THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM SỐ NGƯỜI LÊN XUỐNG XE BUS TỪ 0055

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌCĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM SỐ NGƯỜI LÊN XUỐNG XE BUS TỪ 0055GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ĐỖ QUANG HUYCHỨC VỤ : GIẢNG VIÊNKHOA : ĐIỆNĐIỆN TỬLỚP : TỰ ĐỘNG HÓA K11.1.1NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: 1. Nguyễn Tuấn Dương 2. Phạm Văn DuyNHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Hưng Yên, Ngày.....Tháng....Năm 2014 Giảng viên hướng dẫnLỜI NÓI ĐẦUNgày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, mang lại sự tiện lợi tối ưu với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.Trong đó có ngành “Kĩ thuật số” có vai trò rất quan trọng và việc áp dụng điều khiển bằng số trong công nghệ hiện đại. Kĩ thuật số ra đời đã và đang làm nên một cuộc cách mạng trong mọi lĩnh vực của đời sống hiện đại từ chiếc nồi cơm điện, máy giặt, máy điện thoại… đến truyền hình, chụp ảnh, công nghệ thông tin,… Những ứng dụng của nó trong sản xuất của các công ty lớn nhỏ là không thể kể hết.Xuất phát từ thực tế tại các nhà máy và tham quan các doanh nghiệp sản xuất,từ những điều đã được thấy đó và khả năng của chúng em, chúng em muốn làm một điều gì nhỏ để góp phần đảm bảo tính chính xác vào công việc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Đối với các nơi có nhiều dịch vụ tiện ích cho con người như các siêu thị, cửa hàng...cần quản lý số lượng người ra vào để biết được tình hình kinh doanh của siêu thị hoặc cửa hàng đó. Vậy nên chúng em quyết định thiết kế một mạch đếm số người vì nó rất phù hợp với thực tế và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với chúng em vì đã làm được một phần nhỏ đóng góp cho xã hội.Nhận thấy khả năng ứng dụng rộng rãi của mạch đếm chúng em đã nghiên cứu và chế tạo mạch đếm số người lên xuống xe bus(đếm từ 00 đến 55) dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy: ĐỖ QUANG HUY , giảng viên khoa Điện – Điện Tử. Vì kiến thức, kinh nghiệm của chúng em còn hạn chế nên đồ án không tránh được sai sót. Chúng em rất mong sự đánh giá của quý thầy cô và bạn bè, để đồ án được hoàn thiện hơn.Chúng em xin chân thành cảm ơnNỘI DUNGCHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI1.1: Tên đề tàiThết kế chế tạo mạch đếm số người lên xuống xe bus từ 00551.2. Lý do lựa chọn đề tàiTừ những thực tế tại các nhà máy và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm làm ra được đếm một cách 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 mà vẫn còn sử dụng nhân công. Từ những điều đã được thấy đó và khả năng của chúng em, chúng em muốn làm một điều gì 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 được độ chính xác cao. Đối với các nơi có nhiều dịch vụ tiện ích cho con người như các cửa hàng, xe bus, bãi để xe...cần quản lý số lượng người hoặc xe ra vào để biết được tình hình kinh doanh và quản lý được xe ra vào của các siêu thị hoặc cửa hàng đó. Vậy nên chúng em quyết định thiết kế một mạch đếm xe ra vào trong bãi để xe của siêu thị để quản lý số lượng xe ra hàng ngày vì nó rất phù hợp với thực tế và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với chúng em vì đã làm được một phần nhỏ đóng góp cho xã hội. 1.3. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài1.3.1. Mục đích, ứng dụngĐếm sản phẩm một cách tự động, hiển thị trên LED 7 thanh.Mạch đếm sản phẩm được sử dụng trong các công việc đếm sản phẩm làm ra của một dây chuyền sản xuất, số người lên xuống xe bus ,số xe ra vào của công ty, số người ra vào trong siêu thị, số người ra vào Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1. Điện trở.2.1.1. khái niệm, ký hiệu, cấu tạo Khái niệm Điện trở là linh kiện điện tử thụ động, dùng để làm vật cản trở dòng điện Ký hiệu và hình dạng: Ký hiệu hình dạngHình 2.1: ký hiệu và hình dạng cảu điện trởCấu tạo : Điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có điển trở suất cao như làm bằng than, magie kim loại NiO2, oxit kim loại, dây quấn.2.1.2. Phân loại Điện trở thường: điện trở thường là các loại điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W. Điện trở công suất: là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W. Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là cách gọi khác của các điện trở công suất, điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng tỏa nhiệt. Điện trở dây cuốn: Loại điện trở này dùng dây điện trở quấn trên than lớp cách điện thường bằng sứ hoặc nhựa tổng hợp để tạo ra điện trở có giá trị nhỏ và chịu được công suất tiêu tán lớn. Thường được sử dụng trong các mạch cung cấp điện của các thiết bị điện.2.2. Khảo sát về tụ điện. 2.2.1. Khái niệm.Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động có khả năng tích và giải phóng năng lương lượng dưới dạng điện trường. Ký hiệu và hình dạng. Ký hiệu Hình dạngHình 2.2: ký hiệu và hình dạng của tụ điện Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động.2.2.2. Cấu tạo. Cẩu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi. Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như tụ giấy, tụ gốm, tụ hoá.2.2.3. Phân loại. Phân loại theo tính chất (tính chất phân cực) gồm có: + Tụ không phân cực: gồm các lá kim loại ghép xen lẽ với lớp cách điện mỏng, giá trị của nó thường từ 1pF1uF còn giá trị tụ lớn hơn thì có kích thước rất lớn nên không tiện chế tạo.+ Tụ phân cực có cấu tạo gồm 2 điện cực cách ly nhau nhờ 1 lớp điện phân nhỏ làm điện môi. Lớp điện môi càng mỏng thì điện dung càng cao. Loại tụ này có sự phân cực và ký hiệu các cực được ghi trên thân của tụ, vì thế nếu nối nhầm cực tính thì lớp điện môi sẽ bị phá hủy làm hư hỏng tụPhân loại theo cấu tạo một số loại tụ thông thường:+ Tụ gốm: Điện môi bằng gốm thường có kíck thước nhỏ từ 0,47µF trở xuống.+ Tụ mica: Điện môi làm bằng mica có tráng bạc, trị số từ 2,2pF 10nF và thường làm việc ở tần số cao, sai số nhỏ, đắt tiền.+ Tụ giấy polyste: Chất điện môi làm bằng giấy ép tẩm polyester có dạng hình trụ, có trị số từ 1nF 1μF.+ Tụ hóa (tụ điện phân): Có cấu tạo là lá nhôm cùng bột dung dịch điện phân cuộn lại đặt trong vỏ nhôm, loại này có điện áp làm việc thấp, kích thước và sai số lớn, trị số điện dung khoảng 0,1 μF 4700 μF.+ Tụ tantan: Loại tụ này được chế tạo ở hai dạng hình trụ có đầu ra dọc theo trục và dạng hình tantan.2.2.4 Điện áp làm việcĐiện áp cực đại có thể cung cấp cho tụ điện thường thể hiện trong thuật ngữ “ điện áp 1 chiều”.Mỗi 1 tụ điện chỉ có 1 điện áp làm việc nhất định, nếu quá điện áp này lớp cách điện sẽ bị đánh thủng và hỏng tụ.2.3. Diode.2.3.1. Khái niệm và cấu tạo.a) Khái niệm: Dioed  là linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lạib) Cấu tạo: Diode bán dẫn được cấu tạo dựa trên chuyển tiếp P – N của hai chất bán dẫn khác loại. Điện cực nối với bán dẫn P gọi là Anot còn điện cực nối với bán dẫn N gọi là Katot. Trong kỹ thuật điện thường được kí hiệu như sau: Hình 2.3: ký hiệ và hình dạng diodec) Phân loại.Theo công dụng thì ta có: Diode ổn áp, Diode phát quang, Diode thu quang, Diode biến dung, Diode xung, Diode tách sóng.+ Diode phát quang được sử dụng ở điều khiển tivi, đèn led ở biển quảng cáo, nó phát ra ánh sang. +Diode thu quang ( Photo Diode ): Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode.+ Diode chỉnh lưu được ứng dụng trong bộ đổi nguồn2.3.2. Nguyên lí hoạt động Nguyên lý hoạt động: Diode sẽ dẫn điện theo hai chiều không giống nhau. Nếu phân cực thuận thì diode sẽ dẫn điện gần như bão hòa. Nếu phân cực ngược thì diode dẫn điện rất yếu, thực chất chỉ có dòng điện rò. Nói một cách gần đúng thì xem như diode chỉ dẫn điện một chiều từ Anot sang Katot, và đây chính là đặc tính chỉnh lưu của diode bán dẫn2.3.3. Các loại diode.a) Diode cầu. Do tính chất bán dẫn một chiêù nên diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành nguồn 1 chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động….Dioode cầu thường có dạng : Hình 2.4: Diode cầub) Diode zener. Cấu tạo: diode zener có cấu tạo tương tụ diode thường nhưng có 2 lớp bán dẫn PN ghép với nhau, diode zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khi phân cực thuận diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng gí trị ghi trên diode.c) Diode thu quang. Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng thuỷ tinh để ánh sáng chiểu vào mối p N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode. Hình 2.5: Diode thu quangd) Diode phát quang. Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA Led được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có điện . vv… Hình 2.6: hình ảnh Diode phát quang (LED)2.4. Máy biến áp.2.4.1. Khái niệm, ký hiệu, cấu tạo máy biến áp.a) Khái niệm. Máy biến áp là thiết bị dung để tăng hoặc giảm điện áp (hay cường độ dòng điện) của các dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số.b) Cấu tạo. MBA được cấu tạo gồm 1 cuộn dây sơ cấp và cuộn thứ cấp quấn cùng trên 1 khung đỡ bằng giấp cách điện, nhựa bekelit trong có lõi từ khép kín. Lõi thép của máy biến áp có thể dung các lá thép kỹ thuật điện ghép lại hoặc dung FEritte đúc lại. Một số trường hợp dung biến áp có lõi không khí. Cuộn sơ cấp là cuộn người ta đưa dòng điện xoay chiều vào, cuộn thứ cấp là cuộn người ta lấy dòng điện đã biến đổi ra sử dụng. Hình 2.7: hình dạng máy biến áp2.4.2. Tỷ số vòng Vol của máy biến áp Gọi nl và n2 là số vòng của quộn sơ cấp và thứ cấp. ư 1 và II là điện áp và dòng điện đi vào cuộn sơ cấp U2 và 12 là điện áp và dòng điện đi ra từ cuộn thứ cấp.Ta có các hệ thức như sau :U1 U2 = n1 n2Điện áp ở trên hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với số vòng dây quẩn.U1 U2 = I2 I1Dòng điện ở trên hai đầu cuộn dây tỷ iệ nghịch với điện áp, nghĩa là nếu ta lấy ra điện áp càng cao thì cho dòng càng nhỏ.2.4.3: Nguyên lý hoạt động của máy biến ápHoạt động của máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Một trong hai cuộn dây của máy biến áp được nối với mạch điện xoay chiều, và gọi là cuộn sơ cấp. Cuộn thứ hai được nối với tải tiêu thụ và gọi là cuộn thứ cấp. Dòng điện trong cuộn sơ cấp làm phát sinh một từ trường biến thiên trong lõi thép. Từ thông biến thiên của từ trường đó qua cuộn thứ cấu (cũng quấn trên lõi thép) gây ra một dòng điện cảm ứng chạy trong cuộn thứ cấp và trong tải tiêu thụ.2.5. IC 7805.Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản.Các loại ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp.VD: 7805 ổn áp 5V,7812 ổn áp 12V.Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau. Hình 2.8: Sơ đồ chân IC 7805Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân (IC 7805 tương tự)⦁Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên) ⦁Chân số 2 là chân GND (hình vẽ trên) ⦁Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ trên) CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH.3.1. Sơ đồ khối toàn mạch. Hình 3.1: Sơ đồ khối của toàn mạch3.2. Chức năng của từng khối.3.2.1. Khối nguồn. Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý khối nguồnBộ 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 3.54V sử dụng trong laser, khi ta đưa vào led 7 thành thì ta cho qua trở vài kilo 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.a) Khối hạ áp.Ở đây chúng ta biến đổi điện áp 220V AC50Hz xuống còn 12V AC450 mA.Mục đích là cấp đầy đủ cho bộ biến đổi và bộ lọc để có điện áp 1 chiều mong muốn b) Khối chỉnh lưu.Thành phần chỉnh lưu là biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều thông qua 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 3.3: Điện áp sau chỉnh lưuc) Khối lọc.Có tác dụng san bằng điện áp một chiều đập mạch U3 thành U4 ít nhấp nhô hơn.Tụ điện có điện dùng càng lơn thì điện áp đầu ra càng phẳng Hình 3.4: Điện áp sau khi được lọc bằng tụ điệnTụ gốm có tác dụng lọc xung đột biếnd) 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 =n.⦁Bộ mã hóa là mạch điện thực hiện thao tác mã hóa. căn cứ vào yêu cầu, đặc điểm khác nhau của tín hiệu được mã hóa, chúng ta có các mã hóa khác nhau: bộ mã hóa nhị phân, bộ mã hóa nhị thập phân, bộ mã hóa ưu tiên... 3.2.4. 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 3.7: Sơ đồ 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 led.3.2.5. Khối hiện thị Led 7 thanh⦁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 ⦁Hình 3.8: Cấu tạo led 7 thanh. Hình 3.9: Sơ đồ nối chân giữa khối giải mã và khối hiển thị. 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 xử lý sẽ được hiển thị chính xác lên màn hình bằng dạng số tương ứng (09). Mặc dù IC này hoạt động không cần chốt, nhưng IC trong trường hợp này có sẵn chốt 4bit .3.3. Tính toán và thiết kế mạch.3.3.1. Tính toán.a) Khối nguồn. Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn Tính toán chọn linh kiện+ Chọn linh kiện Yêu cầu của mạch là điện áp 5V DC mà điện áp đầu vào là 220V AC nên ta có thể dùng máy biến áp 220V AC – 24V DC 3A, 220V AC – 12V DC 450 mA..... trong đề tài này chúng em chọn 220V AC – 12V DC 450 mA Chỉnh lưu cầu Tụ lọc Tụ lọc có điện dung lớn để san phẳng điện áp giảm độ gợn của sóngTrong đồ án này chúng em chọn tụ 1000µ để san phẳng điện áp Chứng minh bởi công thức: f=1(2π.Xc.C) IC ổn ápCó 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... Họ 79xx là cho ra điên áp âm, còn xx là giá trị đầu ra như 5V 9V 12V ...Đồ án này cần điện áp 5V nên em chọn 7805 + Tính toán : Máy biến áp:Cho điện áp vào AC 220V50Hz,điện áp ra AC 12V50Hz, dòng tải I=450mA.Công suất:P=..=1,2.15.0,45=8,1 W.Với =1,2Vậy ta có thể chọn loại biến áp đầu ra có công suất nhỏ 5 ÷ 15w với điện áp ra là 12V Tính chọn ICDo yêu cầu mạch cần nguồn 5VDC nên ta chọn IC ổn áp 7805vớiđiện áp đầu vào từ 7 ÷ 25V, Io = 100mA Chọn tụ:Thực tế IC 7805 có Io = 100mAMà mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ nên cứ 10µF1mA=> C = 10.100 = 1000µFVới giá trị như vậy ta có thể chọn tụ là: 1000µF Các vi mạch sử dụng nguồn 5V. Tra cứu datasheet các IC có công suất tiêu thụ khoảng hàng µW đến mW. Thiết bị tiêu thụ công suất nhiều nhất là led 7 đoạn do đó cần phải tính toán nguồn.Có 2 led 7 đoạn, mỗi led có 7 đoạn, led sáng hết thì 7 đoạn đều sáng, lấy trung bình là 5 đoạn sáng. Mỗi đoạn tương đương 1 led đơn có dòng là 10mADòng tổng là : It = 2x5x10 = 100mASử dụng máy bến áp nguồn ra là 12VAC và dòng 450 mA đủ để cấp dòng và áp cho khối nguồn.Cầu diode chỉnh lưu tia 1 pha có hệ số chỉnh lưu là 0.9xV0 nguồn vào V0 là 12VACqua cầu diode được chỉnh lưu thành nguồn DC và áp ra ở cầu diode là : 12x0.9 =10,8 VDC.Điện áp đầu ra được lọc bởi tụ C1 (tụ có giá trị lớn để làm cho điện áp bằng phẳng hơn) điện áp cấp cho 7805 để tạo ra nguồn 5VDC ,dòng 450 mA cấp cho IC và led 7 đoạn, tụ C2 dùng để lọc nhiễu tín hiệu vào.Sử dụng con IC7414b) Khối thu phát tín hiệu Hình 3.11: Khối thu phát tín hiệu 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 trằng, Led thu màu đen.Tính điện trở cho led phát: Rp= (VsVl)I = (51.63)102=337 (ohm)>Ta có thể chọn điện trở 220 ohmTính điện trở cho led thu: Rt=(VsVl)I= 337>Ta có thể chọn điện trở 220 ohmc) Khối đếm hiển thị Hình 3.12: Sơ đồ khối đếm hiển thị Lựa chọn linh kiện: ⦁Cổng NOT là cổng logic có 1 ngõ vào và 1 ngõ ra là y= .⦁Kí hiệu: Có nhiều IC cấu tạo của nó tích hợp nhiều cổng NOT như IC7404, IC7413, IC7414…Đồ án này ta sử dụng IC7414 và IC 7414 (Xem phụ lục 2Trang 32).⦁IC mã hóa đếmCó nhiều loại IC dùng để mã hóa như: IC74192, IC74193,… Trong đồ án này ta sử dụng IC74192. (Xem phụ lục 3Trang 35).⦁IC giải mã Các IC hỗ trợ đếm, giải mã led 7 thanh như CD4511, 74HC47, 74HC48. Trong mạch này ta dùng IC 7447 để giải mã. (Xem phụ lục 4Trang 40).⦁IC 7408 có cổng logic AND ( Xem phụ lục 5 – Trang 41)⦁Led hiển thị Trong các thiết bị, để hiển thị trạng thái hoạt động của các thiết bị đó cho người sử dụng với các dãy số là đơn thuần người ta sử dụng Led 7 đoạn để hiển thị. Vậy để hiển thị từ 00 đến 55 số người lên xuống xe bus ta sử dụng 2 con led 7 thanh. 3.3.2. Thiết kế mạch. a) Sơ đồ nguyên lý toàn mạch Hình 3.13: Sơ đồ nguyên lý toàn mạchb) Nguyên lý hoạt động toàn mạchNguồn 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 dụng cho toàn mạch. + Khi cấp nguồn 1 chiều 5V thì có 2 trường hợp xảy ra đó là tín hiệu (xe) đi qua và tín hiệu xe không đi qua.Khi không có tín hiệu đi qua +Led phát thu vẫn hoạt động bình thường vì đc cấp nguồn 5V. Led phát vẫn phát để led thu nhận tín hiệu khi led thu nhận tín hiệu thì điện trở led thu giảm dần về 0 nên dòng điện đi thẳng xuống mass. +Đầu vào cổng NOT sẽ ở mức cao, qua cổng NOT sẽ ở mức thấp tín hiệu vào IC 74192 sẽ là xung mức thấp nên IC lúc này sẽ không đếm, không có tín hiệu cho IC7447 lên sẽ không hiện thị Led 7 thanh.Khi có tín hiệu đi qua +Tín hiệu đó sẽ che Led thu, led thu sẽ không nhận được tín hiệu từ led phát điện trở của led thu sẽ rất lớn. Lúc đầu nó đang ở mức thấp khi qua cổng NOT sẽ được đảo thành mức cao vì chân 5 cửa IC 74192 tích hợp ở mức thấp lên nó sẽ nhảy trạng thái từ bộ mã hóa lúc này sẽ có đầu ra là 01. Đầu vào của bộ giải mã. +Khi giải mã xong tín hiệu sẽ được hiển thị lên led 7 thanh là 01 và sẽ giữ nguyên trang thái cho đến khi có sản phẩm tiếp theo đi qua và đi khỏi đường sáng led thì nó sẽ nhảy trạng thái tiếp theo là 02. Cứ như vậy khi có tín hiệu tiếp theo đi qua thì nó sẽ hoạt động tương tự như trên.Khi nhận đến tín hiệu 0101 lúc này có 2 tín hiệu ở mức 1 cùng vào IC7408 đầu ra là mức 1 kích thích vào chân 11 để giữ lại trạng thái đã thiết lập sẵn đồng thời có đèn báo đầy.3.3.3. Sơ đồ Board của mạch. Hình 3.14: sơ đồ board3.3.4. Gia công sản phẩm Khoan vị trí các chân linh kiện trên bord mạch Cắm linh kiện lên bord mạch Hàn chân các linh kiện với bord mạch Cấp nguồn cho toàn mạch3.4.Yêu cầu đồ án ⦁Số đếm phải chính xác, và cài đặt thay đổi số đếm 1 cách linh hoạt. Theo yêu cầu của đề tìa thì mạch chỉ đếm được từ 00 đến 55 nên khi đêm đến 55 mà vẫn có tín hiệu đi qua thì sẽ bị tràn bit và đếm vòng tiếp theo.⦁Bộ phận hiển thị phải rõ ràng.⦁Mạch phải hoạt động tốt khi có va không có tín hiệu đưa vào. Khi hiện thị trên led 7 thanh thì phải đúng với tín hiệu đưa vào.⦁Để bảo vệ led thu phát và led hiện thị không bị cháy thì ta đưa vào mạch các con trở trên 100 Ôm để chống cháy led.⦁Mạch điện không quá phức tạp, bảo đảm sự an toàn và dễ sử dụng. Giá thành không quá mắc.KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀIKhi nghiên cứu đề tài này chúng em muốn phát huy những thành quả ứng dụng của kỹ thuật số nhằm tạo ra những sản phẩm, những thiết bị tiên tiến hơn và đạt hiệu quả sản xuất cao hơn. Ngoài ra quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài là một cơ hội để chúng em tự kiểm tra lại những kiến thức đã được học ở trường, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả năng giải quyết một vấn đề theo yêu cầu đặt ra. Trong đồ án này chúng em thực hiện mạch đếm số người lên xuống xe bus bằng phương pháp đếm tín hiệu. Như vậy mỗi tín hiệu đi qua phải có một thiết bị để cảm nhận tín hiệu, thiết bị này gọi là cảm biến (led thu phát). Khi một tín hiệu đi qua cảm biến sẽ nhận và tạo ra một xung điện đưa về khối xử lí để tăng dần số đếm. Tại một thời điểm tức thời, để xác định được số đếm cần phải có bộ phận hiển thị là led 7 thanh. Hướng phát triển của đồ án: nó sẽ xuất hiện nhiều trong các nhà máy, công ty…Một trong những khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là đếm số lượng xe vào, ra trong garage được đếm một cách tự động thay thế cho con người và nâng cao năng suất lao động của công ty. Trong quá trình thực hiện đồ án chúng em được rất nhiều hướng dẫn của thầy cô trong khoa điệnđiện tử, đặc biệt là thầy giáo ĐỖ QUANG HUY đã tận tình chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian giảng bài trên lớp và thời gian làm đồ án. Nhưng do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án chúng em không thể tránh khỏi sai sót, mong quý thầy cô trong hội đồng khảo thi bỏ qua và có hướng giúp đỡ để chúng em có thể hoàn chỉnh đồ án của mình .Chúng em xin chân thành cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO1 Giáo trình “ Kỹ thuật số” Tác giả : Phạm Ngọc Thắng – Bùi Thị Kim Thoa 2 Sách Giáo trình Linh kiện điện tử và Mạch điện tử cơ bản Tác giả:TS.Nguyễn Vũ Thắng,ThS.Nguyễn Thành Long3 Sách sơ đồ chân linh kiện bán dẫn Tác giả: Dương Minh Trí – xuất bản lần thứ 5, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật.4 Websitewww.google.comwww.tailieu.vnwww.luanvan.netwww.dientuvietnam.vnwww.hoiquandientu.vnPHỤ LỤCDatasheet của các IC dùng trong đồ án1. IC7805⦁IC7805 có tác dụng là IC ổn áp ra điện áp 5VDC. ⦁Thông số kĩ thuật điện của IC7805: 2. IC 7414 ⦁Sơ đồ chân của IC7414 ⦁IC 7414 có chức năng đảo giá trị vào.⦁Chân 7 nối mass và chân 14 nối với VCC⦁7414 là IC được sử dụng vào nhiều mục đích như : tạo xung vuông,chốt,đảo trạng thái xung⦁IC 7414 có thể biến 1 xung không vuông thành 1 xung vuông Thông số kĩ thuật điện của IC7414 3. IC74192⦁Mô tả chức năng IC74192.⦁IC74192 là không đồng bộ nó có thể preset. Thập kỷ và 4bit nhị phân đồng bộ UP DOWN (thuận nghịch). Sơ đồ nhà nước. Mỗi mạch có bốn chủ nô lệ flipflops, với Gating logic nội bộ và chỉ đạo để cung cấp thiết lập lại, cá nhân cài sẵn, tính lên và đếm xuống hoạt động.⦁Mỗiflip flop chứa thông tin phản hồi JK từ nô lệ để làm chủnhư vậy mà thấp đến cao chuyển tiếp vào đầu vào của nó khiến Tđầu vào, và do đó sản lượng Q để thay đổi trạng thái. Đồng bộchuyển đổi, trái với tính gợn sóng, là đạt được bằng lái xe cửa chỉ đạo của tất cả các giai đoạn từ một đếm lên và đếm xuống dòng, từ đó gây ra tất cả thay đổi nhà nước để được bắt đầu cùng một lúc, hoặc thấp hoặc cao, chuyển tiếp vào đầu vào đếm lên sẽ tạm ứng số lượng của một; một sự chuyển đổi tương tự trên các đầu vào đếm xuống sẽ giảm một số. Trong khi kể với một đầu vào đồng hồ, các khác nên được tổ chức cao. Nếu không, các mạch hoặc sẽ được tính bằng twos hoặc không, tùy thuộc vào nhà nước của các thất bại đầu tiênflip, mà không thể bật tắt khi một trong hai đầu vào đồng hồ là LOW.⦁Các thiết bị đầu cuối đếm lên(TCU) và xuống(TCD) đầu ra thường cao. Khi một mạch đã đạt tình trạng số lượng tối đa (9 cho LS192,15 cho LS193 sự), sự chuyển đổi tiếp theo CAOtoLOW của đếm lên của xung Clock sẽ gây TCU đi xuống. TCU sẽ ở lại cho đến khi CPU đi xuống. Tăng lên một lần nữa, do đó hiệu quả lặp lại đếm lên đồng hồ, nhưng bị trì hoãn bởi hai sự chậm trễ cửa. Tương tự, sản lượng sẽ TCD đi xuống khi mạch trong trạng thái không và đếm đồng hồ đi xuống thấp. Kể từ khi ra TC lặp lại các đồng hồ dạng sóng, chúng có thể được sử dụng như là tín hiệu đầu vào đồng hồ đến. Để mạch cao hơn kế tiếp trong một đa tầng truy cập. ⦁Mỗi mạch có khả năng song song với tải không đồng bộcho phép truy cập được cài sẵn. Khi tải song song (PL) và Master Reset (MR) đầu vào được LOW, thông tin. Hiện nay trên dữ liệu đầu vào song song (P0, P3) được nạp vào truy cập và xuất hiện trêncác kết quả bất kể điều kiện đầu vào đồng hồ. Một tín hiệu cao trên Master. Thiết lập lại đầu vào sẽ vô hiệu hóa các cửa cài đặt sẵn, ghi đè lên cả hai đồng hồ đầu vào, và mỗi chốt đầu ra Q ở trạng thái LOW. Nếu một trong những đồng hồ đầu vào là LOW trong và sau một hoạt động thiết lập lại hoặc tải, tiếp theo LOWtoCAO chuyển đổi đó sẽ được đồng hồ hiểu như là một tín hiệu hợp pháp và sẽ được tính.⦁Chế độ làm việc. ⦁Sơ đồ chân của IC74192 và chức năng của các chân ⦁Chân 8,16 là hai chân cấp nguồn cho IC. Chân 8 nối mass, chân 16 nối nguồn 5V.⦁ Chân 4, 5 là hai chân nhận xung đếm từ bộ dao động chuyển sang. Chân 4 là chân đếm ngược, chân 5 là chân đếm thuận.⦁ Chân 11 là chân điều khiển cho IC làm việc ở đầu ra tích cực thấp⦁Chân 14 là chân xóa làm việc ở mức tích cực cao, để IC đếm ta nối chân này xuống mas.⦁ Chân 15, 1, 10, 9 là các đầu vào dữ liệu.⦁Chân 12 là chân chuyển tiếp dùng cho đếm thuận⦁Chân 13 là chân chuyển tiếp khi đếm ngược⦁Chân 3, 2, 6, 7 (Qa, Qb, Qc, Qd) là các đầu ra của bộ đếm. ⦁Datasheet chi tiết của IC74192. ⦁Thông số kĩ thuật điện của IC74192 4. IC7447⦁Mô tả chức chức năng ⦁IC7447 là IC hoạt động ở tích cực mức thấp.⦁74LS47 IC giải mã led 7 đoạn, có nghĩa đầu vào của IC là mã BCD và đầu ra là mã điều khiển led 7 đoạn. 74LS47 dùng để giải mã led 7 đoạn anode chung.⦁Sơ đồ cắm chân và chức năng các chân Hình 12: Sơ đồ chân của IC7447.⦁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 7 thanh 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.⦁Trạng thái đầu vào và đầu ra của IC7447 5.IC 7408 Là 1 cổng AND 2 đầu vào nó biểu thị cho hàm nhân nghĩa là 2 đầu vào là mức cao thì đầu ra tương ứng là mức cao.Một trong 2 đầu vào là mức thấp thì đầu ra tương úng là mức thấp.Chân 7 nối lên massChân 14 nối lên VccĐầu vào 1 2 => Đầu ra 3Đầu vào 4 5 => Đầu ra 6Đầu vào 9 10 => Đầu ra 8Đầu vào 12 13 => Đầu ra 11

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

2 Phạm Văn Duy

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2014

Giảng viên hướng dẫn

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 5

NỘI DUNG 6

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 6

1.1: Tên đề tài 6

Thết kế chế tạo mạch đếm số người lên xuống xe bus từ 00-55 6

1.2 Lý do lựa chọn đề tài 6

1.3 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 6

1.3.1 Mục đích, ứng dụng 6

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7

2.1 Điện trở 7

2.1.1 khái niệm, ký hiệu, cấu tạo 7

2.1.2 Phân loại 7

2.2 Khảo sát về tụ điện 7

2.2.1 Khái niệm 7

2.2.2 Cấu tạo 8

2.2.3 Phân loại 8

2.2.4 Điện áp làm việc 9

2.3 Diode 9

2.3.1 Khái niệm và cấu tạo 9

2.3.2 Nguyên lí hoạt động 10

2.3.3 Các loại diode 10

2.4 Máy biến áp 11

2.4.1 Khái niệm, ký hiệu, cấu tạo máy biến áp 11

2.4.2 Tỷ số vòng/ Vol của máy biến áp 12

2.4.3: Nguyên lý hoạt động của máy biến áp 12

2.5 IC 7805 12

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 13

3.1 Sơ đồ khối toàn mạch 13

3.2 Chức năng của từng khối 13

3.2.1 Khối nguồn 13

3.2.2 Khối tạo tín hiệu 15

3.2.3 Khối mã hóa 15

3.2.4 Khối giải mã 15

3.2.5 Khối hiện thị - Led 7 thanh 16

3.3 Tính toán và thiết kế mạch 17

3.3.1 Tính toán 17

c) Khối đếm hiển thị 19

3.3.2 Thiết kế mạch 21

3.3.3 Sơ đồ Board của mạch 24

Hình 3.14: sơ đồ board 24

3.3.4 Gia công sản phẩm 24

3.4.Yêu cầu đồ án 24

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

PHỤ LỤC 27

1 IC7805 27

2 IC 7414 30

3 IC74192 33

4 IC7447 37

5.IC 7408 38

LỜI NÓI ĐẦUNgày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của

con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, mang lại sự tiện lợi tối ưu vớinhững trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đấtnước.Trong đó có ngành “Kĩ thuật số” có vai trò rất quan trọng và việc áp dụngđiều khiển bằng số trong công nghệ hiện đại Kĩ thuật số ra đời đã và đang làm nênmột cuộc cách mạng trong mọi lĩnh vực của đời sống hiện đại từ chiếc nồi cơmđiện, máy giặt, máy điện thoại… đến truyền hình, chụp ảnh, công nghệ thông tin,

… Những ứng dụng của nó trong sản xuất của các công ty lớn nhỏ là không thể kểhết

Xuất phát từ thực tế tại các nhà máy và tham quan các doanh nghiệp sảnxuất,từ những điều đã được thấy đó và khả năng của chúng em, chúng em muốnlàm một điều gì nhỏ để góp phần đảm bảo tính chính xác vào công việc côngnghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Đối với các nơi có nhiều dịch vụ tiện ích chocon người như các siêu thị, cửa hàng cần quản lý số lượng người ra vào để biếtđược tình hình kinh doanh của siêu thị hoặc cửa hàng đó Vậy nên chúng em quyếtđịnh thiết kế một mạch đếm số người vì nó rất phù hợp với thực tế và nó thật sự rất

có ý nghĩa đối với chúng em vì đã làm được một phần nhỏ đóng góp cho xã hội

Nhận thấy khả năng ứng dụng rộng rãi của mạch đếm chúng em đã nghiêncứu và chế tạo mạch đếm số người lên xuống xe bus(đếm từ 00 đến 55) dưới sự

hướng dẫn nhiệt tình của thầy: ĐỖ QUANG HUY , giảng viên khoa Điện – Điện

Tử Vì kiến thức, kinh nghiệm của chúng em còn hạn chế nên đồ án không tránhđược sai sót Chúng em rất mong sự đánh giá của quý thầy cô và bạn bè, để đồ ánđược hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

đã được thấy đó và khả năng của chúng em, chúng em muốn làm một điều gì nhỏ

để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phéptăng hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo được độ chính xáccao Đối với các nơi có nhiều dịch vụ tiện ích cho con người như các cửa hàng, xebus, bãi để xe cần quản lý số lượng người hoặc xe ra vào để biết được tình hìnhkinh doanh và quản lý được xe ra vào của các siêu thị hoặc cửa hàng đó Vậy nênchúng em quyết định thiết kế một mạch đếm xe ra vào trong bãi để xe của siêu thị

để quản lý số lượng xe ra hàng ngày vì nó rất phù hợp với thực tế và nó thật sự rất

có ý nghĩa đối với chúng em vì đã làm được một phần nhỏ đóng góp cho xã hội

1.3 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

1.3.1 Mục đích, ứng dụng

Đếm sản phẩm một cách tự động, hiển thị trên LED 7 thanh.Mạch đếm sản phẩm được sử dụng trong các công việc đếm sản phẩm làm ra của một dây chuyền sản xuất, số người lên xuống xe bus ,số xe ra vào của công ty, số người ra vào trong siêu thị, số người ra vào

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Điện trở.

2.1.1 khái niệm, ký hiệu, cấu tạo

- Khái niệm

- Điện trở là linh kiện điện tử thụ động, dùng để làm vật cản trở dòng điện

- Ký hiệu và hình dạng:

Ký hiệu hình dạngHình 2.1: ký hiệu và hình dạng cảu điện trở-Cấu tạo :

- Điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có điển trở suất cao như làm bằng than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn

2.1.2 Phân loại

- Điện trở thường: điện trở thường là các loại điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W

- Điện trở công suất: là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W

- Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là cách gọi khác của các điện trở công suất, điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng tỏa nhiệt

- Điện trở dây cuốn: Loại điện trở này dùng dây điện trở quấn trên than lớp cách điện thường bằng sứ hoặc nhựa tổng hợp để tạo ra điện trở có giá trị nhỏ và chịu được công suất tiêu tán lớn Thường được sử dụng trong các mạch cung cấp điện của các thiết bị điện

2.2 Khảo sát về tụ điện

2.2.1 Khái niệm.

-Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động có khả năng tích và giải phóng năng lương lượng dưới dạng điện trường

- Ký hiệu và hình dạng.

Ký hiệu

Hình dạngHình 2.2: ký hiệu và hình dạng của tụ điện

- Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch

điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động

2.2.2 Cấu tạo.

- Cẩu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi

- Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi

và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như tụgiấy, tụ gốm, tụ hoá

2.2.3 Phân loại.

- Phân loại theo tính chất (tính chất phân cực) gồm có:

+ Tụ không phân cực: gồm các lá kim loại ghép xen lẽ với lớp cách điện mỏng, giá trị của nó thường từ 1pF-1uF còn giá trị tụ lớn hơn thì có kích thước rất lớn nên không tiện chế tạo

+ Tụ phân cực có cấu tạo gồm 2 điện cực cách ly nhau nhờ 1 lớp điện phân nhỏ làm điện môi Lớp điện môi càng mỏng thì điện dung càng cao Loại tụ này có

sự phân cực và ký hiệu các cực được ghi trên thân của tụ, vì thế nếu nối nhầm cực tính thì lớp điện môi sẽ bị phá hủy làm hư hỏng tụ

-Phân loại theo cấu tạo một số loại tụ thông thường:

+ Tụ gốm: Điện môi bằng gốm thường có kíck thước nhỏ từ 0,47µF trở xuống.+ Tụ mica: Điện môi làm bằng mica có tráng bạc, trị số từ 2,2pF - 10nF và thường làm việc ở tần số cao, sai số nhỏ, đắt tiền.

+ Tụ giấy polyste: Chất điện môi làm bằng giấy ép tẩm polyester có dạng hìnhtrụ, có trị số từ 1nF - 1μF.F

+ Tụ hóa (tụ điện phân): Có cấu tạo là lá nhôm cùng bột dung dịch điện phân cuộn lại đặt trong vỏ nhôm, loại này có điện áp làm việc thấp, kích thước và sai

số lớn, trị số điện dung khoảng 0,1 μF.F - 4700 μF.F

+ Tụ tantan: Loại tụ này được chế tạo ở hai dạng hình trụ có đầu ra dọc theo trục

2.3.1 Khái niệm và cấu tạo.

a) Khái niệm: Dioed là linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại

b) Cấu tạo: Diode bán dẫn được cấu tạo dựa trên chuyển tiếp P – N của hai chấtbán dẫn khác loại Điện cực nối với bán dẫn P gọi là Anot còn điện cực nối vớibán dẫn N gọi là Katot Trong kỹ thuật điện thường được kí hiệu như sau:

Hình 2.3: ký hiệ và hình dạng diodec) Phân loại

-Theo công dụng thì ta có: Diode ổn áp, Diode phát quang, Diode thu quang,Diode biến dung, Diode xung, Diode tách sóng

+ Diode phát quang được sử dụng ở điều khiển tivi, đèn led ở biển quảngcáo, nó phát ra ánh sang

+Diode thu quang ( Photo Diode ): Diode thu quang hoạt động ở chế độ

phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P -

N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode.+ Diode chỉnh lưu được ứng dụng trong bộ đổi nguồn

2.3.2 Nguyên lí hoạt động

Nguyên lý hoạt động: Diode sẽ dẫn điện theo hai chiều không giống nhau.Nếu phân cực thuận thì diode sẽ dẫn điện gần như bão hòa Nếu phân cực ngượcthì diode dẫn điện rất yếu, thực chất chỉ có dòng điện rò Nói một cách gần đúngthì xem như diode chỉ dẫn điện một chiều từ Anot sang Katot, và đây chính là đặctính chỉnh lưu của diode bán dẫn

- Cấu tạo: diode zener có cấu tạo tương tụ diode thường nhưng có 2 lớp bán dẫn P-N ghép với nhau, diode zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khi phân cực thuận diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng gí trị ghi trên diode

c) Diode thu quang

- Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng

thuỷ tinh để ánh sáng chiểu vào mối p - N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ

thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode

Hình 2.5: Diode thu quangd) Diode phát quang.

- Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến

Hình 2.7: hình dạng máy biến áp

2.4.2 Tỷ số vòng/ Vol của máy biến áp

- Gọi nl và n2 là số vòng của quộn sơ cấp và thứ cấp ư 1 và II là điện áp và dòngđiện đi vào cuộn sơ cấp U2 và 12 là điện áp và dòng điện đi ra từ cuộn thứ cấp

Ta có các hệ thức như sau :

U1 / U2 = n1 / n2Điện áp ở trên hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với số vòng dây quẩn

U1 / U2 = I2 / I1

Dòng điện ở trên hai đầu cuộn dây tỷ iệ nghịch với điện áp, nghĩa là nếu ta lấy ra điện áp càng cao thì cho dòng càng nhỏ

2.4.3: Nguyên lý hoạt động của máy biến áp

Hoạt động của máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Một trong hai cuộn dây của máy biến áp được nối với mạch điện xoay chiều, và gọi là cuộn sơ cấp Cuộn thứ hai được nối với tải tiêu thụ và gọi là cuộn thứ cấp Dòng điện trongcuộn sơ cấp làm phát sinh một từ trường biến thiên trong lõi thép Từ thông biến thiên của từ trường đó qua cuộn thứ cấu (cũng quấn trên lõi thép) gây ra một dòng điện cảm ứng chạy trong cuộn thứ cấp và trong tải tiêu thụ

2.5 IC 7805.

Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC

ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản.Các loại ổn

áp thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp

VD: 7805 ổn áp 5V,7812 ổn áp 12V.

Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau

Hình 2.8: Sơ đồ chân IC 7805

Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân (IC 7805 tương tự)

 Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên)

 Chân số 2 là chân GND (hình vẽ trên)

 Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ trên)

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH.

3.1 Sơ đồ khối toàn mạch.

Hình 3.1: Sơ đồ khối của toàn mạch

3.2 Chức năng của từng khối.

3.2.1 Khối nguồn.

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn

Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch ở đây ta dung là nguồn 1 chiều Nguồn tadùng 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 quatrở vài kilo 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

a) Khối hạ áp.

Ở đây chúng ta biến đổi điện áp 220V AC-50Hz xuống còn 12V AC-450 mA.Mục đích là cấp đầy đủ cho bộ biến đổi và bộ lọc để có điện áp 1 chiều mongmuốn

b) Khối chỉnh lưu

Thành phần chỉnh lưu là biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiềuthông qua 4 con diode chỉnh lưu Đây là sơ đồ chỉnh lưu cả chu kỳ với dạng sóngđầu vào và đầu ra sau chỉnh lưu như sau:

Hình 3.3: Điện áp sau chỉnh lưuc) Khối lọc

-Có tác dụng san bằng điện áp một chiều đập mạch U3 thành U4 ít nhấp nhô hơn.-Tụ điện có điện dùng càng lơn thì điện áp đầu ra càng phẳng

Hình 3.4: Điện áp sau khi được lọc bằng tụ điện

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

3.2.2 Khối tạo tín hiệu

- Có nhiệm vụ phân biệt tín hiệu, mã hóa tín hiệu thành xung.

* Khái niệm mã hóa:

- Nói một cách khái quát, mã hóa là dùng văn tự, ký hiệu hay mã hóa để biểuthị một đối tượng xác định Ví dụ như đặt tên cho trẻ sơ sinh, các thí sinh thamgia các môn thì có một số báo danh để thay thế văn tự và hệ đếm thập phânkhông tiện dùng cho mạch số mã hóa nhị phân là quá trình dùng mã hóa nhịphân để biểu thị đối tượng sẽ đến( đối tượng này là tín hiệu) Biểu thị số lượngnhiều thì tăng số bit Binary digital mã nhị phân có n bit thì có 2n trạng thái, cóthể biểu thị được 2n tín hiệu Vậy để mã hóa n tín hiệu cần sử dụng n bit, theocông thức 2n >=n

- Bộ mã hóa là mạch điện thực hiện thao tác mã hóa căn cứ vào yêu cầu, đặcđiểm khác nhau của tín hiệu được mã hóa, chúng ta có các mã hóa khác nhau:

bộ mã hóa nhị phân, bộ mã hóa nhị thập phân, bộ mã hóa ưu tiên

3.2.4 Khối giải mã

* Giải mã là quá trình phiên dịch hàm ý đã gán cho mã, mạch điện thực hiệnviệc giải mã được gọi là bộ giải mã.

* Sơ đồ khối

Hình 3.7: Sơ đồ 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 tácđộng vào bộ đếm sẽ nhảy số

- Thông qua bộ đếm sẽ tạo địa chỉ đưa vào bộ giải mã hiển thị led

3.2.5 Khối hiện thị - Led 7 thanh

- 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

- Hình 3.8: Cấu tạo led 7 thanh.

Hình 3.9: Sơ đồ nối chân giữa khối giải mã và khối hiển thị.

Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

* Tính toán chọn linh kiện

+ Chọn linh kiện

- Yêu cầu của mạch là điện áp 5V DC mà điện áp đầu vào là 220V AC nên ta

có thể dùng máy biến áp 220V AC – 24V DC 3A, 220V AC – 12V DC 450 mA trong đề tài này chúng em chọn 220V AC – 12V DC 450 mA

- Chỉnh lưu cầu

- Tụ lọc

Tụ lọc có điện dung lớn để san phẳng điện áp giảm độ gợn của sóng

Trong đồ án này chúng em chọn tụ 1000µ để san phẳng điện áp

Chứng minh bởi công thức:

Họ 79xx là cho ra điên áp âm, còn xx là giá trị đầu ra như -5V -9V -12V

Đồ án này cần điện áp 5V nên em chọn 7805

Do yêu cầu mạch cần nguồn 5VDC nên ta chọn IC ổn áp 7805với

điện áp đầu vào từ 7 ÷ 25V, Io = 100mA

Tra cứu datasheet các IC có công suất tiêu thụ khoảng hàng µW đến mW

Thiết bị tiêu thụ công suất nhiều nhất là led 7 đoạn do đó cần phải tính toán nguồn

Có 2 led 7 đoạn, mỗi led có 7 đoạn, led sáng hết thì 7 đoạn đều sáng, lấy trung bình là 5 đoạn sáng

Mỗi đoạn tương đương 1 led đơn có dòng là 10mA

Dòng tổng là :

It = 2x5x10 = 100mA

Sử dụng máy bến áp nguồn ra là 12VAC và dòng 450 mA đủ để cấp dòng và áp cho khối nguồn

Cầu diode chỉnh lưu tia 1 pha có hệ số chỉnh lưu là 0.9xV0 nguồn vào V0 là

12VACqua cầu diode được chỉnh lưu thành nguồn DC và áp ra ở cầu diode là : 12x0.9 =10,8 VDC

Điện áp đầu ra được lọc bởi tụ C1 (tụ có giá trị lớn để làm cho điện áp bằng phẳng hơn) điện áp cấp cho 7805 để tạo ra nguồn 5VDC ,dòng 450 mA cấp cho IC và led

7 đoạn, tụ C2 dùng để lọc nhiễu tín hiệu vào

Sử dụng con IC7414

b) Khối thu phát tín hiệu

Hình 3.11: Khối thu phát tín hiệu

* 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 trằng, Led thu màu đen.Tính điện trở cho led phát: Rp= (Vs-Vl)/I = (5-1.63)/10^-2=337 (ohm)

->Ta có thể chọn điện trở 220 ohm

Tính điện trở cho led thu: Rt=(Vs-Vl)/I= 337

->Ta có thể chọn điện trở 220 ohm

c) Khối đếm hiển thị

Hình 3.12: Sơ đồ khối đếm hiển thị

* Lựa chọn linh kiện:

- Cổng NOT là cổng logic có 1 ngõ vào và 1 ngõ ra là y=

- Kí hiệu:

Có nhiều IC cấu tạo của nó tích hợp nhiều cổng NOT như IC7404,

IC7413, IC7414…Đồ án này ta sử dụng IC7414 và IC 7414 (Xem phụ lục 2-Trang32)

- IC mã hóa - đếm

Có nhiều loại IC dùng để mã hóa như: IC74192, IC74193,… Trong đồ án này ta sử dụng IC74192 (Xem phụ lục 3-Trang 35)

- IC giải mã