BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

MỤC LỤC
Trang

Trang

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, đất nước ta ngày càng phát triển. Công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6
MỞ ĐẦU

a. Đặt vấn đề.

Trong thời đại công nghiệp ngày nay, việc làm của con người ở trong các nhà
máy, các xí nghiệp đang được robot hóa và máy móc hóa nhằm đem đến độ chính xác
và tiết kiệm lâu dài về kinh phí sản xuất cho các chủ đầu tư. Vì thế, em xin giới thiệu
một mạch đơn giản được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy, các xí nghiệp đó là
mạch đếm và phân loại sản phẩm.
Mạch đếm sản phẩm giúp ích rất nhiều cho con người trong việc rút ngắn thời
gian sản xuất, tiết kiệm được sức khỏe con người, sử dụng ít nhân công từ đó làm giảm
đi hao phí về tài chính cho các công ty.
Mạch đếm sản phẩm của em dưới đây chỉ là một mô hình thu nhỏ và điển hình
cho các máy đếm sản phẩm trong công nghiệp, nhưng nó hội tụ đủ các tính năng cơ
bản của một máy đếm sản phẩm trong công nghiệp sản xuất và chế tạo.
b. Mục đích yêu cầu phạm vi đề tài.

Trong đồ án này em thực hiện mạch đếm sản phẩm bằng phương pháp đếm
xung. Như vậy mỗi sản phẩm đi qua trên băng chuyền phải có một thiết bị để nhận biết
sản phẩm,thiết bị này gọi là cảm biến. Khi một sản phẩm 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. Tuy nhiên mỗi khu vực sản xuất
hay mỗi ca sản xuất lại yêu cầu với số đếm khác nhau vì thế phải có sự linh hoạt trong
việc cài đặt số đếm. Bộ phận chuyển đổi trực quan nhất là bàn phím. Khi cần thay đổi
số đếm người sử dụng chỉ cần nhập số đếm ban đầu vào và mạch sẽ tự động đếm.khi
sản phẩm được đếm bằng với số đếm cài đặt thì mạch sẽ đếm lượt mới với số đếm ban
đầu. Từ đây suy ra mục đích yêu cầu của đề tài:


Bộ phận cảm biến và bộ phận đếm,hiển thị.
Bộ phận cảm biến:gồm phần phát và phần thu.phần phát dùng led phát sáng các

-

màu tương ứng. Phần thu dùng photoresistor để thu ánh sáng từ nguồn phát.
Bộ phận đếm và hiển thị: có nhiều phương pháp để thiết kế mạch hiển thị như:
sử dụng IC số, vi xử lý, vi điều khiển.mỗi phương pháp có những ưu và nhược

điểm riêng.
d. Chọn phương án thiết kế.
 Mạch đếm sản phẩm dùng IC số.
 Ưu điểm:
- Cho phép tăng hiệu xuất lao động.
- Đảm bảo độ chính xác cao.
- Tần số đáp ứng của mạch nhanh,cho phép đếm với tần số cao.
- Khoảng cách đặt phần phát và phần thu xa nhau cho phép đếm những sảng


phẩm lớn.
Tổn hao công xuất bé, mạch có thể sử dụng pin hoặc acquy.
Khả năng đếm rộng.
Giá thành rẻ.
Mạch đơn giản dễ thực hiện
Nhược điểm:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


máy vi tính.
 Mạch đếm sản phẩm dùng vi điều khiển.

Ngoài những ưu điểm có được của hai phương pháp trên phương pháp này còn



-

có những ưu điểm:
Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với những chương trình có

-

quy mô nhỏ, rất tiện lợi mà vi xử lí không thực hiện được.
Nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính trong khi đó vi xử lí giao tiếp
song song.
Chính vì những ưu điểm này nên em chọn phương pháp đếm sản phẩm dùng kỹ
thuật vi điều khiển.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.

1.1.

LÝ THUYẾT ÁNH SÁNG – SỰ HẤP THỤ VÀ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG.

Ánh sáng có hai tính chất cơ bản là sóng và hạt.
1.1.1. Dạng sóng ánh sáng.
Dạng sóng ánh sáng là sóng điện từ phát ra khi có sự chuyển điện tử giữa các
mức năng lượng của nguyên tử nguồn sáng. Các sóng này có vận tốc truyền đi trong
chân không là c=299792 km/s, trong môi trường vật chất là: v=c/n (n: chiết suất của
môi trường). Tần số f và bước sóng λ của ánh sáng liên hệ với nhau qua biểu thức
λ=v/f , trong chân không λ=c/f.
Phổ ánh sáng được biểu diễn như hình 1:

Hình 2.1: Phổ ánh sáng.
1.1.2. Tính chất hạt.

Tính chất hạt thể hiện qua sự tương tác của nó với vật chất. Ánh sáng bao gồm
các hat photon mang năng lượng WØ phụ thuộc duy nhất vào tần số:
WØ=h λ
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3



SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

bước sóng khác nhau. Vật màu đen có khả năng hấp thụ tất cả các bước sóng mà không
phản chiếu bất kỳ ánh sáng nào.
1.2.
CƠ SỞ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG.
1.2.1. Giới thiệu sơ lược về bộ vi điều khiển 8051 (AT89S52).
1.2.1.1.
Đặc điểm IC vi điều khiển 8051.
 4 kbyte ROM
 128 byte RAM
 4 port I/O 8 bit
 2 bộ định thời
 1 cổng nối tiếp
 6 nguồn ngắt
 Nhưng thực tế hiện nay ta hay sử dụng 8052 (AT89S52) cũng là một thành viên

họ 8051 . 8052 có tất cả các đặc tính của 8051 ngoài ra còn có thêm 4 kbyte
ROM, 128 byte RAM và một bộ định thời.

1.2.1.2.

Cấu trúc bên trong IC AT89S52.

Từ trạng thái chương trình PSW (Program Status Word )
Bốn băng thanh ghi
Con trỏ ngăn xếp
Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và
logic
Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có khả

năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài.
Chương trình đang chạy có thể dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên
trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm định thời hoặc
cugx có thể là giao diện nối tiếp.
Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm.
Các cổng ( Porto, Port1, Port2, Port3 ) sử dụng vào mục đích điều khiển .
Trong vi điều khiển AT89S52 có hai thành phần quan trọng khác là bộ nhớ và các
thanh ghi.
Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh.
Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong qua trình xử lý. Khi CPU làm việc nó
làm thay đổi nội dung của các thanh ghi.
1.2.1.3.
Chức năng của các chân AT89S52.
a. Sơ đồ chân của IC AT89S52.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6


6

 Port2 (P2.0-P2.7):

Port 2 là một Port công dụng kép trên các chân 21-28 được dùng như các đường
xuất nhập hoặc là byte cao cua Bus địa chỉ với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng.
Hình 2.6: Cấu trúc các chân trên Port2

 Port3 (P3.0-P3.7):

Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất nhập còn có một chức năng riêng, cụ
thể như bảng 2.1 :
Bảng 2.1 : Chức năng của các chân trên Port 3.

Port

Tên

Chức năng chuyển đổi

P3.0

RXD

Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp

P3.1

TXD


T1

Ngõ vào của Timer/Counter 1

P3.6

WR\

Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7

RD\

Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

PSEN ( progaram store enable ): PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu
điều khiển để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE
(Ouput Enable ) của một EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh.
PSEN sẽ ở mức tháp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được
đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lênh của AT89S52 sẽ giải mã lệnh.
Khi thi hành chương trình trong ROM nội ( AT89S52) sẽ ở mức thụ động (mức cao).
ALE ( Address Latch Enable ): tín hiệu ra ALE tên chân 30 tương hợp với các
thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088, 8086 dùng ALE một cách tương tự cho làm
việc giải các kênh, các bus địa chỉ và dữ liệu khi port0 được dùng trong chế đọ chuyển
đổi của nó: vừa là bus dữ liệu và là bus thấp của địa chỉ. ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ
vào một thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường port0
dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nửa sau chu kỳ của bộ nhớ.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ băng 1/16 lần tần số dao động trên chíp và có
thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên AT89S52 là 12MHz

vùng nhớ chương trình và dữ liệu tách biệt cho phép bộ nhớ dữ liệu được truy cập bởi
địa chỉ 8 bit, có thể được lưu trữ với tốc độ cao và được vận hành bởi một bộ CPU 8 bit.
Tuy nhiên, địa chỉ bộ nhớ dữ liệu 16 bit cũng có thể được tạo ra thông qua thanh ghi con
trỏ dữ liệu (DPTR).
Bộ nhớ chương trình có thể chỉ được đọc. Chúng có thể là bộ nhớ chương trình
64 Kbyte có khả năng định địa chỉ trực tiếp. Để đọc được nội dung từ bộ nhớ chương
trình ngoài cần xác định trạng thái phù hợp cho chân /PSEN.
Bộ nhớ dữ liệu chiếm một vùng địa chỉ riêng biệt so với bộ nhớ chương trình.
64Kbyte bộ nhớ ngoài có thể được định địa chỉ trực tiếp trong vùng bộ nhớ dữ liệu
ngoài, CPU tạo ra tin hiệu đọc và ghi (/RD, /WR) để truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài.
Bộ nhớ chương trinh ngoài và bộ nhớ dữ liệu ngoài có thể được kết hợp bởi các
tin hiệu /RD và /PSEN để đưa vào một cổng AND và sử dụng đầu ra của cổng này để
đọc nội dung từ bộ nhớ dữ liệu/ chương trình ngoài.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

Hình 2.7: Bộ nhớ dữ liệu trong.
AT89S52 có bộ nhớ dữ liệu chiếm một khoảng không gian bộ nhớ độc lập với bộ
nhớ chương trình. Dung lương của RAM nội trú ở họ VĐK này là 128 byte, được định
địa chỉ từ 00h đến 7Fh.phạm vi địa chỉ từ 80h đến Ffhdanhf cho SFR. Tuy nhiên bộ V
ĐK cũng có thể làm việc với RAM ngoại trú có dung lượng cực đại là 64 Kbyte được
định địa chỉ từ 0000h đến FFFFh.
-


chỉ thông qua 1 lệnh. Ngoài ra các cổng xuất/ nhập cũng có thể được định địa chỉ dạng
bit, điều này làm đơn giản việc giao tiếp bằng phần mềm với các thiết bị xuất/ nhập đơn
bit.
Vùng nhớ còn lại gồm 80 byte có địa chỉ từ 30h đến 7Fh được dành riêng cho
người sử dụng để lưu trữ dư liệu. Đây có thể là vùng RAM đa mục đích. Có thể truy cập
vùng nhớ này bằng địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các thanh ghi (R0 hoặc R1)
ở dạng mức byte.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

Bảng 2.2: Bộ nhớ dữ liệu trên chip của AT89S52
7F
30
2F
2E
2D
2C
2B
2A
29
28
27
26
25

17
0F
07

7E
76
6E
66
5E
56
4E
46
3E
36
2E
26
1E
16
0E
06

7D
75
6D
65
5D
55
4D
45
3D

53
4B
43
3B
33
2B
23
1B
13
0B
03

7A
72
6A
62
5A
52
4A
42
3A
32
2A
22
1A
12
0A
02

79

08
00

Dành cho các thanh ghi
đặc biệt (SFR)

Bank3
Bank2
Bank1

Bank thanh ghi 0 (mặc định cho R0R7)
b. Bộ nhớ chương trình ngoài và bộ nhớ dữ liệu ngoại trú.
 Bộ nhớ chương trình ngoại trú.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

Hình 2.8: Truy cập bộ nhớ chương trình ngoài.
Bộ nhớ chương trình ngoài là bộ nhớ chỉ đọc, được cho phép bởi tín hiệu /PSEN.
Khi có một EPROM ngoài việc sử dụng, cả P0 và P2 đều không còn là các cổng I/O
nữa. Khi bộ V ĐK truy cập bộ nhớ chương trình ngoại trú, nó luôn sử dụng kênh địa chỉ
16 bit thông qua P0 và P2.
Một chu kì máy của bộ V ĐK có 12 chu kì dao động. Nếu bộ dao động trên chíp
có tần số 12MHz, thì một chu kì máy dài


P0 và P2) hoặc 1 byte ( thông qua cổng P0).
Từ sơ đồ trên ta thấy:
 /EA được nối với +Vcc để cho phép vi điều khiển với bộ nhớ chương trình nội

trú
 /RD nối với đường cho phép xuất dữ liệu (/OE_ Output data Enable) của Ram.
 /WR nối với đường cho phép ghi dữ liệu (/WE_Write datab Enable) của Ram.
Nguyên lý truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoại trú được thể hiện bằng các đồ thị thời
gian. Tuy nhiên, tùy thuộc vào nhiệm vụ đọc dữ liệu từ bộ nhớ hay ghi dư liệu vào bộ
nhớ mà nguyên lý truy cập bộ nhớ dữ liệu là khác nhau.
-

Quá trình đọc dữ liệu ngoại trú, bộ vi điều khiển phát ra một xung chốt địa chỉ
(ALE) cho chốt bên ngoài (LATCH) trong mỗi chu kỳ máy, tồn tại trong 2 chu
kỳ dao động từ P2_S4 đến P1- S5. Để địa chỉ hóa bộ nhớ dữ liệu ngoài, byte
thấp của địa chỉ từ thanh ghi con trỏ (DPL) hoặc Ri của VĐK được xuất qua
cổng P0 trong khoảng các trạng thái S5 của chu kì máy trong chu kì lệnh. Tiếp
theo byte thấp của địa chỉ từ bộ nhớ chương trình (PCL) cũng được xuất qua

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

cổng P0 đua tới bộ đếm chương trình để thực hiện lệnh tiếp theo. Byte cao của
địa chỉ từ DPTR (DPH) của VĐK được xuất qua cổng P2 trong khoảng thời
gian từ S5 đến S4 của chu kì máy tiếp theo. Sau đó byte cao của địa chỉ từ PC

Một định nghĩa đơn giản của timer là một chuỗi các flip – flop chia đôi tần số nối
tiếp nhau, chúng nhận tín hiệu vào làm nguồn xung nhịp. Ngõ ra của tần số cuối làm
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THỂ _ ĐIỆN TỬ 2-K3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

nguồn xung nhịp cho flip – flop báo tràn của timer (flip – flop cờ). Giá trị nhịp phân
trong các flip – flop của timer có thể xem như số đếm số xung nhịp từ khi khởi động
timer. Vi dụ timer 16 bit sẽ đếm lên từ 0000h đến FFFFh. Cờ báo tràn sẽ lên 1 khi số
đếm tràn từ FFFFh đến 0000h.
AT89S52 có 2 timer 16 bit, mỗi timer có 4 cách làm việc. Người ta sử dụng các
timer để định khoảng thời gian: đếm sự kiện hoặc tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong
AT89S52.
Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở một khoang
đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện
một tác động như kiểm tra trạng thái của các cửa ngõ vào hoặc gửi các sự kiện ra các
ngõ ra. Các ứng dụng khác có thể sử dụng viêc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đo
thời gian trôi qua giữa hai sự kiện.
Đếm sự kiện dùng để xác định số lần xảy ra của một sự kiện. Một sự kiện là bất
cứ tác động ngoài nào có thể cung cấp một chuyển trạng thái trên một chân của
AT89S52. Các timer cũng có thể cung cấp xung nhịp tốc độ baud cho port nối tiếp trong
AT89S52.
Truy xuất timer của AT89S52 dùng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong
bảng 2.3:
Bảng 2.3: Truy xuất timer của AT89S52
STR



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM
6

TH0

Byte cao của timer 0

8Ch

TH1

Byte cao của timer 1

8Dh

b. Thanh ghi chế độ timer (TMOD).

Thanh ghi TMOD chứa hai nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho timer 0
và timer 1.
Bảng 2.4: Thanh ghi TMOD
Bit

1.2.1.6.

Tên



4

M0

1

Bit 0 của chế độ

3

GATE

0

Bit (mở) cổng

2

C/T

0

Bit chọn chế độ counter/timer

1

M1

0