tài liệu hướng dẫn làm led cube 4x4x4 bằng arduino unor3 đơn giản và chi tiết nhất.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Nên luận Led cube Arduino MỤC LỤC Trang LỜI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN…………………………………………… i LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………… ii LỜI CÁM ƠN……………………………………………………………………… iii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG……………………………………………… 1.1 Điện trở……………………………………………………………… 1.2 Tụ điện…………………………………………………………………… 1.3 Led ………………………………………………………………… 1.4 Board mạch ARDUINO UNO R3……………………………………… 1.4.1 Thông số kỹ thuật Arduino Uno R3………………………… 1.4.2 Vi điều khiển Arduino Uno R3……………………………… 1.4.3 Các chân lượng Arduino Uno R3…………………… 1.4.4 Cổng vào/ra Arduino Uno R3……………………………… 1.4.5 Giới thiệu phần mềm Arduino IDE………………………… CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG……………………………………… 12 2.1 Linh kiện khối led cube……………………………………………… 12 2.2 Sơ đồ khối mạch…………………………………………………… 13 2.3 Sơ đồ nguyên lý…………………………………………………… … 13 2.4 Hàn khối led 4x4x4……………………………………………………… 13 2.5 Đấu chân Arduino khối led………………………………… 16 2.6 Lập trình cho mạch…………………………………………………… 17 2.6.1 Giới thiệu số hàm phần mêm lập trình Arduino IDE 19 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI………… … 27 3.1 Hướng phát triển đề tài………………………………………………… 27 3.1.1 Ưu điểm………………………………………………………… 27 3.1.2 Nhược điểm……………………………………………………… 27 3.1.3 Hướng phát triển đề tài…………………………………… 27 3.2 Kết luận………………………………………………………………… 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………… 28 CODE CUBE 4X4X4……………………………………………………………… 29 SV Dương Thiện Tú GV Nguyễn Vĩnh Thành Nên luận Led cube Arduino DANH MỤC HÌNH Trang HÌNH 1.1…………………………………………………………………………… HÌNH 1.2………………………………………………………………………… HÌNH 1.3………………………………………………………………………… HÌNH 1.4………………………………………………………………………… HÌNH 1.5………………………………………………………………………… HÌNH 1.6………………………………………………………………………… HÌNH 1.7………………………………………………………………………… HÌNH 1.8………………………………………………………………………… 10 HÌNH 1.9………………………………………………………………………… 11 HÌNH 1.10………………………………………………………………………… 11 HÌNH 2.1………………………………………………………………………… 12 HÌNH 2.2………………………………………………………………………… 13 HÌNH 2.3………………………………………………………………………… 13 HÌNH 2.4………………………………………………………………………… 14 HÌNH 2.5………………………………………………………………………… 14 HÌNH 2.6………………………………………………………………………… 15 HÌNH 2.7………………………………………………………………………… 15 HÌNH 2.8………………………………………………………………………… 16 HÌNH 2.9………………………………………………………………………… 16 HÌNH 2.10………………………………………………………………………… 17 HÌNH 2.11………………………………………………………………………… 18 HÌNH 2.12………………………………………………………………………… 18 HÌNH 2.13………………………………………………………………………… 18 HÌNH 2.14………………………………………………………………………… 20 HÌNH 2.15………………………………………………………………………… 21 HÌNH 2.16………………………………………………………………………… 23 SV Dương Thiện Tú GV Nguyễn Vĩnh Thành Nên luận Led cube Arduino LỜI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… i SV Dương Thiện Tú GV Nguyễn Vĩnh Thành Nên luận Led cube Arduino LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển mạnh mẽ cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước đòi hỏi nhu cầu thẩm mỹ cần thiết ,nên việc áp dụng khoa học kỹ thuật nhu cầu tất yếu xã hội đòi hỏi kỹ thuật ngày phải phát triển để phù hợp với cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Với xu bạn bước chân vào cửa hàng, khách sạn bạn dễ dàng bắt gặp khối led trang trí đẹp có nhiều màu sắc khác ,chạy theo trạng thái ấn tượng Với phát triện không ngừng khoa học kỹ thuật, đặc biệt ngành điện tử ứng dụng nhiều công nghiệp lĩnh vực vi điều khiển, từ cơng nghiệp chế tạo vi mạch lập trình phát triển đem đến kĩ thuật điều khiển đại Tạo thành tựu biến tưởng chừng khơng thể thành có thể, góp phần cao đời sống vật chất tinh thần cho người Vì sau chúng em tiếp cận môn học vi điều khiển,cùng với thực nghiệm, chúng em áp dụng kiến thức vào việc thiết kế sản phẩm thực tế qua đề tài Niên luận : “ led cube 4x4x4 dùng arduino” ii SV Dương Thiện Tú GV Nguyễn Vĩnh Thành Nên luận Led cube Arduino LỜI CẢM ƠN Đề tài hoàn thành theo thời gian yêu cầu nhà trường khoa đạt kết không nỗ lực thân em mà có bảo thầy cô bạn bè Em xin chân thành cám ơn thầy môn ĐiệnĐiện Tử, đặc biết thầy Nguyễn Vĩnh Thành hướng dẫn, góp ý để em hoàn thành tốt Niên luận Xin cám ơn bạn lớp giúp đỡ nhiều sách vở, phương tiện, kiến thức Trong trình thực đề tài này, dù cố gắng, xong khơng tránh khỏi nhiều thiếu xót, mong thầy bạn đóng góp ý kiến để đề tài thành công nửa Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Dương Thiện Tú iii SV Dương Thiện Tú GV Nguyễn Vĩnh Thành Nên luận Led cube Arduino CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Điện trở Điện trở linh kiện có tính cản trở dòng điện, điện trở tiêu thụ điện chuyển thành nhiệt làm số chức khác tùy vào vị trí điện trở mạch Cấu tạo: cấu tạo từ vật liệu có điện trở suất cao như: than, magie kim loại NI02, oxit kim loại, dây quấn Người ta sử dụng vòng màu để biểu thị giá trị điện trở Kí hiệu: Hình dạng thực tế: Hình 1.1 Cách đọc điện trở vòng màu: • Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục giá trị điện trở • Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị giá trị điện trở • Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ 10 dùng nhân với giá trị điện trở SV Dương Thiện Tú GV Nguyễn Vĩnh Thành Nên luận Led cube Arduino • Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số điện trở • Điện trở dẫn điện tốt giá trị nhỏ ngược lại Giá trị điện trở tính theo đơn vị Ohm (Ω), kΩ, MΩ, GΩ • Vòng màu điện trở: Hình 1.2 1.2 Tụ điện Tụ điện tích lượng dạng lượng điện trường, sau lượng giải phóng Điều thể đặc tính tích phóng điện tụ điện Tụ điện gồm cực làm chất dẫn điện đặt song song với nhau, lớp cách điện gọi chất điện môi (giấy tẩm dầu, mica, hay gốm, khơng khí) Chất cách điện lấy làm tên gọi cho tụ điện (tụ giấy, tụ dầu, tụ gốm hay tụ khơng khí) Có loại tụ chính: tụ phân cực tụ khơng phân cực Tụ phân cực có trị số lớn phân biệt âm dương Ký hiệu: Hình dạng tụ: SV Dương Thiện Tú GV Nguyễn Vĩnh Thành Nên luận Led cube Arduino Hình 1.3 Đơn vị: đơn vị tụ Fara, Fara có trị số lớn thực tế người ta dùng đơn vị nhỏ hơn: • Pico Fara(P), 1P=1/10-12 Fara • Nano Fara(N), 1N=1/10-9 Fara • Micro Fara(𝜇), 𝜇=10-6 Fara Cách đọc giá trị tụ điện: • Đọc trực tiếp thân tụ • Nếu số dạng 103J, 223K,47J… đơn vị pico, số đầu số nguyên, số thứ tương đương với số thêm vào sau( chữ J K cuối kí hiệu cho sai số) Ví dụ: 103J 1000pF( them vào số sau số 10)=10nP 471K 470pF( them vào số sau số 47) Sau trị số điện dung có trị số điện áp, điện áp ghi tụ điện áp cực đại mà tụ chịu được, vượt giá trị tụ cháy nổ hay hư hỏng 1.3 Led Cấu tạo Led: Bản chất LED đi-ốt, chứa chíp bán dẫn có pha tạp chất để tạo tiếp giáp P-N, kênh P chứa lỗ trống, kênh N chứa điện tử, dòng điện truyền từ A-nốt( kênh P) đến K-tốt (kênh N), điện tử lấp đầy chỗ trống sinh xạ ánh sáng, bước sóng phát có màu khác tùy thuộc vào tạp chất chíp bán dẫn SV Dương Thiện Tú GV Nguyễn Vĩnh Thành Nên luận Led cube Arduino Hình 1.4 Hoạt động LED: • Giống nhiều loại điốt bán dẫn khác Tùy theo mức lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát khác (tức màu sắc LED khác nhau) Mức lượng (và màu sắc LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc lượng nguyên tử chất bán dẫn • Tùy vào loại LED mà điện áp phân cực thuận khác Đối với LED thường điện áp phân cực thuận khoảng 1,5V đến 2,5V; LED siêu sáng điện áp phân cực thuận lên tới 5V • Khi LED hoạt động bình thường cường độ dòng điện từ 10mA đến 50mA 1.4 Board mạch Arduino Uno R3 Hình 1.5 SV Dương Thiện Tú GV Nguyễn Vĩnh Thành Nên luận Led cube Arduino 1.4.1 Thông số kỹ thuật Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa chân I/O 30 mA Dòng tối đa (5V) 500 mA Dòng tối đa (3.3V) 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) 1.4.2 Vi điều khiển Arduino Uno R3 Arduino UNO sử dụng vi điều khiển họ 8bit AVR Atmega8, Atmega168, Atmega328 Chip xử lí tác vụ đơn giản điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm trạm đo nhiệt độ độ ẩm hiển thị lên hình LCD,… SV Dương Thiện Tú GV Nguyễn Vĩnh Thành Nên luận Led cube Arduino Link download CODE 4x4x4: https://drive.google.com/drive/folders/0BwHjSvyEXRoxTEI1WDNkUWc2OFk *Code Led cube 4x4x4: //Khởi tạo khai báo cột int column[16]={13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,A5,A4}; //Khởi tạo khai báo tầng int layer[4]={A3,A2,A1,A0}; int time = 250; void setup() { //Thiết lập ngõ cột ouput for(int i = 0; i