Thiết kế mạch quảng cáo sử dụng vi điều khiển 8051 thiết kế mạch phát nhạc đơn âm (hiển thị hình trên led ma trận)

Và để làm được như vậy có rất nhiều cách như dùng kỹ thuật số nhưng việc sử dụng vi điều khiển ngày càng chiếm ưu thế hơn so với các bộ điều khiển khác.. Ngày nay với sự xuất hiện của cá

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

Hình 1.3: Minh họa một bảng led maxtrix 8x8

Hỉnh 1.4: Sơ đồ ghép nối của bảng led maxtrix

Hình 1.5: Sơ đồ chân của IC 74HC245

Hình 1.6: Cấu tạo bên trong của IC 74HC245

Hình 1.7: Cấu tạo và kí hiệu của BJT

Hình 1.8: Transistor khi phân cực

Hình 2.1: Sơ đồ khối toàn mạch

Hình 2.2: Khối vi điều khiển

Hinh 2.3: Sơ đồ khối nguồn

Hình 2.4: Khối hiển thị led ma trận

Hình 2.5: Sơ đồ khối nút nhấn

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý mạch

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, trước sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ thì việc ứng dụng các thành tựu khoa học công nghệ vào cuộc sống của con người ngày càng phổ biến Đưa thông tin quảng cáo sản phẩm của mình đến với khách hàng là một trong những chiến lược cạnh tranh của các nhà kinh doanh Có thể nói những bảng thông tin điện tử hay còn gọi là quang báo để quảng cáo đến với khách hàng là một chiến lược hàng đầu Và để làm được như vậy có rất nhiều cách như dùng kỹ thuật số nhưng việc sử dụng vi điều khiển ngày càng chiếm ưu thế hơn so với các bộ điều khiển khác Tính ưu việt của nó thể hiện ở chỗ:

- Dễ dàng sử dụng trong các thiết bị điện tử hoặc hệ thống điện tử số

- Chi phí nâng cấp thấp và cần rất ít linh kiện cho việc bảo dưỡng bảo hành

-Mang lại hiệu quả kinh tế cao

Ngày nay với sự xuất hiện của các chip vi điều khiển trong đó điện tử tự động đóng một vai trò không nhỏ, chúng đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực và có sự nhảy vọt tạo nên bộ mặt mới cho xã hội góp phần vào quá trình tự động hóa mọi thứ giúp con người hiện đại cuộc sống hơn

Vận dụng những kiến thức đã được học trong quá trình học tập chúng em thực hiện

đề tài này Trong thực tế các ứng dụng của vi điều khiển rất đa dạng và phong phú Từ những ứng dụng đơn giản chỉ có vài thiết bị ngoại vi cho đến những hệ thống điều khiển phức tạp Trong phạm vi hiểu biết của mình, chúng em tìm hiểu và thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ MẠCH QUẢNG CÁO SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051.”

Trong quá trình thực hiện đề tài này với kiến thức còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi sai sót kính mong các thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để đề tài được hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Hồng Thắm

PHẦN I MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, khoa học phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong lĩnh vực điện tử đã góp phần nâng cao đời sống vật chất cũng như tinh thần của con người Cuộc sống ngày càng hiện đại thì nhu cầu thông tin quảng cáo rất lớn, việc áp dụng các phương tiện kỹ thuật vào các lĩnh vực trên là rất cần thiết Vi điều khiển mang lại lợi nhuận lại có sức cạnh tranh cao do chất lượng cao mang lại được sử dụng rộng rãi, càng tăng tính hấp dẫn người dùng lẫn lợi nhuận đáng kể cho các nhà sản xuất Xuất phát từ yêu cầu thực

tế và những kiến thức đã được học từ môn kỹ thuật vi xử lý, nhóm em quyết định chọn

đề tài: “ THIẾT KẾ MẠCH QUẢNG CÁO SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051”

1.2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài “ THIẾT KẾ MẠCH QUẢNG CÁO SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051”

nhằm giúp những người thực hiện đề tài nắm bắt được những vấn đề sau:

- Thông qua việc thực hiện đề tài giúp cho những người thực hiện luận văn tốt nghiệp ôn lại kiến thức đã học và lĩnh hội thêm nhiều kiến thức mới từ giáo viên hướng dẫn, từ các bạn học và cũng là khoảng thời gian rèn luyện tay nghề, từ đó hiểu

rõ hơn cách viết chương trình cho vi điều khiển

- Qua quá trình thực hiện đề tài đã tạo điều kiện cho chúng em có những ý tưởng mới và giải quyết các vấn đề phát sinh một cách hiệu quả

Do kiến thức chúng em còn hạn hẹp nên sản phẩm chưa có tính thực tiễn cao nhưng nếu được nghiên cứu sâu hơn thì có thể ứng dụng rộng rãi trong thực tế đặc biệt

là trong lĩnh vực quảng cáo

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng

- Các tài liệu về linh kiện điện tử

- Các tài liệu hướng dẫn lập trình mạch

b Phạm vi nghiên cứu

- Đề tài chỉ sử dụng 2 led ma trận nên chương trình gồm các dòng kí tự đơn giản, các

số và hình ảnh đơn giản Chưa ứng dụng nhiều trong thực tế và chỉ thực hiện dựa vào

bộ thí nghiệm trên khoa Vật Lý – Trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng

- Đề tài chỉ giới hạn với thời gian cứ 5s hình ảnh sẽ thay đổi và hiển thị dòng chữ chạy từ trái sang phải

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài cần thực hiện các yêu cầu sau:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về mạch hiển thị led ma trận 8x16

- Tìm hiểu các ứng dụng khác nhau của led để luận văn thêm đa dạng hơn

1.5 Phương pháp nghiên cứu

- Nhiên cứu các tài liệu về nguyên lý hoạt động của thiết bị và linh kiện điện tử

- Nghiên cứu cách trình bày một luận văn tốt nghiệp

1.6 Những đóng góp của luận văn

Đây là một đề tài nhỏ chỉ nghiên cứu trên 2 led ma trận nối với nhau nên sau khi

đề tài được hoàn thành là dữ liệu tham khảo cho các khóa sau về cách lập trình led ma trận Qua đây biết được cách quét led ma trận làm mạch quang báo hiển thị trên nhiều

led ma trận

1.7 Cấu trúc của luận văn

A Mở đầu

B Nội dung

Chương I: Giới thiệu các linh kiện dùng trong mạch

Chương II: Thiết kế mạch

Chương III:Kết luận và hướng phát triển của đề tài Phụ lục và tài liệu tham khảo

PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH 1.1 KHỐI ĐIỀU KHIỂN

1.1.1 Giới thiệu chung vi điều khiển 89C51

Các đặc điểm của 89C51 được tóm tắt như sau :

+ 8 KB EPROM bên trong

+ 128 Byte RAM nội

+ 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit

+ Giao tiếp nối tiếp

1.1.2 Sơ đồ khối và chức năng của từng khối

1.1.2.1 Khối xử lý trung tâm CPU:

Phần chính của bộ vi xử lý là khối xử lý trung tâm (CPU), khối này có chứa các

thành phần chính :

1 Thanh chứa ACC ( ký hiệu là A)

2 Thanh ghi chứa phụ ( ký hiệu là B) thường được dùng cho phép nhân và chia

3 Khối logic số học ( ALU=Arithmetic Logical Unit)

4 Từ trạng thái chương trình ( PSW= Program Status Word)

Hình 1.1: Sơ đồ khối của 89C51

4Kbytes

ROM trong

128byte RAM trong

2bộ đếm / định thời

Khối đ.khiển quản lý Bus

XTAL 1.2

/PSEN/ALE Cổng I/O

8 bit

CổngI/O Địa chỉ cao Dữ liệu 8 bit

Cổng I/O Địa chỉ thấp Dữ liệu 8 bít

Cổng I/O Các chức năng đặc biệt Dữ liệu 8 bit

chỉ cho bộ nhớ dữ liệu ở bên ngoài

- Ngoài ra, khối xử lý trung tâm còn chứa:

1 Thanh ghi đếm chương trình (PC= Progam Counter )

2 Bộ giải mã lệnh

3 Bộ điều khiển thời gian và logic

4 Sau khi được Reset, CPU bắt đầu làm việc tại địa chỉ 0000h, là địa chỉ đầu được ghi trong thanh ghi chứa chương trình (PC) và sau đó, thanh ghi này sẽ tăng lên 1 đơn vị và chỉ đến các lệnh tiếp theo của chương trình

1.1.2.2 Bộ tạo dao động:

Khối xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung nhịp từ bộ tạo dao động được lắp thêm vào, linh kiện phụ trợ có thể là một khung dao động làm bằng tụ gốm hoặc thạch anh Ngoài ra, còn có thể đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài vào

1.1.2.3 Khối điều khiển ngắt:

Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối logic ngắt ở bên trong Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm/bộ định thời hay có thể là giao diện nối tiếp Tất cả các ngắt đều có thể được thiết lập chế độ làm việc thông qua hai thanh ghi cho phép ngắt IE (Interrupt Enable) và ngắt ưu tiên IP (Interrupt Priority)

1.1.2.4 Khối điều khiển và quản lý Bus :

Các khối trong vi điều khiển liên lạc với nhau thông qua hệ thống Bus nội bộ được điều khiển bởi khối điều khiển quản lý Bus

1.1.2.5 Các bộ đếm/ định thời:

Vi điều khiển 89C51 có chứa hai bộ đếm tiến 16 bit có thể hoạt động như là bộ định thời hay bộ đếm sự kiện bên ngoài hoặc như bộ phát tốc độ Baud dùng cho giao diện nối tiếp Trạng thái tràn bộ đếm có thể được kiểm tra trực tiếp hoặc được xoá đi bằng một ngắt

1.1.2.6 Các cổng vào/ra:

Vi điều khiển 89C51 có bốn cổng vào/ra (P0 … P3), mỗi cổng chứa 8 bit, độc lập với nhau Các cổng này có thể được sử dụng cho những mục đích điều khiển rất đa dạng Ngoài chức năng chung, một số cổng còn đảm nhận thêm một số chức năng đặc biệt khác

1.1.2.7 Giao diện nối tiếp:

Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ làm việc độc lập với nhau Bằng cách đấu nối các bộ đệm thích hợp, ta có thể hình thành một cổng nối tiếp RS-232 đơn giản Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt được trong một vùng rộng phụ thuộc vào một bộ định thời và tần số dao động riêng của thạch anh

1.1.2.8 Bộ nhớ chương trình:

Bộ nhớ chương trình thường là bộ nhớ ROM (Read Only Memory), bộ nhớ chương trình được sử dụng để cất giữ chương trình điều khiển hoạt động của vi điều khiển

1.1.2.9 Bộ nhớ số liệu:

Bộ nhớ số liệu thường là bộ nhớ RAM (Ramdom Acces Memory), bộ nhớ số liệu dùng để cất giữ các thông tin tạm thời trong quá trình vi điều khiển làm việc

1.1.3 Sơ đồ và chức năng các chân

 6 chân chức năng (EA, ALE, PSEN, XTAL1, XTAL2, RST)

 Port xuất/nhập 8 bit (P0.0 – P0.7)

 Port xuất/nhập 8 bit (P1.0 – P1.7)

 Port xuất/nhập 8 bit (P2.0 – P2.7)

 Port xuất/nhập 8 bit (P3.0 – P3.7)

a Các Port:

 Port 0:

- Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của 89C51 Trong các thiết kế

cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu

 Port 1:

- Port 1 là port IO trên các chân 1-8 Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2, …

có thề dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài

 Port 2:

- Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21- 28 được dùng như các đường

xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng

 Port 3:

- Port 3 là port có tác dụng kép trên các chân 10-17 Các chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 89c51 như ở bảng sau:

Bảng 1.1 : Chức năng các chân port 3

Bit Tên Chức năng chuyển đổi

P3.0 RXT Ngõ vào dữ liệu nối tiếp

P3.1 TXD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

b Các ngõ tín hiệu điều khiển:

 Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable):

- PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương

trình mở rộng thường được nói đến chân 0E\ (output enable) của Eprom cho phép đọc

các byte mã lệnh

- PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 89C51 lấy lệnh Các mã lệnh

PSEN sẽ ở mức logic 1

 Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable):

- Khi 89C51 truy xuất bộ nhơđ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và

bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ra ALE ở chân thứ

30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt

- Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò

là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống Chân ALE được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho Eprom trong 89C51

 Ngõ tín hiệu EA\(External Access) :

- Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắt lên mức 1hoặc mức 0 Nếu ở mức 1, 89C51 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 8 Kbyte Nếu ở mức 0, 89C51 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trinh cho Eprom trong 89C51

 Ngõ tín hiệu RST (Reset):

-Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của 89C51 Khi ngõ vào tín hiệu này

đưa lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống Khi cấp điện mạch tự động Reset

 Các ngõ vào bộ giao động X1, X2:

- Bộ dao động được được tích hợp bên trong 89C51, khi sử dụng 89C51 người thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ Tần số thạch anh thường sử dụng cho 89C51 là 12Mhz

 Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V

1.1 KHỐI HIỂN THỊ

1.2.1 Led ma trận

1.2.1.1 Cấu tạo của led ma trận

Hình 1.3: Minh họa một bảng led matrix 8x8

Sơ đồ cấu tạo: Một ma trận led có 16 chân được sắp xếp theo thứ tự 8 hàng 8 cột được đánh số từ 1 đến 8, số chân được đánh số từ 1 đến 16 theo như hình vẽ:

Khi đóng vỏ, sự phân bố chân các hàng và cột là không theo thứ tự (do tính phức tạp trong ghép nối), do đó ta cần tìm hiểu kỹ để mắc mạch cho đúng, nên theeo thứ tự đó ta có các chân số cột gồm: 13,3,4,10,6,11,15,16; cacschaan số hàng theo thứ

tự là: 9,14,8,12,1,7,2,5 Bảng ma trận led có hai loại: loại có các cột là các chân

Anode, còn hàng là các chân Cathode và loại kia thì ngược lại hàng là Anode còn hàng

là Cathode Khi sử dụng led ta cần chú ý điều này để sử dụng cho tốt

1.2.1.2 Nguyên tắc làm sáng đèn trên bảng led

Khi muốn làm sáng led đơn, ta cần đưa điện áp dương vào chân Anode và điện

áp âm vào chân Cathode với giá trị thích hợp, khi đó led sáng Giá trị điện áp và dòng điện tùy thuộc vào màu sắc từng loại led Dòng chảy qua các led để đảm bảo độ sáng bình thường là từ 10mA đến 25mA Khi ta muốn làm sáng 1 diểm led bất kì thì ta cũng làm tương tự

1.2.3 Nguyên tắc quét bảng ma trận led

Trong đề tài này ta sử dụng 2 led ma trận nối với nhau tạo thành bảng cỡ 8x16 (8 hàng 16 cột) Ở đây ta muốn hiển thị kí tự trên bảng led, ở đây ta dùng phương pháp quét cột và xuất dữ liệu hàng

Quá trình quét cột là ta gửi tín hiệu cho phép đến từng cột trong từng thời điểm Cung lúc đó ta gửi tín hiệu hàng đến 7 hàng

 Đầu tiên ta đưa dữ liệu cần hiển thị đến 7 hàng

 Kích hoạt cột thứ nhất và các led tương ứng sẽ sáng Và tạo một thời gian trễ, sau đó tắt cột thứ nhất

 Gửi tiếp giá trị dữ liệu 7 hàng của cột thứ 2, kích hoạt cột thứ 2, tạo trễ và lại tắt cột thứ 2

 Quá trình quét đó cứ tiếp tục cho đến hết 16 cột của bảng led Việc quét và hiển thị này xảy ra trong thời gian rất ngắn, khoảng vài chục ms, ta sẽ thấy hình ảnh hay chữ hiển thị trên bảng led Tuy rằng trong mỗi thời điểm chỉ có một cột được sáng nhưng do thời gian quét rất nhanh và do hiện tượng lưu hình ảnh tại võng mạc của mắt nên ta thấy hình ảnh xuất hiện liên tục



1.2.2 Ic đệm 74HC245

1.2.2.1 Chức năng:

Đệm dữ liệu 2 chiều , thường ứng dụng trong các mạch sử dụng led như quét led matrix, led 7, hoặc đệm dữ liệu trên bus với các mạch sử dụng nhiều linh kiện mắc song song

1.2.2.2 Sơ đồ chân:

Hình 1.5: Sơ đồ chân của IC 74HC245

- Đây là ic số loại 20 chân, chức năng từng chân như sau:

 Chân 1: DIR chân chọn hướng dữ liệu : nếu DIR=1 thì input A và output B

và ngược lại với DIR=0;

 Chân 2=>chân 9 : A0=>A7 data in/output phụ thuộc vào chân DIR

 Chân 10: GND

 Chân 11 =>18: B7=>B0 data in/output phụ thuộc vào chân DIR

 Chân 19 : OE chân cho phép tích cực ở mức 0 nếu 0E=0 thì ic xuất dữ liệu ngược lại OE=1, cấm

 Chân 20: VCC

1.2.2.3 Cấu tạo bên trong

Hình 1.6: Cấu tạo bên trong IC 74HC245

Tóm lại cần nhớ :IC đệm 74hc245 hoạt động ở điện áp <=7V, dòng ra từ

20=>30mA đủ để led matrix sáng chói , công suất mạch từ 500=>700mW

1.2.2.4 Các hàm đầu vào (xét trên chân DIR và OE)

Từ bảng số liệu ta có thể sử dụng linh hoạt ic trong những mục đích khác nhau Hơn nữa đối với những người chưa tìm hiểu sâu thì chỉ cần nối chân 1 với VCC và chân 19 với GND là có thể dùng được

1.2.3 Transitor

1.2.3.1 Cấu tạo, ký hiệu

Transistor lưỡng cực BJT gồm có 3 lớp bán dẫn P,N (có thể là Si hoặc Ge) ghép lại với nhau tạo thành hai mối P-N nối tiếp nhau Được nối ra 3 cực:

- Cực nền ( Base: B) có nồng độ tạp chất thấp nhất mỏng nhất vài µm

- Cực thu (Collecter: C) có nồng độ tạp chất trung bình

- Cực phát (Emitter: E) có nồng độ tạp chất nhiều nhất

Cấu tạo và ký hiệu trazistor BJT

Hình 1.7: Cấu tạo và kí hiệu của BJT

Khi chưa được phân cực tranzistor có dạng

Hình 1.8: Transistor khi phân cực

1.2.3.2 Hình dạng

Hình 1.9: Hình dạng của BJT

1.2.3.3 Nguyên tắc hoạt động

* Trong ứng dụng thông thường (khuếch đại) để tranzistor hoạt động được thì ta phải:

- Phân cực thuận cho tiếp giáp BE, phân cực ngược cho tiếp giáp BC

- Nguồn phân cực ngược lớn hơn nguồn phân cực thuận

- Phân cực cho trazistor NPN

- Khi phân cực như HV khi lực điện trường VEE ≤ Etr thì các lõ trống trong vùng B và các hạt điện tử trong vùng E không vượt được qua tiếp giáp BE lên tranzistor không dẫn điện

- Khi lực điện trường VEE > Etr thì các hạt dẫn trong vùng B và các hạt điện tử trong vùng E vượt được qua tiếp giáp BE dòng chuyển động của các hạt dẫn này sinh ra dòng điện gọi là dòng Ib có chiều cùng chiều với điện trường ngoài, dòng điện Ib tăng theo điện áp Do vùng B có nồng độ hạt dẫn ít và mỏng nhất (cỡ vài µmm) nên dòng điện này tương đối nhỏ (khoảng vài chục tới vài trăm µA) Mặt khác do lực điện trường VCC lớn hơn VEE rất nhiều lên các hạt điện tử từ vùng E sau khi vượt qua tiếp giáp BE nó sẽ vượt sang vùng C sinh ra dòng điện Ic có chiều như hình vẽ

Hình 1.10:Hoạt động của BJT

Vậy dòng điện Ib do các hạt dẫn trong vúng E sinh ra, dòng điện Ic cũng do dòng các

hạt dẫn trong vùng E sinh ra Vậy dòng chuyển động của các hạt dẫn trong vùng E sinh ra dòng điện Ie Theo định luật Kirchoff 1 thì Ie = Ib + Ic

Dòng điện Ib có thể cho giá trị tương đối nhỏ, dòng điện IC có thể cho dòng điện tương đối lớn Vì vậy tranzistor có khả năng khuếch đại dòng điện

Dòng điện IC lớn hay nhỏ là do dòng điện Ib quyết định Vậy dòng điện Ib là dòng điện điều khiển cho tranzistor

1.2.3.4 Các thông số cơ bản của transistor

- Hệ số khuếch đại dòng điện

- Điện áp giữa hai cực Ube

- Điện áp giữa hai cực Uce

- Công suất tiêu tán trên cực Colecter

1.3.2 Tụ

1.3.2.1 Cấu tạo

Tụ điện được cấu tạo từ hai lá kim loại ghép song song nhau, giữa là chất điện môi

và được nối ra hai cực (HV)

Hình 1.13:Tụ

1.3.2.3 Phân loại

- Theo cấu tạo:

+ Tụ phân cực: Là loại tụ có cực âm, cực dương phân biệt ( thường là tụ hóa và tụ mica)

+ Tụ không phân cực: Là loại tụ không phân biệt cực của tụ ( thường là các loại tụ giấy, gốm, dầu…)

- Theo giá trị:

+ Tụ cố định: Là loại tụ khi chế tạo ra nó có giá trị cố định

+ Tụ biến đổi: Là loại tụ khi chế tạo ra nó có giá trị biến đổi (tụ xoay)

1.3.2.4 Các cách mắc tụ điện

* Mắc nối tiếp

1/Ctđ = 1/C1+ 1/C2+ 1/C3+….+ 1/Cn

f tần số của tín hiệu qua tụ

C điện dung của tụ

- Khi K1 đóng, K2, K3 mở thì đèn không sáng vì bóng đèn được nối với nguồn điện một

chiều qua tụ mà nguồn điện một chiều có tần số bằng không do đó trở kháng của tụ là

∞ (cách điện) nên dòng điện không đi qua

- Khi K2 đóng, K1, K3 mở thì đèn sáng vì trở kháng của tụ nên cho dòng điện đi qua -

- Khi K3 đóng K1, K2 mở thì đèn sáng hơn vì trở kháng của tụ nhỏ hơn (vì tần số của nguồn là 200Hz) nên cường độ dòng điện đi qua tụ lớn hơn

loại điện trở: Điện trở 4 vạch màu và điện trở 5 vạch màu và 6 vạch màu Loại điện trở

4 vạch màu và 5 vạch màu được chỉ ra trên hình vẽ Khi đọc các giá trị điện trở 5 vạch màu và 6 vạch màu thì chúng ta cần phải để ý một chút vì có sự khác nhau một chút về các giá trị Để tránh lẫn lộn trong khi đọc giá trị của các điện trở, đối với các điện trở

có tổng số vòng màu từ 5 trở xuống thì có thể không bị nhầm lẫn vì vị trí bị trống không có vòng màu sẽ được đặt về phía tay phải trước khi đọc giá trị Còn đối với các điện trở có độ chính xác cao và có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ thì vòng màu tham số nhiệt sẽ được nhìn thấy có chiều rộng lớn hơn và phải được xếp về bên tay phải trước khi đọc giá trị

Hình 1.15: Cách đọc điện trở qua màu sắc

Tuy nhiên, cách đọc điện trở màu đều dựa trên các giá trị màu sắc được ghi trên điện trở 1 cách tuần tự:

Đối với điện trở 4 vạch màu:

Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Đối với điện trở 5 vạch màu:

Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở

Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Ví dụ như trên hình vẽ, điện trở 4 vạch màu ở phía trên có giá trị màu lần lượt là: xanh

lá cây/xanh da trời/vàng/nâu sẽ cho ta một giá trị tương ứng như bảng màu lần lượt là 5/6/4/1% Ghép các giá trị lần lượt ta có 56×10^4Ω=560kΩ và sai số điện trở là 1% Tương tự điện trở 5 vạch màu có các màu lần lượt là: Đỏ/cam/tím/đen/nâu sẽ tương ứng với các giá trị lần lượt là 2/3/7/0/1% Như vậy giá trị điện trở chính là

237×10^0=237Ω, sai số 1%

1.3.4 IC ổn áp 7805

Hình 1.16: IC 7805

Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân:

* Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên)

* Chân số 2 là chân GND (hình vẽ trên)

* Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ trên)

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

Mạch trên lấy nguồn một chiều từ một máy biến áp với điện áp từ 7V đến 9V để đưa vào ngõ IN Khi kết nối mạch điện, do nhiều nguyên nhân, người dùng dễ nhầm lẫn cực tính của nguồn cung cấp khi đấu nối vào mạch, trong trường hợp này rất dễ ảnh hưởng đến các linh kiện trên board mạch Vì lí do đó một diode cầu được lắp thêm vào mạch, diode cầu đảm bảo cực tính của nguồn cấp cho mạch theo một chiều duy

1.3.5 Biến áp

1.3.5.1 Cấu tạo của biến áp

Biến áp là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm một cuộn sơ cấp ( đưa điện áp vào ) và một hay nhiều cuộn thứ cấp ( lấy điện áp ra sử dụng) cùng quấn trên một lõi từ có thể là lá thép hoặc lõi ferit

Hình 1.17: Cấu tạo lõi của biến áp

1.3.5.2 Ký hiệu của biến áp

- Tỷ số vòng / vol của biến áp

Gọi n1 và n2 là số vòng của quộn sơ cấp và thứ cấp

U1 và I1 là điện áp và dòng điện đi vào cuộn sơ cấp

U2 và I2 là điện áp và dòng điện đi ra từ cuộn thứ cấp

- Ta có các hệ thức như sau:

U1 / U2 = n1 / n2 Điện áp ở trên hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với số vòng dây quấn

U1 / U2 = I2 / I1 Dòng điện ở trên hai đầu cuộn dây tỷ lệ nghịch với điện áp, nghĩa

là nếu ta lấy ra điện áp càng cao thì cho dòng càng nhỏ

- Công suất của biến áp

Công suất của biến áp phụ thuộc tiết diện của lõi từ, và phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều, biến áp hoạt động ở tần số càng cao thì cho công suất càng lớn

Hình 1.18: Điện áp nguồn

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH 2.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

2.1.1 Sơ đồ khối toàn mạch và chức năng các khối

2.1.1.1 Sơ đồ khối

2.1.1.2 Chức năng các khối

 Khối vi điều khiển

Hình 2.1: Sơ đồ khối toàn mạch

KHỐI NGUỒN

KHỐI HIỆN THỊ LED MATRIX

KHỐI ĐIỀU KHIỂN

Chip AT89C51 hoạt động phải gắn thạch anh trên chân 18, 19 để định tần cho mạch dao động tạo xung nhịp Với thạch anh tần số 12MHz, chu kì thực hiện lệnh sẽ là 1µs nên chọn 2 tụ C1 = C2 = 33pF ổn định tần số - Các chân P1.0 và P1.1 được nối với các nút nhấn điều khiển chương trình

- Các chân của Port 0 được nối với IC 74HC245 và kết nối led ma trận thứ nhất, các chân của Port 2 cũng được nối với ICHC245 và kết nối với led ma trận thứ hai

Tính toán điện trở kéo lên ở Port0, Port2:

- Điện trở qua led thấp nhất:

Vậy điều kiện chọn điện trở kéo lên: 2,87K ≤ RP ≤ 17,3K

Nếu bạn thiết lập điện trở kéo lên quá nhỏ-> dòng chảy vào transitor lớn -> cháy hoặc nóng -> giảm tuổi thọ của VĐK Trong trường hợp bạn thiết lập trở kéo lên quá lớn -> Dòng chảy qua trở kéo lên nhỏ -> Dòng cung cấp cho các ứng dụng bên ngoài nhỏ, không đủ cung cấp có thể gây sụt áp trên chân VĐK Khi đo các module kết nối hiểu sai mức logic trên chân VĐK

Chọn điện trở kéo lên: RP = 10K

Để Reset chip cần đặt vào chân AT89C51 ít nhất hai chu kì máy ở mức cao và sau đó trả về mức thấp Do sử dụng mạch tạo dao động thạch anh bên ngoài 12MHz nên mỗi chu kì máy mất 1µs, RST ở mức cao trên 2µs cần R1*C3 ≥ 2µs nên C3 ≥ 0,2

ÁP

BỘ NẮN LỌC ĐIỆN

ỔN ÁP

Hình 2.3: Sơ đồ khối nguồn

Tính toán trở trong khối led ma trận:

Trong khối led ma trận ta sử dụng 16 transistor loại pnp

Vì 16 transistor nối với 16 led, mỗi led đơn có Iled = 20 mA và Vled = 2V

35

5V

10K

Hình 2.5: Sơ đồ khối nút nhấn