Báo cáo môn học cadcam đề tài mạch bật tắt đèn bằng âm thanh

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ II BÁO CÁO MƠN HỌC CAD/CAM NIÊN KHĨA: 2019 – 2024 ĐỀ TÀI: MẠCH BẬT TẮT ĐÈN BẰNG ÂM THANH Giáo viên hướng dẫn: Th.S Phạm Xuân Minh Thành viên nhóm 2: Vũ Tiến Đạt N19DCDT010 Cao Văn Đức N19DCDT012 Lớp: D19CQDT01-N TP.HCM,tháng 11, năm 2022 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN VỀ MẠCH TẮT MỞ ĐÈN BẰNG TIẾNG ÂM THANH 1.1 Giới Thiệu 1.2 Nguyên Lý Hoạt Động 1.3 Nhiệm Vụ 1.4 Phương Thức Thực Hiện CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN 2.1 IC NE555 2.2 IC 4017 2.3 Các linh kiện khác CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH 3.1 Sơ đồ khối 3.2 Sơ đồ nguyên lý mạch .8 3.3 Khối cảm biến 3.4 Khối điều khiển .10 3.5 Khối hiển thị 11 CHƯƠNG 4: PHẦN MỀM PROTEUS ĐỂ MÔ PHỎNG MẠCH 12 4.1 Giới thiệu phần mềm 12 4.2 Hướng dẫn mô mạch Proteus .13 4.2.1 Các bước xây dựng mạch để mô 13 4.2.2 Tiến hành mô .17 CHƯƠNG PHẦN MỀM ALTIUM ĐỂ THIẾT KẾ MẠCH IN 19 5.1 Giới thiệu phần mềm Altium 19 5.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm Altium để thiết kế mạch in 20 5.2.1 Tạo sơ đồ nguyên lý 20 5.2.2 Tạo mạch in .22 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 28 6.1 Ưu điểm 28 6.2 Khuyết điểm 28 6.3 Hướng phát triển 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 IC 555 Hình 2.2 Cấu tạo IC 555 Hình 2.3 Sơ đồ chân IC NE555 Hình 2.4 IC 4017 .4 Hình 2.5 Sơ đồ chân IC 4017 Hình 2.6 Microphone (CẢM BIẾN ÂM THANH) Hình 2.7 Transistor C1815 Hình 2.8 Relay 5V .6 Hình 3.1 Sơ đồ khối Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý mạch Hình 3.3 Khối cảm biến Hình 3.4 Khối điều khiển 10 Hình 3.5 Khối hiển thị .11 Hình 4.1 Đặt tên chọn nơi lưu file 13 Hình 4.2 Giao diện mơ Proteus 14 Hình 4.3 Tìm linh kiện thư viện Proteus 15 Hình 4.4 Sơ đồ mạch hồn chỉnh Proteus .16 Hình 4.5 Đèn sáng vỗ tay,búng tay lần thứ 17 Hình 4.6 Đèn tắt vỗ tay,búng tay lần thứ hai .17 Hình 5.1 Tạo Project Altium 20 Hình 5.2 Khung làm việc để vẽ sơ đồ nguyên lý Altium 21 Hình 5.3 Sơ đồ nguyên lý mạch 21 Hình 5.4 Chuyển từ file sơ đồ nguyên lý sang file vẽ mạch in 22 Hình 5.5 Kiểm tra lỗi chuyển qua vẽ mạch in 22 Hình 5.6 Các thơng số thiết lập vẽ mạch in 23 Hình 5.7 Mạch dây hoàn chỉnh 24 Hình 5.8 Mạch phủ đồng 25 Hình 5.9 Mạch chế độ 3D 26 Hình 5.10 Mặt trước mạch 27 Hình 5.11 Mặt sau mạch 27 CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN VỀ MẠCH TẮT MỞ ĐÈN BẰNG TIẾNG ÂM THANH 1.1 Giới Thiệu Tiện lợi mục đích mà mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay muốn hướng đến Hãy tưởng tượng trở nhà vào trời tối thật khó khăn để tìm cơng tắc mở đèn lúc mà ta thấy tiện lợi mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay Hoặc ta ứng dụng tiện lợi vào sản phẩm mang tính tượng trưng hay trang trí đèn led trang trí, đèn led kỷ niệm chươnng v v 1.2 Nguyên Lý Hoạt Động Mạch hoạt động dựa tiếng vỗ tay Khi cảm biến mạch bắt tiếng vỗ tay, tín hiệu qua khuếch đại lúc tín hiệu đến IC NE555, sau IC 555 bắt đầu tạo xung kích vào chân số 14 IC 4017 IC 4017 bắt đầu đếm lên xung tương đương với chân kích hoạt vào Relay 5V Lúc Relay kích hoạt làm cho mạch kín lúc đèn sáng 1.3 Nhiệm Vụ Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động IC NE555 IC 4017 Mơ mạch máy tính Thiết kế thi công mạch 1.4 Phương Thức Thực Hiện Dựa yêu cầu đề tài, ta chọn linh kiện sau: - IC NE555 IC 4017 hai linh kiện mạch - Transistor BC547 Transistor C1815 - Relay 5V.Mic để nhận biết âm như: tiếng vỗ tay, huýt sáo,búng tay,… - Các loại Led, điện trở, biến trở tụ điện - Nguồn chiều 5V CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN 2.1 IC NE555 IC 555 điều khiển thời gian với độ xác cao điều khiển tụ điện biến trở bên ngồi Ứng dụng dùng để làm điều khiển thời gian xác, tạo xung, thời gian tuần tự, tạo trễ, điều chế độ rộng xung Hình 2.1 IC 555 Hình 2.2 Cấu tạo IC 555 IC NE555 có tổng cộng chân: Chân số 1: Được gọi chân GND, chân nối đất hay gọi chân chung Chân số 2: Được gọi chân TRIGGER, chân đầu vào điện áp thấp, chân OUTPUT IC kích hoạt mức cao điện áp chân TRIGGER thấp điện áp so sánh (thường 1/3VCC hay 2/3VCC) Chân số 3: Được gọi chân Output, chân lấy tín hiệu ra, tín hiệu lúc trạng thái (thấp) (cao) Ở mức cao hay mức điện áp gần với VCC mức thấp hay mức điện áp 0V Chân số 4: Được gọi chân RESET, chân dùng để đặt lại mức trạng thái ta nối vào chân GND Chân số 5: Được gọi chân CONTROL VOLTAGE, chức cung cấp quyền điền khiển mức điện áp bên IC giữ điện áp ổn định mức 2/3VCC Chân số 6: Được gọi chân THRESHOLD, điện áp chân OUTPUT khơng cịn mức cao mức điện áp chân THRESHOLD lớn 2/3VCC Chân số 7: Được gọi chân DISCHARGE, có chức xả điện cho tụ mạch R-C bên ngồi Nó pha với chân OUTPUT Chân số 8: Được gọi chân VCC, có chức cấp nguồn cho IC hoạt động thường từ 3v đến 15v, tuỳ thuộc vào loại IC mà cấp mức nguồn khác Hình 2.3 Sơ đồ chân IC NE555 2.2 IC 4017 IC 4017 IC đếm xung, có 10 đầu mức logic cao (mức 1) Hình 2.4 IC 4017 Hình 2.5 Sơ đồ chân IC 4017 IC 4017 có tổng cộng 16 chân: Chân 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 10 ngõ riêng biệt Chân số chân VSS có chức nối đất Chân số 12 chân CARRY OUT, dùng để kết nối với IC khác để ta nâng tầm đếm lên tới 20 Chân số 13 chân CLOCK ENABLE, có chức để vơ hiệu hố IC, thường chân nối đất nối vào mức logic thấp ( mức 0), chân nối vào mức logic cao (mức 1) IC ngừng đếm Chân số 14 chân CLOCK, chân input (ngõ vào) Chân số 15 chân RESET, giữ mức logic thấp, chân cấp mức logic cao reset lại đếm Chân số 16 chân VDD, dùng để cấp nguồn cho IC hoạt động, mức điện áp cấp vào từ 3v đến 15v 2.3 Các linh kiện khác Hình 2.6 Microphone (CẢM BIẾN ÂM THANH) Chọn linh kiện từ thư viện: Hình 4.3 Tìm linh kiện thư viện Proteus 16 Lấy linh kiện, xếp tiến hành dây để mạch hoàn chỉnh: Hình 4.4 Sơ đồ mạch hồn chỉnh Proteus 17 4.2.2 Tiến hành mơ Hình 4.5 Đèn sáng vỗ tay,búng tay lần thứ Hình 4.6 Đèn tắt vỗ tay,búng tay lần thứ hai Âm tiếng vỗ tay, búng tay thay nguồn tạo xung vuông Xung vuông truyền qua Chân IC 555 Lúc đầu IC 555 nối với đầu vào IC 4017, ngõ IC 4017 nối với LED, hình 4.5 vỗ 18 tay, búng tay lần thứ LED D2 sáng hiển thị mạch kết nối với nguồn IC 4017 đếm lên xung lúc relay kích hoạt làm mạch kín nên đèn LED D3 sáng,ở hình 4.6 vỗ tay, búng tay lần thứ hai chân số nối với chân Reset nên mạch trở trạng thái ban đầu, LED D2 LED D3 tắt 19 CHƯƠNG PHẦN MỀM ALTIUM ĐỂ THIẾT KẾ MẠCH IN 5.1 Giới thiệu phần mềm Altium Altium trước có tên gọi Protel DXP, công cụ vẽ mạch điển tử mạnh Được phát triển Altium Limited Đây phần mềm chuyên ngành sử dụng thiết kế mạch điện tử Altium có số đặc trưng sau:  Giao diện thiết kế, quản lý chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý file, quản lý phiên cho tài liệu thiết kế  Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, dây tự động theo thuật toán tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện Hỗ trợ việc tìm giải pháp thiết kế chỉnh sửa mạch, linh kiện có sẳn từ trước theo tham số  Mở, xem in file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ thông tin linh kiện, liệu vẽ, kích thước, số lượng,…  Hệ thống thư viện nguồn mở đa dạng, phong phú, chi tiết hoàn chỉnh bao gồm tất linh kiện nhúng, số, tương tự,…  Đặt sửa đối tượng lớp khí, định nghĩa luật thiết kế, tùy chỉnh lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện PCB  Mơ mạch PCB xem dạng 3D giúp dễ dàng định hình thiết kế mạch đẹp 20 5.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm Altium để thiết kế mạch in 5.2.1 Tạo sơ đồ nguyên lý Tạo project Altium Chọn file -> New -> PCB Project Hình 5.1 Tạo Project Altium Trong Project vừa tạo chọn Add new to project -> add file schematic PCB để tiến hành thiết lập mơ hình mơ lưu file dạng tên dễ tìm kiếm quản lý Tại hình làm việc chọn Libarary để mở thư viện tìm kiếm linh kiện phù hợp cho mạch 21 Hình 5.2 Khung làm việc để vẽ sơ đồ nguyên lý Altium 5.3 Sơ đồ nguyên lý mạch Lấy linh kiện cửa sổ Hình làm việc tiến hành dây cho mạch Chọn Place -> Wire để dây nhấn phím tắt PW Mạch schematic sau xếp dây hoàn chỉnh Nhấn CC để kiểm tra xem có lỗi hay khơng hồn thành 5.2.2 Tạo mạch in Chọn Design -> Update PCB để chuyển qua file PCB 22 Hình 5.4 Chuyển từ file sơ đồ nguyên lý sang file vẽ mạch in Chọn Validate changes để kiểm tra lỗi chuyển từ schematic qua PCB Bấm Execute changes để tiến hành update Hình 5.5 Kiểm tra lỗi chuyển qua vẽ mạch in Hình 5.6 Các thông số thiết lập vẽ mạch in Chọn Design -> Rule để thiết lập thông số dây cho mạch 23 24 Nhấn phím tắt PT tiến hành dây cho linh kiện mạch Mạch xếp dây hoàn chỉnh Hình 5.7 Mạch dây hồn chỉnh 25 Bấm phím tắt PL -> Tab -> Drill Drawing, nhấn phím tắt DSP chọn Drill Drawing để kẻ khung cho phần cắt mạch Căn chỉnh kích thước mạch in phù hợp -> nhấn phím tắt DSD để cắt mạch Sau để phủ đồng nhấn phím tắt PG -> Tab -> chọn lớp phủ đồng (Top, Bottom,…),phần net chọn GND để phủ đồng GND nên không cần dây GND, sau kéo chuột để phủ đồng tồn mạch Hình 5.8 Mạch phủ đồng 26 Nhấn 2, để chuyển đổi qua lại 2D 3D Hình 5.9 Mạch chế độ 3D 27 Mạch thực tế Hình 5.10 Mặt trước mạch Hình 5.11 Mặt sau mạch 28 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 6.1 Ưu điểm - Linh kiện đơn giản, dễ tìm - Giá thành thấp - Khả ứng dụng cao 6.2 Khuyết điểm - Tín hiệu vào dễ bị gây nhiễu - Âm khác khơng phải tiếng vỗ tay làm mạch hoạt động 6.3 Hướng phát triển - Có thể thêm lọc chống nhiễu âm lập trình vi điều khiển để nhận âm xác ví dụ vỗ tay hai lần liên tục đèn sáng - Có thể dùng nguồn lớn để ứng dụng vào thực tế 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] IC 4017 DATASHEET [2] 555 TIMER IC – WIKIPEDIA [3] TRANSISTOR C1815 DATASHEET 30