Đề Tài Thảo Luận Môn Học:THIẾT KẾ MẠCH BẰNG MÁY TÍNH Hướng dẫn đề tài : Th.S NGUYỄN THẾ CƯỜNG Sinh Viên Thực Hiện: LƯU VĂN TOÀN Lớp: K41_KDT Khoa: ĐIỆN TỬ_ ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP thiết kế hệ thống đếm sản phẩm hiện thị số ( LED 7 thanh) theo yêu câu sau: - Số lượng sản phẩm lớn nhất là 999 sản phẩm - Có báo tín hiệu khi bộ đếm đầy - Hệ thống đếm tự động - Nhận biết sản phẩm bằng senser quang Bài Làm: Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ khoa học.quá trình tự động hoá trong sản xuất ngày càng được chú trọng và phát triển.những bộ đếm sản phẩm tự động được mắc trên các dây chuyền sản xuất cũng là 1 trong các thành quả của khoa học công nghệ.Dưới đây là cấu tạo và nguyên lý của 1 bộ đếm sản phẩm tự động hoạt động dựa trên nền môn học Kỹ Thuật Điên Tử Số. Bộ đếm gồm có 4 khối cơ bản là: - Khối Modul tín hiệu: 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 ra loa khi bộ đếm đã đầy. - Khối Giải Mã:giải mã tín hiệu ra của bộ đếm để đưa vào LED 7 thanh hiển thị để nhận biết được số sản phẩm đã được đếm. - Khối hiển thị:hiển thị sản phẩm đã chạy qua bộ đếm trên băng truyền - Loa:báo hiệu khi bộ đếm đầy Qua chức năng của từng khối ta có sơ đồ khối của hệ thống đếm như sau: Modul Tin Hieu BO DEM GAI MA HIEN THI LOA Hình 1 : sơ đồ khối hệ thống đếm sản phẩm A/ KHỐI MODUL TÍN HIỆU Sơ đồ khối có dạng như sau : LED1 R1 R2 U1 U2 T San Pham 5v 74LS04 Băng truyền được đặt vào giữa sơ đồ trên tức là đặt vào giữa đèn LED và Tranzitor quang. Đèn LED có hướng chiếu sáng vuông góc với cửa hứng sáng của Tranzitor quang. Ánh sáng của đèn LED phải đủ lớn để mở Tranzitor quang,ta có thể chọn LED là loại Đỏ có công suất là 0,2 W. Udm tầm 3V. • Nguyên Lý hoạt động: + LED luôn luôn sáng vì có nguồn nuôi là : 5V +khi trên băng truyền không có sản phẩm thì Tranzitor quang nhận sáng từ LED dẫn đến T mở.khi T mở thì điện áp trên cực C của T sẽ chuyển qua T rồi về mát U1 = 0.sau khi qua IC 74LS04 thì ta có U2 ≠ 0 và U2 nhận mức logic là “1” được đưa vào bộ đếm.Bộ đếm này vẫn đang ở trạng thái chờ đếm. + Khi có sản phẩm thì sản phẩm che sáng của LED tới T,do vậy T bị khoá.U1 nhận mức logic là “1” qua 74LS04 thì có U2 = 0 .Mức logic “0” được đưa vào bộ đếm.Bộ đếm này được đếm lên 1 sản phẩm. • Giản đồ thời gian của sơ đồ 0 0 U1 U2 t t 1 1 10 0 Hình 2 :mối quan hệ giưa U1 va U2 • Tính Chọn thông số. Chọn LED có Udm = 3 V P=0,2 W Khi đó Ir1 = P ÷ Udm = 0,2 ÷ 3 (A) Ur1 = 5-3 = 2 V R1 = 2 ÷ ( 0,2 ÷ 3 ) = 30 (Ω) Giả sử chọn U1 = 4 V ( Khi T khoá) thì U r2 = 1 V Khi nối mạch xong ta chọn :I1 = 10 mA thì R2 = 1 ÷ 0,01 = 100 (Ω) • Kết Luận Vậy khi trên băng chuyền không có sản phẩm thì U1 nhận mức logic là “0” và U2 nhận mức logic là “1”.Còn khi có sản phẩm thì U1 nhận mức logic là “1” và U2 nhận mức logic là “0”. B/ BỘ ĐẾM 1/ Yêu Cầu Bộ đếm - Đếm được 999 sản phẩm.sau khi đếm hết 999 sản phẩm thì bộ đếm bắt đầu 1 chu kỳ mới tương tự chu kỳ đã thực hiện. - Khi đếm đến sản phẩm thứ 999 thì bộ đếm phải cấp xung cho mạch KĐ để Loa báo hiệu bộ đếm đã đầy. 2/ Giải pháp kỹ thuật. - Thiết kế 3 bộ đếm modul 10 riêng rẽ nhưng có nguyên lý hoạt động giống nhau.mỗi bộ đếm sẽ đáp ứng cho 1 bộ giải mã và cho 1 LED 7 thanh hiển thị. - Thay bộ đếm modul 10 bằng IC 74LS90.do vậy ta sẽ dùng 3 IC 74LS90 việc làm này giúp cho mạch đơn giản và gọn nhẹ hơn rất nhiều so với việc dùng trigơ. 3/ IC 74LS90 • Sơ Đồ Chân: Chân 11 tương ứng với Q3 Chân 8 tương ứng với Q2 U1 74LS90N QA 12 QB 9 QD 11 QC 8 INB 1 R91 6 R92 7 R01 2 INA 14 R02 3 Chân 9 tương ứng với chân Q1 Chân 12 Tương ứng với chân Q0 Trong đó Q3,Q2,Q1,Q0 là các trạng thái đầu ra của bộ đếm modul 10 tương ứng. Với yêu cầu của bài toán này ta phải cấp xung đếm vào chân 14 ( INPUT A) Chân 6 và chân 7 ta sẽ nối đất Chân 2 và chân 3 làm nhiệm vụ reset bộ đếm • Chức năng của các chân trong các IC còn lại cũng tương tự như IC trên. • Khi chân 12 nối tắt với chân 1 (INPUT B) ta sẽ thu được bảng trạng thái của bộ đếm 4 bít modul 10. Vậy ta thu được bảng trạng thai sau: Trang Thai dau ra cua IC QD Qc QB QA ˆXD 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 • 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 yêu cầu thì tại chân thứ 14 của IC tiếp theo phải được cấp xung từ chân thứ 11 của IC trước nó. 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. Cho đên 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. • đưa tín hiêu ra bộ khuyếch đại Loa bằng cách:dùng 1 cổng AND,2 đâu vào của cổng được nối làn lượt với 2 chân của IC thứ 3 đó là Chân 11 và 12.khi bộ đếm đếm được 999 sản phẩm thi ở chân 11 vá 12 đều có mức logic là “1”.Bộ khuyếch đại Loa nhận tín hiệu dẫn đến Loa kêu • Sơ đồ đấu nối các IC như sau: U1 74LS90N QA 12 QB 9 QD 11 QC 8 INB 1 R91 6 R92 7 R01 2 INA 14 R02 3 U2 74LS90N QA 12 QB 9 QD 11 QC 8 INB 1 R91 6 R92 7 R01 2 INA 14 R02 3 U3 74LS90N QA 12 QB 9 QD 11 QC 8 INB 1 R91 6 R92 7 R01 2 INA 14 R02 3 4 6 7 1 5 8 9 3 10 11 12 3 2 ˆXD Dua ra bo giai ma 1 Dua ra bo giai ma 2 Dua ra bo giai ma 3 0 00 13 16 ˆX RS Hình 3 :sơ đồ bộ đếm 999 sản phẩm C/KHỐI GIÁI MÃ VÀ KHỐI HIỂN THỊ 1/Khối Giải Mã -Ta sử dụng 3 khối giải mã có cùng chức năng nhiêm vụ,có cùng nguyên lý hoạt động cho 3 khối đếm riêng rẽ ở trên. - Khối giải mã có thể được thay thế bởi IC 4511.mỗi khối giải mã được thay thế bởi 1 IC 4511. - việc thay thế này sẽ làm cho mạch điên được đơn giản gọn nhẹ hơn. đặc biệt là sẽ hiệu quả hơn cả về quá trình hoạt động của bộ đếm cũng như về chi phí kinh tế. • Sơ đồ chân của IC 4511 U1 4511BD_5V DA 7 DB 1 DC 2 DD 6 OA 13 OD 10 OE 9 OF 15 OC 11 OB 12 OG 14 ~EL 5 ~BI 4 ~LT 3 • Cách đấu nối các chân giữa IC 4511 với IC 74LS90 IC 74LS90 IC 4511 -Chân 12 chân 7 -Chân 9 Chân 1 - Chân 8 Chân 2 - Chân 11 Chân 6 • Qua quá trình đấu nối trên ta có bảng trạng thái tương ứng của IC la`: Bien Vao Ham Ra D C B A a b c d e f g So 1 1 1 1 1 00 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 100 2 1 1 1 1 100 3 0 0 0 1 11 1 4 1 1 1 1 10 0 5 1 1 1 1 100 6 0000111 7 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 10 0 9 2/Hiển Thị Dùng LED 7 Thanh A B C D E F G CK A B C D E F G CK A B C D E F G CK Hinh 4: sơ đồ khối hiển thị dùng LED 7 thanh LED 7 thanh có hình dạng như trên. Ta sử dụng 3 LED 7 thanh cho 3 khối giải mã.mỗi LED hiển thị cho 1 hàng đơn vị lần lượt là: hàng Trăm,hàng Trục,hàng Đơn Vị. Ta nối lần lượt các chân a,b,c,d,e,f,g của LED 7 thanh với các chân 13,12,11,10,9,15,14 của IC4511. 3/Khâu Báo Hiệu Loa Tụ C trong mạch có tác dụng san phẳng điện áp chỉnh lưu làm cho Uak luôn > 0 .khi Loa đã báo hiệu thì phải có người làm nhiệm vụ tắt loa và xác nhận đã hết 1 chu kỳ làm việc của bộ đếm.nếu không có người tắt Loa và xác nhận sản phẩm thì Loa bao hiệu mãi.maix Ta có thể chọn Loa có Udm = 220 V Công suất tuỳ chọn theo yêu cầu của mỗi người. D1 3N246 1 2 4 3 K ~220V C Ti G U1B 7408J 11 12 1 2 Hai Dau Chan 11 va 12 cua IC 74LS90 thu 3 cua bo dem Hinh 5 : Mạch báo hiệu bộ đếm đầy D/SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA CẢ HỆ THỐNG BỘ ĐẾM 12V LED1 T R1 R2 U1 U2 74LS90N QA 12 QB 9 QD 11 QC 8 INB 1 R91 6 R92 7 R01 2 INA 14 R02 3 U3 74LS90N QA 12 QB 9 QD 11 QC 8 INB 1 R91 6 R92 7 R01 2 INA 14 R02 3 U4 74LS90N QA 12 QB 9 QD 11 QC 8 INB 1 R91 6 R92 7 R01 2 INA 14 R02 3 U5 4511BD_5V DA 7 DB 1 DC 2 DD 6 OA 13 OD 10 OE 9 OF 15 OC 11 OB 12 OG 14 ~EL 5 ~BI 4 ~LT 3 U6 4511BD_5V DA 7 DB 1 DC 2 DD 6 OA 13 OD 10 OE 9 OF 15 OC 11 OB 12 OG 14 ~EL 5 ~BI 4 ~LT 3 U7 4511BD_5V DA 7 DB 1 DC 2 DD 6 OA 13 OD 10 OE 9 OF 15 OC 11 OB 12 OG 14 ~EL 5 ~BI 4 ~LT 3 U8 A B C D E F G CK U9 A B C D E F G CK U10 A B C D E F G CK VCC 5V VCC 5V VCC 5V 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 0 0 0 VCC VCC VCC 0 0 0 38 39 J1 Key = R 0 D2 3N246 1 2 4 3 K ~220V G 41 40 43 42 C LOA 1 74LS04 U2 VCC 5V VCC U12A 74LS08D U15A 74LS08D 10 9 U11A 74LS08D U13A 74LS08D U14A 74LS08D 11 8 2 3 5 37 4 6 Hinh 6 : Sơ đồ tổng quát của hệ thống đếm sản phẩm . Đề Tài Thảo Luận Môn Học:THIẾT KẾ MẠCH BẰNG MÁY TÍNH Hướng dẫn đề tài : Th.S NGUYỄN THẾ CƯỜNG Sinh Viên Thực Hiện: LƯU VĂN TOÀN Lớp: K41_KDT Khoa: ĐIỆN TỬ_ ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP thiết. 30 (Ω) Giả sử chọn U1 = 4 V ( Khi T khoá) thì U r2 = 1 V Khi nối mạch xong ta chọn :I1 = 10 mA thì R2 = 1 ÷ 0,01 = 100 (Ω) • Kết Luận Vậy khi trên băng chuyền không có sản phẩm thì U1 nhận mức. hiện. - Khi đếm đến sản phẩm thứ 999 thì bộ đếm phải cấp xung cho mạch KĐ để Loa báo hiệu bộ đếm đã đầy. 2/ Giải pháp kỹ thuật. - Thiết kế 3 bộ đếm modul 10 riêng rẽ nhưng có nguyên lý hoạt động giống