Thiết kế mạch điều khiển đèn LED bằng nút ấn sử dụng arduino

iết kế mạch điều khiển đèn giao thôngthiết kế mạch điều khiển module led matrix p10thiết kế mạch điều khiển từ xa bằng hồng ngoạithiết kế mạch điều khiển ổn định tốc độ động cơ 1 pha bằng bộ biến áp xoay chiều thành xoay chiềuthiết kế mạch điều khiển ổn định tốc đọ động cơ 1 pha bằng bộ biến áp xoay chiều thành xoay chềuthiet ke mach dieu khien led nhay theo nhacthiết kế mạch điều khiển ledthiết kế mạch điều khiển thiết bị bằng máy tínhthiết kế mạch điều khiển quạt bằng điều khiển từ xathiết kế mạch điều khiển

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG KHOA CƠNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HĨA - BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH Đề Tài: Thiết kế mạch điều khiển đèn LED nút ấn sử dụng Arduino Giảng viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Thị Hiền Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Hưng Lớp : KTĐ-ĐT K14D Hà Nội, tháng năm 2017 Page | Mục lục PHẦN 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN 1.1 MỤC TIÊU 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI PHẦN TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ -THIẾT KẾ MẠCH 2.1 Tìm hiểu tổng quan arduino 2.2 tìm hiểu thiết bị sử dụng mạch .5 2.3 cấu tạo nguyên lí hoạt động mạch .14 PHẦN 3.THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG MẠCH 15 3.1 Thiết kế mach phần cứng .15 3.2 lưu đồ chương trình 17 3.3 Lập trình phần mềm .17 3.4 mô proteus 23 KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 Page | Lời Nói Đầu Trong thời đại bùng nổthông tin khả ứng dụng tiềm lực phát triển thông tin quảng cáo lớn,việc áp dụng kỹ thuật vào lĩnh vực cần thiết Khi đến đâu ta dễdàng bắt gặp panô, áp phích, bảng quảng điện tửchạy theo nhiều hướng khác nhau, với chữ hình ảnh nhiều màu sắc thật ấn tượng.kéo theo sản phẩm điện tử ngày phổ biến Với phát triển mạnh mẽ vi điều khiển, cần tác động nhẹ đủ làm cho thiết bị điều khiển cách nhanh chóng Nhận thức tiện lợi ưu điểm vượt trội từ việc sử dụng vi điều khiển đem lại mà em đến định chọn đề tài “THIẾT KẾ MACH ĐIỀU KHIỂN LED BẰNG NÚT ẤN SỬ DỤNG ARDUINO” để thực đồ án cho môn học Trong q trình thực đồ án, em có nhiều thiếu sót nhờ hướng dẫn nhiệt tình góp ý q giáo Nguyễn Thị Hiền mang lại,em hồn thành tốt đồ án cho mơn học Vì lần thực đồ án cho môn chuyên nghành nên cố gắng chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Do em mong nhận nhiều đóng góp ý kiến từ Nguyễn Thị Hiền nói riêng thầy giáo mơn KHOA CƠNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HĨA nói chung để đồ án mơn học ngày hoàn thiện , em xin chân thành cảm ơn! Nhận xét GVHD : Page | PHẦN 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN 1.1 MỤC TIÊU Sau thực xong đề tài em hiểu rõ nguyên lí làm việc thiêt bị mơ hình ,cũng điều khiển mạch đèn led nút ấn sử dụng arduino thành thạo nhất,làm chủ cơng nghệ để tự tay thiết kế sản xuất cho mạch led 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong thời đại bùng nổthông tin khảnăng ứng dụng tiềm lực phát triển thông tin quảng cáo lớn,việc áp dụng kỹthuật vào lĩnh vực cần thiết Khi đến đâu ta dễdàng bắt gặp panơ, áp phích, bảng quảng điện tửchạy theo nhiều hướng khác nhau, với chữvà hình ảnh nhiều màu sắc thật ấn tượng.kéo theo sản phẩm điện tử ngày phổ biến Với phát triển mạnh mẽ vi điều khiển, cần tác động nhẹ đủ làm cho thiết bị điều khiển cách nhanh chóng Chính lí thơi thúc tính tò mò ham học hỏi em,phải nắm bắt ngun lí hoạt động,quy trình thiết kế lắp đặt, nắm bắt công nghệ sản suất, em định chọn đề tài 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Bằng kiến thức học mà em có khả thiết kế lắp Ráp ,mô hệ mạch điều khiển đèn led nút ấn sử dụng arduino Mơ hình hầu hết sử dụng linh kiện phổ biến thị trường có giá phù hợp với điều kiện tài bạn sinh viên Page | PHẦN TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ -THIẾT KẾ MẠCH 2.1 Tìm hiểu tổng quan arduino Arduino đời thị trấn Ivrea thuộc nước Ý đặt theo tên vị vua vào kỷ thứ King Arduin Arduino thức đưa giới thiệu vào năm 2005 công cụ khiêm tốn dành cho sinh viên giáo sư Massimo Banzi, người phát triển Arduino, trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII) Mặc dù không tiếp thị cả, tin tức Arduino lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ lời truyền miệng tốt đẹp người dùng Hiện Arduino tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea để tham quan nơi sản sinh Arduino Hình 2.1.1:những thành viên khởi xướng ARDUNO Arduino board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM Atmel 32-bit Những Model trang bị gồm cổng giao tiếp USB, chân đầu vào analog, Page | 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế Arduino cố gắng mang đến phương thức dễ dàng, không tốn cho người yêu thích, sinh viên giới chuyên nghiệp để tạo thiết bị có khả tương tác với môi trường thông qua cảm biến cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho người yêu thích bắt đầu bao gồm robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ phát chuyển động Đi với mơi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy máy tính cá nhân thơng thường cho phép người dùng viết chương trình cho Aduino ngơn ngữ C C++ Giá board Arduino dao động xung quanh €20, $27 574 468VNĐ, "làm giả" giá giảm xuống thấp $9 Các board Arduino đặt hàng dạng lắp sẵn dạng kit tự-làm-lấy Thông tin thiết kế phần cứng cung cấp công khai để muốn tự làm mạch Arduino tay tự thực (mã nguồn mở) Người ta ước tính khoảng năm 2011 có 300 ngàn mạch Arduino thức sản xuất thương mại, vào năm 2013 có khoảng 700 ngàn mạch thức đưa tới tay người dùng Hình 2.1.2: hình ảnh arduino Page | 2.2 tìm hiểu thiết bị sử dụng mạch  ARDUINO UNO Mạch Arduino Uno dòng mạch Arduino phổ biến, bắt đầu làm quen, lập trình với Arduino mạch Arduino thường nói tới dòng Arduino UNO Hiện dòng mạch phát triển tới hệ thứ (Mạch Arduino Uno R3) Arduino Uno R3 dòng bản, linh hoạt, thường sử dụng cho người bắt đầu Bạn sử dụng dòng Arduino khác như: Arduino Mega, Arduino Nano, Arduino Micro… Nhưng với ứng dụng mạch Arduino Uno lựa chọn phù hợp Hình 2.2.1:ARDUINO UNO R3 Page | Thơng số Mạch Arduino UNO R3 Vi điều khiển ATmega328P Điện áp hoạt động 5V Điện áp đầu vào (khuyên dùng) 7-12V Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V Chân Digital I/O 14 (Với chân PWM output) Chân PWM Digital I/O Chân đầu vào Analog Dòng sử dụng I/O Pin 20 mA Dòng sử dụng 3.3V Pin 50 mA Bộ nhớ Flash 32 KB (ATmega328P) với 0.5KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328P) EEPROM KB (ATmega328P) Clock Speed 16 MHz LED_BUILTIN 13 Chiều dài 68.6 mm Chiều rộng 53.4 mm Trọng lượng 25 g Arduino Uno Board sử dụng vi điều khiển Page | Hình 2.2.2 :Arduino Uno Board sử dụng vi điều khiển Arduino UNO sử dụng vi điều khiển họ 8bit AVR là: ATmega8 (Board Arduino Uno r2), ATmega168, ATmega328 (Board Arduino Uno r3) Bộ não xử lí tác vụ đơn giản điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, điều khiển động bước, điều khiển động serve, làm trạm đo nhiệt độ – độ ẩm hiển thị lên hình LCD,… hay ứng dụng khác Mạch Arduino UNO R3 với thiết kế tiêu chuẩn sử dụng vi điều khiển ATmega328 Tuy nhiên yêu cầu phần cứng bạn không cao túi tiền không cho phép, bạn sử dụng loại vi điều khiển khác có chức tương đương rẻ ATmega8 (bộ nhớ flash 8KB) ATmega168 (bộ nhớ flash 16KB) Nguồn sử dụng Arduino UNO R3 cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB cấp nguồn ngồi với điện áp khuyên dùng 7-12V DC điện áp giới hạn 6-20V Thường cấp nguồn pin vng 9V hợp lí bạn khơng có sẵn nguồn từ cổng USB Nếu cấp nguồn vượt ngưỡng giới hạn trên, bạn làm hỏng Arduino UNO Page | Các chân lượng GND (Ground): cực âm nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi bạn dùng thiết bị sử dụng nguồn điện riêng biệt chân phải nối với 5V: cấp điện áp 5V đầu Dòng tối đa cho phép chân 500mA 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu Dòng tối đa cho phép chân 50mA Vin (Voltage Input): để cấp nguồn cho Arduino UNO, bạn nối cực dương nguồn với chân cực âm nguồn với chân GND IOREF: điện áp hoạt động vi điều khiển Arduino UNO đo chân Và dĩ nhiên ln 5V Mặc dù bạn không lấy nguồn 5V từ chân để sử dụng chức khơng phải cấp nguồn RESET: việc nhấn nút Reset board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET nối với GND qua điện trở 10KΩ Lưu ý: Arduino UNO khơng có bảo vệ cắm ngược nguồn vào Do bạn phải cẩn thận, kiểm tra cực âm – dương nguồn trước cấp cho Arduino UNO Việc làm chập mạch nguồn vào Arduino UNO biến thành miếng nhựa chặn giấy khuyên bạn nên dùng nguồn từ cổng USB Các chân 3.3V 5V Arduino chân dùng để cấp nguồn cho thiết bị khác, chân cấp nguồn vào Việc cấp nguồn sai vị trí làm hỏng board Điều không nhà sản xuất khuyến khích Cấp nguồn ngồi khơng qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp 6V làm hỏng board Cấp điện áp 13V vào chân RESET board làm hỏng vi điều khiển ATmega328 Page | Để thiết kế mạch này, sau thảo luận tham khảo ý kiến thầy giáo , cô giáo hướng dẫn, em thống sử dụng phương pháp điều khiển led dùng nút bấm để điều khiển chế độ mach led Ở phương pháp này, tín hiệu truyền từ nút bấm vào Arduino tính tốn tín hiệu, tín hiệu lại truyền từ Arduino led, tín hiệu truyền khơng liên tục mà theo xung nhịp Mỗi xung nhịp cách 1ms Làm cho mạch led thay đổi chế độ ta xử dụng tác động hết nút bấm mô mạch  Nút bấm mạch sáng điều tắt dần  Nút bấm mạch sáng nhấp ngáy lần  Nút bấm mạch sang nấp nháy xen kẽ lần  bấm mạch sáng nhấp ngáy lần PHẦN 3.THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG MẠCH 3.1 Thiết kế mach phần cứng  Mạch phần cứng bao gồm  ARDUNO  ĐIỆN TRỞ  NÚT BẤM  LED  Được mô tả hình ảnh Page | 15 Hình3.1.1 :mạch nguyên lí Page | 16 3.2 lưu đồ chương trỡnh Bắ tđ ầu Tí n hiệ u? S Đ V1 Xung=a-b S Đ Không tí n hiệ u S § V3 Xung=b S § Dõng 5s § ñ 5s? S Đ Đ ảo chiề u Tí n hiệ u? V2 S § S Xung= xung-d D? ng 2s § ủ 2s Đ V3 S Đ Đ ảo chiề u Xung=d S § Dõng 3.3 Lập trình phần mềm  CODE mạch byte ledPin[] = {8,9,10,11,12,13}; byte pinCount; Page | 17 int key1=7; int key2=6; int key3=5; int key4=4; void setup() { pinCount = sizeof(ledPin); for (int i=0;i