BÀI tập lớn NHẬP môn điện tử VIỄN THÔNG đề tài MẠCH LED NHÁY THEO NHẠC

lOMoARcPSD|9242611 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÀI TẬP LỚN NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI: MẠCH LED NHÁY THEO NHẠC Nhóm thực hiện: Nhóm Nguyễn Thế Nam 20132688 KSTN-ĐTVT-K58 Hoàng Tuấn Linh 20132263 KSTN-ĐTVT-K58 Phạm Huy Hùng 20131906 KSTN-ĐTVT-K58 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Phạm Ngọc Nam Hà Nội, tháng 12/2014 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày tháng năm 2015 Giảng viên hướng dẫn Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 LỜI MỞ ĐẦU Trong đời sống công nghệ đại ngày ngành kỹ thuật Điện, Điện tử ngành kỹ thuật mũi nhọn, đại, ứng dụng rộng rãi lĩnh vực sản xuất đời sống đòn bẩy giúp ngành khoa học kĩ thuật khác phát triển Việc đại hoá suất lao động thiết bị điện tự động nhu cầu cấp thiết Do yêu cầu máy móc cần phải gọn nhẹ hơn, linh động hơn, uyển chuyển hơn, thông minh tiết kiệm điện Vì vậy, ngành Cơng nghệ kỹ thuật Điện, Điện tử ngày đóng vai trị quan trọng sản xuất đời sống Là sinh viên ngành điện tử viễn thơng, để nâng cao tính thực hành khả vận dụng kiến thức học vào thực tế việc tìm tịi, tự nghiên cứu thiết kế mạch điện tử điều tất yếu sinh viên Để giúp cho việc tự tìm hiểu đưa sinh viên đến gần với công nghệ điển tử, môn nhập môn điện tử viễn thông đời giúp cho sinh viên chúng em làm quen dễ dàng tạo động lực mạnh mẽ giúp cho chúng em nâng cao hứng thú việc học tập Với vốn kiến thức tiếp thu từ môn thực tập hướng dẫn tận tình thầy Phạm Ngọc Nam cộng thêm tìm hiểu kiến thức qua mạng, nhóm chúng em xin đưa đề tài : “MẠCH LED NHÁY THEO NHẠC” Mục tiêu đề tài kết hợp IC AN6884 với IC 89S52 tạo thành hệ thống mạch led nháy theo nhạc với nguồn nhạc lấy từ hệ thống bên Trong q trình thực khơng thể tránh khỏi sai sót định, mong nhận phê bình đóng góp thầy giáo để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện, anh chị khóa trước đặc biệt thầy Phạm Ngọc Nam hướng dẫn giúp đỡ chúng em rât tận tình q trình hồn thành đề tài Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 Tóm tắt đề tài Đề tài đồ án Mạch led nháy theo nhạc 24 kênh sử dụng IC 89S52 IC AN6884 Trong đề tài này, chúng tơi trình bày quy trình chế tạo Mạch led nháy theo nhạc theo quy trình thiết kế kỹ thuật gồm bước Summary of Project The subject of project is LED vu meter circuit 24 chanels use IC 89S52 and IC AN6884 In the project, we present fabrication process of LED vu meter in accordance with engineering design consists of steps Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Tóm tắt đề tài .4 Phần I Xác định ý tưởng ứng dụng sản phẩm 1.1 Xác định ý tưởng 1.2 Ứng dụng Phần Mô tả sản phẩm 12 2.1 Yêu cầu chức 12 2.2 Yêu cầu phi chức 12 Phần Kế hoạch thực 13 Phần Thiết kế sơ đồ khối 18 Phần Thiết kế sơ đồ chi tiết khối lựa chọn phương án tối ưu 19 5.1 Khối nguồn 19 5.1.1 Lựa chọn phương án tối ưu 19 5.1.2 Nguyên lý hoạt động: 20 5.2 Khối tín hiệu vào 21 5.3 Khối điều khiển 23 5.4 Khối hiển thị 25 5.4.1 Lựa chọn phương án tối ưu 25 5.4.2 Nguyên lý hoạt động 27 Phần Mô 28 6.1 Mô Proteus 28 6.2 Mô breadboard 30 6.2.1 Linh kiện sử dụng 30 6.2.2 Quy trình kiểm tra breadboard 32 Phần Chế tạo mạch 33 7.1 Thiết kế mạch in 33 7.2 Hàn mạch 34 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 7.3 Quy trình kiểm tra mạch in 34 7.3.1 Kiểm tra mạch in trước hàn 34 7.3.2 Kiểm tra sau hàn linh kiện 34 Chương Bàn giao, bảo hành, bảo dưỡng 37 8.1 Bàn giao 37 8.2 Bảo hành 37 8.3 Bảo dưỡng 37 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Ứng dụng quán bar, cafe… 10 Hình 1.2: Ứng dụng phịng nghe nhạc gia đình 10 Hình 1.3: Led nháy theo nhạc tích hợp loa 11 Hình 1.4: Led nháy theo nhạc tích hợp âm đại 11 Hình 4.1: Sơ đồ khối mạch 18 Hình 5.1: Lựa chọn nguồn sử dụng cho sản phẩm 19 Hình 5.2: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 20 Hình 5.3: Sơ đồ chi tiết khối nguồn 20 Hình 5.4: Sơ đồ ngun lý hoạt động khối tín hiệu vào 21 Hình 5.5: IC AN6884 21 Hình 5.6: Jack audio 3.5 mm 21 Hình 5.7: Sơ đồ chi tiết khối tín hiệu vào 22 Hình 5.8:Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển 23 Hình 5.9: IC 89S52 23 Hình 5.10: Sơ đồ chi tiết khối điều khiển 24 Hình 5.11: Các loại LED lựa chọn cho khối hiển thị 25 Hình 5.12: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị 26 Hình 5.13: Sơ đồ chi tiết khối hiển thị 26 Hinh 6.1: Hiệu ứng nháy có led chạy lên xuống 27 Hình 6.2: Hiệu ứng led nháy cách 28 Hình 6.3: Hiệu ứng nháy theo cụm led 28 Hình 6.4: Hiệu ứng nháy theo dải led 29 Hình 6.5: Mơ breadboard 30 Hình 6.6: Quy trình kiểm tra mạch breadboard 31 Hình 7.1: Mạch in 2D 32 Hình 7.2: mạch in 3D 32 Hình 7.3: Mặt trước mạch sau hàn linh kiện 34 Hình 7.4: Mặt sau mạch sau hàn linh kiện 34 Hình 7.5: Quy trình kiểm tra mạch in 35 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Bảng kế hoạch chung 13 Bảng 3.2 Bảng phân tích nhân lực 14 Bảng 3.3: Bảng phân tích cơng việc 15 Bảng 5.1: So sánh nguồn laptop nguồn adapter 20 Bảng 5.2: Đánh giá loại led 25 Bảng 6.1: Linh kiện sử dụng 29 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 Phần I Xác định ý tưởng ứng dụng sản phẩm 1.1 Xác định ý tưởng Xuất phát từ câu hỏi: “Mọi người thường làm vào lúc rảnh rỗi?” chúng tơi tìm ý tưởng cho Project Để trả lời cho câu hỏi trên, với đa số sinh viên Bách Khoa dễ dàng nhận câu trả lời: đá bóng, chơi game, lướt web, tụ tập bạn bè hay đơn giản nghe nhạc Mỗi có lựa chọn cho riêng Nhưng theo suy nghĩ chủ quan chúng tơi số đơng người đã, tiếp tục nghe nhạc rảnh rỗi Bởi âm nhạc có tác dụng tốt với sống người, giúp người ngủ ngon hơn, ổn định thần kinh, giảm stress làm việc tốt nhà văn Sô-xta-cô-vits viết: “Âm nhạc nâng người lên, làm người cao quí hơn, củng cố phẩm chất, củng cố niềm tin vào sức mạnh bên thân, vào sứ mệnh lớn lao mình”…Và hồn hảo nhiều kết hợp âm nhạc với ánh sáng Chính mà nhóm chúng tơi có ý tưởng làm mạch led nháy theo nhạc để giúp có phút giây nghe nhạc vui vẻ thú vị 1.2 Ứng dụng Ứng dụng mạch led nháy theo nhạc đa dạng:  Mạch led nháy theo nhạc trang trí cho qn bar, qn cafe… giúp cho khơnggian quán đẹp hơn, sống động hơn, thú hút khách hàng  Làm đẹp khơng gian phịng nhạc gia đình  Tích hợp vào sản phẩm nghe nhạc loa, amply… Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 Hình 1.1:Ứng dụng quán bar, cafe… Hình 1.2: Ứng dụng phịng nghe nhạc gia đình 10 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 - Tín hiệu từ transistor đưa vào chân 1,2,3,4,5 vi điều khiển 89S52 để xử lý - Hai trở treo vào Port Port vi điều khiển 89S52 Các trở giúp hạn dòng để bảo vệ IC 89S52 - Tạo tần số hoạt động cho vi điều khiển dùng thạch anh 12MHz đưa vào chân 18 19 - Dương nguồn cấp vào chân 40 cịn âm ngn nối với chân 20 vi điều khiển - 24 chân Port 0,2, vi điều khiền đưa tín hiệu điều khiển led khối hiển thị 5.4 Khối hiển thị 5.4.1 Lựa chọn phương án tối ưu Để tạo tính thẩm mĩ cho sản phẩm việc chọn lựa led cho mạch cơng việc mang tính định Có phương án lựa chọn sử dụng led đục, led siêu sáng led phủ màu a) Led đục b)Led phủ màu c) Led siêu sáng Hình 5.11: Các loại LED lựa chọn cho khối hiển thị 25 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 Bảng 5.2: Đánh giá loại led Giá tiền Điện áp Dòng điện Thẩm mĩ Led đục 350vnđ 3v 20mA Đẹp Led siêu sáng 1000vnđ 3.5v 20mA Sáng đẹp Led phủ màu 300vnđ 2.5v 20mA Trung bình Để phù hợp với yêu cầu thẩm mĩ khả kinh tế nhóm chúng tơi định lựa chọn Led đục 26 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 5.4.2 Nguyên lý hoạt động Hệ thống hiển thị (gồm 24 led) Bộ nhận tín hiệu từ khối điều khiển Hệ thống điều khiển hiệu ứng tay( biến trở) Hình 5.12: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị Khối hiển thị gồm 24 led nhận tín hiệu từ khối điều khiển Các led bố trí thành dải Khi nhận tín hiệu thay đổi từ biển trở có cách nháy khác tùy thuộc vào giá trị biển trở mà ta điều chỉnh Theo ta có số cách nháy led sau: Nháy cách led Nháy hai đầu Nháy theo cụm led Nháy theo dải led Điện trở treo trước led hạn dịng để bảo vệ led Hình 5.13: Sơ đồ chi tiết khối hiển thị (Mô phần mềm Altiym Designner) 27 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 Phần Mơ Phần trình bày bước mơ mạch trước thiết kế mạch in & hoàn thành s ản phẩm Các bước mô bao gồm mô Proteus mô breadboard Trước mô breadboard phần thống kê & mua linh ki ện Phần mơ breadboard có quy trình ki ểm tra riêng 6.1 Mơ Proteus Sau hoàn thành việc thiết kế chi tiết khối chúng tơi mơ mạch proteus Đây công việc giúp chung nhận sai lầm thiết kế sửa lại chúng Hình 6.1: Hiệu ứng nháy có led chạy lên xuống 28 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 Hình 6.2: Hiệu ứng led nháy cách Hình 6.3: Hiệu ứng nháy theo cụm led 29 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 Hình 6.4: Hiệu ứng nháy theo dải led 6.2 Mô breadboard 6.2.1 Linh kiện sử dụng Trước mơ ta phải mua đầy đủ linh kiện cần sử dụng mạch Tốt nên mua thừa linh kiện để đề phòng trường hợp linh kiện bị hỏng cịn có linh kiện để thay Bảng 6.1: Linh kiện sử dụng STT Tên linh kiện IC 89S52 IC AN6884 IC LM7805 Tụ 470uF Tụ 1000uF Tụ 2.2uF Tụ 10uF Số lượng 2 5 5 Đơn vị Con Con Con Con Con Con Con 30 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Tụ gốm 104 Tụ gốm 33p Thạch anh 12Mhz Transistor A1015 Nút bấm Trở 220 Trở 1k Trở 10k Diode 1N4007 Led đục phi màu xanh dương Biến trở volume 10k Jumper Trở A103 Đế IC 40 chân Jack DC Dây nối Adapter 12V-1A Cổng chuyển jack 3.5 sang jack 3.5 Thiếc hàn Nhựa thông 5 10 1 50 2 1 Con Con Con Con Cái Túi Túi Túi Con Con Con Thanh Con Cái Cái Mét Cái Cái Túi Túi Sau mô mạch thành công phần mềm proteus phần mềm tương đương tiến hành lắp ráp linh kiện theo sơ đồ nguyên lý bảng breadboard Hình 6.5: Mô breadboard 31 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 6.2.2 Quy trình kiểm tra breadboard Trong q trình cắm linh kiện để đảm bảo khơng có sai sót cần phải thực theo quy trình với bước sau: Đo nóng (Đo mạch chế độ hoạt động) Mua linh kiện Kiểm tra giá trị linh kiện Sai Hiệu chỉnh Đúng Lắp linh kiên theo sơ đồ nguyên lý Kết nối nguồn Không chạy Mạch chạy Đo nguội (Kiểm tra lại giá trị linh kiện) Thành cơng Hình 6.6: Quy trình kiểm tra mạch breadboard 32 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 Phần Chế tạo mạch Phần trình bày bước thiết kế mạch in, hàn mạch hoàn chỉnh & song song với quy trình ki ểm tra mạch in trước-sau hàn 7.1 Thiết kế mạch in Thiết kế mạch in lớp Altium designer Đổ đồng chung với đường GND Khoảng cách dây nối 15mil ( 1mil = 0.0254 mm), khoảng cách lớp đổ đồng dây nối 15mil Hình 7.1: Mạch in 2D Hình 7.2: mạch in 3D 33 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 7.2 Hàn mạch Sau có đầy đủ linh kiện hàn mạch Trong trình hàn mạch phải tuân thủ số nguyên tắc sau: - Phải dùng nhựa thông q trình hàn - Khơng để thiếc hàn rơi mạch in, gây chập cháy mạch - Không để mỏ hàn lâu chân linh kiện khiến cho kinh kiện bi hỏng - Hạn chế tối đa việc hàn hàn lại mốt hàn, làm cho hỏng mạch in 7.3 Quy trình kiểm tra mạch in 7.3.1 Kiểm tra mạch in trước hàn Trước hàn linh kiên lên mạch in ta phải kiểm tra mạch in Quy trình kiểm tra mạch in sau: - Trước tiên, kiểm tra mắt thường xem mạch in có với mạch in thiết kế không ? - Kiểm tra mắt xem có chân linh kiện bị nối chung với GND thông qua lớp đổ đồng không ( trường hợp dễ xảy để khoảng cách lớp đổ đồng với dây nối bé sở làm mạch in không tốt) - Kiểm tra đồng hồ đo xem dây nối có bị đứt khơng cách đo thơng mạch đặt đầu que đo đồng hồ vào đầu dây nối - Kiểm tra dây nguồn GND xem chung có bị nối tắt khồng đồng hồ, tránh tình trạng bị nối tắt dẫn đến dòng lớn làm hỏng adapter - Sửa tất lỗi gặp phải trình kiềm tra 7.3.2 Kiểm tra sau hàn linh ki ện Sau hàn linh kiện phải kiểm tra nguội trước cấp nguồn cho mạch để tránh cháy chập Kiểm tra mạch sau hàn gồm bước: - Quan sát mắt thường xem có mối hàn bị chờm sang dây khác không, đặc biệt mối hàn chân IC 89S52 34 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 - Dùng đồng hồ đo thông mạch, chập mạch Đặt que đo đồng hồ chân linh kiện đc nối với xem có thơng mạch không Đặt que đo đồng hồ chân linh kiện khơng nối với xem chúng có bị nối với hàn mạch không - Kiểm tra dây nguồn GND xem chúng có bị nối tắt khồng đồng hồ, tránh tình trạng bị nối tắt dẫn đến dòng lớn làm hỏng adapter - Sửa tất lỗi gặp phải trình kiềm tra Hình 7.3: Mặt trước mạch sau hàn linh kiện Hình 7.4: Mặt sau mạch sau hàn linh kiện 35 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 Khi kiểm tra nguội xong, ta cấp nguồn cho mạch cho mạch chạy thử xem có hoạt động ổn định mong muốn không Nếu không, tiến hành việc kiểm tra lỗi khắc phục lỗi chạy thật Các lỗi gặp gặp phải: - Led khơng sáng, ngun nhân led cháy, hàn ngược chiều led - Dải led không nháy theo nhạc, hay không phản ứng với tín hiệu âm vào, ngun nhân tiếp xúc kết nối jack 3.5mm với jumpeer - Transistor nóng có mùi khét, nguyên nhân transistor bị cháy, hỏng chập mạch điểm Ta phải ngắt nguồn kiểm tra chập mạch phần trình bày Tồn quy trình kiểm tra mạch in thể sơ đồ sau: Sai Nhận mạch in Kiểm tra mạch in mắt thường Kiểm tra lại mạch in dụng cụ đo Sai Kết nối nguồn Đúng sai Kiểm tra mạch in đồng hồ đo Hiệu chỉnh Mạch chạy Không chạy Thành công Hàn linh kiện Hình 7.5: Quy trình kiểm tra mạch in 36 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 Chương Bàn giao, bảo hành, bảo dưỡng 8.1 Bàn giao Sau chế tạo mạch thành cơng đóng gói sản phẩm bàn giao cho khách hàng 8.2 Bảo hành Dựa tuổi thọ trung bình linh kiện tần suất làm việc mạch nhóm chúng tơi đưa chế độ bảo hành tháng Trong tháng có lỗi liên quan đến phần cứng, nhà sản suất chúng tối chịu hoàn toàn trách nhiệm sửa chữa giao lại cho khách hàng thời gian tuần Sau tháng, chế bảo hành khơng cịn hiệu lực, để gia hạn thời hạn bảo hành khách hàng mua thêm gói bảo hành tháng 8.3 Bảo dưỡng Chúng tơi đưa gói bảo dưỡng định kì hàng tháng định kì hàng quý Tùy vào nhu cầu khách hàng mà họ chọn gói bảo dưỡng khơng chọn gói bảo dưỡng gói bảo dưỡng 37 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 KẾT LUẬN Trong đề tài này, giải thành công việc tăng sô kênh led mà AN6884 điều khiển từ led lên 24 led nhờ vi điều khiển 89S52 Bên cạnh làm cho đa dạng hiệu ứng nháy dải led, không đơn kiểu nháy theo dải Nếu phát triển nữa, tăng số dải led từ dải lên thành dải led chí 10 dải led, dải led phản ứng với tần số xác định Để hồn thành đề tài này, nhóm nhờ tới hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình, ân cần thầy Phạm Ngọc Nam Bên cạnh chúng tơi cảm ơn giúp đỡ anh chị khóa trước, bạn lớp KSTN.ĐTVT.K58 Hướng phát triển đề tài - Trong tương lai tới đề tài tiếp tục phát triển hồn thiện nữa, tích hợp thêm hệ thống hệ thống IC đại sử dụng thêm nhiều IC để điều khiển thêm nhiều LED thay sử dụng để tăng hiệu ứng ứng dụng mạch - Tích hợp thêm hệ thống xử lý âm tạo thuận tiện cho người sử dụng, không cần sử dụng nguồn âm từ bên ngồi Đồng thời tích hợp thêm hệ thống âm loa bass để hệ thống ngày hoàn thiện - Sử dụng mic thu âm trực tiếp mạch phục vụ nhu cầu giải trí thu hát karaoke Lời cuối cùng, lần chúng em xin cảm ơn thầy PGS.TS Phạm Ngọc Nam giúp chúng em tiếp cận gần với điện tử, hiểu rõ chuyên ngành mà theo học kĩ cần thiết khác tạo tiền đề để chúng em có định hướng rõ ràng cơng việc mà theo đuổi 38 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) lOMoARcPSD|9242611 TÀI LIỆU THAM KHẢO Các trang web tham khảo: [1] http://alldatasheet.com [2] http://codientu.org [3] http://www.dientuvietnam.com [4] www.echipcool.com 39 Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com) ... lOMoARcPSD|9242611 Tóm tắt đề tài Đề tài đồ án Mạch led nháy theo nhạc 24 kênh sử dụng IC 89S52 IC AN6884 Trong đề tài này, chúng tơi trình bày quy trình chế tạo Mạch led nháy theo nhạc theo quy trình thiết... chúng tơi có ý tưởng làm mạch led nháy theo nhạc để giúp có phút giây nghe nhạc vui vẻ thú vị 1.2 Ứng dụng Ứng dụng mạch led nháy theo nhạc đa dạng:  Mạch led nháy theo nhạc trang trí cho quán... 2.1 Yêu cầu chức - - Mạch led nháy theo nhạc có hiệu ứng:  Nháy cách led  Nháy hai đầu  Nháy theo dải led Điều chỉnh hiệu ứng nháy núm vặn biến trở - LED nháy theo tần số nhạc phụ thuộc hát