Với mục tiêu nhằm thỏa mãn sở thích và bước đầu làm quen với chuyên ngành Điện tử - viễn thông, nhóm tác giả quyết định tạo ra một sản phẩm quen thuộc với các bạn sinh viên: mạch đèn LED
Giới thiệu ý tưởng
Lý do chọn đề tài
1.1 Ứng dụng của đèn LED trong cuộc sống Đèn LED được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống của chúng ta, chúng ta có thế dễ dàng nhận thấy đèn LED ở mọi nơi xung quanh như biển quảng cáo, đèn trang trí, đèn giao thông,
Không chỉ trong để trang trí, đèn LED còn được sử dụng trong thẩm mĩ để làm đẹp da, trong nông nghiệp,ánh sáng của đèn LED giúp kích thích cây cối sinh trưởng tốt hơn
1.2 Lí do chọn đề tài
Nhóm tác giảđi đến quyết định thực hiện sản phẩm mạch LED hình cây thông bởi mạch có những ưu điểm sau:
Thứ nhất, đây là một mạch rất phổ biến, dễ sử dụng và có tính ứng dụng cao.Thứ hai, mạch LED hình cây thông có giá thành hợp lí với sinh viên, vì vậy nên việc thực hiện sản phẩm có thể tiến hành thuận lợi
Thứ ba, mạch LED hình cây thông có nhiều nguồn tham khảo nên phù hợp với những sinh viên năm nhất có kiến thức còn hạn chế như nhóm tác giả để thực hiện, đồng thời đây cũng là cách để nhóm trau dồi kỹ năng, kinh nghiệm học tập.
Ứng dụng của sản phẩm
Mạch LED hình cây thông có những ứng dụng thực tế sau: món quà độc đáo, ý nghĩa tặng gia đình, bạn bè, người thân; trang trí nhà cửa, phòng riêng; trang trí đường phố, cửa hàng; làm biển hiệu,
Lập kế hoạch
Trong chương thứ hai, nhóm tác giả nêu lên những mốc thời gian tương ứng trong quá trình thực hiện sản phẩm, tương ứng với thời gian dự định cần thiết để hoàn thiện quá trình ấy
Bước 1: Lập bản mô tả kỹ thuật
Xây dựng bản mô tả kỹ thuật nhằm định hướng những yêu cầu cơ bản mà sản phẩm cần có
Nhóm tác giả dự kiến hoàn thiện bản mô tả kỹ thuật từ ngày 29/11/2021đến ngày 04/12/2021
Xây dựng kế hoạch nhằm giúp cho quá trình thực hiện sản phẩm không bị chậm trễ và giúp cho việc thực hiện được rõ ràng hơn
Thời gian dự kiến từ ngày 05/12/2017 đến ngày 09/12/2021
Bước 3: Thiết kế sơ đồ khối
Việc thiết kếsơ đồ khối là công việc bắt buộc đối với mọi sản phẩm kỹ thuật Nhờ có sơ đồ khối, kỹ sư có thể phân hoạch rõ ràng từng phần của sản phẩm và có những phương án tối ưu đối với từng khối ấy
Nhóm tác giả dự định thực hiện trong ngày 10/12/2021
Bước 4: Thiết kế chi tiết từng khối và lựa chọn phương án tối ưu
Bước này là bước quan trọng nhất trong quá trình thực hiện sản phẩm, thiết kế chi tiết từng khối nêu cụ thể những chi tiết cần thiết trong từng khối, từ đó tìm ra những phương án để thực hiện
Lựa chọn phương án tối ưu với mục đích so sánh các phương án khác nhau trong chi tiết từng khối, từ đó lựa chọn phương án tốt nhất, phù hợp nhất đối với nhóm tác giả và đối với sản phẩm
Nhóm tác giả dự kiến thực hiện từ ngày 11/12/2021 đến ngày 18/12/2021
Kiểm tra chi tiết từng khối và phương án cho những khối đó để xem xét sự lựa chọn đó có khả thi, có vấn đề hay không Từ đó, nhóm tác giả mới có thể quyết định sửa lại phương án hoặc tiếp tục tiến hành bước tiếp theo
Thời gian dự kiến từ ngày 19/12/2021 đến ngày 21/12/2021
Bước 6: Chế tạo sản phẩm
Một bước tất yếu trong mọi dự án, đề tài Do đặc thù của bước chế tạo sản phẩm
Nhóm tác giả dự định thực hiện từ ngày 22/12/2021 đến ngày 24/12/2021.
Bước 7: Bàn giao sản phẩm
Công việc trong bước này đơn giản là tinh chỉnh lại sản phẩm, viết báo cáo, làm bài thuyết trình và quay đoạn phim ngắn giới thiệu về sản phẩm của nhóm
Thời gian dự kiến từ ngày 25/12/2021 đến ngày 26/12/2021.
Thiết kế phần cứng
Lựa chọn phương án tối ưu
Lựa chọn phương án tối ưu cho các phần là việc làm cần thiết để sản phẩm trở nên tốt nhất, đồng thời tiết kiệm tối đa chi phí thực hiện sản phẩm Trong phần này, nhóm tác giả lần lượt trình bày lựa chọn phương án tối ưu cho nguồn điện, IC, thạch anh và đèn LED
3.3.1 Lựa chọn tối ưu cho nguồn điện
Bảng 3.1 Lựa chọn tối ưu cho nguồn điện
Phương án Tiêu chí Điểm trung bình
Kết luận Giá thành Đặc điểm
Pin con thỏ 3.000 VNĐ Tiện lợi, pin lâu dài
4.000 VNĐ Tiện lợi, nhanh hết pin
Nhóm tác giả đưa ra 3 phương án lựa chọn cho nguồn điện là pin đồng tiền, pin con thỏ và sạc điện thoại Đối với phương án này, nhóm tác giả đặt thông số đặc điểm là quan trọng nhất nên đặt trọng số là 0,6 cho tiêu chí này, và 0,4 cho giá thành
Pin đồng tiền và pin con thỏ có giá thành rẻ hơn sạc điện thoại, đồng thời tiện lợi hơn sạc điện thoại trong thực tế Mặt khác, giữa pin đồng tiền và pin con thỏ, pin đồng tiền có giá thành đắt hơn nhưng tiêu tốn nhiều điện năng hơn so với pin con thỏ
Sau khi xem xét các thông số, nhóm tác giả tiến hành đánh giá cho điểm các thông số
Sau khi đánh giá các thông số, nhóm tác giả tính điểm trung bình của 3 phương án và đưa ra lựa chọn pin con thỏ với 10 điểm tuyệt đối so với pin đồng tiền và sạc điện thoại
3.3.2 Lựa chọn phương án tối ưu cho IC
Bảng 3.2 Lựa chọn phương án tối ưu cho IC
Tiêu chí đánh giá Điểm trung bình
Nhóm tác giả đưa ra 2 sự lựa chọn cho IC là IC89C52 và IC89S52 vì đây là 2 loại
IC phổ biến, giá thành phù hợp và tính năng tốt trên thị trường hiện nay Đối với phương án này, nhóm tác giả đặt thông số cách nạp mã lệnh cho mạch là quan trọng nhất nên đặt trọng số là 0,5 cho yếu tố này, tiếp sau đó là tần số hoạt động (0,2) và dung lượng (0,2), cuối cùng là giá thành (0,1)
Sau khi xem xét các thông số, nhóm tác giả tiến hành đánh giá cho điểm các thông số
3.3.3 Lựa chọn phương án tối ưu cho đèn LED
Bảng 3.3 Lựa chọn phương án tối ưu cho đèn LED
Nhóm tác giả đưa ra 2 sự lựa chọn cho bóng đèn LED là đèn LED siêu sáng và đèn LED thường Đối với phương án này, nhóm tác giả đặt tiêu chí đặc điểm là quan trọng nhất nên đặt trọng số là 0,6, tiêu chí giá thành có trọng số là 0,4 Đèn LED siêu sáng tuy đặt hơn đèn LED thường nhưng bù lại, ánh sáng của nó đẹp hơn, không chói mắt và bền hơn so với đèn LED thường
Sau khi xem xét các thông số, nhóm tác giả tiến hành đánh giá cho điểm các thông số
Sau khi đánh giá các thông số, nhóm tác giả tính điểm trung bình và chọn phương án đèn LED siêu sáng với điểm trung bình là 9,6
Phương án Tiêu chí Điểm trung bình
500 VNĐ/bóng Ánh sáng đẹp, không chói mắt, bền 9 , 6 Chọn
400 VNĐ/bóng Ánh sáng kém, kém bền 8 , 8 Không chọn
3.4 Mạch nguyên lý led cây thông noel
Hình 1.3 Mạch nguyên lý đèn led cây thông
Hình 1.3 về mạch nguyên lí, nhóm tác giả trình bày một số chức năng cơ bản của các linh kiện
Trước tiên, IC 89S52 với 32 chân được nối với điện trở, 1 đèn ở trên đỉnh, 2 chân XTAL 1 và 2 được nối với mạch tạo xung, 1 chân nối với nguồn IC được nạp mã lệnh và điều khiển đèn LED sáng theo mô tả kỹ thuật
32 điện trở được nối tương ứng với 32 đèn LED có chức năng giúp đèn sáng tốt hơn.
Mạch nguyên lí
cần thiết không chỉ trong mạch LED cây thông mà còn cảở trong các thiết bịđiện tử nhằm giúp mạch hoạt động được ổn định.
Mạch in
Dựa trên Hình 1.4, nhóm tác giả xếp 32 đèn LED thành hình trái tim trên một bo mạch chữ nhật, ở chính giữa là IC 89S52 Các điện trở được gắn ngay ngắn ở bên cạnh các chân của IC Bên trong IC là các linh kiện: thạch anh, tụ điện của khối tạo xung, điện trở của khối nguồn Các linh kiện này được xếp ở bên trong IC nhằm mạch được gọn gàng, đẹp mắt.
vận hành thiết kế
- 1 cái kéo có đầu nhọn.
- Mua tầm 33 con led màu (xanh lá hoặc xanh dương)
- 1 tấm phip nhỏ để chuẩn bị làm mạch.
- Thuốc rửa mạch ( bột sắt, Axeton mỗi thứ 1 tí)
Bước 1 Lấy 1 tấm bia caton mì tôm hảo hảo, lấy bút chì vẽ lên 8 điểm sao cho cân xứng, lấy mũi kéo chọc ngoáy tùy ý cho vừa con led
Bước 2 Bẻ led: Chân Anode bẻ ngang, còn Cathode (chân ngắn bẻ ngang, rồi dọc cho nó vát ra 1 chút, giống như led cube )
Bước 3.Đặt led vào bìa caton rồi hàn: ( 1 điều là chân led không thể tới, lúc này kiếm những đoạn chân điện trở cắt ra rồi hàn nối)
Bước 4 Sau khi hàn xong từng lớp tì ghép lại:( cứ ghép chân cathode với nhau)
III Hướng dẫn làm mạch điều khiển led cây thông Noel.
- Mạch nhỏ gọn không câu dây, và đường mạch to dễ là mạch không bị đứt
1 Mạch nguyên lý led cây thông noel:
Cắt phần layout từ giấy in Đo trước phần mạch cần ủi khoảng bao nhiêu rồi dùng thước kẻ khung bản mạch cần ủi Sau đó cắt như trong hình:
Chú ý: Board đồng nên mua loại L, – Thước nên dùng loại thước cứng, thước sắt – gỗ càng tốt, tránh dùng nhựamềm sẽhư thước và dễtrượt vào tay
Ta nên cắt theo thước một vài lần để lấy đường canh, sau đó thì không cần thước nữa
Thao tác theo hình, dùng góc dưới của dao mà cắt
Sau khi cắt mạch trờn sõu đến ẵ đến 1/3 độ dầy board, ta lật mặt sau cắt theo đường đó, tránh trường hợp chỉ cắt 1 mặt khi bẻ mặt sau sẽ không đẹp.
Sau cùng dùng tay bẻ nhẹ, ta được mảnh board cần ủi:
Dùng giấy nhám hoặc miếng rửa chén chà board như hình, nhằm đánh hết phần đồng
Thoa nhựa thông lỏng (nhựa hàn chì)
Dùng tay thoa đều như hình, không cần nhiều, chỉ cần lớp mỏng là đủ, nhựa này sẽ giúp việc truyền nhiệt tốt hơn
Dùng giấy lau thật sạch
Ta gấp các nếp giữa giấy và board để đánh dấu sao cho mạch sau khi ủi nằm đúng vị trí
Dùng một ít băng dán cố định như hình:
Dùng bàn ủi, lúc này đã nóng sẵn ( đặt độ nóng ở mức max ) đè hẳn lên board và kéo từ từ, từ mép bên này sang mép bên kia, mức độ đè vừa phải
Sau đó ủi đi, rồi lại ủi lại; ủi tới rồi lại ủi lui cho đến khi các đường nét mạch lằn lên như hình thì dừng lại, với board cỡ 6×8 này thì tầm khoảng 4p-5p là được.(đối với người mới làm nên chú ý phần trung tâm mạch và các mép ngoài dễ bị bỏsót và do đó mực không dính hết Ta cần chú ý dùng mũi bàn ủi và các phần gần cạnh bàn ủi mà chà kĩ các phần đó.)
Chú ý: Phần quét nhựa thông lỏng là option, nhựa thông lỏng giúp tiếtkiệmthời gian ủi và ủi dễ dàng hơn.Bạn nào cảmthấytự tin rồi thì có thểbỏ qua phần này.Việc đè mạnh quá mức có thể làm giấy trượt trên board -> hỏng, hoặc dùng mũi bàn ủi chà mạchsẽ gây rách giấy.
Board sau khi ủi xong đem ngâm vào nước sạch, chờ khoảng 2 phút cho giấy mềm và rã ra:
Lột giấy ra, từ từ, chậm và nhẹ thôi
Dùng phần thịt của ngón tay chà nhẹ trên board để chà đi phần giấy còn bám lại (chỉ cần tương đối thôi)
Dùng bút lông kẻ lại vết mực đã mất Nhớ dùng giấy thấm cho mạch khô rồi kẻ
Ngâm mạch vào nước đã pha bột sắt
Nhớ úp mặt board đồng xuống dưới rồi lắc nhẹ, nếu lắc liên tục thì tầm 10p là ta được mạch Còn 3p lắc một lần thì thời gian lâu hơn.
Lưu ý: Dung dịch ngâm mạch khá độc, không nên để dây vào tay/mắt, các bạn có thể khoan 1 lỗ nhỏ trên board rồi xuyên 1 sợi dây qua để cầm, tránh tiếp xúc với nước ngâm mạch
Dùng giấy nhám/miếng rửa chén chà mực ra, việc chà sẽ nhanh hơn nếu dùng thêm axeton
Và thành phẩm là đây:
– Các lỗ nhỏở chính giữa chân linh kiện dùng để khoan không bị trượt, cần chú ý rửa sạch giấy và ngâm cho hết mấy lỗ này
– Dung dịch sắt nếu còn dùng được thì đậy lại thì lần sau mới dùng tiếp được
– Với các mạch đường nét lớn thì không cần dùng axeton (khá độc nếu tiếp xúc nhiều), ngược lại với các nét nhỏ 12-15mils thì chỉ dùng giấy nhám sẽ dễ bay luôn đường đồng
Kê mạch lên cao để khoan cho dễ Đưa mũi khoan sát vào lỗ rồi bấm nút, tự tin rồi thì dùng khoan khỏi cần nút nhấn luôn
Cần chú ý tránh run tay, mũi khoan sẽ phá hỏng pad đồng, giữ chắc tay và khoan dứt khoát
Qua thử nghiệm của riêng người viết, dùng với 4 diode 1N4007 mắc cầu + biến áp 12V/1A + tụ 100uF khoan khá vô tư Khoan mua ở những chỗ khác với điều kiện tương tự có thể yếu hơn và không khoan được
– Mũi khoan có các loại 0.6, 0.8, 0.9, 1, 1.1 mm … 1k/mũi: nên mua 1 hộp nhiều cỡ để khoan các chân to nhỏ khác nhau
– Có thể dùng nguồn là cầu diode mắc trên test board và dùng kẹp cá sấu kẹp vào khoan
Board sau khi khoan xong:
Loại mũi khoan trong hình chụp trên là loại tự chế (mua motor, gắn đầu kẹp, chế thêm nút nhấn), tuy rẻ nhưng chất lượng vừa phải (dễ bị lắc, xoay tròn, các bạn mới tập làm sẽ không khoan đúng vị trí được)
Hàn từ linh kiện thấp nhất đến cao nhất Mạch này có 1 jump, ta hàn jump đầu tiên Jump có thể lấy chân linh kiện cắt ra, mình hay xài chân led vì thấy nó vuông vuông đẹp Sau đó hàn tiếp điện trở, tụ 22p,47p; rồi 104p; rồi dip, nút nhấn… Đối với người mới bắt đầu thì các bạn chú ý: để phần mũi hàn tiếp xúc với cả pad đồng và chân linh kiện, chờ 1 tí cho pad nóng lên, rồi vừa đưa chì hàn vừa xoay mũi hàn và gạt dứt khoát mũi hàn ra là được
Sau khi hàn xong, các nên quét một lớp nhựa thông pha xăng thơm lên mạch để bảo vệ mạch, nếu không thì chỉ sau 1 vài ngày đường đồng bị oxy hoá đen thui, dẫn điện kém và nhìn board rất xấu.(nhựa thông mua về đập nhỏ, pha với xăng thơm khác với nhựa thông lỏng dùng ở phần trước)
Mạch Nạp ISP 89Sxx – AVR
- Đầu cắm USB hoạc dây nối USB.
+Trước khi gắn chip Master vào mạch đã làm ta phải set fuse thạch anh ngoài cho ic ATmega8
Cài đặt 2 bit BOOTZS0 và BOOTSZ1 bằng 0(cheked),các bit còn lại băng 1(bỏ trống)
Một số hình ảnh fuse bit với phần mềm ISP Programmer :
Hình ảnh set fuse bit với Progisp:
Mạch nạp AVR910 nó như sau: Đầu tiên kết nối IC ATmega8 mua về cắm lên test board theo sơ đồ sau:
Chỗ to PC chính là đâu nối ra của con ATmega 8 vào mạch nạp AVR910 nhưng phải chú ý dò thêm chân VCC của mạch nạp AVR910 nối vào chân VCC của con
ATmega8 mới mua Đa phần chân mạch nạp AVR910 có cấu trúc như sau:
Bước set fuse rất quan trọng set nhầm lock mất chip
Khi set fuse với AVR910 xong ta sẽ thấy hiện tượng không nạp code vào atmega8 được vì nó đã dung thạch anh ngoài Cắm thêm khối dao động thạch ảnh vào chân 9 và 10 của IC mới mua trên test board
Sau khi cắm thạch ảnh 12MHZ 2 tụ 33pF, rồi nạp code cho con ATmega8 mới mua vẫn cắm nguyên như lúc set fuse rồi nạp
Sau khi đem mạch này in tỉ lệ phóng 100% Rồi làm mạch cắm linh kiện lên.Chú ý làm cẩn thận Tiếp là phải hàn chuẩn không dính chân với nhau
Bước 5: Cắm mạch nạp vào máy tính
Sau khi cắm chip vào mạch ta phải nhìn lại lần nữa xem chuẩn hết chưa Cắm mạch nạp nào máy led Green sẽ sáng xanh báo đã sẵn sàng,sau đó bắt đầu cài Driver :
+ mở file phần mềm Progissp
Bước 7: Sau khi chọn xong ta kết nối với 89S52 test thử mạch Kết nối mạch như sau: