THIẾT kế và THI CÔNG BẢNG LED TRANG TRÍ HÌNH NGÔI SAO

Các thiết bị điện tử sau đó đã được tích hợp với mật độ cao và rất cao trong các diện tích nhỏ, nhờ vậy các thiết bị điện tử nhỏ hơn và nhiều chức năng hơn.. đòi hỏi phải kết hợp vi xử l

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ-VI ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BẢNG LED

TRANG TRÍ HÌNH NGÔI SAO

4.NGÔ HỮU NGỌC

TP.Hồ Chí Minh,Năm 2013

GIỚI THIỆU

Trong những thập niên cuối thế kỉ XX, từ sự ra đời của công nghệ bán dẫn,

kĩ thuật điện tử đã có sự phát triển vượt bậc Các thiết bị điện tử sau đó đã được tích hợp với mật độ cao và rất cao trong các diện tích nhỏ, nhờ vậy các thiết bị điện tử nhỏ hơn và nhiều chức năng hơn Các thiết bị điện tử ngày càng nhiều chức năng trong khi giá thành ngày càng rẻ hơn, chính vì vậy điện tử có mặt khắp mọi nơi Bước đột phá mới trong công nghệ điện tử, công ty trẻ tuổi Intel cho ra đời bộ

vi xử lý đầu tiên Đột phá ở chỗ: "Đó là một kết cấu logic mà có thể thay đổi chức năng của nó bằng chương trình ngoài chứ không phát triển theo hướng tạo một cấu trúc phần cứng chỉ thực hiện theo một số chức năng nhất định như trước đây"(trích

từ dòng 17 đến 19, trang 3, 'Kĩ thuật VI XỬ LÝ và lập trình ASSEMBLY cho hệ vi

xử lý', tác giả Đỗ Xuân Tiến, nhà xuất bản Khoa học và kĩ thuật) Tức là phần cứng chỉ đóng vai trò thứ yếu, phần mềm (chương trình) đóng vai trò chủ đạo đối với các chức năng cần thực hiện Nhờ vậy vi xử lý có sự mềm dẻo hóa trong các chức năng của mình Ngày nay vi xử lý có tốc độ tính toán rất cao và khả năng xử lý rất lớn

Vi xử lý có các khối chức năng cần thiết để lấy dữ liệu, xử lý dữ liệu và xuất dữ liệu

ra ngoài sau khi đã xử lý Và chức năng chính của Vi xử lý chính là xử lý dữ liệu, chẳng hạn như cộng, trừ, nhân, chia, so sánh.v.v Vi xử lý không có khả năng giao tiếp trực tiếp với các thiết bị ngoại vi, nó chỉ có khả năng nhận và xử lý dữ liệu

Để vi xử lý hoạt động cần có chương trình kèm theo, các chương trình này điều khiển các mạch logic và từ đó vi xử lý xử lý các dữ liệu cần thiết theo yêu cầu Chương trình là tập hợp các lệnh để xử lý dữ liệu thực hiện từng lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ, công việc thực hành lệnh bao gồm: nhận lệnh từ bộ nhớ, giải mã lệnh

và thực hiện lệnh sau khi đã giải mã

Để thực hiện các công việc với các thiết bị cuối cùng, chẳng hạn điều khiển động cơ, hiển thị kí tự trên màn hình đòi hỏi phải kết hợp vi xử lý với các mạch điện giao tiếp với bên ngoài được gọi là các thiết bị I/O (nhập/xuất) hay còn gọi là các thiết bị ngoại vi Bản thân các vi xử lý khi đứng một mình không có nhiều hiệu

quả sử dụng, nhưng khi là một phần của một máy tính, thì hiệu quả ứng dụng của

Vi xử lý là rất lớn Vi xử lý kết hợp với các thiết bị khác được sử trong các hệ thống lớn, phức tạp đòi hỏi phải xử lý một lượng lớn các phép tính phức tạp, có tốc độ nhanh Chẳng hạn như các hệ thống sản xuất tự động trong công nghiệp, các tổng đài điện thoại, hoặc ở các robot có khả năng hoạt động phức tạp v.v

LỜI CÁM ƠN

Sau ba năm theo học ngành Điện tử tại trường cao đẳng kỹ thuật Lý Tự Trọng, dưới sự dẫn dắt chỉ bảo tận tình của các thầy cô đã giúp chúng em có những kiến thức cơ bản về điện tử và là nền móng để giúp chúng em tiến xa hơn trên con đường học tập Đồ án Vi điều khiển này là thành quả của nhóm sau khi tổng hợp các kiến thức mà chúng em đã được học, bên cạnh đó chúng em cũng muốn cảm ơn Thầy chủ nhiệm Lê Tiến Đạt, Thầy Bốc Minh Trí, Thầy Võ Cường Các Thầy đã tận tình giúp đỡ nhóm, giải đáp những thắc mắc để chúng em có thể hoàn thành đồ

án một cách nhanh chóng mà vẫn đap ứng đủ yêu cầu đặt ra Nhóm em xin gởi đến các Thầy lời cảm ơn chân thành nhất

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP.Hồ Chí Minh,…./…./2013

Lê Tiến Đạt

MỤC LỤC Phần mở đầu:

- Giới thiệu ……… 3

- Lời cảm ơn ……… 5

- Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ………6

Phần báo cáo Chương I Lý thuyết cơ sở: ……… 9

1. IC 89C52 ……….9

2. Điện trở, trở thanh ……….10

3. Tụ điện ……… 12

4. Led ……….14

5. IC Lm 78xx ………15

6. Transistor ……… 17

7. Diode ……… 21

8. Biến thế ……… 24

9. Thạch anh ……… 25

Chương II Các khối trong bảng led trang trí…………26

1. Khối nguồn nuôi ……….26

2. Khối vi điều khiển……… 27

- Phần mềm (viết chương trình) - Phần cứng (thi công bảng led trang trí hình ngôi sao) Chương III Thiết kế và thi công board 32 cổng………29

1. Sơ đồ nguyên lý……… 29

2. Nguyên lý hoạt động………29

3. Vật liệu - linh kiện……… 30

4. Thi công phần mạch……….30

- Phân công công việc……… 32

Chương IV Nhận xét và kết luận………32

1. Kết quả đề tài……… 32

2. Khuyết điểm……….32

3. Khắc phục………32

4. Hướng phát triển……… 32

Phụ Lục:

Sơ đồ chân vi điều khiển

1. AT 89C52……… 34

2. Thông số cơ bản của IC Lm 7805……….40

……….41

Chương I LÝ THUYẾT CƠ SỞ:

1. IC 89C52:

a Kết cấu chung của một IC

b VĐK AT89C52 có những đặc điểm sau:

8KB ROM bên trong

64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoàiXử lý Boolean

2. Điện trở, trở thanh:

a-Điện trở:

Điện trở R hiểu đơn giản là một ống dẫn điện Mỗi diện trở đều có sức cản dòng., tính bằng Ohm Khi sức cản của nó lớn dòng chảy qua nó sẽ nhỏ và ngược lại nếu sức cản của điện trở nhỏ thì dòng chảy qua nó lớn Trong ứng dụng chúng ta thường gặp loại điện trở hình ống, loại điện trở dán và loại diện trở có công suất lớn Sau đây là hình dạng của các điện trở (Bạn xem hình)

Hình dạng các điện trở:

Với một điện trở, chúng ta cần biết trị sức cản của nó (tính bằng Ohm) và công suất chịu nóng của nó (tính bằng Watt) Với các điện trở than hình ống, trị sức cản

thường cho ghi bằng các vòng màu, có các diện trở ghi bằng 4 vòng màu, 5 vòng màu và 6 vòng màu Điện trở chịu nóng càng lớn càng có kích thước lớn.

Cách tính trị của các điện trở than (hình ống) thông dụng:

b Trở thanh:

Trở thanh được ghép lại bởi các điện trở Công dụng của điện trở thanh là đệm dòng cho IC 89C52

3.Tụ điện:

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động vv

a.Cấu tạo của tụ điện:

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi

Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá

Cấu tạo tụ gốm Cấu tạo tụ hoá

b.Hình dáng thực tế của tụ điện:

Hình dạng của tụ gốm.

Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica (Tụ không phân cực )

Các loại tụ này không phân biệt âm dương và thường có điện dung nhỏ từ 0,47

µF trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu

Hình dạng của tụ hoá

Tụ hoá ( Tụ có phân cực )

Tụ hoá là tụ có phân cực âm dương , tụ hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47µF đến khoảng 4.700 µF , tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có tần

số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ

d Điện dung, đơn vị của tụ điện

Điện dung : Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức

C = ξ S / d

Trong đó C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F)

ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện.

d : là chiều dày của lớp cách điện

S : là diện tích bản cực của tụ điện

Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F) , 1Fara là rất lớn do đó trong thực tế thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara (pF)

Hoạt động của led giống với nhiều loại diode bán dẫn Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối n Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử ) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống)

Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên

tử trung hòa Qúa trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sang (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó)

Tính chất:

Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước song ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của led sẽ khác nhau) Mức năng lượng (và màu sắc của led) hoàn toàn phụ thuộc vào phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn

Điện thế phân cực thuận

-Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W

-Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W

7805 là loại dòng IC dung để ổn định điện áp dương đầu ra với điều kiện đầu vào luôn luôn lớn hơn đầu ra 3v

Tùy loại IC 78 mà nó ổn áp đầu ra là bao nhiêu

Ví dụ :7806 – 7809…

+ 7805 có 3 chân:

1. Vin – chân nguồn đầu vào

2. Gnd – chân nối đất

3. Vo – chân nguồn đầu ra

Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi Mạch này dùng để bảo vệ những mạch điện chỉ hoạt động ở điện áp 5V

(các loại IC thường hoạt động ở điện áp này) Nếu nguồn điện có sự cố đột ngột: điện áp tăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ có

IC 7805 vẫn giữ được điện áp ở ngõ ra OUT 5V không đổi.

6.Transistor

a.Cấu tạo transistor:

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối

tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược về phương diện cấu tạo

Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau

Cấu tạo Transistor

nhau được

b Ký hiệu và hình dạng của Transistor

-Ký hiệu:

-Hình dáng:

Transistor công xuất nhỏ Transistor công xuất lớn

-Cách xác định chân B, C, E của transistor:

Với các loại Transistor công xuất nhỏ thì thứ tự chân C và B tuỳ theo bóng của nước nào sả xuất , nhựng chân E luôn ở bên trái nếu ta để Transistor như hình dưới

Nếu là Transistor do Nhật sản xuất : thí dTransistor C828, A564 thì chân

C ở giữa , chân B ở bên phải

Nếu là Transistor Trung quốc sản xuất thì chân B ở giữa , chân C ở bên phải

Tuy nhiên một số Transistor được sản xuất nhái thìkhông theo thứ tự này

=> để biết chính xác ta dùng phương pháp đobằng đồng hồ vạn năng

Transistor công xuất nhỏ.

Với loại Transistor công xuất lớn (như hình dưới ) thì hầu hết đều có chung thứ tự chân là : Bên trái là cực B, ở giữa là cực C và bên phải là cực E.

Transistor công xuất lớn thường

có thứ tự chân như trên .

* Đo xác định chân B và C

Với Transistor công xuất nhỏ thì thông thường chân E ởbên trái như vậy ta chỉ xác định chân B và suy ra chân C là chân cònlại

• Để đồng hồ thang x1Ω , đặt cố định một que đo vào từngchân , que kia chuyển sang hai chân còn lại, nếu kim lên bằng nhauthì chân có que đặt cố định là chân B, nếu que đồng hồ cố định là que Với các loại Transistor công xuất nhỏ thì thứ tự chân C và B tuỳ theo bóng của nước nào sả xuất , nhựng chân E luôn ở bên trái nếu ta để Transistor như hình dưới

7.Diode

a.Cấu tạo chung của diode

Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theomột tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm: Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà

về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn

Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn

Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn

b.Phân cực thuận cho diode:

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-)vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện

áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V ( với Diode loại Ge ) thì diệntích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện Nếutiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênhlệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V )

Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,6V thì chưa códòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi quaDiode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu

được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng.

Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V

a Cấu tạo của máy biến áp

Máy biến áp hay máy biến thế là thiết bị điện gồm hai hoặc nhiều cuộn dây, hay 1 cuộn dây có đầu vào và đầu ra trong cùng 1 từ trường Cấu tạo cơ bản của máy biến thế thường là 2 hay nhiều cuộn dây đồng cách điện được quấn trên cùng 1 lõi sắt hay sắt từ ferit

Máy biến áp có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế hoặc hạ thế, đầu ra cho 1 hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng Máy biến thế đóng vai trò rất quan trọng trong truyền tải điện năng

b Nguyên lý hoạt động của máy biến áp

Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một

hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đổi

Máy biến áp có hai dây quấn gọi là máy biến áp có hai dây quấn Dây quấn nối với nguồn điện để thu năng lươợng vào gọi là dây quấn sơ cấp Dây quấn nối

với tải để đưa điện năng ra gọi là dây quấn thứ cấp Dòng điện, điện áp, công suất, của từng dây quấn theo tên sơ cấp và thứ cấp tương ứng Dây quấn có điện

áp cao gọi là dây quấn cao áp

Như vậy nếu ta đặt một điện áp xoay chiều vào thì nó sẽ biến dạng theo tần số của điện áp đó Khi thay đổi đến một tần số nào đó, thì nó sẽ cộng hưởng

Mạch tương đương của nó gồm một L và một C nối tiếp với nhau Cả cụm ấy song song với một C khác và một R cách điện.

Ứng dụng

Mạch lọc tích cực dùng Thạch anh: sử dụng nhiều trong các mạch khuếch đại trung tần của các máy thu thông tin liên lạc, TV, Radio

Chương II Các khối trong bảng led trang trí hình ngôi sao

1.Khối nguồn nuôi:

Các nguồn thường được sử dụng là 5V, 9V, 12V Để ổn định nguồn cấp cho

vi điều khiển khi hoạt động, thì vai trò của nguồn là hết sức quan trong Mạch

nguồn phải đảm bảo cung cấp điện áp và dòng điện ổn định cho chíp và các thiết bi

mở rộng kèm theo như động cơ, led, cảm biến

Sơ đồ nguồn 12 V

D1 1N4007

D2 1N4007

D3 1N4007

D4 1N4007

C1 1000u

C2 1nF

C3 10u

C4 1nF

D5 LED-RED

R1 1k

Khối nguồn 12 V dùng IC ổn áp 7805 để ổn định dòng cấp cho bảng led quảng cáo

2.Khối vi điều khiển

Phía điều khiển sử dụng vi điều khiển 89C52 như hình dưới để điều khiển

Call k2:;sang tat dan;

Call k2:;sang tat dan;

Call k2:;sang tat dan;

Call k6:;sang lan dan toc do nhanh;

Call k2:;sang tat dan;

Call k7:;sang tat dan;

Call k5:;chop tat xen ke;

Call k5:;chop tat xen ke;

Call k5:;chop tat xen ke;

Call k3:;chop tat;

Call k3:;chop tat;

Call k3:;chop tat;

Call k4:;dich 1 bit tat;

Call k5:;chop tat xen ke;

Call k7:;sang tat dan;

Call k6:;sang lan dan toc do nhanh; Call k1:;sang lan dan;

ljmp Main

;###########CHUONG TRINH CON############;

k1:;sang lan dan;

clr p1.0lcall delaysetb p1.0