ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU 1.1.Đặt vấn đề lựa chọn phương án thiết kế 1.1.1.Đặt vấn đề Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà kỹ thuật số đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng Xuất phát từ đợt thực tập tốt nghiệp nhà máy tham quan doanh nghiệp sản xuất, chúng em thấy nhiều khâu tự động hóa q trình sản xuất.Một khâu đơn giản dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm làm đếm cách tự động Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng khâu đếm sản phẩm , đóng bao bì mà cịn sử dụng nhân cơng Từ điều thấy khả chúng em, chúng em muốn làm điều nhỏ để góp phần vào giúp lao động bớt phần mệt nhọc chân tay cho phép hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác cao Nên chúng em định thiết kế mạch đếm sản phẩm gần gũi với thực tế thật có ý nghĩa chúng em làm phần nhỏ đóng góp cho xã hội Để làm mạch cần thiết kế hai phần là: phận cảm biến phận đếm +Bộ phận cảm biến: gồm phần phát phần thu Thông thường người ta sử dụng phần phát led hồng ngoại để phát ánh sáng hồng ngoại mục đích để chống nhiễu so với loại ánh sáng khác,còn phần thu transistor quang để thu ánh sáng hồng ngoại +Bộ phận đếm có nhiều phương pháp thực thi là: - Lắp mạch dùng kỹ thuật số với IC đếm, chốt, so sánh ghép lại Lắp mạch dùng kỹ thuật vi xử lí SVTH : Tạ Trung Hà Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan Lắp mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển 1.1.2.Lựa chọn phương án thiết kế a.Mạch đếm sản phẩm dùng IC rời Các ưu điểm mạch đếm sản phẩm dùng IC rời: - Cho phép tăng hiệu suất lao động Đảm bảo độ xác cao Tần số đáp úng mạch nhanh, cho phép đếm với tần số cao Khoảng cách đặt phần phát phần thu xa cho phép đếm sản phẩm - lớn Tổn hao cơng suất bé, mạch sử dụng pin accu Khả đếm rộng Giá thành hạ Mạch đơn giản dễ thực Với việc sử dụng kỹ thuật số khó đáp ứng việc thay đổi số đếm.Muốn thay đổi yêu cầu mạch buộc lịng phải thay đổi phần cứng Do lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kinh tế mà nhiều u cầu khơng thực phương pháp Với phát triển mạnh nghành kỹ thuật số đặc biệt cho đời họ vi xử lí vi điều khiển đa chức việc dùng kỹ thuật vi xử lí, kỹ thuật vi điều khiển giải bế tắc kinh tế mà phương pháp dùng IC rời kết nối lại không thực b.Mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí Ngồi ưu điểm liệt kê phương pháp dùng IC rời mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí cịn có ưu điểm sau: - Mạch thay đổi số đếm cách linh hoạt việc thay đổi phần mềm, phần cứng không cần thay đổi mà mạch dùng IC rời khơng thể thực mà thực cứng nhắc mà người - cơng nhân khó tiếp cận, dễ nhầm Số linh kiện sử dụng mạch Mạch đơn giản so với mạch đếm sản phẩm dùng IC rời có phần cài đặt - số đếm ban đầu Mạch lưu lại số liệu ca sản xuất SVTH : Tạ Trung Hà Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan - Mạch điều khiển đếm nhiều dây chuyền sản xuất lức - phần mềm Mạch kết nối giao tiếp với máy tính thích hợp cho người quản lí phịng kỹ thuật nắm bắt tình hình sản xuất qua hình máy vi tính Nhưng thiết kế người ta thường chọn phương pháp tối ưu kinh tế chúng em chọn phương pháp đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi điều khiển c.Phương pháp đếm sản phẩm dùng vi điều khiển : Ngồi ưu điểm có hai phương pháp trên, phương pháp cịn có ưu điểm : -Trong mạch sử dụng nhớ chương trình có quy mơ nhỏ, tiện lợi mà vi xử lí khơng thực - Nó giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lí giao tiếp với máy tính giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyển đổi liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính 1.2.Mục đích yêu cầu đề tài Trong đồ án chúng em thực mạch đếm sản phẩm phương pháp đếm xung Như sản phẩm qua băng chuyền phải có thiết bị để cảm nhạn sản phẩm, thiết bị gọi cảm biến Khi sản phẩm qua cảm biến nhận tạo xung điện đưa khối xử lí để tăng dần số đếm Tuy nhiên khu vực sản xuất hay ca sản xuất lại yêu cầu với số đếm khác phải có linh hoạt việc chuyển đổi số đếm Bộ phận chuyển đổi trực quan bàn phím Khi cần thay đổi số đếm người sử dụng cần nhập số đếm ban đầu vào mạch tự động đếm Khi số sản phẩm đếm với số đếm ban đầu mạch tự động dừng Từ suy mục địch yêu cầu đề tài : Số đếm phải xác, thay đổi việc cài đặt số đếm ban đầu cách linh hoạt SVTH : Tạ Trung Hà Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan Bộ phận hiển thị phải rõ ràng Mạch điện không phức tạp, bảo đảm an toàn, dễ sử dụng Giá thành không mắc 1.3.Giới hạn đề tài - Các sản phẩm đa dạng với nhiều chủng loại: đặc, rỗng, kích cỡ khác nhau.Nhưng với khả thiết bị lắp mạch đếm sản - phẩm có khả che ánh sáng có kích thước từ 10cm3 đến 30cm3 Đếm số sản phẩm thùng phạm vi thay đổi từ → 999 Còn số thùng - sản phẩm phạm vi thay đổi từ 1→9999 Lưu số sản phẩm, số hộp sau ca sản xuất cho phép xem số sản phẩm số hộp ca sản xuất Từ Mục đích yêu cầu đề tài chúng em đưa sơ đồ khối tổng quát mạch điện sau : KHỐI HIỂN THỊ CẢM BIẾN KHỐI XỬ LÝ SVTH : Tạ Trung Hà Page BÀN PHÍM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan CHƯƠNG II : LÝ THUYẾT THIẾT KẾ I CÁC KHỐI TRONG MẠCH ĐIỆN: Cảm biến a Giới thiệu sơ lược mạch cảm biến : Để cảm nhận lần sản phẩm điqua cảm biến phải có phần phát phần thu.Phần phát ánh sáng hồng ngoại phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại ánh sáng hồng ngoại có đặc điểm bị nhiếu so với lọa ánh sáng khác Hai phận phát thu hoạt động với tần số Khi có sản phẩm qua phần phát phần thu, ánh sáng hồng ngoại bị che phận thu hoạt động với tần số khác tần số phát tạo xung tác động tới phận xử lí Vậy phận phát phận thu phải có nguồn tạo dao động Bộ phận dao động tác động tới công tắc đóng ngắt nguồn phát nguồn thu ánh sáng Có nhiều linh kiện phát thu ánh sáng hồng ngọa chúng em chọn led hồng ngoại transitor quang linh kiện phát thu transistor quang linh kiện nhạy với ánh sáng hồng ngoại Bộ phận tạo dao động dùng mạch LC, cổng logic, IC dao động Với việc sử dụng IC chuyên dùng tạo dao động , tạo dao động trở nên đơn giản với tần số phát thu Vì tín hiệu ngõ transistor quang nhỏ nên cần có mạch khueyeechs đại trước đưa đến tạo dao động Chúng em chọn IC khuếch khuếch đại tín hiệu lên đủ lớn Vậy sơ đồ khối phần phát phần thu : KHỐI DAO ĐỘNG SVTH : Tạ Trung Hà TRANSITOR THU Page KHUẾCH ĐẠI KHỐI DAO ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan b Các linh kiện mạch cảm biến : - b1 Cấu tạo, nguyên lí hoạt động led hồng ngoại : Led cấu tạo từ gaAs với vùng cấm có độ rộng 1.43eV tương ưng xạ 900nm Ngoài pha tạp Si với nguyên vật liệu GaA1As, độ rộng vùng cấm thay đổi Với cách này, người ta tạo dải sóng 800 – 900nm tạo điều hưởng cho led hồng ngoại phát bước sóng thích - hợp cho điểm cực đại độ nhạy thu Hoạt động : nối p – n phân cực thuận dịng điện qua nối lớn dẫn điện hạt tải đa số, mối nối phân cực nghịch có dịng rỉ di chuyển hạt tải thiểu số Nhưng chiếu sáng vào mối nối, dòng điện nghịch tăng lên gần tỷ lệ với quang thơng lúc dịng thuận khơng tăng Đặc tuyến volt – ampere hồng ngoại sau : I(A) =4 =3 =2 =1 =0 U(V) b2 Photon transustor Photon Transistor tương tự transistor thông thường khác chỗ khơng có cực bazo, thay cho tác dụng khống chế dòng vào cực bazo khống chế chùm sáng dịng colector transistor có cực bazo, khống chế tín hiệu ánh sáng SVTH : Tạ Trung Hà Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan Cấu tạo transistor quang - Ký hiệu cấu tạo : C Cực Thu (colecter ) Cực (base) B E Cực phát Ký hiệu N P (emiter) Cấu tạo C N B E - Hình thức bên ngồi khác với transistor thơng thường chỗ vỏ có cửa sổ suốt cho ánh sáng chiếu vào Ánh sáng qua cửa sổ chiếu lên miền bazo transistor Chuyển tiếp PN emitor chế tạo transistor thông thường, chuyển tiếp PN colector, miền bazo cần chiếu sáng, có nhiều hình dạng khác nhau, có dạng hình trịn nằm tâm miền bazo Khi sử dụng transistor quang mắc mạch tương tự transistor mắc chung emitor (CE) Chuyển tiếp emitor phân cực thuận chuyển tiếp colector phân cực nghịch Có nghĩa transistor quang phân cực chế độ khuếch đại Dòng điện transistor : H=9 I(A) Vì nối thu phân cực nghịch nên có dịng rỉ Ico chạy thu – nối H=7 – phát phân cực thuận nên dòng thu (β + 1) Ico dòng tối H=5 quang transistor Khi chiếu ánh sáng vào miền bazo, miền bazo có phát xạ cặp điện tử lỗ trống làm xuất dòng IL Do ánh sáng khiến dòng thu trở thành : H=4 (Ico + IL) Ic = (β + 1) Đặc tuyến transistor quang điện : SVTH : Tạ Trung Hà Page 10 15 20 U(V) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan Trong H mật độ chiếu sáng (mW/cm2) Đặc tuyến transistor quang giống đặc tuyến Volt – ampere trasistor thông thường mắc EC Điều khác tham số khơng phải dịng Ib mà lượng chiếu sáng Đặc tuyến Volt – ampere transistor quang ứng với khoảng Uce nhỏ gọi miền bão tích tụ điện tích coi chuyển tiếp colector phân cực thuận Cũng tương tự trường hợp transistor thông thường, độ dốc đặc tuyến miền khuếch đại b3 IC dao động 555 Sơ đồ chân : SVTH : Tạ Trung Hà Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan Chức chân Đây vi mạch định thời chuyên dùng, mắc thành dạng mạch đơn ổn hay bất ổn Điện áp cung cấp từ 3V đến 18V Dòng điện đến 200mA (loại vi mạch BJT) hay 100mA (loại CMOS) Chân 1: Nối với masse Chân 2: Nhận tín hiệu kích thích ( trigger ) Chân 3: Tín hiệu ( output ) Chân 4: Phục nguyên trạng thái ban đầu ( preset ) Chân 5: Nhận điện áp điều khiển ( control voltag ) Chân 6: Mức ngưỡng ( threshold ) SVTH : Tạ Trung Hà Page + ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan + Chân 7: Tạo đường phóng điện cho tụ Chân 8: Cấp nguồn Vcc + + * IC khuếch đại LM 324 ( QUAD OPERATIONALAMPLIFIER ) +3 - 30V GND 14 13 LM 324 IC có tầng khuếch đại thuật toán, IC làm việc với loại nguồn đơn Độ lợi 100dB, nhiên băng thông đẹp LM 3900 Chú ý : không để ngã chạm vào nguồn V+ hay chạm thẳng vào masse, điều làm hư IC • IC 567 ( TONE DECODER ): IC 567 Bộ giải mã âm sắc IC chứa vịng khóa pha Khi tần số phù hợp với tần số trung tâm chân có mức áp thấp Do tín hiệu từ transistor qua tầng khuếch đại đưa đến ngõ vào IC 567.Tần số xác lập theo mạch định thời R C hay 1,1/(RC) R lấy khoảng 2K đến 20K 567 tách dị tần số ngã vào từ 0,01 HZ đến 500KHz SVTH : Tạ Trung Hà Page 10 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan MOV LED70,A MOV A,DEMHOPH ANL A,#0FH MOV LED71,A MOV A,DEMHOPL SWAP A ANL A,#0FH MOV LED72,A MOV A,DEMHOPL ANL A,#0FH MOV LED73,A MOV A,DEM_SPH ANL A,#0FH MOV LED75,A MOV A,DEM_SPL SWAP A ANL A,#0FH MOV LED76,A MOV A,DEM_SPL ANL A,#0FH MOV LED77,A SVTH : Tạ Trung Hà Page 110 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan MOV A,LED70 JNZ THOAT3 MOV LED70,#BLK MOV JNZ LED71,#BLK MOV A,LED72 JNZ THOAT3 MOV LED72,#BLK MOV A,LED75 JNZ THOAT4 MOV LED75,#BLK MOV A,LED76 JNZ THOAT4 MOV THOAT4: THOAT3 MOV THOAT3: A,LED71 LED76,#BLK RET ; -;CHUONG TRINH CON NHAP HOP NHAPHOP: MOV LED74,#BLK MOV LED75,#BLK MOV LED76,#BLK SVTH : Tạ Trung Hà Page 111 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan MOV LED77,#00H MOV LUUHOPL,#00H MOV LUUHOPH,#00H SOHOP1: LCALL NHANSO JZ SOHOP1 JBC NO,NHAPHOP MOV LED77,A MOV LUUHOPL,A SOHOP2: LCALL NHANSO JBC YES,THOAT1 JBC NO,NHAPHOP MOV LED76,LED77 MOV LED77,A MOV A,LED76 SWAP A ORL A,LED77 MOV LUUHOPL,A SOHOP3: LCALL NHANSO JBC YES,THOAT1 JBC NO,NHAPHOP MOV LED75,LED76 SVTH : Tạ Trung Hà Page 112 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan MOV LED76,LED77 MOV LED77,A MOV A,LED76 SWAP A ORL A,LED77 MOV LUUHOPL,A MOV LUUHOPH,LED75 SOHOP4: LCALL NHANSO JBC YES,THOAT1 JBC NO,NHAPHOP MOV LED74,LED75 MOV LED75,LED76 MOV LED76,LED77 MOV LED77,A MOV A,LED76 SWAP A ORL A,LED77 MOV LUUHOPL,A MOV A,LED74 SWAP ORL SVTH : Tạ Trung Hà A A,LED75 Page 113 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MOV KT_NHAPHOP: GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan LUUHOPH,A LCALL IN_HEX CJNE A,#0AH,XOANHAPHOP? LJMP THOAT1 XOANHAPHOP?: CJNE A,#0BH,KT_NHAPHOP LJMP NHAPHOP THOAT1: RET ; -;CHUONG TRINH CON NHAP SAN PHAM NHAP_SP: MOV LED74,#0CH MOV LED75,#BLK MOV LED76,#BLK MOV LED77,#00H MOV LUU_SPL,#00H MOV LUU_SPH,#00H SO_SP1: LCALL NHANSO JZ SO_SP1 JBC NO,NHAP_SP MOV LED77,A MOV SO_SP2: LUU_SPL,A LCALL SVTH : Tạ Trung Hà NHANSO Page 114 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan JBC YES,KT_NHAP_SP JBC NO,NHAP_SP MOV LED76,LED77 MOV LED77,A MOV A,LED76 SWAP A ORL A,LED77 MOV LUU_SPL,A SO_SP3: LCALL NHANSO JBC YES,KT_NHAP_SP JBC NO,NHAP_SP MOV LED75,LED76 MOV LED76,LED77 MOV LED77,A MOV A,LED76 SWAP A ORL A,LED77 MOV LUU_SPL,A MOV LUU_SPH,LED75 KT_NHAP_SP: LCALL IN_HEX CJNE A,#START,XOA_NHAP_SP? SVTH : Tạ Trung Hà Page 115 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan LJMP THOAT2 XOA_NHAP_SP?: CJNE A,#0BH,KT_NHAP_SP LJMP NHAP_SP THOAT2: RET ; -;CHUONG TRINH CON KIEM TRA CO PHIM NHAN ? IN_HEX: MOV BACK1: R3,#50 LCALL GET_KEY JNC DJNZ R3,BACK1 PUSH BACK2: IN_HEX ACC MOV R3,#50 BACK3: LCALL GET_KEY JC BACK2 DJNZ R3,BACK3 POP ACC RET ; -; CHUONG TRINH CON DO AN PHIM GET_KEY: MOV MOV SVTH : Tạ Trung Hà A,#0FEH R6,#4 Page 116 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TEST_NEXT: GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan MOV P1,A MOV R7,A MOV A,P1 ANL A,#0F0H CJNE A,#0F0H,KEY_BIT MOV A,R7 RL A DJNZ R6,TEST_NEXT CLR C SJMP EXIT KEY_BIT: MOV R7,A MOV A,#4 CLR C SUBB A,R6 MOV R6,A MOV A,R7 SWAP A MOV RRC A JNC DONE INC AGAIN: R5,#4 R6 SVTH : Tạ Trung Hà Page 117 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan INC INC R6 INC R6 DJNZ R5,AGAIN SETB C MOV DONE: R6 A,R6 EXIT: RET ; -TRINH CON TRA BANG TRABANG: ADD MOVC A,#11 A,@A+PC RET DB 'DEFINEBYTE' DB 0C0H ; '0' DB 0F9H ; '1' DB 0A4H ; '2' DB 0B0H ; '3' DB 099H ; '4' DB 092H ; '5' DB 082H ; '6' DB 0F8H ; '7' SVTH : Tạ Trung Hà Page 118 CHUONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan DB 080H ; '8' DB 090H ; '9' DB 088H ; 'A' DB 089H ; 'H' DB 09CH ; 'o' DB 0C8H ; 'N' DB 08CH ; 'P' DB 0FFH ; 'BLANK' DB 0C6H ; 'C' ; -KET THUC CHUONG TRINH -END SVTH : Tạ Trung Hà Page 119 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH : Tạ Trung Hà GVHD : Th.S Nguyễn Thị Lan Page 120 ... dụng cần nhập số đếm ban đầu vào mạch tự động đếm Khi số sản phẩm đếm với số đếm ban đầu mạch tự động dừng Từ suy mục địch yêu cầu đề tài : Số đếm phải xác, thay đổi việc cài đặt số đếm ban đầu cách... tài Trong đồ án chúng em thực mạch đếm sản phẩm phương pháp đếm xung Như sản phẩm qua băng chuyền phải có thiết bị để cảm nhạn sản phẩm, thiết bị gọi cảm biến Khi sản phẩm qua cảm biến nhận tạo... Thị Lan Lắp mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển 1.1.2.Lựa chọn phương án thiết kế a .Mạch đếm sản phẩm dùng IC rời Các ưu điểm mạch đếm sản phẩm dùng IC rời: - Cho phép tăng hiệu suất lao động Đảm bảo