽ tiế ại đi lặ ại quá trình đếp l m c a mình ủ

18

3.2 L ưu đồ thuật toán

Bắ ầt đ u

dem = 0 max = A

Nhập số lượng A (sản ph m) c n ẩ ầđếm

dem ==

max

Cảm biến sản ph m ẩ

Sai

unsigned char keypad[4][3]={'1','2','3','4','5','6','7','8','9','*','0','#'};

unsigned char key[3];

unsigned int dem,max=0;

//Ham gui 4 bit du lieu ra LCD

void LCD_Send4Bit(unsigned char Data)

//Ham gui lenh ra LCD

void LCD_SendCommand(unsigned char command)

LCD_SendCommand(0x28); // che do 4 bit

LCD_SendCommand(0x0c); //hien thi va tat con tro

21

LCD_SendCommand(0x06); //tu di chuyen con tro den vi tri ke tiep

LCD_SendCommand(0x01); //xoa man hinh

}

//Xac dinh vi tri ky tu

void LCD_Gotoxy(unsigned char x, unsigned char y)

P1=~(0x01<<(4+c));

Delay_ms(1);

for(h=0;h<4;h++){

if((P1&(0x01<<h))==0){

while((P1&(0x01<<h))==0){};

return keypad[h][c];

}

}

- Module vi xử lý: AT89C52 hoạt động t t trong vi c giao ti p v i module ố ệ ế ớ

cảm biến h ng ngoồ ại, bàn phím (3x4), các nút nhấn và màn hình LCD, các

chân I/O hoạt động t t T n s ố ầ ố để vi điều khi n AT89C52 hoể ạt động 12MHz

- Màn hình LCD: Hiển th tị ốt, rõ ràng

- Bàn phím 3x4: Các phím n nh y, cho tín hi u chính xác.ấ ậ ệ

Mạch đ m s n phế ả ẩm ngày càng đượ ử ụng rc s d ộng rãi và được ứng d ng trong ụ

các thiết bị như đếm số lượng s n ph m trong các dây chuy n s n xuả ẩ ề ả ất công nghiệp,

đếm số lượng xe ra vào, đếm số lượng người ra vào,…

➢ Hạn ch : Do th i gian có h n và ki n th c còn h n ch nên m ch ch d ng lế ờ ạ ế ứ ạ ế ạ ỉ ừ ại ở

mức độ đếm và hi n thể ị s n ph m, giá thành cao ả ẩ Ngoài ra mạch còn bị một hạn

chế là khi có 2 sản phẩm n i tiố ếp nhau thì có th x y ra tình tr ng sai sót, 2 s n ể ả ạ ả

phẩm ph i ả đặt cách nhau 1 khoảng