Mạch led hình trái tim Mạch led hình trái tim Mạch led hình trái tim Mạch led hình trái tim Mạch led hình trái tim Mạch led hình trái tim Mạch led hình trái tim Mạch led hình trái tim Mạch led hình trái tim
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG - - BÁO CÁO NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Đề tài: MẠCH LED HÌNH TRÁI TIM Nhóm thực hiện: Nhóm Các thành viên: GVHD: Hà Nội, 2-2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG - - BÁO CÁO NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG Đề tài: MẠCH LED HÌNH TRÁI TIM Nhóm thực hiện: Các thành viên: GVHD: Cán phản biện: Hà Nội, 2-2018 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Giảng viên đánh giá: Nhóm thực hiện: Tên báo cáo: Mạch LED hình trái tim Nhận xét Thầy Ngày: / /201 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghệ sinh để phục vụ người Con người nghiên cứu, xây dựng, sáng tạo, phát triển công nghệ sử dụng chúng nhiều lĩnh vực kinh tế, khoa học, văn hóa, nghệ thuật, giải trí Cơng nghệ vi điều khiển đời khơng nằm ngồi mục đích kể Vào năm đầu thập kỷ 70 kỷ 20, vi điều khiển đời sử dụng thiết bị đầu cuối, máy in, hệ thống tự động Theo dòng chảy thời gian, vi điều khiển ứng dụng nhiều vào sống thiết bị điện tử Vi điều khiển xung quanh chúng ta: máy giặt, lị vi sóng, điện thoại, máy tính, dây chuyền tự động, Ngày nay, vi điều khiển ứng dụng để sáng tạo quà độc đáo LED trái tim, LED sao, giày phát sáng, mạch LED nhấp nháy theo nhạc, Với mục tiêu nhằm thỏa mãn sở thích bước đầu làm quen với chun ngành Điện tử - viễn thơng, nhóm tác giả định tạo sản phẩm quen thuộc với bạn sinh viên: mạch đèn LED trái tim Vì kiến thức cịn hạn chế kỹ chưa tốt, chúng em mong thầy có ý kiến đánh giá, nhận xét phê bình để chúng em trau dồi nhiều kinh nghiệm trình học tập sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC .5 DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU PHẦN MỞ ĐẦU .6 Chương 1: Giới thiệu ý tưởng 1.1 Ứng dụng đèn LED sống 1.2 Lý chọn đề tài .7 1.3 Ứng dụng sản phẩm .7 Chương 2: Mô tả kỹ thuật 2.1 Yêu cầu chức .8 2.2 Yêu cầu phi chức .9 Chương 3: Lập kế hoạch 10 Chương 4: Thiết kế phần cứng .11 4.1 Sơ đồ khối 11 4.2 Sơ đồ khối chi tiết 12 4.3 Lựa chọn phương án tối ưu 13 4.3.1 Lựa chọn phương án tối ưu cho nguồn điện 13 4.3.2 Lựa chọn phương án tối ưu cho IC .14 4.3.3 Lựa chọn phương án tối ưu cho thạch anh 14 4.3.4 Lựa chọn phương án tối ưu cho đèn LED .15 4.4 Mạch nguyên lí 16 4.5 Mạch in 17 Chương 5: Thiết kế phần mềm .18 KẾT LUẬN 19 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ vị trí đèn .8 Hình 4.1 Sơ đồ khối mạch LED trái tim .9 Hình 4.2 Sơ đồ khối chi tiết mạch LED trái tim .10 Hình 4.3 Mạch nguyên lí mạch LED hình trái tim 16 Hình 4.4 Mạch in mạch LED trái tim .17 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Lựa chọn phương án tối ưu cho nguồn điện 13 Bảng 4.2 Lựa chọn phương án tối ưu cho IC 14 Bảng 4.3 Lựa chọn phương án tối ưu cho thạch anh 15 Bảng 4.4 Lựa chọn phương án tối ưu cho đèn LED .15 PHẦN MỞ ĐẦU Mạch LED hình trái tim đề tài quen thuộc sinh viên ngành kỹ thuật, đặc biệt sinh viên thuộc chuyên ngành điện tử Trong báo cáo đề tài mạch LED hình trái tim này, nhóm tác giả trình bày phần nhất đề tài mà không sâu vào yếu tố kỹ thuật, điện tử đề tài Bản báo cáo bao gồm phần mở đầu, chương phần kết luận Trong đó, chương Giới thiệu ý tưởng, Mô tả kỹ thuật, Kế hoạch, Thiết kế phần cứng Thiết kế phần mềm Chương 1: Giới thiệu ý tưởng 1.1 Ứng dụng đèn LED sống Đèn LED ứng dụng rộng rãi sống chúng ta, dễ dàng nhận thấy đèn LED nơi xung quanh biển quảng cáo, đèn trang trí, đèn giao thơng, Khơng để trang trí, đèn LED cịn sử dụng thẩm mĩ để làm đẹp da, nông nghiệp,ánh sáng đèn LED giúp kích thích cối sinh trưởng tốt 1.2 Lý chọn đề tài Nhóm tác giả đến định thực sản phẩm mạch LED hình trái tim mạch có ưu điểm sau Thứ nhất, mạch phổ biến, dễ sử dụng có tính ứng dụng cao Thứ hai, mạch LED hình trái tim có giá thành hợp lí với sinh viên, nên việc thực sản phẩm tiến hành thuận lợi Thứ ba, mạch LED hình trái tim có nhiều nguồn tham khảo nên phù hợp với sinh viên năm có kiến thức cịn hạn chế nhóm tác giả để thực hiện, đồng thời cách để nhóm trau dồi kỹ năng, kinh nghiệm học tập 1.3 Ứng dụng sản phẩm Mạch LED hình trái tim có ứng dụng thực tế sau: quà độc đáo, ý nghĩa tặng gia đình, bạn bè, người thân; trang trí nhà cửa, phịng riêng; trang trí đường phố, cửa hàng; làm biển hiệu, Chương 2: Mô tả kỹ thuật Trong phần này, nhóm tác giả trình bày chức kỹ thuật đồng thời chi tiết, thông số sản phẩm 2.1 Yêu cầu chức Hình 2.1 Sơ đồ vị trí đèn Theo Hình 2.1, nhóm tác giả phân chia đánh số đèn cụ thể sau: Các đèn 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 nằm Port (P0) Các đèn 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 nằm Port (P1) Các đèn 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31 nằm Port (P2) Các đèn 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32 nằm Port (P4) Một số hiệu ứng bật mạch LED hình trái tim: - Hiệu ứng 1: 32 đèn nhấp nháy Thời gian: 0,5 giây Số lần: - Hiệu ứng 2: Đèn P0 P2 nhấp nháy, đèn P1 P3 tắt ngược lại Thời gian: 0,7 giây Số lần: - Hiệu ứng 3:Các đèn sáng đan xen lẫn Thời gian: giây Số lần: - Hiệu ứng 4: đèn Port sáng tắt, đèn có số thứ tự nhỏ Port ngược lại Thời gian: giây Số lần: - Hiệu ứng 5: Các đèn Port sáng, đèn có số thứ tự nhỏ Port đó, sau tắt, đèn có số thứ tự lớn Port Thời gian: giây Số lần: - Hiệu ứng 6: Các đèn sáng theo chiều kim đồng hồ từ đèn số tắt theo chiều kim đồng hồ từ đèn số Thời gian: giây Số lần: - Hiệu ứng 7: Các đèn 1-8 25-32 sáng, đèn 9-24 tối ngược lại Thời gian: giây Số lần 5: - Hiệu ứng 8: Các đèn sáng từ phía đèn đèn 32 Thời gian: giây Số lần : Một số hiệu ứng khác Thứ tự chuyển hiệu ứng: 1-2-3-4-5-6-7-8- 2.2 Yêu cầu phi chức - Hoạt động tốt môi trường khô ráo, tránh tiếp xúc với nước - Bảo quản: độ ẩm 20 – 80%, nhiệt độ 20 – 50 độ C - Nguồn điện: pin 1,5V - Giá thành: 250.000 VNĐ - Khối lượng: 100g - Kích thước: 10cm x 10cm - Thời gian bảo hành: tháng - Thời gian phát hành: 27/12/2017 Chương 3: Lập kế hoạch Trong chương thứ hai, nhóm tác giả nêu lên mốc thời gian tương ứng trình thực sản phẩm, tương ứng với thời gian dự định cần thiết để hoàn thiện trình Bước 1: Lập mơ tả kỹ thuật Xây dựng mô tả kỹ thuật nhằm định hướng yêu cầu mà sản phẩm cần có Nhóm tác giả dự kiến hồn thiện mơ tả kỹ thuật từ ngày 1/11/2017 đến ngày 9/11/2017 Bước 2: Lập kế hoạch Xây dựng kế hoạch nhằm giúp cho q trình thực sản phẩm khơng bị chậm trễ giúp cho việc thực rõ ràng Thời gian dự kiến từ ngày 10/11/2017 đến ngày 20/11/2017 Bước 3: Thiết kế sơ đồ khối Việc thiết kế sơ đồ khối công việc bắt buộc sản phẩm kỹ thuật Nhờ có sơ đồ khối, kỹ sư phân hoạch rõ ràng phần sản phẩm có phương án tối ưu khối Nhóm tác giả dự định thực ngày 21/11/2017 Bước 4: Thiết kế chi tiết khối lựa chọn phương án tối ưu Bước bước quan trọng trình thực sản phẩm, thiết kế chi tiết khối nêu cụ thể chi tiết cần thiết khối, từ tìm phương án để thực Lựa chọn phương án tối ưu với mục đích so sánh phương án khác chi tiết khối, từ lựa chọn phương án tốt nhất, phù hợp nhóm tác giả sản phẩm Nhóm tác giả dự kiến thực từ ngày 22/11/2017 đến ngày 29/11/2017 Bước 5: Kiểm tra Kiểm tra chi tiết khối phương án cho khối để xem xét lựa chọn có khả thi, có vấn đề hay khơng Từ đó, nhóm tác giả định sửa lại phương án tiếp tục tiến hành bước Thời gian dự kiến từ ngày 30/11/2017 đến ngày 5/12/2017 10 Bước 6: Chế tạo sản phẩm Một bước tất yếu dự án, đề tài Do đặc thù bước chế tạo sản phẩm nên kéo dài đáng kể, đồng thời phát sinh vấn đề mà bước kiểm tra chưa nhận Nhóm tác giả dự định thực từ ngày 6/12/2017 đến ngày 23/12/2017 Bước 7: Bàn giao sản phẩm Công việc bước đơn giản tinh chỉnh lại sản phẩm, viết báo cáo, làm thuyết trình quay đoạn phim ngắn giới thiệu sản phẩm nhóm Thời gian dự kiến từ ngày 24/12/2017 đến ngày 26/12/2017 Chương 4: Thiết kế phần cứng Ở mục thứ ba, nhóm tác giả đưa cụ thể trình tự thiết kế phần cứng gồm sơ đồ khối, sơ đồ khối chi tiết, lựa chọn phương án tối ưu, sơ đồ nguyên lí mạch in 4.1 Sơ đồ khối Hình 4.1 Sơ đồ khối mạch LED trái tim Trên sơ đồ khối mà nhóm tác giả thiết kế Nhìn chung, sơ đồ khối mạch LED trái tim giống sơ đồ khối thiết bị điện tử khác, gồm có khối khối nguồn, khối điều khiển khối hiển thị 11 Trong đó, khối nguồn cung cấp lượng cho khối điều khiển khối hiển thị Khối điều khiển quy định tín hiệu đầu hiển thị khối hiển thị 4.2 Sơ đồ khối chi tiết Hình 4.2 Sơ đồ khối chi tiết mạch LED trái tim Theo Hình 2.1 Hình 2.2, chúng tơi thiết kế chi tiết sơ đồ khối làm ba khối khối nguồn, khối điểu khiển khối hiển thị 12 Khối nguồn có chức cung cấp lượng điện chiều cho mạch hoạt động đèn led phát sáng Khối điều khiển gồm công tắc, IC, khối tạo xung điện trở Cơng tắc có chức bật tắt thiết bị theo nhu cầu người sử dụng IC nạp mã lệnh có nhiệm vụ trực tiếp điều khiển đèn nháy Khối tạo xung gồm có thạch anh tụ điện với chức giúp dòng điện chạy mạch ổn định Bộ phận cuối khối điều khiển điện trở giúp đèn phát sáng tốt Khối cuối khối hiển thị có đèn LED xếp thành hình trái tim với nhiệm vụ phát sáng theo chương trình viết 4.3 Lựa chọn phương án tối ưu Lựa chọn phương án tối ưu cho phần việc làm cần thiết để sản phẩm trở nên tốt nhất, đồng thời tiết kiệm tối đa chi phí thực sản phẩm Trong phần này, nhóm tác giả trình bày lựa chọn phương án tối ưu cho nguồn điện, IC, thạch anh đèn LED 4.3.1 Lựa chọn phương án tối ưu cho nguồn điện Bảng 4.1 Lựa chọn phương án tối ưu cho nguồn điện Phương án Pin đồng tiền Pin thỏ Sạc điện thoại Tiêu chí Giá thành (0,4) Đặc điểm (0,6) 4.000VNĐ Tiện lợi, nhanh Đ: 9/10 hết pin Đ: 8/10 3.000VNĐ Tiện lợi, pin Đ: 10/10 lâu dài Đ: 10/10 20.000VNĐ Bất tiện Đ: 5/10 Đ: 6/10 Điểm trung bình Kết luận 8,4 Khơng chọn 10 Chọn 5,6 Khơng chọn Nhóm tác giả đưa phương án lựa chọn cho nguồn điện pin đồng tiền, pin thỏ sạc điện thoại Đối với phương án này, nhóm tác giả đặt thơng số đặc điểm quan trọng nên đặt trọng số 0,6 cho tiêu chí này, 0,4 cho giá thành Pin đồng tiền pin thỏ có giá thành rẻ sạc điện thoại, đồng thời tiện lợi sạc điện thoại thực tế Mặt khác, pin đồng tiền pin thỏ, pin đồng tiền có giá thành đắt tiêu tốn nhiều điện so với pin thỏ 13 Sau xem xét thơng số, nhóm tác giả tiến hành đánh giá cho điểm thông số Sau đánh giá thơng số, nhóm tác giả tính điểm trung bình phương án đưa lựa chọn pin thỏ với 10 điểm tuyệt đối so với pin đồng tiền sạc điện thoại 4.3.2 Lựa chọn phương án tối ưu cho IC Bảng 4.2 Lựa chọn phương án tối ưu cho IC Giá thành Phương án (0,1) Tiêu chí đánh giá Tần số Dung lượng hoạt động (0,2) Cách nạp mạch (0,5) Điểm trung Kết luận Không chọn Chọn (0,2) IC 89C52 11.000đ 0-24MHz 128 Byte RAM Song song bình IC 89S52 Đ: 10/10 12.000đ Đ: 10/10 Đ: 10/10 Đ: 8/10 0-24MHz 128 Byte RAM Nối tiếp 9,95 Đ: 9,5/10 Đ: 10/10 Đ: 10/10 Đ: 10/10 Nhóm tác giả đưa lựa chọn cho IC IC89C52 IC89S52 loại IC phổ biến, giá thành phù hợp tính tốt thị trường Đối với phương án này, nhóm tác giả đặt thơng số cách nạp mã lệnh cho mạch quan trọng nên đặt trọng số 0,5 cho yếu tố này, tiếp sau tần số hoạt động (0,2) dung lượng (0,2), cuối giá thành (0,1) Sau xem xét thơng số, nhóm tác giả tiến hành đánh giá cho điểm thông số Sau đánh giá thơng số, nhóm tác giả tính điểm trung bình phương án đưa lựa chọn IC 89S52 với điểm 9,95 so với điểm IC 89C52 4.3.3 Lựa chọn phương án tối ưu cho thạch anh Bảng 4.3 Lựa chọn phương án tối ưu cho thạch anh 14 Giá thành Tiêu chí đánh giá Tần số Dung sai (0,2) Phương án (0,5) Nhiệt độ tần số hoạt động (0,2) (0,1) Điểm trung Kết luận Thạch anh 2.000VNĐ 12 MHz 20 ppm 20-70C bình 10 Chọn chân Thạch anh Đ: 10/10 Đ: 10/10 2.500VNĐ MHz Đ: 10/10 20 ppm Đ: 10/10 20-70C 8,8 Không Đ: 10/10 Đ: 10/10 chân Đ: 9/10 Đ: 8/10 chọn Chúng đưa lựa chọn cho thạch anh thạch anh chân 12Mhz thạch anh chân 4Mhz Sau xem xét thông số, tiến hành đánh giá cho điểm thông số Đối với phương án này, đặt thông số tần số quan trọng nên đặt trọng số 0,5, tiếp sau giá thành (0,2) dung sai tần số (0,2), cuối nhiệt độ hoạt động (0,1) Sau đánh giá thơng số, chúng tơi tính điểm trung bình phương án đưa lựa chọn thạch anh chân 12MHz với điểm 10 so với điểm 8,8 thạch anh chân 4MHz 4.3.4 Lựa chọn phương án tối ưu cho đèn LED Bảng 4.4 Lựa chọn phương án tối ưu cho đèn LED Phương án Giá thành (0,4) Tiêu chí Đặc điểm (0,6) LED siêu 500VNĐ/bóng Ánh sáng đẹp, khơng sáng Đ: 9/10 chói mắt, bền LED 400VNĐ/bóng Đ: 10/10 Ánh sáng kém, thường Đ: 10/10 bền Điểm trung Kết luận bình 9,6 Chọn 8,8 Khơng chọn Đ: 8/10 Nhóm tác giả đưa lựa chọn cho bóng đèn LED đèn LED siêu sáng đèn LED thường 15 Đối với phương án này, nhóm tác giả đặt tiêu chí đặc điểm quan trọng nên đặt trọng số 0,6, tiêu chí giá thành có trọng số 0,4 Đèn LED siêu sáng đặt đèn LED thường bù lại, ánh sáng đẹp hơn, khơng chói mắt bền so với đèn LED thường Sau xem xét thơng số, nhóm tác giả tiến hành đánh giá cho điểm thông số Sau đánh giá thơng số, nhóm tác giả tính điểm trung bình chọn phương án đèn LED siêu sáng với điểm trung bình 9,6 4.4 Mạch ngun lí Hình 4.3 Mạch ngun lí mạch LED hình trái tim Từ Hình 4.3 mạch ngun lí, nhóm tác giả trình bày số chức link kiện Trước tiên, IC 89S52 với 32 chân nối với điện trở, chân XTAL nối với mạch tạo xung, chân nối với nguồn IC nạp mã lệnh điều khiển đèn LED sáng theo mô tả kỹ thuật 32 điện trở nối tương ứng với 32 đèn LED có chức giúp đèn sáng tốt 16 Khối tạo xung bao gồm tụ 33pF thạch anh chân 12MHz Khối tạo xung cần thiết không mạch LED trái tim mà thiết bị điện tử nhằm giúp mạch hoạt động ổn định 4.5 Mạch in Hình 4.4 Mạch in mạch LED trái tim Dựa Hình 4.4, nhóm tác giả xếp 32 đèn LED thành hình trái tim bo mạch hình vng, IC 89S52 Các điện trở gắn ngắn bên cạnh chân IC Bên IC linh kiện: thạch anh, tụ điện khối tạo xung, điện trở khối nguồn Các linh kiện xếp bên IC nhằm mạch gọn gàng, đẹp mắt 17 Chương 5: Thiết kế phần mềm Trong chương này, nhóm tác giả trình bày khái qt mã lệnh nạp vào IC Sử dụng phầm mềm Keil uVision với chức viết code chuyển tệp thành dạng file với đuôi hex – ngôn ngữ mà IC đọc Một số hàm đặc biệt hàm blink nhằm tạo hiệu ứng nhấp nháy Đặc biêt, sử dụng cách gán biến char dùng hàm cho biến chạy với cấu trúc int i; for(i=0;i