BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI :

MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM

Ngành : KỸ THUẬT CƠ – ĐIỆN TỬ
Giảng viên hướng dẫn : Ngô Quang Đại
Sinh viên thực hiện : Cao Duy Cường
MSSV : 1711032256

Lớp : 17DCTA3


2

MỤC LỤC


3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………


4

1. PHẦN MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết của bài
Hiện nay thời đại khoa học phát triển, công nghệ hoạt động song song với con
người và phục vụ con người một cách tối ưu nhất. Ở các nhà máy xí nghiệp đang
sản xuất sản phẩm của mình trên những băng chuyền hiện đại, sản phẩm xuất ra
nhất nhanh với số lượng lớn vì vậy việc đếm sản phẩm xuất ra ở khâu cuối đối với
con người là một công việc rất khó. Vậy nên mạch đếm sản phẩm sẽ giúp chúng ta
kiểm soát được sản lượng cho ra tại mỗi băng chuyền một cách chính xác nhất.
1.2 Mục đích, yêu cầu
Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được số lượng sản
phẩm máy tạo ra một cách đơn giản, chính xác mà không tốn công sức lao động của
công nhân.
Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là phải hoạt động một cách chính xác, ổn định,
gọn nhẹ, dễ lắp đặt và dễ sửa chữa.
1.3 Phương pháp nghiên cứu
Dựa trên phương pháp nghiên cứu và phân tích đặc tính chức năng của các linh
kiện, các IC và áp dụng những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn của giảng
viên phụ trách để xây dựng lên một mạch chức năng đếm sản phẩm hoạt động tốt và
đúng với yêu cầu của đề tài.
1.4 Kết quả nghiên cứu
Mạch đếm sản phẩm là đề tài thuộc đồ án 1, nghiên cứu và thực hiện đồ án 1

giúp sinh viên làm quen được với cách học tự nghiên cứu. Với việc tự nghiên cứu
và thực hiện mạch đếm sản phẩm giúp sinh viên vận dụng được các kiến thức đã
học và sự hướng dẫn của giảng viên để thực hiện tốt mạch yêu cầu.

2. NỘI DUNG
2.1 Các linh kiện được sử dụng trong mạch đếm sản phẩm


5

Led hồng ngoại thu

Led hồng ngoại phát

Led 7 đoạn


6

Điện trở 470 Ohm

Điện trở 330 Ohm

Điện trở 10K


7

Biến trở 10K


Nút nhấn

Tụ 10uF


8

Tụ 100uF

Tụ 100nF

IC 4511


9

IC 4518

IC 4093

2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm


10

2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch
2.3.1 Giới thiệu sơ lược về nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của mạch đếm sản phẩm dựa trên nguyên tắt phát và thu
sóng hồng ngoại từ Led phát và Led thu tạo ra tín hiệu xung với 2 mức thấp ( 0V )
và mức cao ( 5V ) để cấp cho chân nhận xung clock của IC đếm ( IC 4518 ). IC

4518 có nhiệm vụ đếm số xung clock ở ngõ vào và chuyển đổi thành tín hiệu số
thuộc hệ số nhị phân ở ngõ ra và cấp cho ngõ vào của IC giải mã ( IC 4511 ), IC
4511 có chức năng chuyển đổi mã số từ số nhị phân thành mã số thập phân tại ngõ
ra và cấp cho Led 7 đoạn hiển thị số thập phân.

2.3.2 Phân tích nguyên lý hoạt động từng phần
a. Mạch phát tín hiệu hồng ngoại


11

Điện trở R có giá trị là 330 Ohm có giá trị hạng dòng cấp cho led phát hồng
ngoại.
Led phát IR 2 chân là led phát hồng ngoại, khi có dòng điện chạy qua thì phát ra
tín hiệu hồng ngoại một cách liên tục ra ngoài không gian theo hướng nhất định. Ở
mạch đếm sản phẩm ta chỉnh sao cho tín hiệu hồng ngoại phát ra từ led phát đi
thẳng đến led thu tín hiệu ở mạch thu hồng ngoại.
b. Mạch thu tín hiệu hồng ngoại
Led thu IR 2 là led thu hồng ngoại, led sẽ cho dòng điện đi qua nếu nó nhận được
tín hiệu hồng ngoại từ led phát, vì vậy ta phải chỉnh sao cho led thu hướng về tín
hiệu led phát.

Bình thường led thu nhận được tín hiệu hồng ngoại 1 cách liên tục, led thu dẫn
dòng điện từ nguồn qua biến trở 10K và xuống mass.
Khi sản phẩm đã đi qua thì led thu lại nhận được tín hiệu hồng ngoại và dẫn điện,
mức vào của cổng đảo là thấp nên ngõ ra ở mức cao. Sự thay đổi điện áp tại ngõ ra


12


của cổng đảo ( NOT ) từ mức thấp lên mức cao đã tạo ra xung clock cung cấp cho
bộ đếm.

Hình a

Hình b
Hình a là cấu trúc sơ đồ chân của IC 4093 với 4
cổng AND, với cổng AND ta có thể chuyển đổi
chức năng như cổng NOT ( sơ đồ tương đương như hình b ).
Điện trở R4 có giá trị từ vài trục Ohm cho đến vài trăm Ohm có tác dụng hạng
dòng diện cung cấp cho đèn led D3, D3 là led báo xung giúp ta có thể dễ dàng nhận
biết được mức áp của xung ra, nếu là mức thấp thì led tắt, mức cao thì led sáng
( trong mạch đếm sản phẩm sử dụng R4 có giá trị 150 Ohm ).
c. Bộ đếm với hai IC 4518 và bộ giải mã với ba IC 4511 điều khiển led 7 đoạn
hiển thị số
Giới thiệu IC đếm 4518 : Là IC được đóng gói theo dạng DIP 16, 4518 là IC có
chức năng đếm theo số trạng thái xung tại ngõ vào xung clock. IC 4518 gồm cả hai
bộ đếm mã số nhị phân, chân 16 lên nguồn, chân 8 nối mass, các chân 1, 2, 3, 4, 5,
6, 7 thuộc một bộ đếm và 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 thuộc bộ đếm thứ hai, hai bộ đếm
này có chức năng như nhau.

HÌNH DẠNG CỦA IC 4518


13

SƠ ĐỒ KHỐI CỦA IC 4518

Dựa vào sơ đồ khối của 4518 ta thấy hai bộ đếm tách biệt nhau, ta phân tích bộ
đếm phía trên gồm có chân 1 nhận xung clock, chân 2 là ngõ vào cho phép, nhìn

vào bảng sự thật ta sẽ nhận biết trạng thái của hai chân này. Nếu chân 1 nhận xung
từ mức thấp lên cao ( 0V – 5V ), chân 2 ở 5V hoặc chân 1 ở 0V và chân 2 chuyển
trạng thái từ cao xuống thấp ( 5V – 0V ) thì IC đếm lên 1 đơn vị. Các chân 3,4,5,6
ứng với Q0, Q1, Q2, Q3 thể hiện mã số BCD ở ngõ ra, chân số 7 Reset nếu ở mức
cao sẽ thiết lập lại trạng thái ban đầu của bộ đếm.

BẢNG SỰ THẬT IC 4518


14

Nguyên lý hoạt động của IC 4518: Với giản đồ xung và bảng chân trị của IC
4518 ta thiết kế mạch đếm sản phẩm với chân 1 clock nối mass, chân nhận xung
clock là chân 2 Enable, vì vậy khi xung cạnh xuống ( 5V – 0V ) thì IC đếm một đơn
vị. Với cách này khi đếm sản phẩm thì khi sản phẩm đi qua che tín hiệu hồng ngoại
đến led thu, điện áp tại anode led thu mức cao, qua cổng NOT có áp cao led sáng.
Khi sản phẩm đi qua, led thu nhận được tín hiệu hồng ngoại và dẫn điện, lúc này
ngõ ra tại cổng NOT là mức thấp. Tại thời điểm này, tín hiệu xung từ mức cao
xuống thấp cấp cho chân 2 enable và IC 4518 thực hiện đếm một đơn vị. Ngõ ra của
IC là Q0, Q1, Q2, Q3 hoạt động như giãn đồ xung biểu diễn, các chân này sẽ được
nối vào chân D1, D2, D3, D4 để IC 4511 tiếp tục nhiệm vụ của mình là giải mã từ
hệ số BCD và điều khiển led 7 đoạn hiển thị số thập phân.


15

GIÃN ĐỒ XUNG CỦA IC 4518

Giới thiệu IC giải mã 4511: Là IC đóng gói dạng DIP 16, IC 4511 có chức năng
là nhận tín hiệu với hệ số BCD từ các ngõ vào là D1, D2, D3, D4 để thực hiện giải

mã sang hệ số thập phân ở ngõ ra là Qa, Qb, Qc, Qd, Qe, Qf, Qg điều khiển led 7
đoạn hiển thị số thập phân.

HÌNH DẠNG IC 4511

Chân 4 BI có chức năng kiểm tra mạch, tích cực mức thấp, khi nối mass thì các
ngõ ra từ Qa đến Qg có mức áp là 0v, led 7 đoạn không sáng.


16

Chân 3 LT có chức năng chạy thử mạch, tích cực mức thấp, khi nối mass thì các
ngõ ra từ Qa đến Qg đều ở mức cao Vcc, led 7 đoạn hiển thị số 8.
Chân 5 LE là ngõ vào cho phép mạch hoạt động, tích cực mức thấp, khi nối mass
thì các chân LT và BI nối Vcc thì IC 4511 mới có chức năng giải mã.
Các chân 7, 1, 2, 6 tương ứng với các ngõ vào của tín hiệu BCD là D1, D2, D3,
D4 nhận tín hiệu từ Q0, Q1, Q2, Q3 từ IC 4518 để thực hiện việc giải mã từ hệ số
BCD sang thập phân.
Các chân 13, 12, 11, 10, 9, 15, 14 tương ứng các ngõ ra là Qa đến Qg, các ngõ ra
này cấp cho các chân a, b, c, d, e, f, g của led 7 đoạn loại Cathode chung hiển thị số
thập phân.
Chân 8 GND nối mass
Chân 16 Vcc nối nguồn dương

Sơ đồ chức năng chân IC 4511

Sơ đồ khối logic của IC 4511


17


Nguyên lý hoạt động của IC 4511: chức năng của IC 4511 trong mạch đếm sản
phẩm là nhận tín hiệu thuộc hệ số BCD từ IC 4518 của bộ đếm từ các chân ngõ vào
D1, D2, D3, D4 sau đó thực hiện giải mã và điều khiển led 7 đoạn thực hiện hiển thị
số thập phân.
Theo bảng sự thật của IC 4511, ta thấy với các tín hiệu BCD từ IC 4518 sau khi
thực hiện đếm sẽ cấp cho ngõ vào của IC 4511, các số nhị phân BCD sẽ được IC
4511 giải mã thành hệ số thập phân và điều khiển led 7 đoạn hiển thị số thập phân
từ 0 đến 9.

Bảng sự thật IC 4511


18

Led 7 đoạn Cathode chung: là một loại linh kiện điện tử thông dụng sử dụng
nhiều trong lĩnh vực điện tử số. Led 7 đoạn Cathode chung bao gồm 7 thanh led dài
giống nhau sắp xếp thứ tự như hình vẽ và được nối chung thì các Cathode của các
đoạn led ( nếu led 7 đoạn Anode chung thì các Anode được nối chung với nhau )
khi hoạt động các chân a, b, c, d, f, g được nối chung với ngõ ra của IC giãi mã tích
cực mức cao.

CÁC SỐ ĐƯỢC HIỂN THỊ TRÊN LED 7 ĐOẠN

2.3.3 Nguyên lý hoạt động tổng quát của mạch đếm sản phẩm


19

Sau khi nghiên cứu nguyên lý hoạt động của từng phần của mạch đếm sản phẩm

ta nghiên cứu chung về một khối thống nhất của mạch.
Khi có một sản phẩm đi ngang qua và che mất tín hiệu hồng ngoại từ led phát
đến led thu, mạch thu sẽ cho ra một xung clock cấp vào chân số 2 Enable của IC
4518, lúc này Ic 4518 có nhiệm vụ đếm lên một đơn vị thuộc hệ số BCD, số BCD
này xuất ra bởi các chân 3, 4, 5, 6 tương ứng Q0, Q1, Q2, Q3. Các chân này nối trực
tiếp lên các chân D1, D2, D3, D4 của IC giải mã 4511. IC 4511 có nhiệm vụ giải mã
từ hệ số BCD sang hệ số thập phân và xuất ra trên các chân từ Qa đến Qg được nối
với chân a, b, c, d, e, f, g của led 7 đoạn thông qua các điện trở có giá trị 150 Ohm
có tác dụng hạng dòng bảo vệ led 7 đoạn. Xung clock từ mạch thu hồng ngoại chỉ
cấp cho phần đếm hàng đơn vị của mạch. Để hiển thị được con số hàng trăm ta chỉ
việc nối chân 10 Enable của IC 4518 với chân 6 tương ứng Q3 của ngõ ra hệ số
BCD của hàng đơn vị. Tại vì nếu có 9 sản phẩm ta được đếm ở hàng đơn vị, lúc này
số BCD tương ứng với Q3, Q2, Q1, Q0 là 1001, Q3 tương ứng với 1 là mức cao,
nếu sản phẩm thứ 10 đi qua thì IC đếm với mã BCD không thể hiển thị số 1010 mà
trở về trạng thái lúc đầu là 0000, vậy Q3 từ mức cao về mức thấp đã tạo ra một
xung clock cấp cho bộ đếm hàng chục và bộ đếm hàng chục đếm lên một đơn vị.
Tương tự như vậy, bộ đếm hàng chục sau khi đếm đến hết 9 thì quay về 0, Q3 từ
mức cao về thấp cấp xung cho bộ đếm hàng trăm .
Với 2 IC 4518 có 2 bộ đếm, ta có 4 bộ đếm điều khiển 3 IC 4511 giải mã và
điều khiển 3 led 7 đoạn hiển thị số thập phân từ hàng đơn vị, chục, trăm. Như vậy
với 4 led hiển thị thì mạch đếm của của chúng ta có thể đếm được từ 000 đến 999
sản phẩm trước khi quay trờ về 000.
Để mở rộng con số sản phẩm được đếm ta chỉ việc nối Q3 của bộ đếm hàng
trước đó với ngõ vào xung clock của bộ đếm cho hàng tiếp theo.
Trong mạch còn có một nút Reset có tác dụng lập lại trạng thái ban đầu của mạch
tức là số 000.

3. ƯU – KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM



20

3.1 Ưu điểm
Mạch đếm sản phẩm có ưu điểm là mạch đơn giản, gọn nhẹ, hoạt động ổn định,
chính xác, dễ lắp đặt và sửa chửa. Mạch có giá trị thiết thực khi thực hiện đếm số
lượng sản phẩm được xuất ra từ các băng chuyền một cách chính xác, thay thế cho
việc đếm sản phẩm của 1 công nhân giúp tiết kiệm sức lao động . Mạch đếm sản
phẩm hoạt động với dòng điện một chiều 5V nên ít hao tốn nhiều năng lượng.
3.2 Những khuyết điểm của mạch đếm sản phẩm
Bên cạnh những ưu điểm thì mạch cũng tồn tại một số khuyết điểm như sau: tín
hiệu hồng ngoại từ led phát không đủ mạnh để truyền đi xa trong không gian nên để
led thu nhận được tín hiệu một cách mạnh và ổn định nhất thì khoảng cách của hai
led thu và led phát không quá xa. Chính vì vậy mà sản phẩm được đếm không quá
lớn, hạn chế của mạch đếm là chỉ đếm những sản phẩm có kích thước nhỏ như chai
bia, nước ngọt và các sản phẩm có kích thước nhỏ khác.
Vì mạch hoạt động theo nguyên lý nhận tín hiệu hồng ngoại tạo xung clock để
đếm nên khi hai sản phẩm đứng quá gần nhau thì tín hiệu hồng ngoại vẫn bị che
khuất nên mạch vẫn đếm cho một sản phẩm. Để khắc phục được nhược điểm này
thì yêu cầu các sản phẩm trên băng chuyền phải có một khoảng cách tối thiểu sao
cho tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến được với led thusau khi có một sản phẩm đi
qua.
4. KẾT LUẬN
Đồ án 1 là một bài tập lớn, một thử thách đối với sinh viên, tuy nhiên với đồ án 1
giúp cho sinh viên vận dụng một cách cụ thể kiến thức của mình đã học một cách
sáng tạo và làm quen dần với cách học tự nghiên cứu và thực hiện đồ án một cách
tốt nhất. Hơn thế nữa, đồ án 1 còn giúp sinh viên quen dần với cách làm các đồ án
tốt nghiệp sau này.


21

•

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Alldatasheet.com
Robocon.vn
AliExpress.com
Icdayroi.com