báo cáo nhập môn điện tử viễn thông đề tài mạch đèn led hình trái tim

Bảng công việcsẽ khái quát chung về các bước, quá trình hoàn thành công việc.Dựa trên bảng nhân lực sẽ bàn giao từng công việc cho mỗi thànhviên trong nhóm sao cho phù hợp với yêu cầu và

Xác định ý tưởng, đề tài

Lý do chọn đề tài

Ngày này, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, đặc biệt là kỹ thuật điện tử Là sinh viên Điện tử - Viễn thông, chúng ta cần phải biết áp dụng sự phát triển đó vào trong thực tế cuộc sống một cách hiệu quả nhất.

Mạch đèn LED trái tim có nhiều ứng dụng thực tế gần gũi với tất cả mọi người.

Vì phổ biến nên dễ tìm mua linh kiện và giá cả phù hợp với túi tiền của sinh viên.

Có cả sự đa dạng về mẫu mã kiểu dáng nên chúng em quyết định lựa chọn mạch đèn LED sinh viên.

Ứng dụng

Đèn LED được sử dụng rộng rãi trong đời sống hiện nay Chúng ta có thể thấy rất nhiều biển quảng cáo, biển tên sử dụng đèn LED từ các nhà hàng ăn, quán nước đến các cửa hàng quần áo hay hiệu thuốc, hầu hết các cửa hàng đều sử dụng đến đènLED Đèn LED cũng được sử dụng để trang trí tại các sự kiện và lễ hội tạo lên khung cảnh lung linh vào buổi tối làm sự kiện, lễ hội thêm sôi động hoành tráng Sử dụng làm quà tặng rất ý nghĩa trong nhiều dịp lễ, trang trí phòng ở,các cây cầu hay các tòa nhà.

Yêu cầu kỹ thuật

Yêu cầu chức năng

Mạch LED nhấp nháy hình trái tim có 50 hiệu ứng, dưới đây là một số hiệu ứng nổi bật:

Hiệu ứng 1: Nháy từ led ở trung tâm sang 2 phía xuống led cuối trái tim. Hiệu ứng 2: LED đỏ, vàng, xanh, trắng nháy xen kẽ nhau.

Hiệu ứng 3: LED đỏ, vàng, xanh, trắng chaỵ từ tâm đi hết 1 vòng xuôi chiều kim đồng hồ sau đó tắt dần từ khe trái tim 1 vòng ngược chiều kim đồng hồ. Lặp lại chu kì trên với chiều ngược lại.

Hiệu ứng 4: 2 đèn LED 2 bên nháy đối xứng nhau.

Hiệu ứng 5: 1 nửa số đèn sáng từ đỉnh trái tim về khe trái tim, nửa còn lại sáng từ khe trái tim về đỉnh trái tim theo chiều ngược kim đồng hồ.

Yêu cầu phi chức năng

Mạch có tính thcm mỹ cao, dễ sử dụng, thân thiện với người dùng, thiết kế nhỏ gọn, đẹp mắt.

Các đèn LED tiếu tốn ít năng lượng, có khả năng hiển thị trong một thời gian dài Tuổi thọ của mạch cao và giá thành hợp lý với đa số người tiêu dùng.

Một số thông số kỹ thuật của mạch:

• Thời gian hoàn thành sản phcm: 4 tuần…

• Thời gian bảo hành: 1 tháng.

• Hoạt động tốt trong môi trường khô ráo.

• Bảo quản: độ cm 0-80%, dưới 60 độ C.

Lập kế hoạch

Kế hoạch công việc

Bảng kế hoạch công việc là bảng nêu hệ thống các công việc trong kế hoạch kèm theo thời gian, thời điểm thực hiện công việc, các nguồn lực thực hiện công việc và sản phẩm đầu ra sau khi hoàn thành mỗi công việc Các công việc trong kế hoạch của nhóm được thể hiện rõ bởi Bảng 3.1 dưới đây.

Tên công việc Mô tả công việc Ngày bắt đầu

Ngàyhoàn thành nguyênTài phẩmSản đầu ra phụSự thuộc

Nêu lý do chọn đề tài, chức năng chính của sản phẩm

Slide thuyết trình về đề tài

Lập bản mô tả yêu cầu kỹ thuật

Nêu chức năng, hoạt động của sản phẩm

Bản mô tả yêu cầu kỹ 1 thuật

Yêu cầu phi chức năng

Nêu môi trường làm việc, thông số kĩ thuật, giá thành dự kiến và thời gian đưa ra thi trường của sản phẩm

Xây dựng bảng công việc

Chỉ ra các công việc cần làm để hoàn thành đề tài

Xây dựng bảng nhân lực

Chỉ ra điểm mạnh, điểm yếu, thời gian biểu của từng thành viên trong nhóm nhân lựcBảng

Xây dựng bảng phân công công việc

Phân công công việc cho từng thành viên

4 Thiết kế sơ đồ khối

Vẽ sơ đồ khối của sản phẩm 19-12-

Sơ đồ khối sản phẩm 2

Thiết kế khối cung cấp nguồn cho mạch hoạt động

5.2 Khối điều khiển Thiết kế khối xử lí 23-12-18 23-12-

18 thiết kếBản khối xử lí

3 Khối hiển thị Thiết kế khối hiển thị 23-12-

18 Bản thiết kế hiển thịkhối

6.1 Mô phỏng mạch Mô phỏng mạch trên các phần mềm chuyên dùng

18 Proteus File mô phỏng mạchtrên

Lên danh sách các linh kiện cần dùng và đi mua linh kiện

Các linh kiện cần dùng 6.1

Lắp linh kiện trên bảng mạch trắng trước khi hàn linh kiện để kiểm tra hoạt động

Dùng phần mềm thiết kế mạch in trên máy tính

Dùng bản thiết kế mạch in để đặt làm mạch in

Hàn linh kiện vào mạch theo bản thiết kế

Máy hàn, thông,nhựa thiếc, kìm cắt chân,

Kiểm tra xem mạch có hoạt động đúng yêu cầu không

Làm slide thuyết trình về đề tài 28-12-

8.2 Báo cáo Viết bản báo cáo đề tài 12-12-

Làm clip về sản phẩm

Làm clip giới thiệu về sản phẩm

Bảng 1 là bảng kế hoạch công việc, bảng có chỉ rõ ra các công việc cần phải làm theo từng tiến độ thời gian nhất định theo 3 cột là thời gian thực hiện, thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc, các nguồn lực thực hiện và sản phẩm đầu ra theo yêu cầu Ngoài ra còn có sự phụ thuộc của các công việc với nhau, cột phụ thuộc sẽ tương đương với giá trị của cột thứ tự của công việc.

Nguồn nhân lực

Nội dung phân tích nhân lực được thể hiện rõ qua bảng phân tích nhân lực Bảng 3.2 có nêu rõ vị trí, vai trò của từng thành viên, phân tích từng điểm mạnh, điểm yếu của từng thành viên trong nhóm.

T Tên Ưu điểm Nhược điểm Thời gian biểu

1 Việt Hoàng Nhiệt tình, có trách nhiệm với công việc

Thiếu kỹ năng về hàn mạch, lắp mạch

Các buổi chiều trong tuần

2 Đức Mạnh Tự tin, thuyết trình tốt, biết sử dụng MS Visio

Chưa biết phân bổ thời gian hợp lý

Các buổi chiều trong tuần

3 Vũ Thanh Cẩn thận, tỉ mỉ, biết sử dụng MS Project, Proteus

Các buổi chiều trong tuần

4 Anh Đức Tư duy tốt, có kỹ năng làm slide

Các buổi chiều trong tuần

5 Xuân Lộc Có kỹ năng hàn mạch, lắp mạch tốt

Chưa thành thạo MS Project, MS Visio

Các buổi chiều trong tuần

6 Minh Tuấn Nhiệt tình và sáng tạo trong công việc

Chưa biết phân bố thời gian hợp lý

Các buổi chiều trong tuần Bảng 3-2 Bảng nhân lực

Bảng 3.2 nêu lên được vai trò của từng thành viên trong nhóm,bao gồm cả điểm mạnh và điểm yếu, qua đó sắp xếp phù hợp từng thành viên vào những công việc cụ thể.

Thiết kế, lựa chọn phương án tối ưu

Sơ đồ khối

Mạch LED trái tim gồm 3 khối chính gồm: Khối nguồn, khối điều khiển và khối hiển thị, các khối được liên hệ với nhau qua Hình 2 dưới đây:

Khối hiển thị sẽ hiển thị tín hiệu điều khiển thông qua việc nháy led. Khối điều khiển nhận được tín hiệu thì sẽ xử lý rồi xuất tín hiệu điều khiển led ở khối hiển thị.

Khối nguồn cấp điện áp cho các khối còn lại của mạch hoạt động.

Thiết kế từng khối

Ta cần thiết kế 4 khối chính của mạch bao gồm những công việc lựa chọn các phương án linh kiện cho từng khối, so sánh để có được phương án tối ưu và phân tích nội dung, nguyên lý của chúng.

Chức năng: Điều khiển hoạt động của khối hiển thị.

+ Điều khiển một cách chính xác hoạt động của 32 đèn LED như yêu cầu của người lập trình.

+ Thiết kế nhỏ gọn, chất lượng tốt, tiết kiệm chi phí.

Hình 4-3 Một số loại IC thông dụng [1]

Trọng số IC AT89s52 ARM AVR thànhGiá 0.4 20.000Đ (9đ) 50.000Đ

(8đ) điểmĐặc 0.6 Thông dụng, dễ lập trình (10đ)

Khó mua, khó lập trình (5đ)

Khó mua, khó lập trình (5đ) Đánhgiá 1 9.6 6.2 6.2

Như chúng ta đã thấy thì IC AT89S52 có điểm đánh giá cao nhất Vì thế chúng em đã quyết định chọn IC AT89S52 để điều khiển hoạt động của mạch.

*Tổng quan về IC AT89s52

VĐK AT 89s52 mà chúng em sử dụng có những đặc điểm sau:

32 Port xuất nhâ bp dữ liê bu I/O

64 KB vùng nhớ mã ngoài

64 KB vùng nhớ dữ liê bu ngoài

Kh o s愃Āt sơ đ chân:

Hình 4-4 Sơ đồ chân AT89s52 [3]

Trên sơ đồ chân trên có các nhóm chân sau:

1 Nh漃Ām chân ngu n nuôi:

2 Nh漃Ām chân đi u khi n.

Nhóm này còn phân biê bt các tín hiê bu vào, ra. a Nh漃Ām t椃Ān hiêu v o đi u khi n:

+ Xtal1 (chân số 18), Xtal2 (chân số 19): nối tinh thể thạch anh cho máy phát xung nhịp chu trình.

+ RST (Reset): (chân số 9): nối chuyển mạch để xóa về trạng thái ban đầu hay khởi đô bng lại.

+ /EA/CPP: (chân số 31) chọn nhớ ngoài (nối đất) hay chọn nhớ trong (nối nguồn nuôi 5V).

+ T2 hay P1.0: (chân số 1) tín hiê bu vào đếm cho Timer2/ Counter2 của 8952 + T2EX: (chân số 2) tín hiê bu vào ngắt ngoài 2 cho 8950.

+ /INT0 hay P3.2: (chân số 12) tín hiê bu vào gây ngắt ngoài 0 cho 8051. + /INT1 hay P3.3: (chân số 13) tín hiê bu vào gây ngắt ngoài 1 cho 8051. + T0 hay P3.4: (chân số 14) tín hiê bu vào đếm cho Timer0/ Counter0.

+ T1 hay P3.5: (chân số 15) tín hiê bu vào đếm cho Timer1/ Counter1. b Nh漃Ām t椃Ān hiêu ra đi u khi n:

+ ALE//PROG: (chân số 30) dùng để đưa tín hiê bu chốt địa chỉ (ALE) khi có nhớ ngoài hay điều khiển ghi chương trình /PROG.

+ /PSEN: (chân số 29) dùng để đưa tín hiê bu điều khiển đọc bô b nhớ chương trình ROM ngoài.

+ /WR hay P3.6: (chân số 16) để đưa tín hiê bu ghi dữ liê bu vào bô b nhớ ngoài + /RD hay P3.7: (chân số 17) để đưa tín hiê bu đọc dữ liê bu từ bô b nhớ ngoài. c Nh漃Ām c愃Āc t椃Ān hiêu đ椃⌀a ch", dư뀃 liêu:

+ Cổng vào, ra địa chỉ/ dữ liê bu P0 hay P0.0-P0.7: (chân số 39-32) dùng để trao đổi tin về dữ liê bu D0-D7, hoă bc đưa ra các địa chỉ thấp (A0-A7) theo chế đô b dồn kênh (kết hợp với tín hiê bu chốt địa chỉ ALE).

+ Cổng vào ra địa chỉ/ dữ liê bu P2 hay P2.0-P2.7: (chân số 21-28) dùng để trao đổi tin song song về dữ liê bu (D0-D7) hoă bc đưa ra địa chỉ cao (A8-A15).

+ Cổng vào ra dữ liê bu P1 hay P1.0-P1.7: (chân số 1-8) dùng để trao đổi tin song song dữ liê bu (D0-D7).

+ Cổng vào, ra P3 hay P3.0-P3.7: (chân số 10-17)

- P3.0: (chân số 10) đưa vào tín hiê bu nhâ bn tin nối tiếp RXD

- P3.1: (chân số 11) đưa ra tín hiê bu truyền tin nối tiếp TXD

- /INT0 hay P3.2: (chân số 12) tín hiê bu vào gây ngắt 0 của VĐK

- /INT1 hay P3.3: (chân số 13) tín hiê bu vào gây ngắt 1 của VĐK

- T0 hay P3.4: (chân số 14) tín hiê bu vào đếm cho Timer0/ Counter0 cho VĐK 8051/8052.

- T1 hay P3.5: (chân số 15) tín hiê bu vào đếm cho Timer1/ Counter1 cho VĐK 8051/8052.

- /WR hay P3.6: (chân số 16) để đưa tín hiê bu ghi dữ liê bu vào bô b nhớ ngoài.

- /RD hay P3.7: (chân số 17) để đưa tín hiê bu đọc dữ liê bu từ bô b nhớ ngoài.

- T2 hay P1.0: (chân số 1) tín hiê bu vào đếm cho Timer2/ Counter2 cho VĐK 8052.

- T2EX: (chân số 2) tín hiê bu vào gây ngắt 2 của VĐK 8052.

Ngoài các tín hiê bu chuyên dùng trên, cổng vào/ ra P3 này còn dùng để trao đổi tin về dữ liê bu D7-D0.

Bao gồm 32 bóng đèn LED mắc song song xếp thành hình trái tim.

Chân anot của 32 bóng đèn được mắc chung với chân VCC của IC Còn chân cathode của mỗi bóng được nối với 32 chân IO của vi điều khiển đảm bảo dòng điện cấp cho mỗi đèn là 10mA- 15mA ta gắn cho mỗi đèn 1 điện trở

Lấy tín hiệu từ vi điều khiển, thực hiện giao tiếp với vi điều khiển.

Dựa vào các yêu cầu phi chức năng giá thành cho sản phcm là 200.000 đồng, tuổi thọ 1,5 - 2 năm, công suất toàn mạch 1W, các tiêu chí lựa chọn và chỉ số tương ứng được đưa ra lần lượt như dưới Bảng 4.2.

Tiết kiệm điện Tuổi thọ Chi phí Đ愃Ānh gi愃Ā

Led siêu sáng Cao (10đ) 6.000 giờ

Bảng 4-5 Đánh giá khối hiển thị [4]

Với số điểm được đánh giá của led đục là 5.2, số điểm được đánh giá của led siêu sáng là 9.2, bóng Led siếu sáng được lựa chọn để sử dụng.

LED siêu s愃Āng Điện áp LED siêu sáng:

LED màu đỏ, màu vàng: 1, 9 đến 2, 1 Volt.

LED màu xanh các loại: 3, 0 đến 3, 4 Volt.

LED màu trắng các loại: 3, 4 đến 4, 0 Volt.

Thông thường nhà sản xuất đưa ra giá trị là 17 đến 20 mA cho dòng điện qua đèn LED siêu sáng

Các LED nối vào cùng một chân của vi điều khiển được nối song song với nhau và tạo thành một hình trái tim.

Khối nguồn là khối rất quan trọng, nó là điều kiện cần để mạch hoạt động Ngoài ra còn quyết định tính cơ động của mạch, có một số loại nguồn quen thuộc với sinh viên như Adapter, pin, sạc điện thoại (Hình 4.10).

Dựa vào các yêu cầu phi chức năng môi trường hoạt động ngoài trời, hoạt động ổn định, công suất toàn mạch 1W, tuổi thọ trung bình của sản phcm từ 1,5 – 2 năm, giá thành cho toàn bộ sản phầm là 200.000 đồng, các tiêu chí lựa chọn cũng như trọng số tương ứng được đưa ra như trong Bảng 4.1 ở dưới.

Thời gian sử dụng Giá thành Đánh giá

Bộ sạc pin điện thoại

9đHình 4-6 Một số loại nguồn

Bảng 4-6 Đánh giá khối nguồn [5]

Với số điểm được đánh giá của bộ sạc pin điện thoại là 8.1đ, số điểm được đánh giá của 3 Pin 1.5V là 7.6đ, số điểm được đánh giá của adapter chuyển từ 220VAC sang 5V/DC là 9đ, Adapter được lựa chọn sử dụng.

Vậy sau khi hoàn thành việc xây dựng sơ đồ khối và tối ưu các phương án trong từng khối ta đã có được hướng lập trình, lắp đặt các linh kiện để hoàn thành mạch Led trái tim Mạch sẽ có 3 khối chính, khối điều khiển sẽ sử dụng IC AT89s52, khối hiển thị dùngLED siêu sáng và khối nguồn dùng Adapter 5VDC.

Kiểm tra, chế tạo và sản xuất

Mô phỏng mạch, kiểm tra trên bo mạch

Sau khi hoàn thành thiết kế từng khối thì ta tiến hành chạy mô phỏng mạch bằng phần mềm Proteus 8 Pro, đây là bước quan trọng để ta nhận ra những sai lầm trong thiết kế và sửa lại chúng. Hình 5.1 dưới đây là mô phỏng dùng phần mềm Proteus

Hình 5-7 Mạch nguyên lý trên phần mềm Proteus

Như vậy là ta đã mô phỏng thành công trên phần mềm, và chuyển sang công đoạn tiếp theo là mô phỏng trên bo mạch trắng(breadboard) như trên Hình 5.2.

Hình 5-8 Cắm test trên board mạch trắng

Thiết kế mạch in

Thiết kế mạch in 1 lớp bằng Altium Designer Dưới đây là mạch nguyên lý, mạch in 2D và 3D (Hình 9) được thiết kế bởi phần mềmAltium Designer

Hình 5-9 Mạch nguyên lý, mạch in 2D và 3D

Sau khi thiết kế được mạch in như Hình 5.3, ta tiến hành đặt mạch và nhận được mạch để tiếp tục công đoạn tiếp theo.

Làm mạch in

Sau khi hoàn tất các bước trên, ta bắt đầu quá trình hàn, trong khi hàn thì ta phải tuân thủ một số quy tắc sau: phải dùng nhựa thông trong quá trình hàn, không được để thiếc hàn rơi trên mạch in, có thể gây chập cháy mạch, không được để mỏ hàn quá lâu trên chân linh kiện, có thể khiến cho linh kiện bị hỏng, hạn chế việc hàn đi hàn lại một mốt hàn, có thể làm hỏng mạch in.

*Quy trình kiểm tra mạch in

Kiểm tra mạch trước khi hàn:

Trước tiên kiểm tra bằng mắt thường xem mạch in có đúng với mạch in chúng ta thiết kế không.

Kiểm tra bằng mắt thường xem có chân linh kiện nào bị nối chung với GND thông qua lớp đổ đồng không (trường hợp này rất dễ xảy ra vì chúng ta để khoảng cách lớp đổ đồng với dây nối quá bé hoặc do cơ sở làm mạch in).

Kiểm tra bằng đồng hồ đo xem các dây nối có bị đứt không bằng cách đo thông mạch rồi đặt 2 đầu que do của đồng hồ vào 2 đầu dây nối.

Kiểm tra 2 dây nguồn và GND xem chúng có bị nối tắt không bằng đồng hồ, tránh tình trạng nối tắt dây dẫn đến dòng quá lớn hỏng adapter.

Sửa tất cả các lỗi gặp phải trong quá trình kiểm tra trên

Kiểm tra sau khi hàn linh kiện:

Quan sát bằng mắt thường xem có mối hàn nào bị chờm sang dây khác không, đặc biệt là các mối hàn ở chân IC AT89s52.

Dùng đồng hồ đo thông mạch, chập mạch Đặt que đo của đồng hồ tại chân linh kiện xem có thông mạch không Đặt que đo của đồng hồ tại chân linh kiện không được nối vơi nhau chúng có bị nối với nhau không

Kiểm tra dây nguồn và GND xem chúng có bị nối tắt không bằng đồng hồ, tránh tình trạng nối tắt dây dẫn, tránh tình trạng nối tắt dây dẫn đến dòng quá lớn làm hỏng adapter.

Sửa tất cả các lỗi gặp phải trong quá trình kiểm tra trên Hình 5.4 là mạch sau khi hàn.

Hình 5-10 Sau khi hàn mạch xong

Sau khi in mạch, kiểm tra thành công, ta có mạch hoàn chỉnh, qua bước quan trọng để hoàn thiện phần lõi của mạch cảm biến ánh sáng.

Với chương 5, ta đã hoàn thành việc mô phỏng, thiết kế, in mạch, hàn mạch đòi hỏi việc tính thực tế rất cao, không còn là việc phân tích bằng mắt thường hay sách vở mà phải thực hiện trực tiếp bằng kỹ năng sử dụng các phần mềm chuyên nghiệp cũng như kỹ năng hàn mạch Đó chính là những điều rút ra được khi qua chương 5.

Bàn giao

Làm slide thuyết trình

Để giới thiệu tổng quan về: chức năng, thành viên thực hiện, kế hoạch, yêu cầu phi chức năng và yêu cầu chức năng, … giúp người xem hiểu thêm về sản phẩm nhóm thực hiện Slide bắt đầu được thực hiện từ lúc lên ý tưởng sản phẩm.

Báo cáo

Sau khi mạch cảm biến ánh sáng đã hoàn thành, ta có được sản phẩm hoàn chỉnh thì cần viết báo cáo về sản phẩm Báo cáo cần được in trên giấy A4 với font chữ 13, Times New Roman (Unicode); lề trên: 2,54 cm; lề dưới: 2,54 cm; lề trái: 3,5 cm; lề phải: 2,0 cm.

6.3 Làm video giới thiệu sản ph{m

Video giới thiê bu sản phcm được sản xuất trên phần mềm Proshow Produce. Video bao gồm 3 phần chính:

Phần 1 giới thiệu tên nhóm, giáo viên hướng dẫn và các thành viên của nhóm. Độ dài của phần 1 là 72 giây (từ lúc bắt đầu đến giây 72).

Phần 2 là giới thiệu sản phcm của nhóm Độ dài của phần 2 là 13 giây (từ giây thứ 73 đến giây thứ 85).

Phần 3 tóm tắt quá trình lên ý tưởng và sản xuất ra sản phcm hoàn chỉnh Độ dài của phần 3 là 75 giây (từ giây thứ 86 đến giây 160).

Làm video giới thiê b u sản phcm

Sản phcm đã hoạt động như mong muốn

Mạch còn đơn giản chưa có nhiều tùy biến.

Sản phcm có thêm nút nhấn điều khiển hiệu ứng theo ý muốn.

Thiết kế được biển quảng cáo và các thiết bị hiển thị dùng đèn LED Thông qua việc thực hiện bài tập lớn, chúng em đã tính lũy rất nhiều kiến thức thực tế về chuyên ngành điện tử viễn thông, thầy Hàn Huy Dũng đã tạo cho chúng em niềm say mê học tập, tìm tòi kiến thức mới Thầy còn giúp chúng em hoàn thiện các kỹ năng mềm như kỹ năng thuyết trình, làm việc nhóm, làm việc trong các môi trường chuyên nghiệp powerpoint, project, các phần mềm mô phỏng, thiết kế mạch: proteus,….

Do vốn kiến thức còn hạn hẹp nên việc thực hiện ý tưởng còn nhiều hạn chế. Nếu còn có gì sai sót, chúng em mong thầy giúp đỡ và tạo điều kiện để chúng em có thể hoàn thành một cách tốt nhất ý tưởng này.

Chúng em xin chân thành cám ơn!