Báo cáo nhập môn điện tử viễn thông về led trái tim ver2x

Xuất phát từ ý tưởng có một sản phẩm điện tử nhỏ mà đẹp làm đồ trang tríphòng học hoặc làm quà tặng, cùng với những kiến thức cơ bản về điện tử đã được học trong môn Thực tập cơ bản, nhó

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO

NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỀ TÀI: LED TRÁI TIM RGB

Thực hiện: Nhóm 1 – KSTN ĐTVT K59

Đào Nguyên Dương 20140851 Nguyễn Trung Hiếu 20141540 Phạm Văn Khánh 20142317

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Phạm Ngọc Nam

Hà Nội, tháng 12/2015

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI MỞ ĐẦU

Cuộc sống ngày càng phát triển, Điện tử đã trở thành một phần không thểthiếu đối với xã hội loài người Những sản phẩm điện tử có mặt ở khắp mọi nơi vớinhững máy móc từ đơn giản như đèn điện đến phức tạp, tinh vi như điện thoại diđộng, máy tính tạo nên những giá trị vật chất cho con người đến những con chip cóthể điều khiển cả một hệ thống

Xuất phát từ ý tưởng có một sản phẩm điện tử nhỏ mà đẹp làm đồ trang tríphòng học hoặc làm quà tặng, cùng với những kiến thức cơ bản về điện tử đã được

học trong môn Thực tập cơ bản, nhóm em đã quyết định thực hiện đề tài LED Trái

Tim RGB Đây là một sản phẩm sử dụng những linh kiện khá phổ biến, thân thuộc

nên phù hợp với những sinh viên bắt đầu học về điện tử như chúng em

Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Phạm Ngọc Nam đãhướng dẫn tận tình, chi tiết trong suốt quá trình học tập giúp chúng em hoàn thành

đề tài này Ngoài những kiến thức về ngành điện tử, chúng em cũng học được từthầy những kinh nghiệm, kỹ năng thiết thực giúp ích cho chúng em thực hiện tốthơn những nhiệm vụ, bài tập của mình

Trong quá trình thực hiện đề tài lớn đầu tiên này, dù rất cố gắng nhưng dovốn kiến thức hạn hẹp nên không thể tránh khỏi những sai sót Nhóm em rất mongnhận được những đóng góp, phê bình, chia sẻ của thầy để các sản phẩm tiếp theocủa nhóm sẽ hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy!

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Đề tài là LED trái tim RGB sử dụng dòng IC AT89C52 và IC 74HC595 để điều

khiển khối LED Đề tài này sẽ được thực hiện theo đúng quy trình thiết kế kỹ thuậtgồm 9 bước:

1 Xây dựng ý tưởng 6 Lựa chọn phương án tối ưu

2 Mô tả sản phẩm 7 Kiểm tra

3 Lập kế hoạch 8 Chế tạo sản phẩm

4 Thiết kế sơ đồ khối 9 Bàn giao sản phẩm

5 Thiết kế chi tiết từng khối

SUMMARY OF PROJECT

This project is Heart by RGB LED using AT89C52 IC and 74HC595 IC to controlthe LEDs It has been done according to the Engineering design process, include 9steps:

1 Determine needs 6 Select best alternatives

2 Creat specifications 7 Test

3 Develop plan 8 Manufacture

4 Perform block design 9 Deliver

5 Design each block

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

TÓM TẮT ĐỀ TÀI 4

MỤC LỤC 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU 8

CHƯƠNG 1: XÂY DỰNG Ý TƯỞNG 9

1.1 Lý do chọn đề tài 9

1.2 Ứng dụng của sản phẩm 9

CHƯƠNG 2: MÔ TẢ SẢN PHẨM 11

2.1 Khái quát sản phẩm 11

2.2 Yêu cầu chức năng 11

2.3 Yêu cầu phi chức năng 12

CHƯƠNG 3: LẬP KẾ HOẠCH 13

3.1 Bảng công việc 13

3.2 Bảng đánh giá nhân lực 14

3.3 Bảng phân công công việc 15

3.4 Gantt Chart và Network Diagram 16

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI 19

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CHI TIẾT TỪNG KHỐI, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 20

5.1 Thiết kế khối nguồn 20

5.2 Thiết kế khối điều khiển 22

5.3 Thiết kế khối LED hiển thị 25

CHƯƠNG 6: TEST MẠCH 27

6.1 Test mạch trên Proteus 27

6.2 Test mạch trên board mạch trắng 28

CHƯƠNG 7 CHẾ TẠO SẢN PHẨM 30

7.1 Thiết kế mạch in 30

7.2 Hàn linh kiện vào mạch in 31

7.3 Hoàn thiện sản phẩm 32

CHƯƠNG 8: BÀN GIAO SẢN PHẨM 33

8.1 Viết báo cáo, quay video 33

8.2 Bàn giao cho khách hàng 33

KẾT LUẬN 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Quà tặng người thân 9

Hình 1.2 Trang trí trong quán bar 10

Hình 1.3 Trang trí trong đám cưới 10

Hình 1.4 Trang trí ở góc học tập 10

Hình 2.1 Sơ đồ các LED của sản phẩm 11

Hình 3.1 Gantt Chart của kế hoạch làm dự án 17

Hình 3.2 Network Diagram của kế hoạch làm dự án 18

Hình 4.1 Sơ đồ các khối trong mạch 19

Hình 5.1 Sơ đồ khối khối nguồn 21

Hình 5.2 Sơ đồ khối nguồn trên Proteus 22

Hình 5.3 Sơ đồ khối khối điều khiển 22

Hình 5.4 AT89C52 và sơ đồ chân 23

Hình 5.5 Sơ đồ lắp mạch của AT89C52 trên Proteus 24

Hình 5.6 74HC595 và sơ đồ chân 24

Hình 5.7 Sơ đồ 12 IC74HC595 trên Proteus 25

Hình 5.8 Sơ đồ khối khối LED hiển thị 25

Hình 5.9 LED RGB đục 7 màu và sơ đồ chân 26

Hình 5.10 LED đỏ thông thường và sơ đồ chân 26

Hình 6.1 Một trong những hiệu ứng của sản phẩm mô phỏng trên Proteus 27

Hình 6.2 Mô phỏng trên board mạch trắng 28

Hình 6.3 Một số hình ảnh hiệu ứng khi mô phỏng trên board trắng 29

Hình 7.1 Sơ đồ mạch in trên Proteus (mạch in đã được đổ đồng) 30

Hình 7.2 Hình ảnh 3D của mạch in 30

Hình 7.3 Mạch in sau khi đã gắn linh kiện 32

Hình 7.4 Mặt hiển thị của sản phẩm 32

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Bảng công việc 13

Bảng 3.2 Bảng đánh giá nhân lực 14

Bảng 3.3 Bảng phân công công việc 15

Bảng 5.1 Các phương án lựa chọn khối nguồn 20

Bảng 5.2 Các phương án đánh giá IC ổn áp lọc nhiễu 21

Bảng 5.3 Các phương án lựa chọn IC chính cho khối điều khiển 23

Bảng 5.4 Các phương án lựa chọn LED 26

Bảng 7.1 Các linh kiện dùng trong mạch 31

CHƯƠNG 1: XÂY DỰNG Ý TƯỞNG

1.1 Lý do chọn đề tài

Là một sinh viên Bách Khoa, chắc hẳn nhiều bạn đã có người yêu Mỗi dịpValentine, giáng sinh hoặc năm mới, các bạn đều muốn tặng cho người yêu mộtmón quà bất ngờ, ý nghĩa nhưng đồng thời cũng phải thật độc đáo so với nhữngngười khác, khiến người đó luôn nhớ tới bạn Chính vì vậy, xuất phát từ nhu cầunày của các bạn nam sinh viên, nhóm chúng em đã nảy ra ý tưởng tạo ra một sảnphẩm vừa mang đậm chất sinh viên Bách Khoa – chất kỹ thuật cũng như khác biệt

so với các trường khác, với tạo hình trái tim tuyệt đẹp cùng hệ thống ánh sáng lộnglẫy sẽ khiến người ấy nhớ mãi đến bạn Đó chính là sản phẩm LED trái tim RGB

 Làm đồ trang trí ở hội trại, triển lãm, quán bar

 Làm đồ trang trí trong các ngày lễ, ngày cưới, ngày kỷ niệm

Hình 1.1 Quà tặng người thân

Hình 1.2 Trang trí trong quán bar

Hình 1.3 Trang trí trong đám cưới

Hình 1.4 Trang trí ở góc học tập

CHƯƠNG 2: MÔ TẢ SẢN PHẨM

2.1 Khái quát sản phẩm

Sản phẩm LED trái tim RGB được tạo hình theo hình trái tim, bao gồm 228 LEDnhiều màu chia thành 2 khối là khối LED viền và LED bên trong LED viền gồm 32LED 7 màu LED bên trong gồm 196 LED 1 màu Các hiệu ứng của LED viền vàLED bên trong được lập trình như ý muốn

Hình 2.1 Sơ đồ các LED của sản phẩm

2.2 Yêu cầu chức năng

Mạch LED có 7 hiệu ứng LED viền và 5 hiệu ứng LED bên trong đã được

mô tả rất kỹ trong file word yêu cầu sản phẩm đính kèm:

 7 hiệu ứng LED viền:

 32 LED sáng đồng thời và thay đổi màu cùng một lúc

 32 LED chia làm 4 dải màu theo thứ tự chạy đuổi nhau theo một chiều xácđịnh

 32 LED chia làm 2 nửa, mỗi nửa sẽ chạy theo 2 chiều, mỗi lần 1 LED mớiđược sang cho đến khi 32 LED cùng sáng thì đổi màu

 Tương tự như hiệu ứng trên nhưng sẽ quan sát được từng LED “di chuyển”

 32 LED chia là 4 vùng cùng màu, mỗi vùng 4 LED, cùng chạy đuổi nhautheo 1 chiều

 Tương tự như hiệu ứng 3 nhưng sẽ quan sát được cả khối LED “di chuyển”

 4 cặp LED dao động quanh 1 vị trí

 5 hiệu ứng LED bên trong:

Các LED bên trong được chia thành 24 cung tròn , mỗi cung tròn có nhiều LED.Mỗi hiệu ứng trong 5 hiệu ứng bao gồm bao gồm các cung tròn xoay theo chiều kimđồng hồ Tại một thời điểm của một hiệu ứng, sẽ có một số cung tối liền nhau, một

số cung sáng liền nhau Hiệu ứng sẽ tạo cảm giác các cung tròn xoay theo chiều kimđồng hồ Độ sáng của mỗi đèn LED khi nháy đều là 100%

2.3 Yêu cầu phi chức năng

 Kích thước sản phẩm: 25cm x 25cm x 15cm

 Mặt hiển thị gồm 228 LED nhiều loại

 Nguồn cấp: Adapter 9V, DC – ngõ ra ở mặt sau

CHƯƠNG 3: LẬP KẾ HOẠCH

Để xây dựng được kế hoạch làm việc chi tiết và chính xác cho dự án, ta cần biếtnhững công việc cụ thể trong từng giai đoạn của quá trình cũng như khả năng từngthành viên để phân công công việc sao cho phù hợp nhất Trong chương này ta sẽlập bảng công việc, bảng đánh giá nhân lực và bảng phân công công việc

Kế hoạch thực hiện dự án được thể hiện một cách đầy đủ rõ ràng trong file Projectđính kèm

3.1 Bảng công việc

Bảng công việc là cách nhìn tổng quát nhất về toàn bộ các bước thực hiện đểthực hiện dự án, dựa vào 9 bước trong quy trình thiết kế kỹ thuật

Bảng 3.1 Bảng công việc

4/9 - 16/9 Xác định ý tưởng Lên ý tưởng và tìm kiếm thông tin về sản

phẩm LED Trái Tim RGB19/9 - 27/9 Mô tả sản phẩm Xác định yêu cầu chức năng và yêu cầu phi

chức năng31/10 - 5/11 Lập kế hoạch Lập kế hoạch chi tiết công việc cho dự án7/11 - 12/11 Thiết kế sơ đồ khối - Liệt kê các khối có trong mạch

- Thể hiện mối quan hệ giữa các khối14/11 - 19/11 Thiết kế sơ đồ chi tiết

từng khối và lựa chọnphương án tối ưu

Xem xét các điều kiện và dựa vào yêu cầuchức năng và phi chức năng để lựa chọnlinh kiện tối ưu, thiết kế và vẽ mạch chitiết

21/11 - 26/11 Test mạch - Mô phỏng trên phần mềm Proteus

- Test trên board mạch trắng28/11 - 3/12 Chế tạo sản phẩm - Thiết kế mạch in

- Hàn mạch, kiểm tra mạch hoạt động

- Sửa chữa sai sót

- Hoàn thiện sản phẩm5/12 - 29/12 Bàn giao sản phẩm - Làm báo cáo

Nguyên

Dương

+ Có tinh thần tráchnhiệm, ý thức tốt+ Có kỹ năng lậptrình

+ Có thể hỗ trợ nhiềucho nhóm

+ Chậm chạp, chưa

có nhiều ý tưởnghay

+ Kỹ năng giao tiếpchưa tốt

+ Xe đạp+ Laptop+ Bộ dụng

cụ làm mạch

Ngoài giờhọc trêntrường

2 Nguyễn

Trung

Hiếu

+ Có kỹ năng tin họckhá

+ Nhiều ý tưởng mới,lạ

+ Có tinh thần tráchnhiệm

+ Kỹ năng giao tiếpchưa tốt

+ Dễ mỏi mắt khi sửdụng máy tính trongmột khoảng thờigian

+ Xe bus+ Laptop+ Bộ dụng

cụ làm mạch

Ngoài giờhọc trêntrường

Văn

Khánh

+ Khả năng học hỏi,tìm tòi khá tốt

+ Có nhiều ý tưởnghay

+ Hay mất tập trungtrong công việc+ Kỹ năng thuyếttrình chưa tốt

+ Xe máy+ Laptop+ Bộ dụng

cụ làm mạch

Ngoài giờhọc trêntrường

4 Đỗ

Sơn

Tùng

+ Kỹ năng tìm kiếmthông tin tốt, nhanhnhạy

+ Sử dụng máy tínhkhá thành thạo

+ Chưa có nhiều ýtưởng hay

+ Không có phươngtiện truyền thông ổnđịnh

+ Xe bus+ Bộ dụng

cụ làm mạch

Ngoài giờhọc trêntrường

3.3 Bảng phân công công việc

Bảng phân công công việc dựa trên bảng đánh giá nhân lực và các công việc cụ thể

để phân công từng việc cho từng thành viên Các công việc được ký hiệu theo mã

và có sự liên quan tới nhau

Bảng 3.3 Bảng phân công công việc S

Mô tả công việc Nguồn lực Sản phẩm Phụ

trách

Điều kiện

File PPT ýtưởng

All

P1.2 Trình bày trên

slide

Hiếu,Dương

P1.1 KT

MS Word File Word

yêu cầuchức năng

và phi chứcnăng

Khánh,Tùng

P2 KT

P3.2 Xây dựng các kế

hoạch Dương, Hiếu

P2 KT

P3.3 Phân công công

P2 KT

P4.2 Vẽ sơ đồ khối MS Visio File Visio

sơ đồ khối Hiếu,Dương

P4.1 KT

P4.3 Trình bày trên

slide

MSPowerPoint

FilePowerPoint

sơ đồ khối

Dương, Hiếu

P4.2 KT

Khánh,Tùng

P4 KT

P5.2 Xác định, thiết kế

và test khối điềukhiển

Hiếu,Dương

P4 KT

P6.2 KT

File PDFmạch in,Sản phẩmhoàn chỉnh

Khánh,Tùng

P6 KT

P7.2 Hàn mạch, test

mạch

P7.1 KT

P7.3 Hoàn thiện sản

phẩm

P7.2 KT

giao P8.1 Viết báo cáo MS Word,MS File Wordbáo cáo, Dương, Hiếu

P7 KT

3.4 Gantt Chart và Network Diagram

Hình 3.1 Gantt Chart của kế hoạch làm dự án

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI

Mạch gồm 3 khối: khối nguồn, khối điều khiển và khối LED hiển thị

Hình 4.1 Sơ đồ các khối trong mạchNguyên lý hoạt động:

 Mạch chạy bằng cách lấy điện xoay chiều AC 220V Nguồn xoay chiều quakhối nguồn sẽ tạo ra điện áp DC 5V

 Điện áp 5V sau khi qua khối nguồn sẽ được cung cấp cho toàn bộ mạchbaogồm khối điều khiển và khối điều khiển

 Khối điều khiển sẽ được nạp code vào IC chính, làm cho IC hoạt động, điềukhiển hoạt động các IC khác và các LED.- Khối LED được sắp xếp theo mộttrình tự phù hợp (hình trái tim) hiện thị nhận tín hiệu trực tiếp từ khối điềukhiển để các LED nháy theo đúng hiệu ứng được lập trình

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CHI TIẾT TỪNG KHỐI, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Trong chương này, ta sẽ đi vào thiết kế cụ thể các khối dựa vào yêu cầu sản phẩm

và lựa chọn phương án tối ưu cho từng khối Ta sẽ đi theo trình tự các khối: khốinguồn, khối điều khiển và khối LED hiển thị Trong từng khối ta sẽ đi theo trình tựcác bước:

 Lựa chọn phương án tối ưu cho các linh kiện

 Thiết kế sơ đồ chi tiết trong khối

 Vẽ sơ đồ các khối trên Proteus

5.1 Thiết kế khối nguồn

Bảng 5.1 Các phương án lựa chọn khối nguồn

Nguồn

trung bình

Sự tiện dụng (HS: 0,2)

Tuổi tho (HS: 0,3)

Ảnh hưởng (HS: 0,2)

Bảo quản (HS: 0,3)

vì có nhiềuLED côngsuất cao

Độc hại, gây ônhiễm môitrường, gâyhỏng mạch nếulâu ngày khôngtháo pin

Khó bảoquản đượclâu khi lâungày khôngdùng đến

Không gây ônhiễm môitrường

Dễ dàngbảo quản

9,8/10

Như vậy dựa vào những ưu điểm nêu trên nhóm em lựa chọn Adapter cho khốinguồn và có sơ đồ khối của khối nguồn như sau:

Hình 5.1 Sơ đồ khối khối nguồnAdapter trong khối nguồn là Adapter 9V, được cắm vào ổ điện với dòng AC 220Vsau khi qua IC ổn áp lọc nhiễu ta sẽ được điện áp DC 5V

Bảng 5.2 Các phương án đánh giá IC ổn áp lọc nhiễu

IC ổn áp

Tiêu chí

Điểm trung bình

Giá cả (HS: 0,2) Dòng điện định mức đầu ra

(HS: 0,4)

Tính phức tạp của mạch (HS: 0,3)

Tính thông dụng (HS:0,1)

LM780

5 2.000 VNĐ 1.5A, nhỏ, phùhợp với mọi linh

kiện có trongmạch, cần ít sựtính toán khi sửdụng

Mạch đơngiản và dễlắp mạchhơn

Thông dụng hơncho những mạchkhông yêu cầucao về độ ổn định

9,9/10

Điểm: 10/10 Điểm: 10/10 Điểm: 10/10 Điểm: 9/10

LM257

6 8.000 VNĐ 3A, lớn, dễ làmhỏng linh kiện,

cần phải tínhtoán nhiều khi

sử dụng

Mạch phứctạp hơn Thông dụng vớimọi mạch 8,9/10

Điểm: 8/10 Điểm: 9/10 Điểm: 9/10 Điểm: 10/10

Như vậy, nhóm sẽ chọn LM7805 để làm IC ổn áp lọc nhiễu.

Hình 5.2 Sơ đồ khối nguồn trên Proteus

- LM7805 có 3 chân, chân 1 và 3 nối với giắc cắm, chân 2 nối với đất

- Tụ điện C4 là tụ điện 1uF

- Có 1 đèn LED để báo hiệu nguồn đã được cấp vào mạch chưa

- Điện áp DC 9V vào từ Adapter qua giắc cắm J16 (được nối vào chân 1 củaLM7805)

- Điện áp DC 5V sẽ ra ở J17 (được nối vào chân 3 của LM7805) như hình

5.2 Thiết kế khối điều khiển

Bảng 5.3 Các phương án lựa chọn IC chính cho khối điều khiển

IC

Tiêu chí

Điểm trung bình

Giá cả (HS:

0,05)

Dung lượng (HS: 0,3)

Tốc độ

(HS:

0,3)

Nhiệt độ làm việc (HS: 0,2)

Ngôn ngữ LT (HS:

0,1)

Tính thông dụng (HS:

0,05)

AT89C52 14.000

VNĐ

RAM: 256Byte

ROM:8KB

0-24MHz

-55 đến125oC

C,thôngdụng

Thôngdụng 9,35/10

VNĐ RAM: 128Byte

ROM:4KB

0-24MHz -55 đến125oC C,thông

dụng

Khôngthôngdụng

dụng

Khôngthôngdụng

9,1/10

Điểm:

7/10 Điểm: 8/10 Điểm: 10/10 Điểm: 10/10 Điểm: 10/10 Điểm: 7/10

Như vậy, AT89C52 sẽ là lựa chọn của nhóm cho IC điều khiển chính

Hình 5.5 Sơ đồ lắp mạch của AT89C52 trên Proteus

IC AT89C52 sẽ nhận lệnh từ code được nạp để đưa tín hiệu điều khiển các LED bậttắt theo ý muốn Tín hiệu ra các chân từ 10 đến 17, từ 21 đến 28 và từ 32 đến 39 sẽđiều khiển 24 cung LED bên trong

Do số chân của AT89C52 không đủ với số lượng LED viền, nên sẽ dùng 1 bộ các

IC 74HC595 rất thông dụng dùng để tăng số lượng ngõ ra

Hình 5.6 74HC595 và sơ đồ chân

Để đủ cho 32 LED viền, mỗi LED có 3 chân màu cần điều khiển nên ta sẽ dùng 12

IC 74HC595, mỗi IC 74HC595 điều khiển 8 LED cùng màu, mỗi màu LED đượcđiều khiển bởi 4 IC 74HC595 mắc nối tiếp nhau theo quy luật: chân 9 của IC trướcnối vào chân 14 của IC sau IC 74HC595 có chân 11 nối với cổng P1.0 và chân 12nối với cổng P1.1 của AT89C52, chân 10 và 16 nối với VCC, chân 13 và chân 8 nối