Báo cáo nhập môn Điên tử viễn thông Đề tài led cube

Where Ở đâu LED Cube có thể được ứng dụng ở nhiều nơi: - Nhà: Để sử dụng như một món đồ trang trí, tạo hiệu ứng ánh sáng độc đáo trong không gian sống.. When Khi nào Thời điểm sử dụng: -

NM DTVT 20241 SEEE

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ -VIỄN THÔNG

BÁO CÁO

NHẬP MÔN ĐIÊN TỬ VIỄN

THÔNG

Sinh viên thực hiện : - Trịnh Quốc Thái

Lớp Điện tử 1-K69

- Phạm Quốc Hưng Lớp Điện tử 1-K69

- Bùi Gia phú

Lớp Điện tử 1-K69

- Trần Minh Hoàng Anh Lớp Điện tử 1-K69

Mục lục

;

Phần 1: Danh sách nhóm và phân công nhiệm vụ

Phần 2: Xác định yêu cầu

2.1) Phân tích yêu cầu

2.2) Phân tích lợi nhuận - chi phí

2.3) Phân tích rủi ro

Phần 3: Bản mô tả kỹ thuật

3.1) Yêu cầu chức năng

3.2) Yêu cầu phi chức năng

Phần 4: Kế hoạch thực hiện

4.1) Cột mốc dự án

4.2) Kế hoạch chi tiết

4.3) Ngân sách

Phần 5: Thiết kế

5.1) Sơ đồ khối

5.2) Sơ đồ nguyên lý

Phần 6: Test

6.1)Ma trận truy xuất yêu cầu

6.2)Testcase

6.3)Báo cáo lỗi

Phần 7: Deliver

7.1)Tài liệu hướng dẫn sử dụng

7.2)Test report

LED CUBE

1) Danh sách nhóm và phân công nhiệm vụ

Giáo viên hướng dẫn: Trần Mạnh Hoàng

Tên nhóm 20 - Lớp ET1-1,2

Slogan của nhóm?

Bảng 1: Danh sách nhóm

1 Trịnh

Quốc Thái Nhóm trưởng, lập trình

Quốc

Hưng

Hàn phần cứng,code, mua đồ, làm slide

3 Bùi Gia

Phú Mua thiết bị, dụng cụ

4 Trần Minh

Hoàng

Anh

Hàn , Viết báo cáo

2) Xác định yêu cầu (Determine Needs)

2.1) Phân tích yêu cầu

What (Cái gì)

Sản phẩm là mô hình LED Cube, một khối đèn LED hình lập phương có khả năng hiển thị ánh sáng theo mô hình 3D

Mục đích chế tạo: Trang trí, trưng bày tại phòng ốc, nhà cửa Ngoài ra còn có chức năng phục vụ mục đích học tập, giảng dạy, giúp mọi người hiểu hơn về những kiến thức về lập trình, mạch điện,…

Why (Tại sao)

LED Cube là một vật trang trí được chế tạo với mục đích để trang trí

Who (Ai)

Đối tượng sử dụng: LED Cube có thể được sử dụng bởi:

- Tất cả mọi người có nhu cầu trang trí phòng ốc, nhà cửa của mình

- Sinh viên ngành Điện tử Viễn thông, Kỹ thuật điện, hoặc các ngành liên quan, dùng để thực hành và nắm vững kiến thức về mạch điện

và lập trình

- Người yêu thích công nghệ: Những ai muốn khám phá, học hỏi và thực hành về điện tử và lập trình

- Giáo viên: Có thể sử dụng LED Cube như một công cụ giảng dạy để minh họa các khái niệm về ánh sáng và điện

Where (Ở đâu)

LED Cube có thể được ứng dụng ở nhiều nơi:

- Nhà: Để sử dụng như một món đồ trang trí, tạo hiệu ứng ánh sáng độc đáo trong không gian sống

When (Khi nào)

Thời điểm sử dụng:

- Trang trí: nhà cửa, bàn học,…

- Trong quá trình học tập: Sinh viên có thể sử dụng LED Cube trong các môn học liên quan đến điện tử và lập trình

- Sự kiện công nghệ: Có thể trưng bày trong các hội thảo, triển lãm hoặc cuộc thi công nghệ

-How (Như thế nào)

Đối với người dùng:

- Mọi người chỉ việc cắm điện, bật công tắc và sắp xếp, đặt sản phẩm

ở vị trí phù hợp là sẽ có ngay một món đồ trang trí tuyệt vời

- Ngoài ra đối những người có nhu cầu sử dụng LED CUBE cho việc học tập, họ có thể đọc báo cáo của sản phẩm để biết thêm chi tiết

về cách làm cũng như nhiều thông tin khác của sản phẩm

Đối với người sản xuất, cần thực hiện các bước:

- Bước 1: Tạo sơ đồ mạch

- Bước 2: Chuẩn bị linh kiện

- Bước 3: Hàn các bóng led

- Bước 4: Lập trình vi điều khiển

- Bước 5: Kiểm tra và chạy thử

2.2) Phân tích lợi nhuận - chi phí

Chi phí sơ bộ cho dự án LED Cube

Dưới đây là tính toán chi phí cho việc thiết kế và lắp ráp một mô hình LED Cube 4x4x4 (64 bóng LED):

2.2.1) Linh kiện chính:

- LED (64 bóng):17.500 VNĐ.

- Vi điều khiển (Arduino): Một board Arduino có giá trung bình

khoảng 200.000 VNĐ

- Dây dẫn, điện trở, và các linh kiện phụ: Khoảng 10.000 VNĐ.

- Bảng mạch PCB: Khoảng 25.000 VNĐ.

- Nguồn điện: Adapter DC (5V-12V) khoảng 100.000 VNĐ.

2.2.2) Công cụ hỗ trợ:

- Mỏ hàn và thiếc hàn: Nếu nhóm không có, chi phí mua mỏ hàn và

thiếc hàn là khoảng 200.000 VNĐ (tuy nhiên, đây là công cụ có thể tái sử dụng)

2.2.3) Tổng chi phí sơ bộ:

- Tổng chi phí (không tính công cụ hỗ trợ): 386.000 VNĐ.

Phân tích tính khả thi dựa trên lợi ích và chi phí

 Lợi ích trong học tập: Dự án này mang lại nhiều giá trị về mặt

học thuật và kỹ năng thực tiễn cho sinh viên Đặc biệt, việc tham gia lắp ráp, lập trình và hiểu các nguyên lý điều khiển mạch điện và

vi điều khiển là những kỹ năng cốt lõi cho sinh viên ngành Điện tử Viễn thông

 Lợi ích ứng dụng: LED Cube có thể tiếp tục được sử dụng làm

công cụ giảng dạy hoặc trưng bày tại các triển lãm công nghệ, giúp quảng bá sản phẩm của sinh viên Điều này mang lại tiềm năng về

cơ hội phát triển dự án trong tương lai hoặc áp dụng vào các sản phẩm thương mại có quy mô lớn hơn

 Chi phí hợp lý: Mức chi phí khoảng 500.000 VNĐ cho một sản

phẩm như LED Cube là rất hợp lý và khả thi cho một dự án học thuật Sinh viên có thể dễ dàng tìm kiếm linh kiện và hoàn thành dự

án trong thời gian ngắn, đồng thời đạt được các kết quả học tập mong muốn

2.3) Phân tích rủi ro

Trong quá trình thiết kế và lắp ráp LED Cube, có một số rủi ro kỹ thuật

và quản lý có thể phát sinh Dưới đây là các rủi ro chính cùng với các phương án xử lý:

Rủi ro kỹ thuật

2.3.1) Lỗi hàn mạch

- Mô tả rủi ro: Trong quá trình hàn các bóng LED và dây dẫn, có

thể xảy ra tình trạng hàn không chính xác, gây ra kết nối kém hoặc hàn chập, dẫn đến việc LED không hoạt động hoặc cháy bóng

- Phương án xử lý:

o Kiểm tra kỹ các kết nối trước khi hàn

o Sử dụng mỏ hàn có chất lượng tốt, điều chỉnh nhiệt độ phù hợp và kiểm tra kỹ các mối hàn sau khi hoàn tất

o Nếu phát hiện có bóng LED không sáng, kiểm tra từng mạch

để đảm bảo không có lỗi hàn chập hoặc mối hàn bị lỗi

2.3.2) Hỏng hóc hoặc cháy LED do nguồn điện

- Mô tả rủi ro: Nếu cấp nguồn quá mạnh hoặc không phù hợp, có

thể dẫn đến việc cháy bóng LED hoặc hỏng vi điều khiển

- Phương án xử lý:

o Sử dụng điện trở phù hợp cho từng bóng LED để đảm bảo dòng điện qua mỗi LED không vượt quá định mức

o Đảm bảo nguồn điện cung cấp ổn định và kiểm tra kỹ sơ đồ mạch trước khi kết nối nguồn

2.3.3) Lỗi lập trình vi điều khiển

- Mô tả rủi ro: Sai sót trong lập trình có thể khiến các bóng LED

không sáng đúng theo yêu cầu hoặc không hiển thị được các hiệu ứng mong muốn

- Phương án xử lý:

o Kiểm tra từng đoạn mã lập trình để đảm bảo logic điều khiển đúng

o Sử dụng phương pháp thử nghiệm (debugging) theo từng bước nhỏ để xác định lỗi trong quá trình lập trình

o Kiểm tra kỹ cấu hình chân của vi điều khiển với các cổng ra (output pins) điều khiển LED

Rủi ro về chi phí và thời gian

2.3.4) Vượt quá chi phí dự kiến

- Mô tả rủi ro: Chi phí thực tế của dự án có thể cao hơn dự kiến do

các vấn đề phát sinh như hỏng hóc linh kiện hoặc mua linh kiện sai thông số

- Phương án xử lý:

 Lập kế hoạch chi phí chi tiết và dự phòng một khoản ngân sách nhỏ cho các phát sinh

 Mua linh kiện từ các nguồn uy tín, kiểm tra kỹ thông số trước khi mua để tránh phải mua thêm do linh kiện sai

 Nếu có vấn đề về chi phí, có thể giảm kích thước của LED Cube (ví dụ từ 4x4x4 xuống 3x3x3) để giảm số lượng LED và chi phí hàn

2.3.5) Thời gian thực hiện kéo dài

- Mô tả rủi ro: Dự án có thể kéo dài hơn thời gian dự kiến do các

vấn đề kỹ thuật, lỗi lập trình hoặc sự cố trong quá trình lắp ráp

- Phương án xử lý:

o Lập kế hoạch thực hiện dự án với mốc thời gian cụ thể cho từng giai đoạn (chuẩn bị, lắp ráp, lập trình)

o Phân chia công việc giữa các thành viên nhóm một cách rõ ràng, mỗi người chịu trách nhiệm một phần (lắp ráp, lập trình, kiểm tra)

o Kiểm tra thường xuyên tiến độ và dự trù thời gian cho các rủi

ro kỹ thuật phát sinh

Rủi ro về an toàn

2.3.6) Nguy cơ điện giật hoặc bỏng do công cụ hàn

- Mô tả rủi ro: Khi làm việc với điện tử và hàn mạch, nguy cơ điện

giật hoặc bỏng từ mỏ hàn là điều có thể xảy ra

- Phương án xử lý:

o Sử dụng mỏ hàn có cách nhiệt tốt và luôn cẩn thận khi làm việc với các công cụ điện

o Đảm bảo nguồn điện đã được ngắt trước khi bắt đầu quá trình kiểm tra hoặc sửa chữa mạch

3) Bản mô tả kỹ thuật

3.1) Yêu cầu chức năng

 Hiển thị các hiệu ứng ánh sáng 3D như sáng từng tầng, sáng từng cột, và các hiệu ứng chuyển động sáng tối

 Cắm điện vào nguồn 5V để cấp điện và đèn sẽ sáng với hiệu ứng sáng từng hàng, từng cột và nhấp nháy sáng

 Có thể tự nạp code vào arduino để thêm các hiệu ứng ánh sáng tuỳ thích

3.2) Yêu cầu phi chức năng

 Khối lượng: Khoảng 300 gram (bao gồm cả khung, bóng

LED và bảng mạch điều khiển)

 Kích thước: Hình lập phương với cạnh mỗi chiều khoảng 6

cm x 6 cm x 6 cm

 Cường độ dòng điện tối đa cho toàn bộ hệ thống: 2A

 Mức tiêu thụ của thiết bị: 5W-10W

 Nguồn cấp điện: từ 5V đến 12V.

 Loại đèn LED : 3V

 Màu của đèn: RGB(0,225,0) (xanh lá cây)

 Độ sáng của đèn : khoảng 10/20Lm

 Tuổi thọ tối thiểu của mỗi bóng LED : 10.000 giờ hoạt

động liên tục

 Độ trễ khi chuyển đổi giữa các hiệu ứng ánh sáng: tối đa

1 giây

 Chỉ số bảo vệ: IP20

 Nhiệt độ môi trường mà hệ thống hoạt động ổn định : từ

0°C đến 40°C

4) Kế hoạch thực hiện

4.1) Cột mốc dự án - Milestones

 Tuần 1,2 (1-14/11):

o Thiết kế sơ đồ

o Tiến hành mua linh kiện

 Tuần 3,4 (15-30/11):

o Tạo mô hình phần cứng

 Tuần 5,6 (1-14/12):

o Hoàn thiện phần mềm

 Tuần 7 (15-21/12):

o Chạy thử

 Tuần 8 (22-28/12):

o Hoàn thiện báo cáo

4.2) Kế hoạch chi tiết - Schedule Plan

Kế hoạch:

 Ngày 1-14/11:

o Nghiên cứu về LED Cube và lựa chọn các linh kiện cần thiết (LED, Arduino, điện trở, dây nối, khung)

o Thiết kế sơ đồ nguyên lý cho LED Cube, vẽ sơ đồ kết nối bóng LED và vi điều khiển Arduino

o Mua linh kiện

 Ngày 15-30/11:

o lắp ráp phần cứng: Hàn các bóng LED, xây dựng khung LED Cube, nối dây điện và lắp đặt các thành phần

 Ngày 1-7/12:

o Lập trình cơ bản cho Arduino: Viết chương trình điều khiển

để thử nghiệm các hiệu ứng sáng đơn giản (bật tắt theo thứ tự từng tầng/cột)

 Ngày 8-14/12:

o Hoàn thiện lắp ráp phần cứng và kiểm tra hệ thống Điều chỉnh và sửa lỗi nếu phát sinh trong quá trình kiểm tra

o Lập trình thêm các hiệu ứng sáng nâng cao: Sáng mờ dần, hiệu ứng chuyển động 3D, sáng theo mẫu

 Ngày 15-21/12:

o Chạy thử nghiệm toàn bộ hệ thống LED Cube với các hiệu ứng đã lập trình Tối ưu hóa phần mềm điều khiển, đảm bảo

hệ thống hoạt động mượt mà và không có lỗi

 Ngày 22-28/12:

o Hoàn thiện báo cáo và chuẩn bị bài thuyết trình cuối cùng Kiểm tra lại toàn bộ hệ thống để đảm bảo sẵn sàng cho buổi báo cáo và trình diễn

Phân công:

- Hàn các bóng led và mạch, Nạp code, Mua đồ, Làm slide ,Thuyết trình: Hưng

- Mua linh kiện: Phú

- Viết báo cáo: Hoàng Anh

- Lập trình, nạp code: Thái

4.3) Ngân sách - Budget plan

o LED: 17.500 VNĐ

o Vi điều khiển: 200.000 VNĐ

o Dây dẫn và linh kiện phụ: 10.000 VNĐ

o PCB: 25.000 VNĐ

o Nguồn điện: 100.000 VNĐ

o Tổng chi phí (không tính công cụ hỗ trợ): 352.500 VNĐ.

5) Thiết kế

5.1) Sơ đồ khối

5.1.1) Nguồn điện

Cung cấp điện cho cả hệ thống

Sử dụng nguồn 5V-12V

5.1.2) Arduino

Arduino uno điều khiển tất cả các bóng đèn trong ma trận đèn LED

5.1.3) Đèn LED

Là một ma trận đèn LED 4x4x4 với mỗi đèn LED được điều khiển bởi Arduino

5.2 ) Sơ đồ nguyên lý (Schematic diagram)

6.1)Simulation

6.2)Vật liệu cần chuẩn bị

 LED (64 chiếc): 17.500đ

 Vi điều khiển : 200.000đ

 Dây dẫn và linh kiện phụ: 10.000đ

 PCB: 25.000đ

 Nguồn điện: 100.000đ

 Thiếc và mỏ hàn :95.000đ

6.3) Thiết kế mạch in

6.4) Thiết kế kiếu dáng sản phẩm

7)Test :

7.1)Ma trận truy xuất yêu cầu

ID Mô tả yêu cầu Testcase

RQ-1 Hiển thị các hiệu ứng ánh sáng 3D

như sáng từng tầng, sáng từng cột,

và các hiệu ứng chuyển động sáng

tối

Test1

7.2) Test case

No Giá trị đầu

vào Các bước thựchiện Điều kiện tiềnthực thi Kết quả mong đợi Test

1 Nguồn 5V Cắm điện vào thiết bị Đèn không bị cháy Đèn sáng từng tầng và cột

Có hiệu ứng chuyển động

7.3) Báo cáo lỗi

Test

1 Đèn sáng không đều Hàn không kỹ ,do dùng dây sắt Hàn kỹ

Đèn LED cháy Đèn LED cháy Thay đèn LED khác Đèn sáng yếu Điên trở quá lớn(10k

ôm) dùng nguồn 5V yếu

Thay trở 1000 ôm dùng nguồn 9V

8) Deliver

8.1)Tài liệu hướng dẫn sử dụng:

 Hướng dẫn chung:

o cắm điện vào thiết bị

8.2) Test report

N

o Kết quả test Ngày test

Spec Actual result Compose?

Độ trễ 1 giây 5 giây 20%

Độ sáng 20 lm 15 lm 75%