Mạch đếm sản phẩm, đếm số lượng người.

DO AN CONG NGHE DO AN CONG NGHE GIAO VIEN HUONG DAN NGUYEN HAI HA Page 1 SINH VIEN THUC HIEN DO ANH VAN Mạch đếm sản phẩm DO AN CONG NGHE GIAO VIEN HUONG DAN NGUYEN HAI HA Page 2 SINH VIEN THUC HIEN D.

Mạch đếm sản

LỜI MỞ ĐẦU

1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀ I

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

Hình 1.Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống

Khối tạo xung : có nhiệm vụ nhận biết tín hiệu,mã hoá tín hiệu thành tín hiệu xung

Khối Bộ Đếm:làm nhiệm vụ đếm sản phẩm thông qua tín hiệu đã được mã hoá thành xung Đưa tín hiệu khi bộ đếm có xung

Khối Giải Mã:giải mã tín hiệu ra của bộ đếm để đưa vào LED 7 thanh hiển thị được số đếm khi có xung

Khối hiển thị:hiển số trên LED 7 thanh

CHƯƠNG I :CƠ SỞ LÝ THUYẾT1.so do khoi cua mach dem

Khi ta cấp nguồn đầu vào có thể là 9V hoặc 12V sau đó được đưa qua IC 7805 và bộ

chỉnh lưu cầu tạo ra nguồn 5V cung cấp cho mạch đếm ,khi có nguồn được hiện thị qua

Led đơn giúp ta có thể nhìn thấy dễ dàng

1.2) Sơ đồ khối mạch tạo dao dong

có chức năng tạo xung vuông đưa vào bộ đếm để kích cho bộ đếm hoạt động Mỗi

khi có 1 xung đưa vào chân CLK của bộ đếm thì bộđếm sẽ thực hiện đếm 1 lần Với

mạch đồng hồ ta cần xung chuẩn là 1 Hz

Nguyên tắc hoạt động : mạch tạo xung dùng NE555 sẽ tạo ra xung vào chân 14 của IC

đếm 7490 xung này được phát ra ở mức cao Cứ mỗi 1 xung được tạo ra IC đếm 7490 sẽ

nhận được 1 xung vào báo ở mức 1 hiển thị qua IC 74247 là 1.Tiếp tục báo xung như vậy

cho đến khi báo đến 9 khi báo đến 9 của led 7 thanh thứ nhất xung sẽ tự động tràn xuống

báo cho led 7 thanh thứ 2 là 1 và chân chân xung của IC7490 sẽ reset về mức 0 và thực

hiện đếm vòng tiếp theo.tuong tu nhu vay khi LED 7 thanh thu 2 bao den 9,xung se tu

dong tran xuong bao cho LED 7 thanh thu 3 la 1 va chan xung cua IC7490 se reset ve muc 0 va thuc hien dem vong tiep theo.Khi đếm đến 999 xung sẽ tràn xuống và khi đó chân reset của IC7490 sẽ tự động reset về 0 và vòng đếm tiếp theo sẽ được thực hiện

1.3)Sơ đồ khối mạch đếm :

Hình 1.3.Sơ đồ mạch đếm

Trên mạch đếm ta sử dụng 3 IC mã hóa 7490 ,3 IC giải mã 7447 đồng thời sử dụng 3 Led

7 thanh hiện thị các hàng đơn vị ,trục ,trăm của số đếm từ 000 đến 999

Khi có nguồn 5V được cấp vào mạch đếm qua IC 7490 được mã hóa nó sẽ đếm từ 0 cho đến 9 sau đó đưa ra bộ giải mã dùng IC 7447 để biến đổi mã nhị phân để chuyển thành số

hiện thị trên Led 7 thanh giúp ta có thể xem được giá trị từ 000 đến 999.Trong quá trình

hệ thống đang đếm ta có thể Reset hệ thống nhờ nút Reset được đấu trên mạch

CHƯƠNG II :TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VA CHON

LINH KIEN

2.1) Sơ đồ tổng quan mạch đếm từ 000 đến 999

Hình 2.1.Sơ đồ mạch tổng quan hiện thị số đếm từ 000 đến 999

Các thông số tính toán với mạch tạo xung

Hình 2.2.Sơ đồ cấu tạo của IC NE555 Nhìn trên hình 2.2 ta thấy cấu trúc của 555 nó tương đương với hơn 20 transitor , 15 điện trở và 2 diode và còn phụ thuộc vào nhà sản xuất Trong mạch tương đương trên có : đầu vào kích thích , khối so sánh, khối điều khiển chức năng hay công suất đầu ra.Một số đặc tính nữa của 555 là : Điện áp cung cấp nằm giữa trong khoảng từ 3V đến 18V, dòng cung cấp từ 3 đến 6 mA

Dòng điện ngưỡng xác định bằng giá trị lớn nhất của R + R Để điện áp 15V thì điện trở của R + R phải là 20M

Tất cả các IC thời gian đều có 1 tụ điện ngoài để tạo ra 1 thời gian đóng cắt của xung đầu

ra Nó là một chu kì hữu hạn để cho tụ điện (C) nạp điện hay phòng điện thong qua một điện trở R Thời gian này nó đã được xác định và nó có thể tính được thong qua điện trở

R và tụ điện C

Hình 2.3 Sơ đồ tạo xung của NE555 Mạch nạp RC cơ bản như trên hình 2.3 Giả thiết tụ điện ban đầu là phóng điện.Khi mà đóng công tắc thì tụ điện bắt đầu nạp thông qua điện trở Điện áp qua tụ điện từ giá trị 0 lên đến giá trị định mức vào tụ Đường cong nạp được thể hiện qua hình 4A.Thời gian đó

nó để cho tụ điện nạp đến 63.2% điện áp cung cấp và hiểu thời gian này là 1 hằng số Giá

trị hằng số thời gian đó có thể tính bằng công thức đơn giản sau:

t = R.C

Đường cong nạp của tụ điện

Hình 2.4.Đường cong nạp điện của tụ

2.2 ) Công thức tính tần số điều chế độ rộng xung của 555

Hình 2.5.Sơ đồ tần số

Nhìn vào sơ đồ mạch trên ta có công thức tính tần số , độ rộng xung

+ Tần số của tín hiệu đầu ra là :

f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))

+ Chu kì của tín hiệu đầu ra : t = 1/f

+ Thời gian xung ở mức H (1) trong một chu kì :

toán theo công thức)

2.3) CAC LINH KIEN DUNG TRONG MACH

555 là một loại linh kiện khá là phổ biến bây giờ với việc dễ dàng tạo được xung vuông

và có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản,điều chế được độ rộng xung

Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt hay là những mạch dao động khác.Đây là linh kiện của hãng CMOS sản xuất Sau đây là bảng thông số của 555 có trên thị trường :

+ Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555 )

+ Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA

+ Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V

+ Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V + Công suất lớn nhất là : 600mW

+ Điều chế được độ rộng xung (PWM)

+ Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)

Đấy chỉ là những thông số cơ bản của 555

a : Giới thiệu, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, chân của 555

IC thời gian 555 được du nhập vào những năm 1971 bằng công ty Signetics Corporation bằng 2 dòng sản phẩm SE555/NE555 và được gọi là máy thời gian và cũng là loại có đầu tiên Nó cung cấp cho các nhà thiết kế mạch điện tử với chi phí tương đối rẻ, ổn định và những mạch tổ hợp cho những ứng dụng cho đơn ổn và không ổn định Từ đó thiết bị này được làm ra với tính thương mại hóa 10 năm qua một số nhà sản suất ngừng sản suất loại

IC này bởi vì sự cạnh tranh và những lý do khác Tuy thế những công ty khác lại sản suất

ra những dòng này

Các dạng hình dáng chân của 555 trong thực tế:

b :Chức năng của từng chân của 555

Hình 3.2.Sơ đồ chân của IC NE 555

IC NE555 N gồm có 8 chân

+ Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân

chung

+ Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng

như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc

+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic Trạng thái của tín

hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này

ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V)

+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra Khi chân số 4 nối masse thì ngõ

ra ở mức thấp Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC

+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND Chân này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định

+ Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và

cũng được dùng như 1 chân chốt

+ Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển

bỡi tầng logic của chân 3 Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì

nó mở ra Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động

+ Chân số 8 (Vcc): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt

động Không có chân này coi như IC chết Nó được cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy từng loại 555 nhé thấp nhất là con NE7555)

c: Cấu tạo bên trong và nguyên tắc hoạt động

được reset

Nguyên tắc hoạt động:

Ở trên mạch trên ta bít là H là ỏ mức cao và nó gần bằng Vcc và L là mức thấp và nó bằng 0V Sử dụng pác FF - RS

ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset

Khi mới đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời hằng (Ra+Rb)C

- Tụ C xả qua Rb Với thời hằng Rb.C

- Điện áp trên tụ C giảm xuống do tụ C xả, làm cho điện áp tụ C

nhảy xuống dưới 2Vcc/3

- /Q = 0 > Transistor không dẫn -> chân 7 không = 0V nữa và

tụ C lại được nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3

Nói tóm lại các bạn cứ nên hiểu là :

Trong quá trình hoạt động bình thường của 555, điện áp trên tụ C chỉ dao động quanh điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3 (Xem dường đặc tính tụ điện phóng nạp ở trên)

- Khi nạp điện, tụ C nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3, và kết thúc nạp ở thời điểm điện áp trên C bằng 2Vcc/3.Nạp điện với thời hằng là (Ra+Rb)C

- Khi xả điện, tụ C xả điện với điện áp ban đầu là 2Vcc/3, và kết thúc xả ở thời điểm điện

áp trên C bằng Vcc/3 Xả điện với thời hằng là Rb.C

- Thời gian mức 1 ở ngõ ra chính là thời gian nạp điện, mức 0 là xả điện

2.3.2 ) Các dạng mạch dao động từ 555 a ) Mạch báo động âm thanh dùng SCR

b) Mạch khóa nghiêng

c) Cảnh báo mất điện

d) Máy nhịp điệu âm thanh

e) Dao động CW

Hình 4.3.Sơ đồ chân của IC 7490

1 Đầu vào 2 Input2

2 Reset1 R1

3 Reset2 R2

4 Không kết nối NC

5 Cung cấp điện áp; 5V (4.75V – 5.25V) VCC

6 Reset3 R3

7 Reset4 R4

8 Kết quả 3, đầu ra BCD 2 bit QC

9 Kết quả 2, đầu ra BCD bit 1 QB

10 nối đất (0V)

11 Kết quả 4, đầu ra BCD bit 3 QD

12 Kết quả 1, đầu ra BCD bit 0 QA

13 Không kết nối NC

14 Đồng hồ đầu vào 1 Input1

7490 là một truy cập đơn giản, tức là nó có thể đếm 0-9 theo chu ky trong chế độ tự nhiên của nó Nó đếm các xung đầu vào và đầu ra là nhận được như một số nhị phân 4-bit thông qua chân QA, QB, QC và QĐ Các đầu ra nhị phân là thiết lập lại để 0000 tại tất cả các xung thứ mười và tính bắt đầu từ 0 một lần nữa Xung cũng được tạo ra (có thể là pin 9) nó reset đầu ra cho 0000

Các chip có thể đếm đến con số tối đa khác và trở về số không bằng cách thay đổi các phương thức của 7490 Các chế độ này được thiết lập bằng cách thay đổi các kết nối thiết lập lại các chân R1 – R4 Ví dụ, nếu một trong hai R1 & R2 cao hoặc R3 & R4 nối đất, sau đó nó sẽ thiết lập lại QA, QB, QC và QD là 0 .Nếu reset R3 R4 là cao, sau đó đếm trên QA, QB, QC và QĐ thành 1 Các số lượng cao khác có thể được tạo ra bằng cách kết nối hai hoặc nhiều IC 7490 Ví dụ, nếu hai 7490 được kết nối một cách đầu vào của một trong những trở thành đầu ra của khác, IC thứ hai sẽ nhận được một xung trên tất cả các tính thứ mười và sẽ thiết lập lại tại tất cả các tính phần trăm Như vậy hệ thống này có thể đếm từ 000 đến 999 và cho kết quả đầu ra BCD tương ứng

7490 có một phân chia sẵn có và có thể được kết nối trong thời gian khác nhau bằng cách thay đổi các kết nối Nó có thể được sử dụng như là một phân chia 10 truy cập kết

nối bảo đảm chất lượng input2, nền tảng tất cả các chân thiết lập lại, và cho xung input1 Điều này cho phép kết nối thác các đầu vào khác Nó cũng có thể được sử dụng như chia

6 truy cập bằng cách kết nối bảo đảm chất lượng với input2, nền tảng R3 & R4, và đưa ra xung tại input1

Bằng cách kết nối bảo đảm chất lượng với input1, 7490 có thể được sử dụng cho BCD kể trong khi đó bằng cách kết nối QD với input2

Cách đấu các IC tao thành bộ đếm sản phẩm 999:

Dựa vào bảng trạng thái của IC thì để IC tiếp theo hoạt động được theo đúng yêucầu thì tại chân thứ 14 của IC tiếp theo phải được cấp xung từ chân thứ 11 của IC trước nó

Hình 4.4.Bảng trạng thái đầu ra của IC

Khi IC trước nó kết thúc 1 chu kỳ thì IC này sẽ được kích hoạt lên 1 đơn vị.và khi IC này kết thúc 1 chu kỳ thì IC ngay sau nó sẽ được kích hoạt lên 1 đơn vị

Hình 4.5.Sơ đồ kết nối của IC 7490 với bộ giải mã

Cho đến khi cả 3 IC đều đã ở trạng thái xung thứ 9 thì chỉ cần thêm 1 xung nữa được kích hoạt vào IC đầu tiên thì cả 3 IC cùng kết thúc chu kỳ và bắt đầu chu kỳ mới.hay Bộ đếm

đã sang 1 chu ky mới

2.5 KHỐI GIÁ I MÃ VÀ KHỐI HIỂN THỊ

2.5.1) 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

Vai trò IC7447 và cách kết nối:

Đây là IC dùng để chuyển tín hiệu dạng số nhị phân ở ngõ vào sang mã 7 đoạn.dễ thấy IC này hoạt động ở tích cực mức thấp

Các chân 1,2,6,7 : các ngõ vào của tín hiệu BCD

+ Chân số 3 Lamptest : dùng để kiểm tra các thanh đoạn của LED 7thanh cũng như các ngõ ra của IC

+ Chân số 4 Blank out : Chân cho phép đầu ra

+ Chân số 5 Blank in : chân cho phép loại bỏ số 0 không mong muốn ở các bộ hiển thị + Chân 9,10,11,12,13,14,15 : các ngõ ra nối với led 7 thanh

+ Chân số 8 và 16 cung cấp nguồn cho IC

Các thức hoạt động:

- Sơ đồ nguyên lý: Như sơ đồ trên, trong đó A,B,C,D ( Nối với Vi xử lý, mạch số

counter, ), BI/RBO,RBI,LT ( chân điều khiển của 7447, tùy thuộc vào nhu cầu sẽ nối khác nhau), Chân QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG nối lần lượt với chân a,b,c,d,e,f,g của led 7

thanh anot chung

- Mô tả cách thức hoạt động như sau:

PORT A,B,C,D : đầu vào của 7447, nhận các giá trị theo nhị phân (BCD) từ 0 tới 15, tương ứng với mối giá trị nhận được sẽ giải mã ra đầu ra Q tương ứng

PORT QA-QG : Nối trực tiếp LED 7 thanh với

QA=a,QB=b,QC=c,QD=d,QE=e,QF=f,QG=g, giá trị hiển thị trên LED 7 thanh phụ thuộc vào giá trị đầu vào PORTA,B,C,D theo bảng sau;

BI/RBO,RBI,LT : Chân điều khiển của 7447, để hiểu rõ bạn cần đọc và tìm hiểu mức

bảng logic sau (Để kích hoạt IC 7447 hoạt động chỉ cần nối BI/RBO=LT=1 ):

Nên dùng cho ic số đối với VDK tốt nhất dùng phương pháp quét để tiết kiệm chi phí

Mạch giải mã là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá tức là nếu có 1 mã số áp vào ngõ vào thì tương ứng sẽ có 1 ngõ ra được tác động, mã ngõ vào thường ít hơn mã ngõ ra Tất nhiên ngõ vào cho phép phải được bật lên cho chức năng giải mã Mạch giải

mã được ứng dụng chính trong ghép kênh dữ liệu, hiển thị led 7 đoạn, giải mã địa chỉ bộ nhớ Hình dưới là sơ đồ khối của mạch giải mã

2.5.2 Giải mã BCD sang LED 7 thanh

So do khoi hien thi

Một ứng dụng của mạch giải mã led 7 thanh :

Một dạng mạch giải mã khác rất hay sử dụng trong hiển thị led 7 đoạn đó là mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn Mạch này phức tạp hơn nhiều so với mạch giải mã BCD sang thập phân bởi vì mạch khi này phải cho ra tổ hợp có nhiều ngõ ra lên cao xuống thấp hơn (tuỳ loại đèn led anode chung hay cathode chung) để làm các đoạn led cần thiết sáng tạo nên các số hay kí tự Trước hết hãy xem qua cấu trúc và loại đèn led 7 đoạn của một số đèn được cấu tạo bởi 7 đoạn led có chung anode (AC) hay cathode (KC); được sắp xếp hình

số 8 vuông (như hình trên) ngoài ra còn có 1 led con được đặt làm dấu phẩy thập phân cho số hiện thị; nó được điều khiển riêng biệt không qua mạch giải mã Các chân ra của led được sắp xếp thành 2 hàng chân ở giữa mỗi hàng chân là A chung hay K chung Thứ

tự sắp xếp cho 2 loại như trình bày ở dưới đây