Báo Cáo Nhập Môn Kt Điện Tử Viễn Thông Đề Tài Mạch Led Hình Trái Tim.pdf

LỜI NÓI ĐẦUTrong thời đại công nghệ hiện đại phát triển như ngày nay, ngành điện tử - viễnthông đang càng ngày càng có vai trò quan trọng với việc tạo ra rất nhiều sản phẩm,linh kiện, th

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Hà Nội, tháng 3 năm 2023

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày tháng năm 2023

Giảng viên hướng dẫn

2

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 5

TÓM TẮT ĐỀ TÀI 6

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH Ý TƯỞNG, ĐỀ TÀI 7

1.1 Lý do chọn đề tài 7

1.2 Ứng dụng của sản phẩm 7

CHƯƠNG 2: MÔ TẢ YÊU CẦU KỸ THUẬT 8

2.1 Yêu cầu chức năng 8

2.2 Yêu cầu phi chức năng 8

CHƯƠNG 3: LẬP KẾ HOẠCH 9

3.1 Kế hoạch công việc 9

3.2 Phân tích nhân lực 12

3.3 Phân công công việc 12

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 14

4.1 Sơ đồ khối 14

4.2 Thiết kế từng khối 15

4.2.1 Phần đo 15

4.2.2 Phần thông báo hiển thị 15

4.2.3 Phần điều khiển 17

4.2.4 Phẩn nguồn 18

CHƯƠNG 5: LẮP MẠCH, LẬP TRÌNH VÀ SẢN XUẤT 20

5.1 Biểu đồ nguồn 20

5.2 Công cụ lập trình 21

5.3 Quy trình kiểm tra mạch và dây mắc 21

4

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại công nghệ hiện đại phát triển như ngày nay, ngành điện tử - viễnthông đang càng ngày càng có vai trò quan trọng với việc tạo ra rất nhiều sản phẩm,linh kiện, thiết bịvới các đă Uc điểm nVi bâ Ut như sX chYnh xác cao, t[c đô U nhanh, gọn nh\

là nh]ng yếu t[ rất c^n thiết góp ph^n cho hoạt đô Ung c_a con người đạt hiê Uu quả cao.Các bô U điều khiển sử dcng vi điều khiển tuy đơn giản nhưng để vâ Un hành và sửdcng đưec lại là mô Ut điều rất phfc tạp Các bô U vi điều khiển theo thời gian chng với

sX phát triển c_a công nghê U bán din đj tiến triển rất nhanh, tk các bô U vi điều khiểnđơn giản 4 bit cho đến các bô U vi điều khiển 32 bit và sau này là 64 bit Điê Un tử đangtrl thành mô Ut ngành khoa học đa nhiê Um vc Điê Un tử đáp fng đưec nh]ng đòi hmikhông ngkng tk các lnnh vXc công – nông – lâm – ngư nghiê Up cho đến các nhu c^u c^nthiết trong hoạt đô Ung đời s[ng hpng ngày

Một trong nh]ng nhu c^u thiết thXc đó chYnh là tạo ra máy đo các sX khác biệttrong nhiệt độ và độ ẩm đ[i với sX thoải mái c_a con người Với môn học này, chúng

em quyết định thiết kế sản phẩm: ”Máy đo và so sánh sX khác biệt chất lưeng c_akhông khY ”

Chúng em rất cảm ơn th^y Hàn Huy Dũng đj giúp chúng em hoàn thành đề tàinày và nh]ng điều kiê Un thuâ Un lei th^y đj tạo cho chúng em

Mă Uc dh đj hết sfc c[ gvng, nhưng do năng lXc có hạn Hơn n]a, đây là mô Ut đềtài khá mới với chúng em, vw vâ Uy chúng em không thể tránh đưec các lxi trong thiết

kế, nô Ui dung và cách trwnh bày Nhóm em rất mong đưec sX chy bảo, góp z và đánh giác_a th^y để phát triển hơn n]a đề tài này

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

SX c^n thiết, quan trọng cũng như fng dcng c_a mạch LED đưec sử dcng rô Ungrji trong cuô Uc s[ng hpng ngày, đă Uc biê Ut là trong lnnh vXc trang trY đường xá nhà cửa,các tòa nhà, cao [c, nhu c^u giải trY với ánh sáng trong các chương trwnh, nhạc hội

Cho nên, mcc tiêu trong đề tài này là thiết kế hoàn chynh “Máy đo và so sánh sự khác biệt chất lượng của không khí ”

6

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH Ý TƯỞNG, ĐỀ TÀI

Tk nh]ng hwnh ảnh quan sát thXc tế và cuộc s[ng, chúng em đj chọn ra đưec đềtài “ Máy đo và so sánh sX khác biệt chất lưeng c_a không khY ” làm đề tài cho nhóm, đềtài này có tYnh thiết thXc cao và rất khả thi đ[i với đ[i tưeng là nh]ng sinh viên mớibvt đ^u

Do giá thành c_a chúng khá rẻ, phh hep với tài chYnh c_a các bạn sinh viên

Và với nh]ng sinh viên mới bvt đ^u thw việc có một sản phẩm đ^u tay là rất quantrọng, giúp chúng em có niềm đam mê với môn học và có đưec nh]ng kiến thfc cơbản đ^u tiên về ngành điện tử viễn thông

1.2 Ứng dụng của sản phẩm

Việc nvm đưec nhiệt độ và độ ẩm c_a môi trường xung quanh chúng ta đóng vaitrò quan trọng trong việc :

+ Bảo vệ sfc khoẻ c_a mwnh và mọi người

+ LXa chọn trang phcc thYch hep với thời tiết

+ Sử dcng sản phẩm dưỡng da, makeup phh hep, tránh bị bY da,

Là một món quà tuyệt vời, thiết thXc cho bạn bè, người yêu, gia đwnh, ( đặc biệt

là nh]ng nhà có trẻ sơ sinh, cXc kw nhạy cảm với nhiệt độ và dễ bị hăm trong môitrường ẩm thấp,…)

CHƯƠNG 2: MÔ TẢ YÊU CẦU KỸ THUẬT

Mô tả yêu c^u kỹ thuật giúp chúng ta xác định đưec yêu c^u chfc năng và phichfc năng c_a sản phẩm một cách rõ ràng Với máy đo này, yêu c^u chfc năng giúp tabiết cách vận hành c_a máy đo hoạt động ra sao Về yêu c^u phi chfc năng sẽ nêunh]ng khYa cạnh khác ngoài công nghệ như kh[i lưeng, nguồn điện,

2.1 Yêu cầu chức năng

Gồm 2 thành ph^n chYnh đó là hiển thị cảnh báo (LED) và bộ cảm biến (DHT11)

- Hiển thị cảnh báo

Led c^n phải đưec lập trwnh dXa trên điều kiện “HIGH” “LOW” Nếu đúngtrong khoảng đj cho ( Nhiệt độ: 20°C →26°C; Độ ẩm: 30% 50%), còn nếu ngoài→khoảng đj cho sẵn Thông tin nhiệt độ và độ ẩm l ph^n ghi chúi

- Bộ cảm biến

Bộ cảm biến thể hiện đưec đúng với thông s[ kn thuật nhiệt độ không quá caoii

khiến cho màng bảo vệ bị chảy

2.2 Yêu cầu phi chức năng

Kh[i lưeng: 500g

Nguồn điện: 5V

S[ lưeng LED: 2

TuVi thọ c_a LED: 100.000 giờ

TuVi thọ c_a LCD: 75.000 giờ

CHƯƠNG 3: LẬP KẾ HOẠCH

Kế hoạch thXc hiện đưec xây dXng gồm bảng công việc, bảng phân tYch nhân lXc

và bảng phân công công việc Bảng công việc se khái quát chung về các bước, quátrwnh hoàn thành công việc DXa trên bảng nhân lXc sẽ bàn giao tkng công việc chomxi thành viên trong nhóm sao cho phh hep với yêu c^u và nguyện vọng Các côngviệc có thời gian và các yêu c^u, điều kiện cc thể khác nhau

3.1 Kế hoạch công việc

Bảng kế hoạch công việc là bảng nêu hệ th[ng các công việc trong kế hoạchkèm theo thời gian, thời điểm thXc hiện công việc, các nguồn lXc thXc hiện công việc

và sản phẩm đ^u ra sau khi hoàn thành mxi công việc Các công việc trong kế hoạchc_a nhóm đưec thể hiện rõ bli Bảng 1 dưới đây:

Bảng 1: Bảng công việc

STT Tên công việc Mô tả công việc Thời gian

thực hiện

Thời gian bắt đầu

2 Bản mphi chfphẩm3

Lập kế hoạch

1 Xây dXng bảng nhân lXc

2 Xây dXng bảng công việc

3 Xây dXng bảng phân công công việc

1 bảng

2 Bảng

3 Bảngcông vi4

Thiết kế sơ đồ

kh[i

1 Thiết kế kh[i nguồn

2 Thiết kế kh[i điều khiển

3 Thiết kế kh[i hiển thị

8 ngày 9/1/23 17/1/23 MS Word Sơ đồ c

sản phẩ

5 Thiết kế tkng

kh[i

1 Thiết kế kh[i điều khiển

2 Thiết kế kh[i hiển thị 1 tu^n 17/1/23 24/1/23 Draw.io

Bản vẽ ckh[i

6 Kiểm tra 1 Kiểm tra thXc tế

2 Làm mạch miu 2 tu^n 25/1/23 5/2/23

1 Chọnt[i ưu

2 Bản vc_a mạc

7 Chế tạo sản xuất 1 Hàn linh kiện

2 Thử mạch

3 tu^n 6/2/23 20/2/23 1 Dcng cc, linh

kiệnSản phẩ

2 Slidesản phẩ

3.2 Phân tích nhân lực

Nội dung phân tYch nhân lXc đưec thể hiện rõ qua bảng phân tYch nhân lXc Bảng cónêu rõ vị trY, vai trò c_a tkng thành viên, phân tYch tkng điểm mạnh, điểm yếu c_atkng thành viên trong nhóm

Bảng 2: Bảng nhân lực

Lê Đwnh Hiếu Leader cẩn thận, nhiệt twnh khả năng svp xếp thời

Năng nV, nhiệt twnh Hơi chậm

Trương Ngọc Phúc member Có nhiều z tưlng hay Lười

Huỳnh Minh ChYnh member Khéo tay Tạng hwnh gimi

3.3 Phân công công việc

Tk nội dung c_a 2 bảng kế hoạch công việc và phân tYch nhân lXc, ta đj rút rabảng phân công công việc sao cho phh hep nhất và đạt hiệu quả t[t nhất đưec thể hiệnbli Bảng 3 dưới đây:

12

Bảng 3: Bảng phân công công việc

STT Tên công việc Mô tả công việc Người thực hiện

1 Chọn đề tài twm hiểu ,xác định sản phẩm Cả nhóm

2 Xác định yêu c^u kn thuật

1.Phân tYch yêu c^u chfc năng c_a sản phẩm2.Phân tYch yêu c^u phi chfcnăng

Trương Ngọc Phúc

Lê Thanh Hiền Mai

3 Lập kế hoạch

1.Xây đXng bản nhân lXc2.Xây dXng bản công việc3.Xây dXng bản phân công công việc

Lê Thanh Hiền Mai

4 Thiết kế sơ đồ Kh[i Lập sơ đồ các kh[i c_a sản phẩm Tr^n Vũ Nhân

5 Thiết kế tkng kh[i

1.thiết kế kh[i nguồn2.thiết kế kh[i điều khiển3.thiết kế kh[i hiển thị

Lê Đwnh HiếuTrương Ngọc Phúc

6 Kiểm tra 1.Dhng mô tả2.Làm mạch miu Lê Đwnh Hiếu

Tr^n Vũ Nhân

7 Chế tạo sản xuất 1.Hàn linh kiện

2.Thử mạch

Lê Đwnh Hiếu

Lê Thanh Hiền Mai

8 Bàn giao sản phẩm 1.Báo cáo sản phẩm

2.clip sản phẩm Cả nhóm

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Nguyên lý hoạt động dựa trên sơ đồ khối trên Hình 1:

1 Sau khi đưec cấp nguồn, cung cấp điện áp cho các ph^n

2 Ph^n đo sẽ đo các tYnh chất trong không khY như độ ẩm và nhiệt độ

3 D] liệu đo sẽ đưec xử lz để hiển thị lên ph^n thông báo hiển thị

4.2 Thiết kế từng khối

Ta c^n thiết kế 3 ph^n chYnh c_a mạch gồm nh]ng công việc lXa chọn nhưỡnglinh kiện cho tkng ph^n, so sánh để có đưec phương án t[i ưu và phân tYch nội dung,nguyên lz tkng ph^n

4.2.1 Phần đo

Chức năng: đo độ ẩm và nhiệt độ môi trường xung quanh

Yêu cầu:

- Đo nhiệt độ và độ ẩm thời gian thXc

- Thiết kế nhm gọn, linh hoạt

- Chất lưeng đạt đúng với giá thành

- Giá thành phh hep, dễ tái sử dcng

Giá thành và đặc điểm c_a các loại sensor, đánh giá các phương án cho tkng loạisnessor đưec phân tYch bli bảng dưới đây:

4.2.2 Phần thông báo hiển thị

Ở ph^n này ta có 2 LED và 1 màn hwnh LCD mvc song song và có công dcng khácnhau

Lấy tYn hiệu tk vi điều khiển, thXc hiện giao tiếp với vi điều khiển

- Trước hết ta twm hiểu LED về công dcng c_a nó

Hình 2: Một số loại LED

Giá thành và đặc điểm c_a các loại LED, đánh giá các phương án cho tkng loạiLED đưec phân tYch bli Bảng 5 dưới đây:

Bảng 5: Bảng lựa chọn phương án tối ưu cho LED

Hệ s[ Chi tiết Điểm Chi tiết Điểm

Tk Bảng 5, ta thấy LED siêu sáng đúng theo yêu c^u c_a nhóm giá không phải làt[t nhất nhưng dễ tiếp cận Vw đây là sản phẩm về cảnh báo nên c^n hiệu quả cho cảkhi không gian t[i Vw vậy, nhóm quyết định chọn LED siêu sáng cho kh[i hiển thị

Một số thông số của LED siêu sáng:

- Tiếp theo chúng ta twm hiểu đến 1 s[ màn hwnh h]u dcng

Bảng 6: bảng lựa chọn phương án tối ưu cho màn hình

Với giá thành rẻ dễ tiếp cận, phh hep với nhu c^u c_a nhóm nên chúng em lXachọn kiểu màn hwnh LCD Dưới đâu là 1 s[ thông tin kn thuật c_a LCD:

Điện áp hoạt động: 5 V

4.2.3 Phần điều khiển

Chức năng: khiến các bộ phận làm đúng theo ph^n mwnh đj nhúng

Yêu cầu:

Điều khiển chYnh xác hoạt động theo đúng cách mwnh lập trwnh

Chất lưeng đúng theo yêu c^u

Giá thành phh hep, tiết kiệm

Để phh hep với mạch và phh hep với yêu c^u phi chfc năng c_a mạch thw ta cóthể chọn đưec 2 loại IC sau Để t[i đa hóa công dcng phcc vc cho dX án này, dưới đây

là bảng đánh giá 2 loại IC đó:

Bảng 7: Bảng lựa chọn phương án tối ưu cho IC

Tk bảng trên, ta có thể thấy ESP 32 giá thành hơi nhynh so với ESP 8266 nhưnglại dễ kng dcng, dễ dàng lvp đặt Vw vậy, nhóm chúng em quyết định sử dcng ESP 32

để hoàn thiện z định c_a nhóm em

4.2.4 Phần nguồn

Kh[i nguồn là kh[i rất quan trọng, nó là điều kiện c^n để mạch hoạt động Ngoài

ra còn quyết định tYnh cơ động c_a mạch, có một s[ loại nguồn quen thuộc với sinhviên như acquy, pin đồng tiền, dây nguồn 5V(Hwnh 3):

18

Hình 3: Một số loại nguồn

(tk trái sang phải: acquy, dây nguồn 5V, pin đồng tiền)

Giá thành và đặc điểm c_a các loại nguồn, đánh giá các phương án cho tkng loạinguồn đưec phân tYch bli Bảng 7 dưới đây:

Bảng 4: Bảng lựa chọn phương án tối ưu cho phần nguồn

1.Pin đồng tiền 2.Ác quy 3.Nguồn 5V

Hệ s[ Chi tiết Điểm Chi tiết Điểm Chi tiết Điểm

Tk Bảng 4, ta thấy nguồn 5V đạt điểm cao nhất vw nó có giá thành rẻ, gọn nh\,

có thể lvp kết n[i dễ dàng và độ bền t[t Vw vậy nhóm em quyết định dhng dây 5V làm

CHƯƠNG 5: LẮP MẠCH, LẬP TRÌNH VÀ SẢN XUẤT

Ở ph^n này, ta sẽ dhng mô phmng mạch bpng ph^n mềm Altium Designer, saukhi hoàn thành mô phmng sẽ tiến hành thiết kế mạch in, hàn mạch hoàn chynh, songsong với đó là quy trwnh kiểm tra mạch in trước và sau khi hàn

5.1 Biểu đồ nguồn

Sau khi hoàn thành thiết kế tkng kh[i thw ta tiến hành chạy mô phmng mạch, đây

là bước quan trọng để ta nhận ra nh]ng sai l^m trong thiết kế và sửa lại chúng

Hình 4: Biểu đồ nguồn

20

5.2 Công cụ lập trình

Thông qua twm hiểu, trò chuyện học hmi các anh trên lab, có một s[ fng dcng đểlập trwnh cho arduino như Visual Stusio Code, Arduino.IDE,

Thông qua twm hiểu trên mạng, em cũng twm đưec nguồn code h]u dcng và phhiii

hep với sản phẩm c_a chúng em Dưới đây là code hoàn chynh cho bài l^n này:

Hình 5: Arduino.IDE

Sau khi hoàn thành code test và update vào IC, sẽ tới bước cu[i chng để hoànthiện sản phẩm

5.3 Quy trình kiểm tra mạch và dây mắc

Quá trình kiểm tra

o Lấy chai nước lạnh dY sát vào cảm fng

Dưới đây là hwnh sản phẩm hoàn thiện

CHƯƠNG 6: BÀN GIAO, BẢO HÀNH

Đây là bước cu[i chng trong quy trwnh thiết kế và sản xuất mạch trái tim, liênquan trXc tiếp đến việc kiểm định mô tả yêu c^u kỹ thuật c_a sản phẩm thông quangười sử dcng, qua đó ta có thể phát hiện, sửa ch]a lxi, nhưec điểm trong sản phẩm

và phát triển sản phẩm theo hướng thXc tế nhất Bước này gồm 2 công đoạn là bàngiao và bảo hành

22

cho cho khách hàng trong thời gian 1 tu^n Sau 6 tháng chế độ bảo hành sẽ không cònhiệu lXc, để gia hạn thời gian bảo hành khách hàng có thể mua thêm gói bảo hành 6tháng tiếp theo.

Vậy sau bước bàn giao bảo hành thw quy trwnh thiết kế mạch LED trái tim đjhoàn thành, ta có đưec sản phẩm hoàn chynh và đem bàn giao sản phẩm

Hình 1: Sản phẩm hoàn thiện

KẾT LUẬN

Sau quá trwnh làm dài ngày chng nhau làm việc c_a tất cả các thành viên trongnhóm thw sản phẩm đj hoàn thành và đj hoạt động như mong mu[n Tuy nhiên, đâyvin còn là một mạch khá đơn giản, chưa có nhiều thy biến, vw vậy chúng em đanghướng tới nh]ng hướng phát triển khác cho sản phong phú hơn, đa dạng hơn, có nhiềuchfc năng hơn như:

Sản phẩm cso thể kết n[i với wifi để gửi cho điện thoại

Có khả năng báo động trong trường hep nhiệt độ ảnh hưlng đế tYnh mạng

ngoại ng], và hướng din chúng em trong môi trường làm việc chuyên nghiệppowerpoint, orcad, MS project, Altium,

Do v[n kiến thfc có hạn nên việc thXc hiện z tưlng còn nhiều hạn chế Nếu cóđiều gw sai sót, chúng em mong th^y giúp đỡ và tạo điều kiện để chúng em có thể hoànthành z tưlng này một cách t[t nhất

24

TÀI LIỆU THAM KHẢO

ii Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ DHT11 Temperature Humidity Sensor – Hshop.vn