Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy

SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 1

LỜI NÓI ĐẦU

Trong nền kinh tế hiện nay, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và đời sống
ngày càng phổ biến. Việc ứng dụng những thành tựu của ngành khoa học kỹ thuật sẽ giảm
bớt nhân lực, thời gian, chi phí … trong các dây chuyền sản xuất. Với những thành tựu của
khoa học kỹ thuật đã được ứng dụng vào sản xuất thì mạch đếm sản phẩm mang lại lợi ích
lớn trong dây chuyền sản xuất của các nhà máy. Bên cạnh việc đếm chính xác số sản phẩm
trên dây chuyền, có thể đặt trước được số đếm sản phẩm mong muốn để kết thúc lấy sản
phẩm, em nghiên cứu thêm cách phân loại chất lượng sản phẩm (phân loại sản phẩm theo
chiều cao). Với sự kết hợp hai mạch này vào mô hình sản xuất sẽ góp phần làm tăng chất
lượng sản phẩm và lợi nhuận kinh tế đó là mục tiêu đặt ra của mạch đếm phân loại sản phẩm
có đặt trước số đếm.
Mạch đếm phân loại sản phẩm có đặt trước số đếm được nghiên cứu và phân tích dựa
trên chức năng của các linh kiện cũng như các IC số. Mục tiêu hướng đến của mạch đếm sản
phẩm là độ chính xác cao, thiết kế và thi công đơn giản, rẻ tiền.
Từ những kiến thức đã học, thực hành và sự hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng
dẫn em đã hoàn thành “Mạch đếm phân loại sản phẩm có đặt trước số đếm dùng IC số”.
Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy


MỤC LỤC
PHẦN 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 6
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 6
2. MỤC TIÊU 6
3. NHỮNG SẢN PHẨM LIÊN QUAN 7
4. PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 8
5. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 9
6. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 9
PHẦN 2. NỘI DUNG 10
Chương 1. GIỚI THIỆU LINH KIỆN 10
1.1 IC 7490 10
1.2 IC 7447 11
1.3 IC LM7805 12
1.4 IC 7430 13
1.5 IC LM358 14
1.6 Led thu – phát hồng ngoại 15
Chương 2. THIẾT KẾ 16
2.1 Sơ đồ khối 16
Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy

SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 4

2.1.1 Sơ đồ khối 16
2.1.2 Nguyên tắc hoạt động 16
2.2 Thiết kế 17
2.2.1 Khối nguồn 17
2.2.2 Khối phát hiện sản phẩm 19
2.2.3 Khối phân loại sản phẩm 21
2.2.4 Khối đặt trước số sản phẩm 23
Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy

SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 6

PHẦN 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà
trong đó kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý,
công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin…. việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất
và đời sống ngày càng phổ biến để tăng năng xuất lao động, giảm thời gian, giảm thiểu chi
phí, nhất là hạn chế tai nạn lao động trong công nghiệp…vì vậy, mạch điện tử có vai trò rất
quan trọng trong dây chuyền sản xuất công nghiệp.
Xuất phát từ những lần đi tham quan các nhà máy, doanh nghiệp sản xuất, em đã được
thấy nhiều khâu 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 hàng hóa được đếm một cách tự động. Điều
đó giúp hạn chế tối đa về thời gian, nhân lực và tăng độ chính xác trong việc đếm số sản phẩm
trên một dây chuyền sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, đối với nhũng doanh nghiệp vừa và
nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu đếm và phân loại
sản phẩm mà vẫn còn sử dụng nhân công.
Từ những điều đã được thấy đó, em muốn làm một điều gì nhỏ để góp phần giúp người
lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà năng xuất lao động tăng lên gấp nhiều lần, đồng thời
đảm bảo được độ chính xác cao. Nên em quyết định tìm hiểu và thi công một mạch đếm và

Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy

SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 8

4. PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN:
Để hoàn chỉnh mạch đếm phân loại sản phẩm có đặt trước số đếm cần thiết kế các khối
sau: khối nguồn 5V, khối thu phát hồng ngoại, khối phân loại, khối đếm, đặt trước số đếm,
khối so sánh, khối giải mã và hiển thị.
Phương án thực hiện:
 Khối thu phát hồng ngoại:
 Dùng Led thu và Led phát hồng ngoại. Việc dùng Led phát và thu hồng ngoại có nhiều
nhược điểm. Hạn chế của khối thu phát hồng ngoại khi dùng Led phát và Led thu là dễ bị
nhiễu do ánh sáng trắng đi vào mắt thu và khoảng cách giữa led thu và led phát còn hạn chế.
 Dùng cảm biến (gồm cả phần phát và thu), phần phát thường dùng laser có tính định
hướng cao và ổn định, để phát ra ánh sáng mục đích chống nhiễu so với các loại ánh sáng
khác và chính xác hơn. Phần thu là transistor quang để thu ánh sánh hồng ngoại.
 Khối đếm và hiển thị:
 Thiết kế và lắp đặt mạch dùng IC số.
Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy

SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 9

 Thiết kế và lắp đặt mạch dùng vi xử lý.
 Thiết kế và lắp đặt mạch dùng vi điều khiển.
 Khối so sánh
 Thiết kế và lắp đặt mạch dùng IC 7485
 Thiết kế và lắp đặt mạch dùng IC 74688

Hình 1.1.1: Hình ảnh thực tế IC 7490

Hình 1.1.2: Sơ đồ chân IC 7490

Hình 1.1.3: Bảng trạng thái
Hình 1.1.4: Các chân điều khiển

Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy

SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 11

- IC 7490 là IC thuộc họ TTL có công dụng đếm mã nhị phân chia 10 mã hóa BCD.
- Chân 1, 14 là chân nhạn xung CLK.
- Chân 8, 9, 11, 12 là 4 chân ngõ ra, tương ứng là Q
C
,Q
B
,Q
D
, Q
A
.
- Chân 5: Cấp nguồn cho IC.
- Chân 10: nối mass.
- Các chân R0(1), R0(2), R9(0), R9(1) tương ứng với các chân 2, 3, 6, 7 là các chân
thiết lập. Khi cho R0 = 1 thì bộ đếm được xóa về 0 và các ngõ ra ở mức thấp. Khi
cho R9 = 1 thì IC ở trạng thái đặt trước số 9 (1001). Khi R9 =0 thì IC đếm bình
thường.

2. IC 7447

+ Chân số 1 (Input): Chân nối với nguồn đã chỉnh lưu nguồn vào từ 5V đến 18V.
+ Chân số 2 (Mass): Nối GND.
+ Chân số 3 (Output): Ngõ ra đã được ổn áp là 5V.
 Thông số cơ bản:
- Dòng cực đại có thể duy trì 1A.
- Dòng đỉnh 2.2A.
- Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W.
- Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W.

4. IC 7430

Hình 1.3.1: Hình ảnh thực tế LM 7805

Hình 1.3.2: Sơ đồ chân LM7805 Hình 1.4.1: Hình ảnh thực tế IC7430
Hình 1.4.2: Sơ đồ chân IC7430

Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy

SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 14 - IC 7430 là IC cổng NAND 8 ngõ vào.
- Các chân 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11, 12 là các ngõ
vào tương ứng các ngõ vào A, B, C, D, E,

- Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt
thường, có bước sóng khoảng từ 0.86µm đến 0.98µm. Tia hồng ngoại có vận tốc truyền
bằng vận tốc ánh sáng.
- Led phát: Là diode phát quang, một linh kiện bán dẫn thuộc nhóm điện quang, có một
chuyển tiếp P-N.
- Các diode phát quang này sẽ phát sáng khi có dòng điện thuận chạy qua nó.
- Led phát: Là diode quang, đó là một chuyển tiếp P-N, có cấu trúc sao cho ánh sáng dễ
dàng chiếu lên bề mặt phiến bán dẫn.

Hình 1.6.1: Led phat
Hinh 1.6.2: Led thu

Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy

SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 16 Chương 2. THIẾT KẾ
1. SƠ ĐỒ KHỐI
1.1 Sơ đồ khối


xung cho bộ đếm sản phẩm thấp.
 Khối đếm: nhận xung điện và đếm lên khi điện áp thay đổi theo cạnh xuống của xung
(tăng 1 khi điện áp đổi từ 5V xuống 0V).
 Khối giải mã và hiển thị: giải mã Led 7 đoạn và hiển thị số ra Led 7 đoạn Anode chung.

 Khối đặt trước số sản phẩm cần đếm: SW-8 được nối với điện trở kéo lên. Nếu SW
gạt OFF thì ngõ ra tương ứng sẽ ở mức 1. Nếu SW gạt sang ON thì ngõ ra sẽ có giá trị
tương ứng của tín hiệu nối với SW đó. Như vậy nếu muốn đặt trước số sản phẩm cần
đếm là 17 thì ta sẽ gạt các SW ứng với các tín hiệu Q4 và Q3 sang ON. Khi bộ đếm đếm
đến 18 (0001 1000) thì ngõ ra của IC7430 xuống mức 0. Tín hiệu qua IC7414 thành
mức 1 tác động vào chân R0 của IC đếm 7490 làm mạch đếm Reset về 00.
 Khối nguồn: cung cấp nguồn 5V cho toàn mạch hoạt động.

2. THIẾT KẾ
2.1 Khối nguồn
 Yêu cầu thiết kế:
Mạch nguồn biến đổi từ nguồn AC sang nguồn điện áp 1 chiều 5V DC.
 Sơ đồ mạch:
Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy

SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 18

 Tính toán thiết kế:
Tính toán chọn tụ:
- Điện áp AC 15V khi qua cầu diode sẽ thành điện áp DC.
- Khi không có tụ lọc C7:    (2.1)
- Độ gợn sóng tại ngõ ra cầu diode:    (2.2)

1
VO
3
G
ND
2
U6
7805
R7
330
A
K
D9
LED-GREEN
VCC
1
2
J6
CONN-SIL2
+
-
C7
2200u
+
-
C8
1000u
C9
104
C10HNC
VCCVCCVCC VCC
A
K
D1
LED
R1
220
A
K
D2
LED
R2
10k
3
2
1
8
4
U1:A
LM358N
+
1
-
2
C1

LED
R4
220
A
K
D4
LED
R5
10k
+
1
-
2
C2
1nF
R6
10k
VCC
+
1
-
2
C4
1nF
HONG NGOAI THAP
3
2
1
8
4

- Giả sử cần Vled=2V, cần led sang ở dòng 15mA.
- Khi đó R=


=0.2kΩ
- Nên ta phải chọn điện trở hạn dòng >0.2 kΩ. Ta chọn R= 220 Ω.
 Nguyên lý hoạt động:
- Khi không có sản phẩm đi qua, led thu nhận được ánh sáng hồng ngoại, led thu dẫn
làm điện trở led thu giảm mạnh, làm Input+< Input- của opamp LM358 làm ngõ ra
Vo=0V.
- Khi có sản phẩm đi qua, led thu không nhận được ánh sáng hồng ngoại, led thu ngưng
dẫn, điện trở led thu rất lớn, có thể coi như hở mạch, làm Input+ > Input- của opamp
LM358 làm ngõ ra Vo=5V.
- Khi trạng thái thu của led thu thay đổi thì sẽ tạo ra xung cấp cho mạch đếm.
2.3 Khối phân loại sản phẩm
 Yêu cầu thiết kế:
Nhận xung điện từ 2 khối phát hiện sản phẩm, phân loại sản phẩm thấp và cao, tạo
xung kích cho các IC đếm.
- Sản phẩm cao: Khi sản phẩm cao đi qua thì cả 2 bộ thu phát đều có xung.
- Sản phẩm thấp: Khi sản phẩm thấp đi qua thì chỉ có bộ thu phát hồng ngoại thấp có
xung.
- Bộ đếm cao đếm khi có xung từ bộ thu phát cao.
Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy

SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 22

- Bộ đếm thấp chỉ đếm khi có xung từ bộ thu phát thấp và không có xung từ bộ thu phát
cao.

 Sơ đồ mạch:


- Khi sản phẩm cao đi qua thì có xung ở HNC, HNT nên bộ đếm cao sẽ đếm. Bộ đếm
thấp sẽ không đếm vì ngõ vào của cổng AND là nghịch đảo nhau nên ngõ ra SPT luôn
bằng 0.
2.4 Khối đặt trước số sản phẩm
 Yêu cầu thiết kế:
Đặt trước được số sản phẩm bất kì, dùng SW.

 Sơ đồ mạch  Tính toán thiết kế:
Từ yêu cầu thiết kế nên ta thực hiện như sau:
- 8 ngõ ra Q0-Q7 nối với 8 chân của SW-8, 8 chân còn lại của SW-8 nối với điện trở
kéo lên và nối vào 8 chân ngõ vào của IC 7430. Theo đó ngõ ra chân số 8 của IC7430
chỉ bằng 0 khi tất cả ngõ vào đều ở mức 1.
- Nếu SW gạt OFF thì ngõ ra tương ứng sẽ ở mức 1. Nếu SW gạt sang ON thì ngõ ra
sẽ có giá trị tương ứng của tín hiệu nối với SW đó.
Hình 2.2.5: Khối đặt trước số sản phẩm cần đếm
Q
4
Q
3
Q
0
Q
1
Q
2
Q

11
12
8
U16
74LS30
2
3
4
5
6
7
8
9
1
RP1
RESPACK-8
Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy

SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 24

- Khi muốn đặt sản phẩm kết thúc tại vị trí nào ta ON SW tại vị trí đó.
- Ví dụ ta muốn đặt sản phẩm kết thúc là 84 ta tiến hành ON/OFF SW từ Q7 đến Q0
như sau: 10000100 (Với 1 là ON SW, 0 là OFF SW).
- Lưu ý: IC 7490 đếm số BCD từ 0-9, không thể đặt sản phẩm là 1010 (số 10) được.
2.5 Khối đếm, giải mã và hiển thị
 Yêu cầu thiết kế:
Nhận xung tín hiệu từ khối phân loại sản phẩm, đếm, giải mã và hiển thị số sản phẩm
từng loại lên Led 7 doan Anode chung.

 Sơ đồ mạch

74LS90
A
7
QA
13
B
1
QB
12
C
2
QC
11
D
6
QD
10
BI/RBO
4
QE
9
RBI
5
QF
15
LT
3
QG
14
U13

12
C
2
QC
11
D
6
QD
10
BI/RBO
4
QE
9
RBI
5
QF
15
LT
3
QG
14
U15
74LS247
VCC
VCC
VCC VCC
R19
10k
1
2

10
9
RN2
330
A1
C1
E1
F1
CA1
B1
D1
G1
DP1
CHIEN3
7SEG-MPX1-CA
A1
C1
E1
F1
CA1
B1
D1
G1
DP1
CHIEN4
7SEG-MPX1-CA
1
2
BT2
BUTTON