Bật tắt đèn bằng tiếng vỗ tay

DÂN THÀNH Giảng UỶ viên BAN hướngNHÂN dẫn: T.S Nguyễn Xuân PHỐ Tiên HỒ CHÍ MINH Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ghi Tất TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀILớp: GÒNDKD1181 Mã số sinh viên: 3118510043 KHOA ĐIỆN TP TỬHồ VIỄN THÔNG 13 tháng năm 2021 Chí Minh,ngày ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: MẠCH BẬT TẮT ĐÈN BẰNG TIẾNG VỖ TAY Ngành: Kĩ thuật Điện, Điện tử Niên khóa: 2018-2023 UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GỊN KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI : MẠCH BẬT TẮT ĐÈN BẰNG TIẾNG VỖ TAY Ngành: Kĩ thuật Điện, Điện tử Niên khóa: 2018-2023 Giảng viên hướng dẫn: T.S Nguyễn Xuân Tiên Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ghi Tất Mã số sinh viên: 3118510043 Lớp: DKD1181 TP Hồ Chí Minh,ngày 13 tháng năm 2021 Đồ án LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đồ án, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến thầy bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến với thầy Nguyễn Xuân Tiên, hướng dẫn tận tình, đề phương hướng để em chọn đề tài thực đề tài đồ án Em xin cảm ơn đến thầy cô khoa Điện tử viễn thông cho em kiến thức môn đại cương vững vàng tạo điều kiện cho em suốt trình học tập Trong trình làm đề tài cịn sai xót mong thầy góp ý đánh giá giúp em Tp Hồ Chí Minh,ngày……tháng… năm 2021 Sinh viên thực Nguyễn Ghi Tất CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay Đồ án Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên : Nguyễn Ghi Tất Mã số sinh viên : 3118510043 Khoá học : 2018-2023 GVHD : T.S Nguyễn Xuân Tiên Ngày tháng năm GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay Đồ án LỜI CÁM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH……………………………………………………………… CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH TẮT MỞ ĐÈN BẰNG TIẾNG VỖ TAY…7 1.1 1.2 1.3 1.4 GIỚI THIỆU……………………………………………………………………… NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG………………………………………………………7 NHIỆM VỤ………………………………………………………………………….7 LINH KIỆN CẦN THIẾT………………………………………………………….7 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN………………………………………………8 2.1 IC NE555……………………………………………………………………………8 2.2 IC 4017…………………………………………………………………………… 2.3 CÁC LINH KIỆN KHÁC…………………………………………………………13 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH………………………………………………………17 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI………………………………………………………………………17 3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH…………………………………………………….17 3.2.1 KHỐI ……………………….18 CẢM BIẾN……………………………… 3.2.2 KHỐI ĐIỀU KHIỂN…………………………………… ……………… 19 3.2.3 KHỐI THỊ………………………………………………………… 20 CHƯƠNG 4: MÔ PROTEUS……………………………………… 21 HIỂN PHỎNG CHƯƠNG 5: LUẬN……………………………………………………………….25 TRÊN KẾT 5.1 BẢNG GIÁ………………………………………………………………………….25 5.2 ƯU ĐIỂM ĐIỂM………………………………………………….25 Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay VÀ KHUYẾN Đồ án 5.3 HƯỚNG TRIỂN………………………………………………………… 25 CHƯƠNG 6: TÀI KHẢO……………………………………………….26 PHÁT LIỆU THAM DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH HÌNH 2.1.1 IC NE555…………………………………………………………………….8 HÌNH 2.1.2 SƠ ĐỒ CẤU TẠO IC NE555………………………………………………9 HÌNH 2.1.3 SƠ ĐỒ CHÂN IC NE555………………………………………………… 10 HÌNH 2.2.1 IC 4017…………………………………………………………………… 10 HÌNH 2.2.2 SƠ ĐỒ CẤU TẠO IC 4017………………………………………… …….11 HÌNH 2.2.3 SƠ ĐỒ CHÂN IC 4017…………………………………………………….12 HÌNH 2.3.1 TRANSISTOR BC547…………………………………………………… 13 HÌNH 2.3.2a RELAY 5V……………………………………………………………… 13 HÌNH 2.3.2b SƠ ĐỒ CẤU TẠO RELAY………………………………………………14 HÌNH 2.3.3 ……………………………………………………………….14 DIODE…… HÌNH 2.3.4 TRIẾT ÁP………………………… ……………………………………… 15 HÌNH MICROPHONE…………………………………………………………… 15 2.3.5 HÌNH 2.3.6 CÁC LOẠI TỤ HỐ VÀ ĐIỆN TRỞ …………………………………… 16 HÌNH 2.3.7 CÁC LOẠI LED………………………………………………………… 16 HÌNH 3.1 SƠ KHỐI………………………………………………………………….17 ĐỒ HÌNH 3.2 SƠ ĐỒ MẠCH……………………………………………… 17 LÝ NGUYÊN HÌNH 3.2.1 KHỐI CẢM BIẾN………………………………………………………….18 HÌNH 3.2.2 KHỐI ĐIỀU KHIỂN…………………………………………….………….19 Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay Đồ án HÌNH 3.2.3 ……………… 20 KHỐI HIỂN THỊ……………………….………………… HÌNH 4.1 TRẠNG THÁI BAN ĐẦU CỦA MẠCH………………………………… 21 HÌNH 4.2 MẠCH SAU KHI NHẬN ĐƯỢC TIẾNG VỖ TAY THỨ NHẤT………… 21 HÌNH 4.2 MẠCH SAU KHI NHẬN ĐƯỢC TIẾNG VỖ TAY THỨ HAI…………… 22 HÌNH 4.3 MẠCH SAU KHI NHẬN ĐƯỢC TIẾNG VỖ TAY THỨ BA…………… 22 HÌNH 4.5 MẠCH PCB……………………………………………………… 23 IN HÌNH 4.5.1 MẶT TRÊN………………………………………………………………… 23 HÌNH 4.5.2 MẶT DƯỚI………………………………………………………………… 24 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH TẮT MỞ ĐÈN BẰNG TIẾNG VỖ TAY 1.1 Giới thiệu: Tiện lợi mục đích mà mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay muốn hướng đến Hãy tưởng tượng trở nhà vào trời tối thật khó khăn để tìm cơng tắc mở đèn lúc mà ta thấy tiện lợi mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay Hoặc ta ứng dụng tiện lợi vào sản phẩm mang tính tượng trưng hay trang trí đèn led trang trí, đèn led kỷ niệm chươnng vv 1.2 Nguyên lý hoạt động: Mạch hoạt động dựa tiếng vỗ tay Khi cảm biến mạch bắt tiếng vỗ tay, tín hiệu qua khuếch đại lúc tín hiệu đến IC NE555, sau IC 555 bắt đầu tạo xung kích vào chân số 14 IC 4017 IC 4017 bắt đầu đếm lên xung tương đương với chân kích hoạt vào Relay 5V Lúc Relay kích hoạt làm cho mạch kín lúc đèn sáng 1.3 Nhiệm vụ: Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động IC NE555 IC 4017 Mô mạch máy tính Thiết kế thi cơng mạch 1.4 Linh kiện cần thiết: Dựa yêu cầu đề tài, ta chọn linh kiện sau: Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay Đồ án       IC NE555 IC 4017 hai linh kiện mạch Transistor BC547 Transistor C1815 Relay 5V Mic để nhận biết tiếng vỗ tay Các loại Led, điện trở, biến trở tụ điện Nguồn chiều 9v CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN 2.1 IC NE555 IC 555 điều khiển thời gian với độ xác cao điều khiển tụ điện biến trở bên ngồi Ứng dụng dùng để làm điều khiển thời gian xác, tạo xung, thời gian tuần tự, tạo trễ, điều chế độ rộng xung Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay Đồ án Hình 2.1.1: IC NE555 Hình 2.1.2: Cấu tạo IC NE555 Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay Đồ án IC NE555 có tổng cộng chân:  Chân số 1: Được gọi chân GND, chân nối đất hay gọi chân chung  Chân số 2: Được gọi chân TRIGGER, chân đầu vào điện áp thấp, chân OUTPUT IC kích hoạt mức cao điện áp chân TRIGGER thấp điện áp so sánh (thường 1/3VCC hay 2/3VCC)  Chân số 3: Được gọi chân Output, chân lấy tín hiệu ra, tín hiệu lúc trạng thái (thấp) (cao) Ở mức cao hay mức điện áp gần với VCC mức thấp hay mức điện áp 0V  Chân số 4: Được gọi chân RESET, chân dùng để đặt lại mức trạng thái ta nối vào chân GND  Chân số 5: Được gọi chân CONTROL VOLTAGE, chức cung cấp quyền điền khiển mức điện áp bên IC giữ điện áp ổn định mức 2/3VCC  Chân số 6: Được gọi chân THRESHOLD, điện áp chân OUTPUT không mức cao mức điện áp chân THRESHOLD lớn 2/3VCC  Chân số 7: Được gọi chân DISCHARGE, có chức xả điện cho tụ mạch R-C bên ngồi Nó pha với chân OUTPUT  Chân số 8: Được gọi chân VCC, có chức cấp nguồn cho IC hoạt động thường từ 3v đến 15v, tuỳ thuộc vào loại IC mà cấp mức nguồn khác Hình 2.1.3: Sơ đồ chân IC NE555 2.2 IC 4017 IC 4017 ic đếm thập phân tức đếm hệ 10, đếm xung clock Khi ta đưa tín hiệu xung vào chân clock ic đếm xung xuất 10 output tương ứng với xung clock Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 10 Đồ án 2.3 Các loại linh kiện khác:  TRANSISTOR BC547: • BC547 transistor BJT NPN đa năng, có độ lợi dịng điện chiều tốt độ nhiễu thấp lý tưởng để sử dụng giai đoạn khuếch đại tín hiệu • BC547 transistor sử dụng rộng rãi sử dụng ứng dụng mục đích chung Nó sử dụng để thay cho nhiều transistor, sử dụng nhiều loại mạch điện tử, ví dụ chuyển đổi tải nhỏ điện áp dòng đầu vào thấp khuếch đại âm nhỏ tín hiệu khác Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 13 Đồ án Hình 2.3.1: Transistor BC547  RELAY:  Relay công tắc điện từ vận hành dòng điện tương đối nhỏ bật tắt dịng điện lớn nhiều Bản chất relay nam châm điện (một cuộn dây trở thành nam châm tạm thời dịng điện chạy qua nó)  Khi dịng điện chạy qua kích hoạt nam châm điện tạo từ trường để thu hút tiếp điểm kích hoạt mạch thứ hai Khi tắt nguồn, lò xo lắp trước vào tiếp điểm có nhiệm vụ kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch thứ hai lần Hình 2.3.2a: Re-lay 5V Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 14 Đồ án Hình 2.3.2b Sơ đồ cấu tạo relay  DIODE:  Diode linh kiện điện tử cho phép dịng điện qua theo chiều mà không chạy ngược lại  Diode 1N4007 đi-ốt silic chỉnh lưu phổ biến 1A thường sử dụng adapter AC cho thiết bị gia dụng thơng thường.Dịng điện cực đại qua diode 1N4007 1A, dòng cao gây nóng cháy diode Hình 2.3.3: Diode Hình 2.3.4: Triết áp 1K Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 15 Đồ án Hình 2.3.5 Microphone Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 16 Đồ án Hình 2.3.6: Các loại tụ hố điện trở Hình 2.3.7: Các loại led CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 17 Đồ án Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch 3.2 Sơ đồ khối: Khối nguồn Bộ phận báo hiệu, nhận tín hiệu Tiếng vỗ tay Microphone Bộ khuếch đại tín hiệu Khối cảm biến Bộ xử lý chuyển đổi tín hiệu, tạo trễ Bộ phận chuyển mạch Bộ phát tín hiệu Đèn sáng Khối điều khiển Khối hiển thị Hình 3.1: Sơ đồ khối Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 18 Đồ án 3.2.1 Khối cảm biến: Hình 3.2.1 Khối cảm biến Do Proteus khơng có mic nên tơi thay nguồn xung vng trực tiếp, tín hiệu xung vuông tương đương với tiếng vỗ tay Khối cảm biến có nhiệm vụ phát khuếch đại tín hiệu để đưa vào khối điều khiển Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 19 Đồ án 3.2.2 Khối điều khiển: Hình 3.2.2 Khối điều khiển Khối điều khiển có nhiệm vụ tạo trễ , IC 4017 đếm xung làm cho đèn báo hiệu phát sáng Biến trở dùng để điều chỉnh độ nhạy mạch Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 20 Đồ án 3.2.3 Khối hiển thị: Hình 3.2.3 Khối hiển thị Đèn báo hiệu thứ sáng cấp nguồn Đèn báo hiệu thứ hai sáng nhận tiếng vỗ thứ Đèn báo hiệu thứ ba sáng nhận tiếng vỗ tay thứ hai đồng thời đưa tín hiệu xuống BC547 làm thơng mạch relay nhảy làm cho đèn thứ phát sáng Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 21 Đồ án CHƯƠNG 4: MƠ PHỎNG TRÊN PROTEUS Hình 4.1 Trạng thái ban đầu mạch Ở hình 4.1 trạng thái ban đầu mạch lúc mạch đc kết nối với nguồn, lúc IC 4017 hoạt động nên đèn báo hiệu thứ sáng (đèn đỏ) Hình 4.2 Mạch sau nhận tiếng vỗ tay thứ Khi mic thu tiếng vỗ tay thứ có tín hiệu xung vng, tín hiệu qua tầng transistor BC547 khuếch đại Q1 Tín hiệu tiếp tục chuyển xuống chân số IC NE555 tạo trễ đây, làm cho chân số NE555 từ mức logic thấp chuyển lên mức logic cao làm cho chân số 14 IC 4017 Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 22 Đồ án chuyển lên mức logic cao Do IC 4017 IC đếm xung làm cho chân số IC 4017 chuyển từ mức logic thấp chuyển lên mức logic cao làm cho đèn báo hiệu thứ phát sáng (thông báo nhận tiếng vỗ tay) Hình 4.3 Mạch sau nhận tiếng vỗ tay thứ hai Tương tự tiếng vỗ tay thứ hai tiếp tục kích vào chân số 14 IC 4017 làm cho chân số chuyển từ mức logic thấp chuyển lên mức logic cao làm cho đèn báo hiệu thứ phát sáng đồng thời đưa tín hiệu đến chân B transistor BC547 làm thông mạch relay nhảy làm cho đèn thứ phát sáng Hình 4.4 Mạch sau nhận tiếng vỗ tay thứ ba Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 23 Đồ án Nếu mạch tiếp tục nhận thêm tiếng vỗ tay, IC 4017 tiếp tục đếm lên xung lúc chân số nối với chân 15 (RESET) nên làm cho đèn thứ phát sáng (mạch quay lại trạng thái ban đầu) Ở dùng biến trở để điều chỉnh độ nhạy mạch Hình 4.5 Mạch in PCB Hình 4.5.1 Mặt Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 24 Đồ án Hình 4.5.2 Mặt Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 25 Đồ án CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Bảng giá: ST T 10 11 12 13 14 15 16 Tên linh kiện IC NE555 IC 4017 Transistor BC547 Microphone Điện trở 220 Điện trở 330 Điện trở 470 Điện trở 1K Điện trở 10K Triết áp 1K Tụ hoá 0,1uF Tụ hoá 100uF Led màu Đế IC 8P Đế IC 16P Mạch in Tổng: Số lượng 1 3 1 1 1 1 Đơn giá (VND) 3500 4500 1000 2500 5000/50c 5000/50c 5000/50c 5000/50c 5000/50c 3500 3000/10c 3000/10c 3500/10c 500 500 15.000 Thành tiền (VND) 3500 4500 3000 2500 5000 5000 5000 5000 5000 3500 3000 3000 5000 500 500 15.000 67.500 5.2 Ưu điểm khuyết điểm:  Ưu điểm: - Linh kiện đơn giản, dễ tìm - Giá thành thấp - Khả ứng dụng cao  Khuyết điểm: - Tín hiệu vào dễ bị gây nhiễu - Âm khác khơng phải tiếng vỗ tay làm mạch hoạt động 5.3 Hướng phát triển: - Tích hợp vào đồ chơi Ứng dụng vào làm đèn ngủ, đèn bàn, đèn trang trí,… Ứng dụng vào cơng trình Smart Home Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 26 Đồ án CHƯƠNG 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO TIMER NE/SA/SE555/SE555C DATASHEET IC 4017 DATASHEET 555 TIMER IC – WIKIPEDIA TRANSISTOR BC547 DATASHEET Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 27 ... MẠCH TẮT MỞ ĐÈN BẰNG TIẾNG VỖ TAY 1.1 Giới thiệu: Tiện lợi mục đích mà mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay muốn hướng đến Hãy tưởng tượng trở nhà vào trời tối thật khó khăn để tìm cơng tắc mở đèn lúc... sáng nhận tiếng vỗ thứ Đèn báo hiệu thứ ba sáng nhận tiếng vỗ tay thứ hai đồng thời đưa tín hiệu xuống BC547 làm thông mạch relay nhảy làm cho đèn thứ phát sáng Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay 21 Đồ... phải tiếng vỗ tay làm mạch hoạt động 5.3 Hướng phát triển: - Tích hợp vào đồ chơi Ứng dụng vào làm đèn ngủ, đèn bàn, đèn trang trí,… Ứng dụng vào cơng trình Smart Home Mạch tắt mở đèn tiếng vỗ tay