Thiếtkế khung ảnh trang trí bằng mạch led hình trái tim

Ngành điện tử ngày càng phát triển, kéo theo những sản phẩm điện tử ngày càng phổ biến. Với sự phát triển mạnh mẽ của vi điều khiển, chỉ cần một tác động nhẹ đủ làm cho các thiết bị được điều khiển một cách nhanh chóng. Với nhu cầu của con nguời để tạo ra những món quà tinh thần đặc biệt ý nghĩa ,chúng em đã đi đến quyết định thiếtkế khung ảnh trang trí bằng mạch led hình trái tim. Trong quá trình thực hiện đề tài này, chúng em đã rất cố gắng để hoàn thành tốt nhưng có lẽ do vốn kiến thức còn hạn hẹp cũng như những yếu tố khách quan khác mà không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến, phê bình và hướng dẫn thêm của thầy cô cũng như bạn đọc. Cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy PhạmNgọc Nam đã hướng dẫn tận tình, giảng giải chi tiết giúp chúng em hoàn thành bài tập lớn này. Hơn nữa thầy còn chỉ dẫn cho chúng em rất nhiều kiến thức thiết thực trong cuộc sống: kỹ năng mềm, cách học tốt ngoại ngữ, cách lắng nghe và tư duy.

MỤC LỤC

1

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành điện tử ngày càng phát triển, kéo theo những sản phẩm điện tử ngày càng phổ biến Với sự phát triển mạnh mẽ của vi điều khiển, chỉ cần một tác động nhẹ

đủ làm cho các thiết bị được điều khiển một cách nhanh chóng

Với nhu cầu của con nguời để tạo ra những món quà tinh thần đặc biệt ý nghĩa ,

chúng em đã đi đến quyết định thiết kế khung ảnh trang trí bằng mạch led hình

trái tim.

Trong quá trình thực hiện đề tài này, chúng em đã rất cố gắng để hoàn thành tốtnhưng có lẽ do vốn kiến thức còn hạn hẹp cũng như những yếu tố khách quan khác màkhông tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến, phê bình vàhướng dẫn thêm của thầy cô cũng như bạn đọc

Cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy Phạm Ngọc

Nam đã hướng dẫn tận tình, giảng giải chi tiết giúp chúng em hoàn thành bài tập lớn này Hơn nữa thầy còn chỉ dẫn cho chúng em rất nhiều kiến thức thiết thực trong cuộc sống: kỹ năng mềm, cách học tốt ngoại ngữ, cách lắng nghe và tư duy

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ:

Hình 2.1: Bản kế hoạch sử dụng Microsoft Project………6

Hình 2.2: Sơ đồ khối của mạch……… 8

Hình 2.3: Một số loại IC……… 9

Hình 2.4: Thạch anh 12MHz …… ……… 10

Hình 2.5: Tụ gốm 33pF ……… 10

Hình 2.6: Sơ đồ chân ICAT89S52………12

Hình 2.7: Đèn LED……… 15

Hình 2.8: Một số loại nguồn điện……… 16

Hình 2.9: Cấu trúc bên trong ………17

Hình 2.10: Sơ đồ mạch nguyên lý ………18

Hình 2.11: Mạch mô phỏng bằng Protues ……… 18

Hình 2.12: Mạch in……… 19

Hình 4.1: ……… ………22

Hình 4.2: ……… ……….………23

Hình 4.3: ……… ……….……23

Hình 4.4: ……… ……….…24

Hình 4.5: ……… ……….……24

Hình 4.6: ……….…….……….…25

Hình 4.7: ……… ……….26

3

Bảng 1.1: Giá thành và đặc điểm của một số loại IC………9Bảng 1.2: Giá thành và đặc điểm của một số loại LED……… 15Bảng 1.3: Giá thành và đặc điểm của một số nguồn điện……… 16

PHẦN 1: GIỚI THIỆU Ý TƯỞNG :

1. Ứng dụng đèn led trong cuộc sống:

- Đèn led được dùng để trang trí trên cây cầu,làm bảng quảng cáo cho quán bar,thậm chí còn được sử dụng làm tặng phẩm,…

- Đèn LED có rất nhiều ứng dụng trong các thiết bị điện tử Đi khắp các con phố thì dường như chỗ nào cũng có đèn LED

PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠCH LED NHẤP NHÁY HÌNH

TRÁI TIM

2.1 LẬP KẾ HOẠCH

Hình 2.1 Bản kế hoạch dùng Microsoft Project

2.2 YÊU CẦU KỸ THUẬT

2.2.1 Yêu cầu chức năng

- Trang trí

- Làm quà tặng

- Thiết kế các sản phẩm có nguyên lý tương tự: biển quảng cáo

 Các hiệu ứng của mạch LED nhấp nháy hình trái tim:

• Hiệu ứng 1: 32 LED đỏ nháy theo chiều kim đồng hồ bắt đầu từ đèn ở giữa khe của trái tim

• Hiệu ứng 2: lần lượt từng bóng LED sáng chạy ngược chiều kim đồng hồ

• Hiệu ứng 3: 32 LED nháy xem kẽ nhau

• Hiệu ứng 4: 8 đèn LED sáng và tắt lần lượt ở các gọc phần tư

• Hiệu ứng 5: 32 đèn LED nháy sáng tắt liên tục từ dưới lên

• Hiệu ứng 6: 16 đèn LED sáng tắt lần lượt theo chiều kim đồng hồ và ngược lại

• Hiệu ứng 7: 4 đèn LED sáng lần lượt chạy từ dưới lên, rồi 32 LED sáng tắt liên tục

• Hiệu ứng phụ: 53 bóng LED xanh lá cây nháy và tắt từng chữ

 Độ sáng của đèn :

• 100% với các hiệu ứng 1,2,3,4 ( những bóng sáng)

• 25% => 50% => 75%=> 100% bóng sáng

2.2.2 Yêu cầu phi chức năng

- Mạch có tính thẩm mỹ cao, dễ sử dụng, thân thiện với người dùng, thiết

kế nhỏ gọn, đẹp mắt

- Các đèn LED tiếu tốn ít năng lượng, có khả năng hiển thị trong một thời gian dài Tuổi thọ của mạch cao và giá thành hợp lý với đa số người tiêu dùng

 Một số thông số kỹ thuật của mạch:

• Thời gian hoàn thành sản phẩm: 8 tuần

• Thời gian bảo hành: 1 tháng

• Nguồn điện: pin 9V

• Kích cỡ: 25cm x 20cm

• Khối lượng: 200g

• Hoạt động tốt trong môi trường khô ráo

• Bảo quản:độ ẩm 0-80%,dưới 60 độ C

2.3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

2.3.1 Sơ đồ khối

7Khối điều khiển

Hình 2.2: Sơ đồ khối của mạch

2.3.2 Chi tiết từng khối,phương án tối ưu

 Khối điều khiển:

- Chức năng: Điều khiển hoạt động của khối hiển thị

- Yêu cầu:

+ Điều khiển một cách chính xác hoạt động của 32 đèn LED như yêu cầu của người lập trình

+ Dễ lập trình cho người sử dụng

+ Thiết kế nhỏ gọn, đơn giản, dễ mua

+ Chất lượng tốt, bền, tiết kiệm chi phí

IC AT89S52 IC AVR IC ARM

Hình 2.3: Một số loại IC

Bảng 2.1: Giá thành và đặc điểm của một số loại IC

IC AT89S52 ARM AVR

Đặc điểm Thông dụng

Dễ lập trình Khó lập trìnhKhó mua Khó lập trìnhKhó mua

Như chúng ta đã thấy thì IC AT89S52 giá thành khá là rẻ, thông dụng và lại dễ lập trình Vì thế chúng em đã quyết định chọn IC AT89S52 để điều khiển hoạt động của mạch

Linh kiện tạo xung:

Hình 2.4: Thạch anh 12MHz

9

Hình 2.5:Tụ gốm 33pF

• Chức năng thạch anh : Là nguồn tạo xung nhịp dao động clock ổn định

(12MHz) cho dao động của AT89S52 Thạch anh sẽ được gắn vào chân XTAL1

và XTAL2 của AT89S52 Tụ gốm có chức năng lọc nhiễu cho dao động thạch anh 2 tụ gốm 33pF sẽ được nối một đầu với chân của thạch anh, đầu còn lại đấu raMass

 Tổng quan về IC AT89S52

Cấu trúc chung về VĐK AT89S52:

AT89S52 là họ IC vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất Các sản phẩm AT89S52 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển Việc xử lý trên byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế đọ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội.tập lệnh cung cấp một bảng tiện dụng của những lệnh số học 8 bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia Nó cung cấp những hỗ trợ mở rộng trên chip dùng cho những biến một bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép quản lý và kiểm tra bit trưc tiếp trong hệ thống diều khiển

VĐK 89S52 mà chúng em sử dụng có những đặc điểm sau:

- 8 KByte bộ nhớ có thể lập trình nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi/xoá

- Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz

- 3 mức khóa bộ nhớ lập trình

- 3 bộ Timer/counter 16 Bit

- 128 Byte RAM nội

- 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit

- Giao tiếp nối tiếp

- 64 KB vùng nhớ mã ngoài

- 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại

- 4µs cho hoạt động nhân hoặc chia

Khảo sát sơ đồ chân:

Hình 2.6: Sơ đồ chân IC AT89S52

Trên sơ đồ chân trên có các nhóm chân sau:

11

+ Nguồn nuôi 5V (chân số 40) .

+ Nối đất (chân số 20)

2 Nhóm chân điều khiển.

Nhóm này còn phân biệt các tín hiệu vào, ra

a Nhóm tín hiệu vào điều khiển:

+ Xtal1 (chân số 18), Xtal2 (chân số 19): nối tinh thể thạch anh cho máy phát xung nhịp chu trình

+ RST(Reset): (chân số 9): nối chuyển mạch để xóa về trạng thái ban đầu hay khởi động lại

+ /EA/VPP: (chân số 31) chọn nhớ ngoài (nối đất) hay chọn nhớ trong (nối nguồn nuôi5V)

+ T2 hay P1.0: (chân số 1) tín hiệu vào đếm cho Timer2/ Counter2 của 8952

+ T2EX: (chân số 2) tín hiệu vào ngắt ngoài 2 cho 8950

+ /INT0 hay P3.2: (chân số 12) tín hiệu vào gây ngắt ngoài 0 cho 8051

+ /INT1 hay P3.3: (chân số 13) tín hiệu vào gây ngắt ngoài 1 cho 8051

+ T0 hay P3.4: (chân số 14) tín hiệu vào đếm cho Timer0/ Counter0

+ T1 hay P3.5: (chân số 15) tín hiệu vào đếm cho Timer1/ Counter1

b Nhóm tín hiệu ra điều khiển:

+ ALE//PROG: (chân số 30) dùng để đưa tín hiệu chốt dịa chỉ (ALE) khi có nhớ ngoàihay điều khiển ghi chương trình /PROG

+ /PSEN: (chân số 29) dùng để đưa tín hiệu điều khiển đọc bộ nhớ chương trình ROM ngoài

+ /WR hay P3.6: (chân số 16) để đưa tín hiệu ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài

+ /RD hay P3.7: (chân số 17) để đưa tín hiệu đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài.

c Nhóm các tín hiệu địa chỉ, dữ liệu:

+ Cổng vào, ra địa chỉ/ dữ liệu P0 hay P0.0-P0.7: (chân số 39-32) dùng để trao đổi tin

về dữ liệu D0-D7, hoặc đưa ra các địa chỉ thấp (A0-A7) theo chế độ dồn kênh (kết hợpvới tín hiệu chốt địa chỉ ALE)

+ Cổng vào ra địa chỉ/ dữ liệu P2 hay P2.0-P2.7: (chân số 21-28) dùng để trao đổi tin song song về dữ liệu (D0-D7) hoặc đưa ra địa chỉ cao (A8-A15)

+ Cổng vào ra dữ liệu P1 hay P1.0-P1.7: (chân số 1-8) dùng để trao đổi tin song song

dữ liệu (D0-D7)

+ Cổng vào, ra P3 hay P3.0-P3.7: (chân số 10-17)

o P3.0: (chân số 10) đưa vào tín hiệu nhận tin nối tiếp RXD

o P3.1: (chân số 11) đưa ra tín hiệu truyền tin nối tiếp TXD

o /INT0 hay P3.2: (chân số 12) tín hiệu vào gây ngắt 0 của VĐK

o /INT1 hay P3.3: (chân số 13) tín hiệu vào gây ngắt 1 của VĐK

o T0 hay P3.4: (chân số 14) tín hiệu vào đếm cho Timer0/ Counter0 cho VĐK 8051/8052

o T1 hay P3.5: (chân số 15) tín hiệu vào đếm cho Timer1/ Counter1 cho VĐK 8051/8052

o /WR hay P3.6: (chân số 16) để đưa tín hiệu ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài

o /RD hay P3.7: (chân số 17) để đưa tín hiệu đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài

o T2 hay P1.0: (chân số 1)tín hiệu vào đếm cho Timer2/ Counter2 cho VĐK 8052

13

Ngoài các tín hiệu chuyên dùng trên, cổng vào/ ra P3 này còn dùng để trao đổi tin về

dữ liệu D7-D0

 Khối hiển thị:

- Bao gồm 32 bóng đèn LED mắc song song xếp thành hình trái tim.Chân anot của 32 bóng đèn được mắc chung với chân VCC của IC.Cònchân cathode của mỗi bóng được nối với 32 chân IO của vi điều khiểnđảm bảo dòng điện cấp cho mỗi đèn là 10mA- 15mA ta gắn cho mỗi đèn

1 điện trở 330 ôm

- Lấy tín hiệu từ vi điều khiển, thực hiện giao tiếp với vi điều khiển

Hình 2.7: đèn LED

Bảng 2.2: Giá thành và đặc điểm của một số loại LED

Giá thành 20.000đ/ 40 bóng 15.000đ/ 40 bóngĐặc điểm Ánh sáng đẹp, không chói

mắt, bền Ánh sáng tốt, không bềnSau quá trình thảo luận, chúng em quyết định chọn led thường cho sản phẩm của mình vì nó phù hợp với nhu cầu sản phẩm

LED thường

- Điện áp LED thường:

LED màu đỏ, màu vàng: 1,9 đến 2,1 Volt

LED màu xanh các loại: 3,0 đến 3,4 Volt

LED màu trắng các loại: 3,4 đến 4,0 Volt

- Dòng điện qua LED:

Thông thường nhà sản xuất đưa ra giá trị là 17 đến 20 mA cho dòng điện qua đèn LED thường

- Ghép nối LED:

Các LED nối vào cùng một chân của vi điều khiển được nối song song với nhau và tạo thành một hình trái tim

 Khối nguồn:

Hình 2.8: Một số loại nguồn điện

Bảng 2.3: Giá thành và đặc điểm của một số nguồn điện.

Đặc điểm Gọn, rẻ, nhẹ, tiện lợi Không được tiện lợi, phức tạp

15

Pin 9V giá thành rẻ và lại có thể lắp ngay trên mạch giúp cho sản phẩm được gọn nhẹ

Vì vậy chúng em quyết định chọn pin 9V làm nguồn

2.3.3 Sơ đồ nguyên lý

Gồm có cấu trúc bên trong sản phẩm và sơ đồ mạc nguyên lý:

Hình 2.9: Cấu trúc bên trong

Hình 2.12: Mạch in

Do làm khung ảnh nên nếu làm mạch in thì kích thước khung ảnh bị hạn chế, một phần cũng do chúng em không thuê được mạch in nên cả nhóm sử dụng mạch cắm chân linh kiện thay cho mạch in

2.4 THIẾT KẾ PHẦN MỀM

2.4.1 Viết Code cho IC AT89S52

Code cho mạch được viết bằng ngôn ngữ lập trình C

2.4.2 Nạp Code cho IC AT89S52

Viết bằng ngôn ngữ lập trình C sau đó chuyển sang file hex, nạp vào mô phỏng chạy

thử

PHẦN 3: KẾT LUẬN

Sản phẩm đã hoạt động như mong muốn

Mạch còn đơn giản chưa có nhiều tùy biến

Hướng phát triển:

• Sản phẩm có thêm nút nhấn điều khiển hiệu ứng theo ý muốn

• Thiết kế được biển quảng cáo và các thiết bị hiển thị dùng đèn led cao cấp hơn

Thông qua việc thực hiện bài tập lớn, chúng em đã tính lũy rất nhiều kiến thức thực tế về chuyên ngành điện tử viễn thông, thầy Phạm Ngọc Nam đã tạo cho

chúng em niềm say mê học tập, sáng tạo, tìm tòi kiến thức mới Thầy còn giúp

chúng em hoàn thiện các kỹ năng mềm như kỹ năng thuyết trình, làm việc nhóm, làm việc trong các môi trường chuyên nghiệp như: powerpoint, project, các phần mềm mô phỏng, thiết kế mạch: proteus, orcad…

Do vốn kiến thức còn hạn hẹp nên việc thực hiện ý tưởng còn nhiều hạn chế Nếu còn có gì sai sót, chúng em mong thầy giúp đỡ và tạo điều kiện để chúng

em có thể hoàn thành một cách tốt nhất ý tưởng này

Chúng em xin chân thành cám ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

19

http://www.dientumaytinh.com/2012/03/gioi-thieu-co-ban-ve-lcd-16x2.htmlhttp://www.icvietnam.com

Sau đây là các bảng tra, để biết chức năng, biết công dụng của các IC logic thông dụng:

Hình 4.121

Hình 4.2

Hình 4.3

23

Hình 4.4

Hình 4.5

25

Hình 4.5

Hình 4.6

27