Báo cáo thực tập công nhân 2 ngành cơ điện tử BKĐN

*Nhiệm vụ của đề tài*Vẽ sơ đồ khối, giải thích nguyên lí làm việc của sơ đồ khối *Chọn lựa linh kiện cho từng khối, nhiệm vụ của từng khối *Vẽ sơ đồ mạch cho từng khối, tác dụng của từng

MỤC LỤC

1 PHẦN 1: NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ CỦA MẠCH, CÁC LINH

KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA MẠCH 3

1.1 Nhiệm vụ của đề tài 3

1.2 Sơ đồ khối và chức năng từng khối 3

1.3 Chức năng từng khối: 4

1.4 Cấu trúc phần cứng từng khối 4

1.5 Hình ảnh mạch layout 8

2 PHẦN 2 : THI CÔNG, ĐO VÀ KIỂM TRA MẠCH 10

2.1 Đo điện trở : 10

2.2 Đo diode : 10

2.3 Đo tụ điện: 10

2.4 Thao tác vẽ mạch in : 10

2.5 Đo điều kiện làm việc của từng khối và nhận xét 11

3 PHẦN 3: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH 13

3.1 Lưu đồ thuật toán chung 13

3.2 Thuật toán và một số chương trình con 14

3.2.1 Hàm delay_ms 14

3.2.2 Hàm delay_s 15

3.2.3 Hàm xóa dữ liệu 16

3.2.4 Hàm hiển thị 17

*Nhiệm vụ của đề tài

*Vẽ sơ đồ khối, giải thích nguyên lí làm việc của sơ đồ khối

*Chọn lựa linh kiện cho từng khối, nhiệm vụ của từng khối

*Vẽ sơ đồ mạch cho từng khối, tác dụng của từng linh kiện và nguyên tắc hoạt động của từng khối

*Vẽ sơ đồ mạch nguyên lí và giải thích nguyên lí làm việc

* Đo kiểm tra linh kiện theo thứ tự :

- Đo kiểm tra điều kiện làm việc của từng linh kiện và điện áp Nhận xét

- Đo kiểm tra điều kiện làm việc của từng khối và nhận xét

- Đo kiểm tra nguyên lý làm việc của mạch tổng thể

- Viết lưu đồ thuật toán, từ lưu đồ chính đến lưu đồ con

- Viết chương trình chính, chương trình con

1 PHẦN 1: NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ CỦA MẠCH, CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA

MẠCH 1.1 Nhiệm vụ của đề tài

Thiết kế led LED 3D CUBE 8x8x8 có khả năng hiển thị chữ, hình ảnh theodạng 2 chiều và 3 chiều sinh động khác biệt và ưu thế hơn so với LED 2D thôngthường chúng tạo ra hình ảnh trong không gian 3 chiều hiển thị các hiệu ứng từ đơngiản đến phức tạp với nhiều kiểu phong phú, đẹp mắt … không bị gò bó và giới hạnbởi không gian phẳng mang lại tính trực quan hơn

1.2 Sơ đồ khối và chức năng từng khối

KHỐI ĐỆM DÒNG

NGUỒN CUNG CẤP

KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN

KHỐI MỞ

RỘNG

 Nguồn cung cấp

Gồm các linh kiện như biến áp, tụ lọc, và các IC ổn áp dùng để hạ áp- chỉnhlưu- ổn định điện áp, tạo nguồn điện áp phù hợp, và ổn định nhằm cung cấp nguồn chomạch vi điều khiển và khối LED hoạt động tốt

 Khối vi điều khiển

Là bộ phận điều khiển trung tâm quan trọng trọng nhất trong mạch nó bao gồmphần RESET (Khi chương trình bị lỗi, nguồn cung cấp không ổn định, hay là do tácđộng cứng bên ngoài thì mạch sẽ được RESET lại trang thái ban đầu), dao động thạchanh (vi điều khiển 8051 sử dụng thạch anh ngoại nhằm tạo xung nhịp, tần số ổn định),các chân I/O Mọi quá trình tính toán, tạo mã, xuất dữ liệu, quét…Sẽ được xử lý tạiđây

 Khối mở rộng

Dùng để mở rộng chân vi điều khiển dựa trên nguyên tắc dịch, chốt dữ liệu Lý

do vi điều khiển 8051 sử dụng có số lượng chân I/O tối đa là 32 chân nhưng để điềukhiển được khối LED số chân cần thiết là 64 chân (xuất DATA ra mảng ) + 8 chânđiều khiển cung cấp nguồn cho lớp, tổng cộng có 72 chân Trong khối LED này sửdụng 8 IC mở rộng tại một thời điểm chỉ đưa dữ liệu ra một IC, còn lại những IC khác

bị chốt lại nên dữ liệu không bị ảnh hưởng, khi đã xuất DATA ra đủ 8 con ta chốt vàxuất dữ liệu ra

- Khối đệm dòng

Gồm các IC đệm được tích hợp các bộ darlington bằng BJT ở bên trong vừa nhỏ gọn lại giúp thiết kệ mạch dễ dàng Nhằm mục đích khếch đại dòng cung cấp đủ dòng để khối LED sáng hiển thị tốt

- Khối LED hiển thị

Là phần hiển thị mà chúng ta sẽ nhìn thấy bên ngoài, mọi hiệu ứng, hình ảnh, chữ… Chúng ta sẽ được nhìn thấy ở đây

áp phù hợp để mạch hoạt động tốt khối LED hiển thị đẹp, bền.

Đầu vào sử dụng điện áp 9VDC sử dụng adapter , qua diode IN4007 tránh hiệntượng cắm nhầm cực gây hỏng mạch, qua tụ lọc 1000uF, sau đó đi qua IC ổn áp

7805 để tạo điện áp 5VDC

 Khối vi điều khiển trung tâm

Là bộ phận điều khiển trung tâm quan trọng trọng nhất trong mạch nó bao gồm phần RESET (Khi chương trình bị lỗi, nguồn cung cấp không ổn định, hay là do tác động cứng bên ngoài thì mạch sẽ được RESET lại trang thái ban đầu), dao động thạch anh (vi điều khiển 8051 sử dụng thạch anh ngoại nhằm tạo xung nhịp, tần số ổn định), các chân I/O Mọi quá trình tính toán, tạo mã, xuất dữ liệu, quét…Sẽ được xử lý tại đây.

Trong đồ án này sử dụng vi điều khiển 89s52 có bộ nhớ ROM, RAM lớn hơn

so với vi điêu hiển 89CXX được bổ sung một số tính năng và có thêm chế độ nạp nối tiếp 89S52 có chế độ nạp nối tiếp với mạch nạp đơn giản có khả năng nạp ngay trên

bo mạch mà không cần tháo chip vi điều khiển sang mạch khác để nạp chương trình tiện lợi hơn

Bộ dao động thạch anh có tác dụng tạo xung nhịp với tần số 12MHz cho vi điềukhiển hoạt động

Bộ RESET có tác RESET vi điều khiển lại trang thái ban đầu Khi nút Reset được tác động cứng từ nút nhần và mạch reset khi ở trạng thái mức cao.

 Khối đệm dòng

Ở đây sử dụng IC đệm đảo ULN2803 bên trọng được tích hợp 8 bộ darlington bằng BJT ở bên trong vừa nhỏ gọn lại giúp thiết kệ mạch dễ dàng Nhằm mục đích khếch đại dòng cung cấp đủ dòng để khối LED sáng hiển thị tốt

ULN2803 darlington transistors gồm 8 cặp transistor mắc theo kiểu darlington cho phép tải được dòng lên đến 500mA ULN2803 có khả năng chịu được điện áp cao,lên đến 30V

 Dòng điện ngỏ vào khoảng 25mA

Điệp áp ngỏ vào khoảng 0.5-30V

 Dòng ra 500mA

 Đệm 8 kênh riêng biệt

 Có đầu ra đảo

 Khối mở rộng

 Dùng để mở rộng chân vi điều khiển dựa trên nguyên tắc chốt dữ liệu Lý do vi điều khiển 8051 sử dụng có số lượng chân I/O tối đa là 32 chân nhưng để điều khiển được khối LED số chân cần thiết là 64 chân (xuất DATA ra mảng ) + 8 chân điều khiển cung cấp nguồn cho lớp, tổng cộng có 72 chân Trong khối LED này sử dụng 8 IC mở rộng tại một thời điểm chỉ đưa dữ liệu ra một IC, cònlại những IC khác bị chốt lại nên dữ liệu không bị ảnh hưởng, khi đã xuất DATA ra đủ 8 con ta chốt và xuất dữ liệu ra ở đây sử dụng IC mở rộng

74HC541

74HC541 có tất cả 8 đầu vào dử liệu tương ứng 8 đầu ra kết hợp với 2 chân chốt dư liệu là OE1 và OE2 khi cả 2 chân này ở mức thấp cho phép xuất dữ liệu ra, mọi trường hợp khác cấm xuất dữ liệu đầu ra lúc này sẽ cho trở kháng cao.

Dòng ra của 74hc541 là 35mA điện áp hoạt động từ 2-6V

 Khối LED hiển thị

Là phần hiển thị mà chúng ta sẽ nhìn thấy bên ngoài, mọi hiệu ứng, hình ảnh, chữ… Chúng ta sẽ được nhìn thấy ở đây

Khối LED hiển thị khi đã hoàn thành

+ Mặt dưới :

Mạch mở rộng 74hC54 :

+ Mặt trên :

+ Mặt dưới :

2 PHẦN 2 : THI CÔNG, ĐO VÀ KIỂM TRA MẠCH

2.1 Đo điện trở :

 Điện trở có trong mạch vi điều khiển, mạch nguồn, mạch mở rộng

 Có 2 cách để đo kiểm tra điện trở :

 Cách kiểm tra diode: Ở thang đo Rx1 ta tiến hành đo 2 lần có đảo que đo

 Nếu quan sát thấy kim đông hồ một lần lên hết, một lần kim không lên thì diodehoạt động tốt

 Nếu quan sát thấy kim đồng hồ một lần kim lên hết một lần kim lên 1/3 vạch thìdiode bị gỉ

 Nếu 2 lần đo kim lên hết thì diode bị thủng

 Nếu quan sát 2 lần đo mà kim không lên thì diode bị đứt

2.3 Đo tụ điện:

 Tụ điện có trong mạch nguồn dùng để tích phóng điện, ứng dụng trong rấtnhiều lĩnh vực khác nhau

 Ngoài ra tụ điện dùng để điều chỉnh giá trị điện dung theo ý muốn

 Cách đo kiểm tra tụ điện: Ta bật đồng hồ để đo hoạt động tốt hay xấu của tụ.Tùy theo giá trị của tụ mà ta bật các thang đo khác nhau Đo 2 lần có đổi que :

 Nếu kim vọt lên và về hết thì khả năng nạp xả của tụ còn tốt

 Nếu kim chỉ vọt lên thì tụ bị đứt

 Nếu kim vọt lên và trả về không hết thì tụ bị gỉ

 Nếu kim vọt lên và trả về lờ đờ thì tụ bị khô

 Nếu kim không lên thì tụ bị đứt

2.4 Thao tác vẽ mạch in :

 Ta sử dụng phần mềm Orcard 9.2 để vẽ mạch in, sử dụng phần mềm proteus để

mô phỏng trong quá trình làm mạch in và viết code

 Các bước vẽ mạch in :

 Mở capture của orcard lên, sau đó vào file chọn new, ta sẽ có giao diện để vẽmạch Lấy các linh kiện trong thư viện capture mà chúng ta cần dùng trongmạch, sau đó nối lại giống với mạch đã vẽ, sau đó save lại

 Sau khi nối xong mach thì chuyển mạch vừa vẽ sang layout, từ phầm mềm này

ta đi dây sao cho hợp lí, không bị trùng dây, ta vẽ các mạch VĐK, mạch nguồn,khối đệm dòng trên một bảng mạch đồng, mạch mở rộng thì ta vẽ trên mộtmảnh đồng khác

 Sau khi layout 2 mạch trên xong thì ta xuất sang file PDF và đem ra quán inthành mạch

 Cách làm mạch

 Ta sử dụng mạch được in trên giấy đặt vào trong lớp bảng đồng, dùng bàn là ủithật kĩ trong 5-10 phút rồi đợi cho tấm đồng nguội đi, đem ngâm vào nước, sau

đó dùng nước rửa hết phần giấy đi

 Sau khi đã rửa hết phần giấy, ta kiểm tra lại đường mạch, nếu ổn thì đem ngâmvào dung dịch muối sắt clorua, ngâm khoảng 10-20 phút sau đó lấy ra rửa sạch

 Tiếp theo ta đợi tấm đồng khô, sau đó lấy nhựa thông quét một lớp mỏng đểbảo vệ mạch, tiếp đến ta khoan mạch

 Sau khi khoan xong, ta lắp từng linh kiện vào mạch, sau đó hàn linh kiện vàomạch

 Sau khi hoàn thành mạch, ta lắp tải vào để kiểm tra

 Nhận xét : Sau khi kiểm tra các linh kiện trong mạch trước khi hàn vào nguồn,kiểm tra mạch bảng đồng không bị hở, đứt dây giữa các đương=> hàn trênmạch => ta được đầu ra 5 V

 Khối vi điều khiển :

 Điều kiện làm việc:

 Nguồn vào của mạch là 4,8-5V , dòng 500mA

 Các linh kiện phải hoạt động tốt

 Mạch không bị hở hay đứt giữa các đường

 Kiểm tra các chân vào ra của vi điều khiển phải đúng với sơ đồ mạch

 Nhận xét: Sau khi đo kiểm tra linh kiện và mạch, ta hàn từng linh kiện và kiểmtra linh kiện trên mạch => đo kiểm tra mạch VĐK hoạt động tốt

 Khối mở rộng và Khối đệm dòng:

 Điều kiện làm việc :

 Nguồn vào của 2 mạch này là 4,8-5V

 Kiểm tra các chân linh kiện ULN2803 và 74HC541

 Đo mạch :

 Đo biến thế khi không tải : 220V

 Diode cầu : Đo được đầu vào 9V AC, đầu ra 11V DC

 Tụ 4750 uF : đo được áp 11V DC

 IC 7805 : điện áp vào 11 V DC, điện áp ra 5V DC

 IC 7809 : điện áp vào : 10,5V DC , điện áp ra 5V DC



3 PHẦN 3: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH 3.1 Lưu đồ thuật toán chung

Bộ điều khiển trung tậm là chip 89S52

Port1 của vi điều khiển cấp dữ liệu

Port2 của vi điều khiển để quét dữ liệu thông qua IC đệm ULN2803

Port3 của vi điều khiển dùng để điều khiển IC74hc541 nào được chọn

Tại 1 thời điểm chỉ có 1 IC74HC541 được chon và xuất dữ liệu ra cứ 1 IC đượcchon tương ứng với 1 lớp được điều khiển bởi ULN2803 được chọn khi đã xuất dư liệu và quét tương ứng với 8 lần với thời gian đủ nhanh để tạo hiện tượng lưu ảnh của mắt thì khối LED sẽ được hiện thị

3.2 Thuật toán và một số chương trình con

3.2.1 Hàm delay_ms

Để khối led hoat động ổn định , sáng đều và đẹp thì ngoài mạch nguồn cung câp, điều quan trọng trong chương trình đó là tần số quét Nếu tần số quét quét led quá lơn tốc độ sáng qua nhanh led sáng mờ Còn nếu tần số quét led quá nhỏ thì ko tạo ra được hiện tượng lưu ảnh khi đó led sẽ sáng chập chờn Vì vậy ta chọn tấn số quét hợp

lý, dựa vào lý thuyết và kinh nghiệm thực tế chọn tần số f=80hz ta quet 8 lần theo từng lớp, vì vậy f=80x8;

=>> T= 1/(80*8) =1562.5us trừ khoảng thời gian xuất dự liệu, dịch chôt ta chọn T=1500us Vì vậy ta phải tạo 1 chương trình con delay_quet với T=1500

Chương trình :

DELAY_MS:

MOV TMOD,#01HMOV TH0,#HIGH(-1500)MOV TL0,#LOW(-1500)SETB TR0

- Hàm delay_s sử dụng tao thời gian trẻ sau mỗi trạng thái, bằng cách thay đổi giá trị nạp vào R3 cho phù hợp ta được thời gian trể tương ứng là n*50000us hàm delay_s ở đây sử dụng timer1 để tính toán thời gian trễ

3.3 Thuật toán và chương trình một số hiệu ứng đơn giản

Hiệu ứng khối LED nhấp nháy trong khoảng thời gian delay_s

Chương trình :

NHAP_NHAY:

MOV R2,#3