Ngày 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...
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Đồ án môn học: Thiết kế, chế tạo mạch kiểm tra số lượt người ra vào cửa siêu thị
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tên đề tài : THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH KIỂM TRA SỐ LƯỢT
NGƯỜI RA VÀO CỬA SIÊU THỊ
Giảng viên hướng dẫn : Phạm Ngọc Thắng
Chức vụ : Giảng viên
Đơn vị : Khoa Đ-ĐT
Nhóm Sinh viên thực hiện :
1. Phạm Văn Thắng
2. Chu Thị Thuận
3. Đỗ Thế Anh
Đơn vị : ĐTK7.2
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 1
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH KIỂM TRA SỐ
LƯỢT NGƯỜI RA VÀO CỬA SIÊU THỊ
Giảng viên hướng dẫn : Phạm Ngọc Thắng
Chức danh khoa học : Tiến sĩ
Chức vụ : Trưởng bộ môn- Giảng viên
Đơn vị : Khoa Đ-ĐT
Nhóm Sinh viên thực hiện :
1. Phạm Văn Thắng
2. Chu Thị Thuận
3. Đỗ Thế Anh
Đơn vị : ĐTK7.2
NhËn xÐt, ®¸nh gi¸ cña c¸n bé híng dÉn
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 2
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
..................................................................................................................
Hưng Yên, Ngày…Tháng...Năm 2010
Giảng viên hướng dẫn
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 3
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
MỤC LỤC
MỤC LỤC....................................................................................................................4
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................. 4
NỘI DUNG.................................................................................................................. 6
Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................................6
1. Xây dựng sơ đồ khối của toàn mạch......................................................................6
2.1. Khối nguồn.......................................................................................................... 6
Chương II: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM SỐ NGƯỜI RA VÀO CỬA
SIÊU THỊ....................................................................................................................15
1.1. Khối nguồn......................................................................................................... 15
2. Sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc hoạt động của toàn mạch.................................. 20
3. Yêu cầu đồ án........................................................................................................ 22
KẾT LUẬN.................................................................................................................23
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 24
PHỤ LỤC............................................................................... 25
1. IC7805.................................................................................................................... 25
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày 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 ph ục vụ
công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Góp phần vào sự
phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nh ỏ trong
sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Trong đó sự tích hợp các
mạch điện – điện tử ngày càng trở nên thiết yếu khi mà công ngh ệ
ngày càng phát triển hơn tiến tới thời đại của vi xứ lý vi mạch nh ững
mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích đã bị loại bỏ dần thay vào dó
là các mạc siêu nhỏ gọn gàng hơn đang đươc ưa chuộng. Nh ững thành
tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể
thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh
thần cho con người.
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 4
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
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 gi ặt,
máy điện thoại… đến truyền hình, chụp ảnh, công nghệ thông tin ,
… Những ứng dụng của nó trong sản xuất của các công ty l ớn nh ỏ
là không thể kể hết.
Xuất phát từ 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 n ơi
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 quy ết định
thiết kế một mạch đếm 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 ph ần nhỏ đóng
góp cho xã hội.
Nhận thấy khả năng ứng dụng rộng rãi của mạch đếm số lượt
người ra vào cửa siêu thị. Chúng em đã nghiên cứu và thiết kế d ưới sự
hướng dẫn nhiệt tình của thầy: Phạm Ngọc Thắng, giảng viên khoa
điện–điện tử. Vì kiến thức, kinh nghiệm của chúng em còn hạn ch ế
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 5
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
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 ơn !
NỘI DUNG
Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Xây dựng sơ đồ khối của toàn mạch
Hình 1.1: Sơ đồ khối của toàn mạch
2. Nguyên tắc hoạt động của các khối
2.1. Khối nguồn
Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch ở đây ta dùng nguồn một
chiều một vài trăm ôm để tránh cháy đèn led hoặc ta cung cấp nguồn
3,5V thì ta đưa điện áp trực tiếp vào led. Nguồn ta dùng ở đây ta cần
độ ổn định cao để mạch đếm chạy một cách chính xác, nếu ta dùng
nguồn không ổn định ví dụ như pin thì hoạt động bị gián đoạn.
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 6
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
Bộ 5V và 3V- 4.5V cho súng laser, khi ta đưa vào led 7 thanh ta
phải đưa qua điện trở nhỏ khoảng 1 kilôm.
Mạch yêu cầu dùng dòng 1 chiều, điện áp 5V nên khối nguồn
này ta dùng máy biến áp, cầu chỉnh lưu, và IC7805 có tác dụng ổn định
điện áp ra 5V.
2.1.1. Khối hạ áp
Ở đây chúng ta biến đổi điện áp lưới 220VAC-50Hz xuống còn
24VAC - 3A. Mục đích là cấp đầy vào cho bộ biến đổi và b ộ lọc đ ể
có điện áp một chiều mong muốn.
2.1.2. Khối chỉnh lưu
Thành phần chỉnh lưu là biến đổi tín hiệu xoay chiều thành tín
hiệu 1 chiều thông qua 4 con diode ch ỉnh lưu. Đây là s ơ đ ồ ch ỉnh l ưu
cả chu kì với dạng sóng đầu vào và đầu ra sau chỉnh lưu như sau:
Hình 1.2 : Điện áp sau chỉnh lưu.
Dạng điện áp sau chỉnh lưu nó vẫn còn các sóng nhấp nhô như
ngọn núi và dạng điện áp này vẫn được coi là điện áp 1 chiều nhưng
chưa ổn định.
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 7
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
2.1.3. Khối lọc
Có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều đập mạch U3 thành
-
điện áp một chiều U4 ít nhấp nhô hơn.
Tụ có điện dung càng lớn thì điện áp ở đầu ra càng bằng phẳng.
-
Hình 1.3: Điện áp sau khi được lọc bằng tụ điện.
Tụ gốm có tác dụng lọc xung đột biến .
-
2.1.4. Khối ổn áp
Dòng họ 78xx cho ra nhiều loại ổn áp điện khác nhau: như 7805
-
ổn áp 5V.
Điện áp đầu vào của họ 78xx là điện áp 1 chiều và max
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
2.2. Khối tạo tín hiệu
Có nhiệm vụ nhận biết tín hiệu,mã hoá tín hiệu thành tín hiệu
xung.
2.2.1. Nguyên tắc phát
Sơ đồ khối
Hình 1.4: Sơ đồ khối phát.
Giải thích
Khối chọn chức năng và khối mã hóa : Khi người s ử dụng b ấm
-
vào các phím chức năng để phát lệnh yêu cầu của mình , mổĩ phím
chức năng tương ứng với một số thập phân . Mạch mã hóa sẽ
chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh tín
hiệu số gồm các bít 0 và 1 . Số bit trong mã l ệnh nh ị phân có th ể là
4 bit hay 8 bit … tùy theo số lượng các phím chức năng nhiều hay ít.
Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn 1 phím ch ức năng thì
-
dồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ , tần số
xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn của mỗi bit.
Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối ti ếp: Mã
-
nhị phân tại mạch mã hóa sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển
đổi dữ liệu song song ra nối tiếp. Mạch chuyển đổi dữ liệu song
song ra nối tiếp được điều khiển bởi xung đồng hồ và mạch định
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 9
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
thời nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuy ển đổi đủ số bit
của một mã lệnh.
Khối điều chế và phát FM : mã lệnh dưới dạng n ối ti ếp s ẽ
-
được đưa qua mạch điều chế và phát FM để ghép mã lệnh vào sóng
mang có tần số 38Khz đến 100Khz , nhờ sóng mang cao tần tín hiệu
được truyền đi xa hơn , nghĩa là tăng cự ly phát.
Khối thiết bị phát : là một LED hồng ngoại . Khi mã lệnh có giá
-
trị bit =’1’ thì LED phát hồng ngoại trong khoảng th ời gian T c ủa bit
đó . Khi mã lệnh có giá trị bit=’0’ thì LED không sáng . Do đó bên
thu không nhận được tín hiệu xem như bit = ‘0’.
2.2.2. Nguyên tắc thu
Sơ đồ khối
Hình 1.5: Sơ đồ khối thu.
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 10
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
Giải thích
Khối thiết bị thu : Tia hồng ngoại từ ph ần phát đ ược ti ếp nh ận
-
bởi LED thu hồng ngoại hay các linh kiện quang khác.
Khối khuếch đại và Tách sóng : trước tiên khuếch đại tính hi ệu
-
nhận rồi đưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách
lấy dữ liệu cần thiết là mã lệnh.
Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song và Khối giải mã : mã
-
lệnh được đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song và đưa
tiếp qua khối giải mã ra thành số thập phân tương ứng dưới dạng
một xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mở mạch điều khiển.
Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số dao động
-
bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng b ộ , đ ảm b ảo
cho mạch tách sóng và mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song
hoạt động chính x.
2.3. Khối mã hóa
Khái niệm mã hóa:
Nói một cách khái quát, mã hóa là dùng văn tự, ký hiệu hay mã
-
hóa để biểu thị một đối tượng xác định. Ví dụ như đặt tên cho trẻ
sơ sinh, các thí sinh tham gia các môn thì có một số báo danh để thay
thế. văn tự và hệ đếm thập phân không tiện dùng cho m ạch s ố. mã
hóa nhị phân là quá trình dùng mã hóa nhị phân để biểu thị đối tượng
sẽ đến( đối tượng này là tín hiệu). Biểu th ị số lượng nhi ều thì tăng
số bit Binary digital. mã nhị phân có n bit thì có 2 n trạng thái, có thể
biểu thị được 2n tín hiệu. Vậy để mã hóa n tín hiệu cần sử dụng n
bit, theo công thức 2n >=n.
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 11
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
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...
2.4. Khối giải mã
Giải mã là quá trình phiên dịch hàm ý đã gán cho mã, m ạch đi ện
thực hiện việc giải mã được gọi là bộ giải mã.
Sơ đồ khối
Hình 1.6: 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.
2.5. Khối hiển thị - Led 7 thanh
Đèn chỉ thị 7 đoạn gồm 7 diode phát quang (LED: Light Emission
-
Diode) hay 7 chỉ thị tinh thể lỏng (LCD: Liquid Crystal Display).Mỗi
bit được thể hiện bằng một đoạn sáng a, hoặc b, hoặc c... đến g.
Có hai loại chỉ thị 7 đoạn: Anot chung và Catot chung.
-
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 12
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
Nhờ 7 đoạn sáng này ta có được 10 số thập phân từ 0 đến 9.
-
-
Hình 1.7 : Cấu tạo led 7 thanh.
Hình 1.8. 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 ki ểu nh ị phân
sau khi được IC sử lý sẽ được hiển thị chính xác lên màn hình b ằng
dạng số tương ứng (0-9).
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 13
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
Mặc dù IC này hoạt động không cần chốt, nhưng IC trong
-
trường hợp này có sẵn chốt 4-bit (được sử dụng cho ví dụ sau). Ở
ví dụ này chốt được thiết lập sao cho dữ liệu nhập vào có thể
truyền thông suốt qua bộ giải mã.
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 14
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
Chương II: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM SỐ NGƯỜI RA
VÀO CỬA SIÊU THỊ
1. Sơ đồ nguyên lý của mỗi khối và tính toán chọn lọc linh kiện
1.1. Khối nguồn
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của mạch nguồn.
Tính toán chọn linh kiện
Máy biến áp
-
Yêu cầu đề bài điện áp ra ổn định tối đa là 12VDC, mà điện áp
đầu vào 220VAC nên ta có thể sử dụng máy biến áp: 220VAC-
24VAC-3A hoặc 220VAC-12VAC-1A....Trong đề tài này chúng em
chọn 220VAC-24VAC-3A vì sẵn có trong bộ linh kiện của chúng em.
Cầu chỉnh lưu
-
Các IC ổn áp trong mạch nguồn này có I Ra tối đa là 1A nên lựa
chọn diode 1N4007 hoặc 1N4004 vì I Thuận của diode này không được
lớn hơn 1A. Trong đề tài này chúng em lựa chọn diode 1N4007.
Tụ lọc
-
Tụ có điện dung lớn để san phẳng điện áp để làm giảm độ gợn
sóng.
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 15
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
Trong đồ án này chúng em chọn tụ 2200 µF để san phẳng điện
áp.
Tụ lọc cao tần là tụ gốm 104 vì tụ này có tần số lọc lớn.
Chứng minh bởi công thức: f= 1/(2π .Xc .C)
IC ổn áp
-
Có hai loại linh kiện ổn áp họ 78XX và 79XX.
Họ 78xx là họ cho ổn định điện áp đầu ra là dương. Còn xx là
trị điện áp đầu ra như 5V, 8V…
giá
Họ 79xx là họ ổn định điện áp đầu ra là âm. Còn xx là giá tr ị
điện áp đầu ra như : -5V,-8V…
Đồ án này cần điện áp 5V nên ta sử dụng IC7805 (Xem ph ụ l ục
1-Trang 24).
1.2. Khối thu phát tín hiệu
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của mạch thu phát.
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 16
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
Lựa chọn linh kiện
Led phát-thu có hai loại: 2 chân và 3 chân. Trong đ ồ án này ta s ử
-
dụng loại 2 chân vì giá thành rẻ mà vẫn hiệu qu ả. Led phát màu
trắng, led thu màu đen.
Sử dụng con tranzitor NPN như 1 khóa điện tử để đưa tín hiệu
-
cho IC7414.
1.3. Khối đếm hiển thị
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý của mạch đếm hiển thị.
Lựa chọn linh kiện:
Cổng NOT là cổng logic có 1 ngõ vào và 1 ngõ ra là y= .
-
Kí hiệu:
-
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 17
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
Có nhiều IC cấu tạo của nó tích hợp nhiều cổng NOT như
IC7404, IC7413, IC7414…Đồ án này ta sử dụng IC7414 (Xem ph ụ lục
2-Trang 26).
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 28).
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 ph ụ
lục 4-Trang 33).
Led hiển thị
-
Trong các thiết bị, để hiển thị trạng thái hoạt động của các thi ết
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 0 đến 99 số người đi ra
vào cửa siêu thị ta sử dụng 2 con led 7 đoạn.
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 18
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 19
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
2. Sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc hoạt động của toàn mạch
2.1. Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch
GVHD: Phạm Ngọc Thắng 20
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
