đồ án mạch đếm sản phẩm docx

Lí do chọn đề tài Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật,kỹ thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật

Lời cảm ơn

Trong suốt khóa học tại Trường Cao Đẳng Điện Lực , với

sự giúp đỡ của quý thầy cô và giáo viên hướng dẫn về mọi mặt

từ nhiều phía và nhất là trong thời gian thực hiện đề tài, nên đề

tài đã được hoàn thành đúng thời gian qui định Nhóm thực hiện

xin chân thành cảm ơn đến :

Quí thầy cô trong khoa Điện tử - Viễn thông đã giảng dạy

những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để thực hiện tốt đồ án

môn học và đã tạo điều kiện thuận lợi cho những người thực hiện

hoàn tất khóa học

Đặc biệt, Thầy NGUYỄN THÀNH CÔNG ,giáo viên

hướng dẫn đề tài đã nhiệt tình giúp đỡ và cho nhóm thực hiện

những lời chỉ dạy quý báu, giúp nhóm thực hiện định hướng tốt

trong khi thực hiện đề tài

Tất cả bạn bè đã giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình

Xin chân thành cảm ơn !

Đề tài: Đếm sản phẩm hiện thị trên led 7 đoạn

Khoa:Điện tử- viễn thông

Niên khóa: 2009-2012

GVHD: TH.S.NGUYỄN THÀNH CÔNG

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Đề tài: Đếm sản phẩm hiện thị trên led 7 đoạn

Nhận xét của giáo viên phản biện

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC

Mở đầu……… 1

1.Lí do chọn đề tài……… 1

2.Mục đích nghiên cứu ……… 1

3.Ý tưởng thiết kế……… 2

4.Bố cục……… 3

CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT I Xây dựng sơ đồ khối tổng quát……… ……… 4

1 Sơ đồ khối tổng quát……… ……… 4

2 Sơ đồ mạch mô phỏng PROTEUS……… 5

3 sơ đồ mạch in……… ……… 6

II Các linh kiện chính có trong mạch……….7

1. IC AT89C51……….……… 7

2.LM 358……….……….… 10

3.LED 7 ĐOẠN……….…….…… 11

4 DAO ĐỘNG THẠC ANH……….……… …… 13

5 LED PHÁT-LED THU……….………….………13

6.ĐIỆN TRỞ……….……….…… 14

7.TRANSISTOR……….……… ….15

8 DIOT CẦU……….17

9.TỤ ĐIỆN……… … 17

10 Biến trở ……… ……… ….…19

III Khối hiển thị……… …….22

IV Khối vi điều kiển……… 23

V Nguyên lý hoặt động của toàn mạch……… 24

VI Sơ đồ giải thuật các khối……… ……… 25

1.Lưu đồ giải thuật chính……… 25

2.Lưu đồ chương trình HEX-BCD……… 26

3.Lưu đồ Giải thuật BCD 7 đoạn……… … 27

4.Lưu đồ Hiển thị……… ………… 28

VII Chương trình cho vi điều khiển……….29

CHƯƠNG III : TỔNG KẾT Hướng phát triển đề tài 31

Kết luận……… ……… 31

Tài liệu tham khảo……….……… 32

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật,kỹ thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật,quản lí,công nghiệp tự động hóa.Cung cấp thông tin… do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cánh có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật thế giới nói chung

và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng

Xuất phát từ thực tế tham quan các doanh nghiệp sản xuất.Một trong nhữngkhâu đơn giản trong dây chuyển sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm làm ra được đếm một cánh tự động

Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu đếm sản phẩm,đóng bao bì

có bộ phận hiển thị

dụng khác.Từ đây suy ra mục đích yêu cầu của đề tài mạch đếm sản phẩm phải cĩ sự chính xác và phù hợp với đơn vị sản xuất yêu cầu.

 Bộ phận đếm: dùng AT89C51 với các ưu điểm

-Cho phép tăng hiệu suất lao động

-Đảm bảo độ chính xác cao

-Tần số đáp ứng của mạch nhanh, cho phép đếm với tần số cao

-Khoảng cách đặt phần phát và phần thu xa nhau cho phép đếm những sản phẩm lớn

-Tổn hao công suất bé

-Khả năng đếm rộng

-Giá thành hạ

-Mạch đơn giản dễ thực hiện

-Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với những chương trình có quy mô nhỏ, rất tiện lợi mà vi xử lí không thực hiện được

-Nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lí cũng giao tiếp được với máy tính nhưng là giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyển đổi dữ liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính.

4 Bố cục

Ngồi phần mở bài, kết luận và thư mục tài liệu tham khảo bài báo cáo mơn học gồm ba chương

Chương 1: Cơ sở lý thuyết

Chương 2: Thiết kế và thi cơng

Chương 3: Tổng kết

NỘI DUNG

CH

Ư ƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I Xây dựng sơ đồ khối tổng quát

1.SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT

KHỐI XỬ LÝ TRUNG

KHỐI HIỂN THỊ

2. Sơ đồ mạch mô phỏng PROTEUS

3 Sơ đồ mạch in

II Các linh kiện chính có trong mạch

1 IC AT 89C51.

1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ bản của từng vi mạch

1.2 Cấu tạo và chức năng các khối của AT89C51.

 CPU( CPU centralprocessing unit) bao gồm:

 Thanh ghi tích lũy A

 Thanh ghi tích lũy phụ B

 Đơn vị logic học (ALU)

 Thanh ghi từ trạng thái chương trình

 Bốn băng thanh ghi

 Con trỏ ngăn xếp

 Bộ nhớ chương trình( ROM) gồm 4Kbyte Flash

 Bộ nhớ dữ liệu( RAM) gồm 128 byte

 Bộ UART, có chức năng truyền nhận nối tiếp

 3 bộ Timer/Counter 16 bit thực hiện chức năng định thời và đếm sự kiện

 Khối điều khiển ngắt với 2 nguồn ngắt ngoài và 4 nguồn ngắt trong

 Bộ lập trình( ghi chương trình lên Flash ROM) cho phép người sử dụng

có thể nạp các chương trình cho chíp mà không cần các bộ nạp chuyên dụng

 Bộ chia tần số với hệ số chia là 12

 4 cổng xuất nhập với 32 chân

b, chức năng các chân của AT89C51

Port 0( P0.0=>P0.7)

Port 0 gồm 8 chân, ngoài chức năng xuất nhập, port 0 còn là bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ (AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi 89C51 giao tiếp với các thiết bị ngoài có kiến trúc Bus như các vi mạch nhớ, mạch PIO…

Bit Tên Chức năng

 Chân /PSEN : là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài

 Chân ALE

ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ có tần số bằng 1/6 tần số dao động của vi điều khiển Tín hiệu ALE được dùng để cho phép vi mạch chốt bên ngoài như 7473

1.3 Nguyên lý hoạt động

+Chân 9 được nối với mạch reset Khi nhấn SW1 thì bộ vi điều khiển sẽ được khởi động lại từ đầu

+điện trở băng U1: có tác dụng làm điện trở kéo lên nguồn

+ chân 18-19 được nối // với thạch anh 12Mhz mạch có nhiệm vụ tạo dao động cho vi điều khiển

+từ chân P2.1=>P2.2 lần lượt được nối với R9 VÀ R10

+ chân P0.0=>P0.6: lần lượt được nối với các A B C D E F của con led 7 đoạn+ Riêng P0.7 : nối với chân DP của led 7 đoạn

+chân P3.4: được nối với chân của khối cảm biến.nhận nhiệm vụ là ngõ vào của timer

2 KHUẾCH ĐẠI LM358

2.1 cấu tạo

LM358 gồm có 2 con khuếch đại thuật toán:

Con thứ 1: chân 2 ,3 vào, chân 1ra

Con thứ 2: chân 5,6 vào, chân 7 ra

2.2.cấu trúc sử dụng các chân ic trong mạch

Hoạt động như sau : + Chân 3 được phân áp nhờ 2 trở 10K , nếu dùng nguồn 5V thì điện áp tại chân 3 sẽ là 2.5V (người ta thường dùng mức này là mức chuẩn để so sánh ) , kết hợp với con LM358 là con biến trở Biến trở này có tác dụng thay đổi độ nhạy của LM358.+ Chân 2 là chân có điện áp vào để so

sánh Nếu điện áp tại chân 2 (V in) > điện áp tại chân 3 (V ref ) thì đầu ra tại chân 1 có mức logic 0 , và ngược lại Vin < Vref thì đầu ra có mức logic 1Từ đó tín hiệu được phân biệt rõ mức 0 hay mức 1 để giúp transistor nhận biết được rõ ràng

Hình : ký hiệu và hình ảnh của led 7 đoạn

Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình bên dưới

và có thêm một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của led 7 đoạn 8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +) hoặc

Cathode(cực -) được nối chung với nhau vào một điểm, được đưa chân ra ngoài

để kết nối với mạch điện

8 cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa thành 8 chân riêng, cũng được đưa ra ngoài để kết nối với mạch điện ở đây bọn em chọn led 7 đoạn Anod(cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này

ở mức 0

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

Led 7 đoạn có hai loại là loại anot chung và catot chung:

Đối với led 7 đoạn ta phải tính toán sao cho mỗi đoạn của led 7 đoạn códòng điện từ 10 20mA Với điện áp 5V thì điện trở cần dùng là 250Ω; côngsuất là 1,4 Watt

Bảng giá trị Led 7 Đoạn

Hình : kí hiệu của thạch anh

Thạch anh là một linh kiện làm bằng tinh thể đá thạch anh được mài phẳng và chính xác.Linh kiện thạch anh làm việc dựa trên hiệu ứng áp điện.Hiệu ứng này

có tính thuận nghịch.Khi áp một điện áp vào 2 mặt của thạch anh, nó sẽ bị biến dạng.Ngược lại, khi tạo sức ép vào 2 bề mặt đó, nó sẽ phát ra điện áp

Như vậy nếu ta đặt một điện áp xoay chiều vào thì nó sẽ biến dạng theo tần số của điện áp đó Khi thay đổi đến một tần số nào đó, thì nó sẽ cộng hưởng

Mạch tương đương của nó gồm một L và một C nối tiếp với nhau

Tần số cộng hưởng của Thạch anh tùy thuộc vào hình dáng và kích thước của

nó Mỗi tinh thể thạch anh có 2 tần số cộng hưởng: tần số cộng hưởng nối tiếp,

và tần số cộng hưởng song song Hai tần số này khá gần nhau và có trị số khá bền vững, hầu như rất ít bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường bên

ngoài.Ngoài ra, hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng rất lớn, nên tổn hao rất thấp

Mạch Dao động Thạch anh: cho ra tần số rất ổn định, sử dụng rất nhiều trong các đồng hồ điện tử (như đồng hồ đeo tay, đồng hồ để bàn ), trong các thiết bị

đo lường điện tử (tạo xung chuẩn), trong mạch đồng bộ màu của TV, VCR, trong các thiết bị tin học (máy vi tính, các thiết bị nối với máy vi tính), trong cácnhạc cụ điện tử như Piano điện…

Mạch lọc tích cực dùng Thạch anh: sử dụng nhiều trong các mạch khuếch đại trung tần của các máy thu thông tin liên lạc, TV, Radio

5 LED PHÁT-LED THU

Led là một dạng diode phát quang Khi phân cực thuận thì Led phát tín

hiệu,khi phân cực nghịch thì không phát tín hiệu

Sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không nhìn thấy được bằng mắt

thường có bước sóngtừ 0.86µm đến 0.98µm

Có vận tốc bằng vận tốc ánh sáng.Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém Phát có hướng, và chùm tia hẹp.Vì vậy khi thu phải đúng hướng.

Led thu.đen :led phát trắng

Ký hiệu:

6 ĐIỆN TRỞ

Điện trở 4 vòng màu và 5 vòng màu.

Điện trở là linh kiện thụ động có tác dụng cản trở cả dòng và áp

Điện trở đựơc sử dụng rất nhiều trong các mạch điện tử

R =ρℓ/S Trong đó ρ là điện trở suất của vật liệu

S là thiết diện của dây

ℓ là chiều dài của dây

Trong đó:

A1015 là Transistor BJT gồm ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p–n, trong đó

miền giữa là bán dẫn loại n Miền có mật độ tạp chất cao nhất, kí hiệu p+ làmiền phát (emitter) Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kí hiệu p, gọi là miền thu(collecter) Miền giữa có mật độ tạp chất rất thấp, kí hiệu n, gọi là miền gốc(base) Ba chân kim loại gắn với ba miền tương ứng với ba cựcemitter (E), base (B), collecter (C) của transistor

C1815 là Transistor BJT gồm ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p–n, trong đó

miền giữa là bán dẫn loại p Miền có mật độ tạp chất cao nhất, kí hiệu n+ làmiền phát (emitter) Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kí hiệu n, gọi là miền thu(collecter) Miền giữa có mật độ tạp chất rất thấp, kí hiệu p, gọi là miền gốc(base) Ba chân kim loại gắn với ba miền tương ứng với ba cực emitter(E), base (B), collecter (C) của transistor

Kí hiệu

Có 2 loại tụ điện phân cực và không phân cực

Ký hiệu : tụ phân cực C1 – C3

Tụ không phân cực C2

Tên tiếng Anh của nó có thể là Variable resitor, potentiometer, trimmer,

trimpot…

Kí hiệu: VR, VAR, POT, …

Kí hiệu :

CHƯƠNG II : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

I Khối nguồn

Hình : sơ đồ mạch khối nguồn

- Nguồn cung cấp cho tất cả các khối là 5VDC

- Điện áp xoay chiều sau khi qua cầu diode sẽ được nắn tương đốiphẳng

- Tụ C8 có nhiện vụ làm phẳng điện áp, tụ C7 và C9 sẽ triệt tiêu cácxung gai có tần số cao và thấp

- IC ổn áp 7805 có nhiệm vụ ổn định điện áp chuẩn là 5VDC

- R20=150 ohm hạn dòng cho led đơn

 VR=VCC-Vled=5-2=3V

IR=Iled=20(mA)

 R=VR/IR=3/20=150(ohm)

sóng hồng ngoại bị ngắt ,tạo ra chênh lệch điện áp ngõ vào của IC LM358 Bình thường điện áp chân 2 LM358 cao hơn chân 3 , áp ra chân 1 mang giá trị âm , khi có sản phẩm đi qua thì LED thu dẫn làm giảm áp chân 2 , áp ra chân 1 tăng lên giá trị dương , làm cho transistor C1815 dẫn tạo ra xung cấp cho mạch

đếm.Tụ C6 có nhiệm vụ giảm bớt xung nhiễu của Led thu khi có sản phẩm đi qua Tụ C4.C5 lọc nhiễu một lần nữa , sau khi qua IC LM358 Transistor Q3 dùng loại npn như biến trở dùng để chỉnh độ nhạy của Led thu hồng ngoại thông qua mức áp so sánh tại chân 2 của IC so sánh LM358 Khi tăng giá trị biến trở thì nâng áp chân 2 lên , vì vậy một sự thay đổi nhỏ của Led thu cũng sẽ được nhận biết , và làm thay đổi giá trị áp ra của IC LM358 Như thế đã tạo ra xung vuông ở ngõ vào khối đếm

Hình: sơ đồ khối cảm biến

III KHỐI ĐẾM HIỂN THỊ

Hình: sơ đồ khối hiển thị led

1.Nguyên lý hoặt động khối hiển thị

Trên sơ đồ nguyên lý,led 7 đoạn là loại Anode chung,các chân Anode chung lần lượt được nối với các cực C của 2 transistor PNP (Q1,Q2),cực E của

transistor nối với nguồn 5V,các cực B lần lượt nối chân P2.2,P2.1 của vi xử lý.Các chân còn lại của led 7 đoạn được nối với Port 0(data led)

Phương pháp quét LED:khi kết nối chung data LED của LED 7 đoạn như trên,ta không thể cho các LED này sang đồng thời(do ảnh hưởng lẫn nhau giữa các LED) mà phải thực hiện phương pháp quét,nghĩa là tại mỗi thời điểm chỉ sáng 1 LED và tắt LED còn lại.Do hiện tượng lưu ảnh của mắt,ta sẽ thấy các LED sang đồng thời.Lúc này các transistor hoạt động giống như “công

tắc” Muốn LED nào sang thì transistor tương ứng với LED đó phải dẫn

Hình: sơ đồ khối điều khiển

V NGUYÊN LÝ HOẶT ĐỘNG TOÀN MẠCH

Khi có sản phẩm đi qua thì sóng hồng ngoại bị ngắt ,tạo ra chênh lệch điện áp ngõ vào của IC LM358 Bình thường điện áp chân 2 LM358 cao hơn chân 3 , áp

ra chân 1 mang giá trị âm , khi có sản phẩm đi qua thì LED thu dẫn làm giảm áp chân 2 , áp ra chân 1 tăng lên giá trị dương , làm cho transistor C1815 dẫn tạo raxung cấp cho IC AT89C51

Tụ C14” 102” có nhiệm vụ giảm bớt xung nhiễu của Led thu khi có sản phẩm điqua Tụ C15 lọc nhiễu một lần nữa , sau khi qua IC LM358

Transistor Q3 dùng loại npn như (C1815)

Biến trở dùng để chỉnh độ nhạy của Led thu hồng ngoại thông qua mức áp so sánh tại chân 2 của IC so sánh LM358 Khi tăng giá trị biến trở thì nâng áp chân

2 lên , vì vậy một sự thay đổi nhỏ của Led thu cũng sẽ được nhận biết , và làm thay đổi giá trị áp ra của IC LM358 Như thế đã tạo ra xungvuông ở ngõ vào khối đếm

Khi có sản phẩm đi qua(khi có xung tạo ra từ LM358 )thì xuất hiện xung ở port 3.4 là xung clock của bộ đếm,khi có xung clock của bộ định thời đếm lên

0000H,0001H,0002H…quá trình chuyển đổi mã HEX-mã 7 ĐOẠN được vi xử

lý 89C51 thực hiện qua 2 giai đoạn:HEX-BCD,BCD-7 ĐOẠN.sau đó vi xử lý sẽxuất mã quét led ra port 2 để chọn led hàng chục và hàng đơn vị,xuất mã hiển thị

ra port 0 để hiển thị số sản phẩm đi qua.khi đếm đến 99 thì bộ đếm tự động reset

về 0

ORG 000H ; điểm nhập reset hệ thống MOV TMOD,#05H ; chọn chế độ định thời 05h = 00000101B, bộ định thời là bộ đếm (counter), chế độ định thời 16 bit

MOV TH0,#0 ; byte cao của bộ định thời bằng 0 (dùng để lưu giá trị đếm)

MOV TL0,#0 ; byte thấp của bộ định thời bằng 0 (dung để lưu giá trị đếm)

CLR TF0 ; xóa cờ TF0

SETB P3.4 ; cấu hình p3.4 là ngõ vào

SETB TR0 ; cho timer hoat động

TD: LCALL HEX_BCD ; gọi chương trình con HEX_BCD

LCALL BCD_7DOAN ; gọi chương trình con BCD_7DOAN

LCALL HIEN_THI ; hiện thị ra led

JMP TD ; khi đếm chạy tới giá trị 99 thì nó sẽ tự chạy lại giá trị ban đầu 00

;=====================================================

HEX_BCD: giải mã HEX sang BCD

MOV A,TL0 ; sao chép nội dung ô nhớ địa chỉ TL0 vào thanh ghi A

MOV B,#10 ; nạp giá trị l0 vào thanh ghi B

DIV AB ; chia số nguyên không dấu 8-bít chứa trong thanh ghi A cho số nguyên không dấu 8-bít chứa trong thanh ghi B

MOV 10H,B ; sao nội dung của thanh ghi B vào ô nhớ 10H MOV B,#10 ; nạp giá trị 10H vào thanh ghi B

DIV AB ;

MOV 11H,B ;sao nội dung thanh ghi B vào ô nhớ 11H

RET

;=====================================================

BCD_7DOAN: giải mã BCD sang mã LED

MOV DPTR,#500H ; địa chỉ vùng mã 7 đoạn

MOV R0,#10H ; vị trí hiển thị dữ liệu trong vùng mã