Mạch đồng hồ lịch vạn niên

Trang 1

VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Trang 2

MỤC LỤC

Trang 3

Lời nói đầu

Nhóm Big Bird chúng tôi xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến các thầy cô của viện Điện tử - Viễn thông, cám ơn Liên chi đoàn viện Điện tử - Viễn thông đã tạo điều kiện để chúng tôi có thể tham gia cuộc thi này

Xin cám ơn nhà tài trợ Tuhu đã trợ giúp đã tài trợ linh kiện và cố vấn cho chúng tôi trong quá trình làm mạch, và xin cám ơn những người bạn đã giúp đỡ chúng tôi vàonhững giờ phút khó khăn nhất

Trang 4

Hà Nội, ngày 25/1/2015

Trang 5

I Mô tả đề tài

1 Ý tưởng đề tài

Có câu nói: ”Time is not money”, có nghĩa là cho dù có tiền cũng không thểnào có được thời gian Có thể nói thời gian là một thứ vô cùng quý báu, dù cho mộtbiến động nhỏ cũng có thể làm thay đổi trực tiếp cuộc sống của con người Dù chỉ

có thêm một ngày nhưng cũng có thể cho những bệnh nhân bị bệnh tim có thêm hyvọng được phẫu thuật, cho dù chỉ có thêm một giờ nhưng cũng có thể cho nhữngngười công nhân nghèo có thể kiếm thêm thu nhập, dù chỉ có thêm một phút nhưngcũng có thể cho những học sinh thời gian để hoàn thành bài thi của mình, tuy chỉ cóthêm một giây nhưng cũng có thể cứu được một mạng người khỏi bị tai nạn giaothông Chính vì vậy, từ thời xưa đến nay, con người luôn luôn có mong muốn tìmcách thức chinh phục không gian và thời gian Về không gian, con người đã cónhững thành tựu nhất định trong việc chinh phục nó như có thể đặt chân lên mặttrăng, phóng thành công tàu thám hiểm thăm dò sao hỏa, chế tạo được những chiếckính thiên văn có thể nhìn thấy những thiên hà cách chúng ta hàng trăm triệu nămánh sáng… Thế nhưng trong việc chinh phục thời gian, con người vẫn chưa cóđược một bước tiến đáng kể nào Việc quay ngược thời gian hay biết trước đượctương lai vẫn chỉ là những câu chuyện chỉ có trong những bộ phim khoa học viễntưởng mà thôi

Bởi vì chúng ta không thể điều khiển thời gian theo ý mình nên chúng ta chỉ

có thể sử dụng những công cụ để kiểm soát thời gian của chính mình Nếu có thểquản lý thời gian tốt sẽ làm cho công việc được thực hiện một cách trơn tru và đạthiệu quả, tốc độ cao nhất Công cụ đó, cho dù có nhiều kiểu dáng, hình dạng và biếnthể khác nhau nhưng về bản chất nó vẫn không hề thay đổi, đó chính là chiếc đồng

hồ, một vật dụng vô cùng thân quen trong cuộc sống đối với tất cả mọi người

Có người sẽ nói, hiện nay điện thoại di động được sử dụng rất rộng rãi và nócũng có tác dụng của một chiếc đồng hồ, lại còn nhỏ gọn, rất tiện lợi để mang theobên mình, cho nên không cần đến đồng hồ làm gì Hơn nữa hiện nay trên thị trường

Trang 6

có rất nhiều loại đồng hồ để có thể lựa chọn rồi do đó đề tài này sẽ khó ứng dụngvào thực tế và sản phẩm sẽ không có thị trường

Vậy tại sao nhóm Big Bird chúng tôi lại quyết định chọn đề tài này? Chúng tôixin liệt kê một số lý do để chúng tôi vẫn quyết định theo đuổi đề tài này như sau:

- Thứ nhất: Không phải ai cũng có thể sử dụng điện thoại làm đồng hồ để sửdụng Chẳng hạn như một học sinh tiểu học, điện thoại di động tuy phổ biến ở nước

ta nhưng đa phần học sinh tiểu học đều không có Hơn nữa, cho dù có là học sinhlớp lớn hơn hay kể cả những người đang đi làm hay chăng nữa, khi làm việc cầnphải có một sự tập trung nhất định, nếu dùng điện thoại, ai sẽ đảm bảo là sẽ không

bị mất tập trung bởi các ứng dụng tiện ích khác trên điện thoại như game, nhạc,facebook… Do đó việc có một chiếc đồng hồ để sử dụng là điều vô cùng cần thiết

- Thứ hai: Điện thoại di động tuy phổ biến thật nhưng đối với người Việt Nam

ta vẫn chưa thể thay thế được vai trò của đồng hồ trong cuộc sống Một chiếc đồng

hồ tuy có thể không nhiều tiện ích bằng một chiếc điện thoại, nhưng lại có thể làmcho ngôi nhà, bàn làm việc của bạn trở nên đẹp mắt hơn bởi ngoài chức năng chính

là hiển thị giờ ra, nhiều người còn coi đồng hồ như là một đồ vật trang trí có tínhthẩm mỹ cao và rất phù hợp để làm tăng vẻ đẹp cho ngôi nhà của mình

- Thứ ba: Một chiếc đồng hồ có thể coi là một món quà nhiều ý nghĩa trongnhững dịp kỷ niệm hay tiệc sinh nhật, chứ chẳng mấy ai lại đi tặng điện thoại diđộng làm quà cả bởi giá trị của nó quá cao

- Thứ tư: Trên thị trường hiện giờ có rất nhiều loại đồng hồ có kiểu dáng khácnhau, tuy nhiên loại đầy đủ chức năng, mẫu mã đẹp thường có kích thước to và giáthành cao, còn loại nhỏ, giá rẻ lại chỉ có mẫu mã thông thường, không đa dạng, do

đó để lựa chọn được một chiếc đồng hồ hợp ý mình cũng rất khó khăn

Nhận thức được những cơ hội đó, nhóm Big Bird chúng tôi quyết định lựa chọn

đề tài làm một chiếc đồng hồ lịch vạn niên sử dụng LED 7 thanh và LED đơn nháytheo hiệu ứng

Trang 7

2 Mô tả sản phẩm

Đề tài mà nhóm Big Bird chúng tôi lựa chọn là: Mạch đồng hồ lịch vạn niên.Khácvới những chiếc đồng hồ để bàn thông thường chỉ hiển thị ngày giờ và chỉ cho phéphẹn giờ, sản phẩm của chúng tôi ngoài việc cho phép hiển thị ngày giờ, cho phéphẹn giờ ra còn cho phép hiển thị nhiệt độ trong phòng, ngoài ra còn có đèn LEDviền ở trên mặt đồng hồ có thể điều chỉnh hiệu ứng dùng để trang trí hoặc cũng cóthể sử dụng như một chiếc đèn ngủ đầy màu sắc Với chiếc đồng hồ này bạn có thểdẹp đi chiếc đồng hồ vạn niên to cồng kềnh, hay chiếc đèn ngủ vừa tốn điện vừa chỉ

có màu sắc nhạt nhẽo, sản phẩm của chúng tôi có thể thay thế hoàn toàn những thứ

ấy Hơn nữa, đồng hồ chúng tôi thiết kế phù hợp với việc để trên bàn làm việc, do

đó nhỏ gọn và chiếm ít không gian, ngoài ra mẫu mã có thể tùy chỉnh để phù hợpvới yêu cầu khách hàng, hiệu ứng nháy LED cũng có thể làm theo yêu cầu củakhách hàng, do đó có tính thẩm mỹ cao, rất phù hợp với những khách hàng yêu cầumột chiếc đồng hồ như một món đồ trang trí

II Yêu cầu kỹ thuật

1. Yêu cầu phi chức năng

Trang 8

Hình 1 Kích thước sản phẩm

* Trên mặt hiển thị:

- Sử dụng 52 LED đơn để viền ngoài, mỗi LED cách nhau 1cm, chiều dài có 16LED, chiều rộng có 10 LED, LED cách các cạnh lề của đồng hồ một khoảng là5mm

- Bên trong viền LED 7 đơn là 2 hàng LED 7 thanh để hiển thị ngày-giờ-nhiệt độ

+ Hàng thứ nhất: Gồm 4 LED 7 thanh được xếp sao cho cạnh dưới thẳng nhau,

các led7 thanh có kích thước 0 56 inch để hiển thị giờ và phút, các LED cùnghiển thị một đại lượng được đặt sát nhau Giữa LED hiển thị giờ và phút có 2LED đơn 5mm nhấp nháy theo giây Cạnh trái của LED thể hiện giờ cách viềnLED đơn 1 khoảng 1.6 cm, cạnh trên của led 7 thanh hiển thị giở cách viền ledđơn 1 khoảng 1.2 cm

+ Hàng thứ hai: gồm 7 LED 7 thanh trong đó có 3 led 7 thanh đơn kích thước 0.

36 inch và 4 led 7 thanh đôi kích thước 0.36 inch nằm ngang nhau hiển thị thứ,ngày, tháng, năm và nhiệt độ trong đó LED 7 thanh đơn đầu tiên hiển thị thứ, 1LED 7 thanh đôi tiếp theo hiển thị ngày, LED 7 thanh đôi tiếp theo hiển thịtháng, 2 LED 7 thanh đôi còn lại hiển thị năm, còn 2 LED 7 thanh đơn cuối hiểnthị nhiệt độ Các LED hiển thị cùng một đại lượng được đặt sát nhau, còn cácLED hiển thị đại lượng khác nhau thì đặt cách nhau 1cm Cạnh trên của hàng thứ

Trang 9

2 cách viền LED đơn 1 khoảng là 1.6 cm Cạnh phải của led hiển thị năm cáchcạnh trái của led hiển thị nhiệt độ 1 khoảng 1 cm Cạnh phải của LED 7 thanhhiển thị nhiệt độ cách viền led đơn 1 khoảng 1.9 cm Cạnh dưới của hàng thứ 2cách viền led đơn 1 khoảng 1.2 cm.

Hình 2 . Mặt hiển thị đồng hồ

* Góc trên bên phải là logo của nhóm

* Ở mặt bên bên trên (mặt 18.2 cm x 10cm) mặt hiển thị là hàng nút bấm bao gồm

5 nút bấm dùng để điều chỉnh giờ và hẹn giờ lần lượt là các nút ALARM, OK,DOWN, UP, MODE

* Ở mặt bên phải mặt hiển thị (mặt 10cm x 8.4cm) là nút bấm BB điều chỉnh chế

độ nháy của LED đơn viền xung quanh

* LED đơn viền xung quanh dùng LED đơn màu xanh lục, còn các LED 7 thanhdùng các LED màu đỏ

* Chế độ giờ hiển thị là chế độ 24h

* Nguồn dùng cho mạch là nguồn 5V

* Sản phẩm được thiết kế phù hợp với việc đặt cố định, lựa chọn sử dụng linh kiệnsao cho mức giá thấp nhất có thể

Trang 10

* Thời gian hoàn thành dự kiến: 2 tháng

* Dự kiến khi hoạt động trong chế độ bình thường đèn LED đơn sẽ hoạt động đượctrong 5000 giờ

* Cảm biến nhiệt độ hoạt động tốt nhất trong dải nhiệt độ từ 10 đến 500C

* Giá thành dự kiến: 600 000VND/1sp

2 Yêu cầu chức năng

* Đồng hồ có chức năng hiển thị giờ phút, ngày tháng năm và nhiệt độ

* Khi bấm nút MODE sẽ lần lượt chuyển sang chế độ điều chỉnh giờ, phút, ngày,tháng năm, sử dụng nút UP, DOWN để điều chỉnh, ấn nút OK để trở lại

* Khi ấn nút ALARM sẽ chuyển sang chế độ hẹn giờ, sử dụng nút MODE để điềuchỉnh lựa chọn giờ hoặc phút, sử dụng 2 nút UP, DOWN để điều chỉnh đến giờcần hẹn, bấm nút OK để kết thúc và trở lại chế độ hiện thị giờ phút

* Cho phép hẹn giờ bằng nút bấm, khi đến giờ sẽ đổ âm thanh “tit…tit” qua loađược tích hợp sẵn, sau khi bấm nút OK thì sẽ dừng kêu hoặc sau khi kêu đượcmột phút đồng hồ sẽ tự động dừng kêu

* Các chế độ nháy của LED viền:

Trang 11

III Thiết kế hệ thống

1 Thiết kế sơ đồ khối

Hình 3 . Sơ đồ khối mạch đồng hồ vạn niên

2 Sơ đồ chi tiết từng khối

a Thiết kế khối nguồn

Hình 4 . Sơ đồ khối nguồn

Nguyên lý hoạt động của khối nguồn: Nguồn vào sau khi đi qua bộ phận lọc

nhiễu sẽ được đưa vào IC ổn áp và được biến đổi, sau đó sẽ được lọc nhiễu một lầnnữa Kết quả là ở đầu ra ta sẽ có điện áp một chiều 5V và 1 dòng điện đi nuôi mạchđiện

Trang 13

b Thiết kế khối điều khiển

* Khối điều khiển ngày giờ:

Hình 5 . Sơ đồ khối điều khiển ngày giờ

Nguyên lý hoạt động: Khối nguồn cung cấp điện áp và dòng cho các khối thời

gian thực, khối vi điều khiển 1 và khối ghi dịch Khối thời gian thực đưa tín hiệuvào khối vi điều khiển 1 để khối này xử lý, sau khi xử lý, thông tin sẽ được chuyểntới khối ghi dịch để chuyển dữ liệu thành dạng số và sau đó sẽ được chuyển sangkhối hiển thị để hiển thị thành ngày giờ

* Khối điều khiển nhiệt độ và LED viền

Hình 6 . Sơ đồ khối điều khiển nhiệt độ & LED viền

Trang 14

Nguyên lý hoạt động: Khối nguồn cấp nguồn cho các khối: khối cảm biến nhiệt

độ, khối xử lý tín hiệu và khối hiển thị Khối cảm biến nhiệt độ có tác dụng cảmbiến nhiệt độ của môi trường xung quanh, sau đó truyền tới khối xử lý tín hiệu, khối

xử lý sẽ xử lý tín hiệu này và cả những hiệu ứng nháy LED ta đã nhập vào trongchip, sau khi xử lý xong khối xử lý sẽ truyền đến khối hiển thị, hiển thị ra nhiệt độmôi trường xung quanh hiện giờ là bao nhiêu và các hiệu ứng của LED viền mà ta

đã lập trình

c Khối hiển thị

Hình 7 . Sơ đồ khối hiển thị

Trang 15

Nguyên lý hoạt động: Tín hiệu sau khi được xử lý ở các khối vi điều khiển 1 và 2

sẽ được chuyển đến cho khối hiển thị để hiển thị thành số Sau khi nhận tín hiệu ởkhối vi điều khiển 1, khối hiển thị sẽ hiển thị ngày giờ ra các LED 7 thanh, còn saukhi nhận tín hiệu ra ở khối vi điều khiển 2, khối vi điều khiển sẽ hiển thị nhiệt độ raLED 7 thanh và các hiệu ứng nháy ra các LED đơn viền xung quanh

Trang 16

3 Lựa chọn phương án tối ưu

a Khối nguồn

bìnhGiá cả Độ phức tạp Chịu dòng

Sử dụng

LM7805

Giá rẻ

2000vnđCần adapter

- Mạch đơn giản, dễ dàng lắp đặt, hiệu quả cao

Dòng tối đa mà LM7805 chịu được là 1A 9.3/10Điểm: 9/10 Điểm: 10/10 Điểm: 9/10

Sử dụng

LM2576

Giá cao, 8000vnđCần adapter

Mạch phức tạp hơn, yêu cầu có kinh nghiệm sử dụng vì dòng ra khá lớn, dễ hỏng linh kiên trong mạch

Có thể chịu được dòng 3A

8.7/10

Điểm: 8/10 Điểm: 8/10 Điểm: 10/10

Bảng 1 . Lựa chọn phương án tối ưu khối nguồn

b Khối điều khiển

Phương

án

trungbìnhGiá cả Tốc độ Dung lượng Mạch nạp

9 3/10Điểm: 9/10 Điểm: 8/10 Điểm: 10/10 Điểm: 10/10

Bảng 2 Lựa chọn phướng án tối ưu khối điều khiển

Trang 17

c Khối tín hiệu vào

bìnhGiá cả Độ phức tạp Kích thước

Sử dụng

LM35

- Chi phí cao hơn

do phải có ICdịch tín hiệu số đicùng

- Giá cả: khoảng40k/1 mạch

Phức tạp hơn do viđiều khiển không

hỗ trợ ADC nêncần thêm IC ADC

để giao tiếp vớiLM35

Mạch cồngkềnh, kém gọnnhẹ

7/10Điểm: 7/10 Điểm: 7/10 Điểm: 7/10

Đơn giản hơn dotích hợp sẵn bộADC và bộ truyềnthông 1 dây chophép kết nối với viđiều khiển chỉ bằngmột chân

Mạch gọn nhẹhơn do có thểkết nối trực tiếpvới vi điều khiểnchỉ bằng mộtchân

10/10

Điểm: 10/10 Điểm: 10/10 Điểm: 10/10

Bảng 3 . Lựa chọn phương án tối ưu khối cảm biến nhiệt độ

d Khối hiển thị

Phương án

Tiêu chí đánh giá

Điểm trung bìnhKích thước

(hệ số 0.7)

Chi phí(hệ số 0.3)

LED 5mm

Kích thước lớn, chiếm nhiều không gian của mạch

Chi phí thâp hơn:

350VNĐ/1 LED

8 6/10Điểm: 8/10 Điểm: 10/10

LED 3mm

Kích thước nhỏ hơn, vừa với kích thước của mạch

Chi phí cao hơn:

400VNĐ/1 LED

9 4/10Điểm: 10/10 Điểm: 8/10

Bảng 4 . Lựa chọn phương án tối ưu khối hiển thị-LED viền

Trang 18

Phương án Giá cả Độ phức tạp Điểm trung bình

Cần ít IC 595 hơn, do

đó mạch sẽ gọn nhẹ và đơn giản hơn

-50.000Loại 0.36 inch

Trang 19

Thành viên Điểm mạnh Điểm yếu Thời gian rảnh

- Thời gian rảnh ít

do thường xuyêntham gia các hoạtđộng Đoàn-Hội

- Ý thức giờ giấccòn chưa tốt, hayđến muộn

- Chiều t2, chiều t3,ngày t4, ngày t5,ngày t7

- Tuy nhiên thờigian rảnh còn phụthuộc vào thời giancủa các công việcĐoàn-Hội

2 Nguyễn

Thế Nam

- Có kinh nghiệm trongviệc thao tác với cácphần mềm mô phỏngmạch như Proteus,Altium Designer

- Có tố chất lãnh đạo

- Khả năng thuyếttrình kém

- Có tố chất lãnh đạotuy nhiên vẫn cònyếu, trong nhiềutrường hợp vẫn chưa

tỏ ra được tố chấtcủa người lãnh đạo

Chiều t2, chiều t3,ngày t4, ngày t5,ngày t7

3 Nguyễn

Thành Đạt

- Có kinh nghiệm trongviệc lập trình và làmmạch

- Làm việc chậmchạp, thiếu sự nhanhnhẹn

- Khả năng giao tiếp,thuyết trình kém

5 Vương

Đăng Huy

- Có kinh nghiệm trongviệc thao tác với cácphần mềm mô phỏngmạch như Proteus,Altium Designer

- Nhà xa, đi lạikhông thuận tiện

- Hay nhanh ẩuđoảng, hay mất tậptrung

Bảng 7 . Bảng đánh giá nhân lực

Trang 20

5 Phân công công việc

ST

T Công việc Mô tả Thời gian

Phâncông Đầu ra

Mối liênhệ

1 Tìm kiếm ý tưởng Tìm kiếm, lựa chọn ý tưởng

26/11/14(1 ngày) All

Chọn được ý tưởng tham gia cuộc thi

2 Lập kế hoạch

-Lập kế hoạch trên MSP

-Phân công công việc cho các thành viên

27/11/14(1 ngày) All

File lập

kế hoạch bằng MSP

Sau khicông việc

1 kết thúc

3 Mô tả đề tài

-Mô tả đề tài, tính sáng tạo và ứng dụng

-Viết trên Word

28/11/14(1 ngày) Huy

File Word mô

tả đề tài

Sau khicông việc

-Trình bày trên Word

1/12/14(2 ngày) All

29/11-File Word trình bày yêu cầu chức năng, yêu cầu phi chức năng

Sau khicông việc

3 kết thúc

5 Vẽ sơ đồ khốicủa mạch Vẽ sơ đồ khối của mạch trên MS

Visio

1/12/14(1 ngày) Linh

File MSV cáckhối của mạch

Cùng kếtthúc vớicông việc4

6 Sơ đồ chi tiết

các khối

-Vẽ sơ đồ chi tiết khối nguồn và khốihiển thị

-Nguyên lý hoạt động

-Lựa chọn linh kiện

2/12/14(2 ngày)

1/12-Nam

-Flie MSV sơ

đồ khối chi tiết các khối

-File Word nguyên

lý hoạt động củatừng khối

và bảng

Bắt đầucùng côngviệc 5

-Vẽ sơ đồ chi tiết khối điều khiển ngày giờ

-Lựa chọn linh

2/12/14(2 ngày)

1/12-Đạt

Trang 21

lựa chọn linh kiện,ước tính chi phí

-Vẽ sơ đồ chi tiết khối điều khiển LED viền và nhiệt độ

-Lựa chọn linh kiện

2/12/14(2 ngày) Long

1/12-7 Ước tính chi phí

-Tìm hiểu giá linh kiện, giá đặt mạch

in và giá nguyên liệu làm vỏ mạch

-Viết Word ước tính chi phí

4/12/14(2 ngày) All

3/12-File Word ước tính chi phí

Sau khicông việc

-Viết đề án trên Word

5/12/14(1 ngày) All

Bản Word của đề án

Sau khicông việc

Bản mềmcủa đề ánvới đầy

đủ các tàiliệu Ban

tổ chứcyêu cầu

Sau khicông việc

-Viết code khối điều khiển LED viền và điều chỉnh code khối nhiệt độ

10/12/14(3 ngày)

8/12-Nam,ThànhĐạt,Huy,Long

File mô phỏng trên proteus

Code khối điềukhiển ngày giờ

và khối điều khiển LED viền và nhiệt độ

Sau khicông việc

15/12/14(5 ngày) All

11/12-Mạch chạy ổn định trên boad

Sau khicông việc

10 kếtthúc

12 Làm mạch -Đặt mạch in

-Hàn linh kiện-Nạp code và test

12/1/15(24 ngày)

16/12/14-All Mạch

chạy ổngđinh

Sau khicông việc

11 kết

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	3,77 MB