Nghiên cứu, thực hiện các mô hình giảng dạy linh kiện điện tử chương thực tập điện tử ô tô

Đặc biệt, các trường đào tạo nghề CKĐL hiện đang rất cần các mô hình đào tạo về các linh kiện điện tử trong thực tập cơ bản Điện ô tô.. II.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT II.1.1 CÁC DẠNG TÍN HIỆU

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN CÁC MÔ HÌNH

GIẢNG DẠY LINH KIỆN ÐIỆN TỬ

CHƯƠNG THỰC TẬP ÐIỆN TỬ Ô – TÔ

MÃ SỐ: T2013-74

Tp Hồ Chí Minh, 2013

S 0 9

S KC 0 0 5 3 9 9

Danh sách những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài và đơn vị phối

hợp chính

1/ Thành viên tham gia: Đề tài đƣợc thực hiện bởi NGUYỄN VĂN THÌNH là chủ

nhiệm đề tài, các thành viên tham gia:

Lê Văn Chinh: -TRUNG TÂM ĐIỆN TỬ - LÝ THƯỜNG KIỆT

Nguyễn Thành Đức: - Công ty Điện tử Hưng Long

Danh mục bảng biểu- hình ảnh

Hình 1 Cấu tạo của diode quang

Hình 2 Đặc tuyến truyền đạt điện áp

Hình 3 Mạch khuếch đại vi sai (mạch trừ)

Hình 4 Bộ nguồn và mạch nạp avr

Hình 5 sơ đồ mạch nạp

Hình 6 Nguồn board vi xử lý

Hình 5 Mạch nguồn board vi xử lý

Hình 7 Sơ đồ chân Atmega32

Hình 8 Led 7 đoạn A chung

Hình 9 Sơ đồ ma ̣ch led 7 đoa ̣n trên mô hình

Hình 11 Mô hi ̀nh và sơ đồ mạch LCD

Hình 13 Sơ đồ led ma trận 3 màu

Hình 14 Sơ đồ nút nhấn

Hình 16 Cảm biến nhiệt độ LM35

Hình 17 Mô hình 16 led đơn

Hinh 18 Sơ đồ mạch còi và quạt

Hình 19 Cấu trúc IC555

Hình 24 Cắm dây cho mô hình

Hình 25 Sơ đồ mạch mô hình transistor quang

AS: AMPERE SWITCH

REC: RECTIFIER UNIT

AVR: AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR

LED: Light Emitting Diode

NPN: Negative, Positive, Negative

PNP: Positive, Negative, Positive

R: Resistance, or ohms, or

V : Volts, or voltage or electromotive force or U

W: Watts

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp HCM, Ngày 19 tháng 11 năm 2013

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THỰC HIÊN CÁC MÔ HÌNH GIẢNG DẠY

LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CHƯƠNG THỰC TẬP ĐIỆN TỬ Ô – TÔ

- Mã số: T2013-74/KHCN-GV

- Chủ nhiệm và thanh viên: NGUYỄN VĂN THÌNH

- Cơ quan chủ trì: Đại ho ̣c Sư pha ̣m Kỹ thuâ ̣t Thành phố Hồ Chí Minh

- Thời gian thực hiện: Từ tháng 01 năm 2013 đến tháng 12 năm 2013

2 Mục tiêu:

Nghiên cứ u, chế ta ̣o MÔ HÌNH GIẢNG DẠY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ phục

vụ công tác đào tạo

3 Tính mới và sáng tạo:

- Tính mớ i: Mô hinh thực hiê ̣n đươ ̣c chức năng thử nghiệm , đấu dây, thực hành các bài tập vi xử lý , các bài tập về linh kiện IC, logic

- Sáng tạo: Trên một m hình có thể thực hiện rất nhiều bài tập, thí nghiệm về vi xử lý

4 Kết quả nghiên cứu:

- Nghiên cứ u lý thuyết và tính toán thiết kế mô hình thức tập hoàn chỉnh

5 Sản phẩm:

-Mô hình giảng dạy linh kiện điện tử cơ bản trên ô tô

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

- Hiệu quả: Cung cấp thiết bi ̣ phu ̣c vu ̣ giảng da ̣y và ho ̣c tâ ̣p

- Phương thứ c chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp du ̣ng : Thuyết minh đề tài và thiết bị chế tạo thử nghiệm đã được sử dụng tốt cho công tác giảng dạy tại bô ̣ môn Điê ̣n tử ô tô, khoa Cơ khí Đô ̣ng lực trường Đa ̣i ho ̣c Sư pha ̣m Kỹ thuâ ̣t Thành phố Hồ Chí Minh

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information:

Project title: Research and implementation of teaching models of electronic components electronic practice chapter - I

Code number: T2013-74/KHCN-GV

Coordinator: Senior Lecturer – Master Van Thinh Nguyen

Implementing institution: University of Technical Education Ho Chi Minh City

Duration: from 01/2013 to 12/2013

2 Objective(s):

Research, manufacturing teaching models of electronic components in service training

3 Creativeness and innovativeness:

Implementation model function testing, wiring, practice exercises processor, the exercise

of IC components, logic

4 Research results:

Theoretical research and design calculations collective consciousness complete model

5 Products:

The model of teaching basic electronic components on a car

6 Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:

Effective: Provide equipment for teaching and learning

Method of transferring research results and the ability to apply: illustrate topic and use for teaching effectively of The Automobile Regulator Tester at Department of electronic automotive at Mechanical Engineering & Dynamitic Department at University of

Technical Education Ho Chi Minh City

PHẦN I: MỞ ĐẦU

I.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC:

Trên thế giới, việc nghiên cứu – chế tạo thiết bị kiểm tra phục vụ giảng dạy và học tập trong nhà trường Đại học đã phổ biến, nhưng còn khá hạn chế trong các trường ở Việt Nam nói chung và ngành cơ khí động lực ở trường ta nói riêng trong giai đoạn hiện nay Do đó, việc chế tạo thiết bị , mô hình học cụ sao cho hiệu quả, tiện ích , phù hợp trong giảng dạy thực hành cho khoa Cơ khí Động lực trở nên rất cần thiết Nó vừa mang tính khoa học, vừa tiết kiệm thời gian đồng thời giúp người học dễ hiểu, dễ thao tác Qua đó, người học rút ra được nhiều kiến thức thực tế, thao tác chuẩn, tăng hiệu quả quá trình đào tạo

I.2 TÍNH CẤP THIẾT:

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các công nghệ mới tiên tiến nhất được

áp dụng để nâng cao đời sống, tăng tính tiện ích cho con người Ngành công nghệ ô tô cũng không nằm ngoài xu thế đó Các nhà sản xuất xe hơi luôn muốn đưa vào ôtô những

hê ̣ thống thông minh , tiê ̣n ích Mà điều này được thực hiê ̣n trên các điều khiển điê ̣n tử , điều khiển lâ ̣p trình

Đề tài thực hiê ̣n các mô hình nhằm giúp sinh viên được thực tâ ̣p trên mô hình để hiều sâu hơn về cách hoa ̣t đô ̣ng cơ bản của các linh kiê ̣n điê ̣n tử Giúp sinh viên hiểu rõ cũng như thực hiê ̣n thực tế trên các mô hình linh kiê ̣n điê ̣n tử

Đây là một nghiên cứu ứng dụng tạo ra mô hình dùng để giảng dạy tại các trường Đại học và ứng dụng kỹ thuật Vi điều khiển để giải quyết một bài toán thực tế Việc chế tạo

thành công sẽ rất hữu ích, giúp sinh viên có những sáng tạo hiệu quả trong học tập cũng như khi công tác sau này

Đặc biệt, các trường đào tạo nghề CKĐL hiện đang rất cần các mô hình đào tạo về các linh kiện điện tử trong thực tập cơ bản Điện ô tô

I.3 MỤC TIÊU:

- Nghiên cứu, tính toán lý thuyết làm cơ sở chế tạo thử nghiê ̣m mô hình học cụ phục vụ công tác đào tạo

- Nắm vững cơ sở lý thuyết, các quá trình vật lý, đặc tuyến của các lịnh kiện bán dẫn

để làm nền tảng cho quá trình thiết kế mô hình

- Chế tạo thành công mô hình GIẢNG DẠY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

Sử dụng làm tài liệu giảng dạy về các linh kiện bán dẫn , môn Thực tập điện ô tô

I.4 CÁCH TIẾP CẬN:

Qua nghiên cứu lý thuyết, đồng thời tiếp cận các cơ sở sản xuất , sữa chữa ô tô để ttừ đó tìm phương án thiết kế và chế tạo thử nghiệm thi ết bị đáp ứng được mục tiêu đã đặt ra

I.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

 Tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin có liên quan

 Nghiên cứu các tài liệu và mô hình có liên quan

 Để hoàn thành được đề tài, đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu Trong đó

đặc biệt là đọc nhiều tài liệu về linh kiện bán dẫn, linh kiện vi xử lý, các phần

mềm viết code , các sơ đồ mạch kết nối của ECU Các tài liệu về kỹ thuật điện tử,

vi mạch

I.6 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

- Đối tượng nghiên cứu: Mô hình thực tập GIẢNG DẠY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

- Phạm vi nghiên cứu: Lý thuyết, tính toán thiết kế và chế tạo thử nghiệm

II.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

II.1.1 CÁC DẠNG TÍN HIỆU ĐIỆN:

Các dạng tín hiệu trên ô tô có hai dạng: Thông tin dạng tương tự (anlanog) thường hiển thị thông qua các loại đồng hồ chỉ báo bằng kim và thông tin dạng số (digital) sử dụng tín hiệu từ các cảm biến khác nhau

- Tín hiệu dạng tương tự (analog):

Tín hiệu analog là tín hiệu liên tục,đồ thị biểu diễn tín hiệu analog là một đường liên tục(ví dụ sin,cos,hoặc đường cong lên xuống bất kỳ), analog có nghĩa là tương tự, tương tự có nghĩa là tín hiệu lúc sau cũng có dạng tương tự như lúc trước đó, nói tương

tự không có nghĩa y chang mà có nghĩa tương tự về bản chất tín hiệu, nhưng sẽ khác về cường độ tín hiệu lúc sau so với lúc trước

- Tín hiệu dạng số (digital):

Tín hiệu digital là tín hiệu số, chỉ bao gồm hai mức cao và thấp (trong máy tính là

0 và 1), tức là không liên tục Trong điện tử và máy tính, điện thế cao đại diện cho mức

1, thấp cho mức 0 Tín hiệu digital ở ô tô thường là 5V và 0V

II.1.2 HỌ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ HAI LỚP VÀ ỨNG DỤNG

II.1.3 ĐI-ỐT BÁN DẪN

- Cấu tạo, ký hiệu

Đi ôt bán dẫn được cấu tao từ một mặt ghép n-p với mục đích sử dụng nó như một van điện Tùy theo diện tích của phần tiếp xúc giữa hai lớp n và p mà người ta gọi là đi

ôt tiếp điểm hay đi ốt tiếp mặt Trong sơ đồ nguyên lý đi ôt thông thường được ký hiều

như ở hình 3.10a, còn hình 3.10b là ký hiệu của đi ôt ổn áp Trên ký hiệu A-anot-cực

dương với lớp P, K-catot- cực âm ứng với bán dẫn loại N

- Diode phát quang (Led)

Diode phát quang là diode phát ra ánh

sáng khi nó được kích thích Sự phát sinh của

ánh sáng dựa trên nguyên tắc khi một vật bị đun

nóng nó sẽ xuất hiện các hạt photon Điều kiện

để photon phát sinh là có sự tập trung cao độ của

electron và lỗ trống Ánh sáng phát ra trong quá

trình tái hợp điện tử và lỗ trống ở trong cấu trúc

và vùng tiếp giáp PN

- ỨNG DỤNG DIODE VÀ DIODE ZENER TRÊN ÔTÔ

Diode được ứng dụng rất nhiều trong các hệ thống và thiết bị điện của ô tô, nó dùng để ngăn dòng điện ngược nhằm bảo vệ cho các linh kiện điện tử, dùng để chuyển dòng điện xoay chiều của máy phát điện xoay chiều thành dòng điện một chiều cung cấp cho các phụ tải, …

Hình 3.15: Cấu tạo của diode quang

II.1.4 HỌ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ BA LỚP VÀ ỨNG DỤNG

TRANSISTOR LƢỠNG CỰC (BJT) : Transistor mối nối lƣỡng cực (BJT) đƣợc phát

minh vào năm 1948 bởi John Bardeen và Walter Brittain tại phòng thí nghiệm Bell (ở

Mỹ) Một năm sau nguyên lí hoạt động của nó đƣợc William Shockley giải thích

BJT là một linh kiện bán dẫn đƣợc tạo thành từ hai mối nối P – N, nhƣng có một vùng chung gọi là vùng nền

Tùy theo sự sắp xếp các vùng bán dẫn mà ta có hai loại BJT: NPN, PNP Cả hai loại đƣợc trình bày ở hình 4.1 và 4.2

II.1.5 KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN VÀ ỨNG DỤNG

- KHÁI NIỆM VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

- Khái niệm về op-amp

Mạch khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier: Op-Amps) có ký hiệu như hình sau:

Đây là một vi mạch tương tự rất thông dụng do trong Op-Amps được tích hợp một

số ưu điểm sau:

- Hai ngõ vào đảo và không đảo cho phép Op-Amps khuếch đại được nguồn tín hiệu có tính đối xứng (các nguồn phát tín hiệu biến thiên chậm như nhiệt độ, ánh sáng,

độ ẩm, mực chất lỏng, phản ứng hoá-điện, dòng điện sinh học thường là nguồn có tính đối xứng)

- Ngõ ra chỉ khuếch đại sự sai lệch giữa hai tín hiệu ngõ vào nên Op-Amps có độ miễn nhiễu rất cao vì khi tín hiệu nhiễu đến hai ngõ vào cùng lúc sẽ không thể xuất hiện

ở ngõ ra Cũng vì lý do này Op-Amps có khả năng khuếch đại tín hiệu có tần số rất thấp, xem như tín hiệu một chiều

- Do các mạch khuếch đại vi sai trong Op-Amps được chế tạo trên cùng một phiến

do đó độ ổn định nhiệt rất cao

- Điện áp phân cực ngõ vào và ngõ ra bằng không khi không có tín hiệu, do đó dễ dàng trong việc chuẩn hoá khi lắp ghép giữa các khối (module hoá)

- Tổng trở ngõ vào của Op-Amps rất lớn, cho phép mạch khuếch đại những nguồn tín hiệu có công suất bé

- Băng thông rất rộng, cho phép Op-Amps làm việc tốt với nhiều dạng nguồn tín hiệu khác nhau

- Hoạt động của op-amp

Dựa vào ký hiệu của Op-Amps ta có đáp ứng tín hiệu ngõ ra Vo theo các cách đưa tín hiệu ngõ vào như sau:

- Đưa tín hiệu vào ngõ vào đảo (Vi- ), ngõ vào không đảo (Vi+ ) nối mass:

Vo = - Av0.Vi-

- Đưa tín hiệu vào đồng thời trên hai ngõ vào (tín hiệu vào vi sai so với mass):

Vout = Av0.(Vi+ -Vi-) = Av0.Vd

Trong đó: (Vi+ -Vi-) = Vd gọi là tín hiệu vào vi sai

II.1.6 Nguồn cung cấp

Op-Amps không phải lúc nào cũng đòi hỏi phải cung cấp một nguồn ổn áp đối

xứng ±15V DC, nó có thể làm việc với một nguồn không đối xứng có giá trị thấp hơn

II.1.7 Mạch khuếch đại vi sai

Khi có hai hay nhiều tín hiệu tác động đến cả hai ngõ vào cùng một thời điểm,

người ta dùng mạch khuếch đại vi sai hay còn gọi là mạch trừ như hình 5.12

là điện áp vào ngõ vào đảo, điện áp vào ngõ vào không đảo Áp dụng

phương pháp xếp chồng cho từng kích thích ngõ vào, ngắn mạch ngõ vào còn lại

= - = -

Hình 5.4: Đặc tuyến truyền đạt điện áp

Hình 5.5

Hình 5.12: Mạch khuếch đại vi sai (mạch trừ)

II.2 GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH

Hình 1: Mô hình thực tâ ̣p

Mô hình được thực hiê ̣n nhằm mu ̣c đích thực tâ ̣p cơ bản về vi xử lý, biết cách đi dây trên chíp thực tế đúng với chương trình mình viết , cách nạp một code cho chíp và sự hoa ̣t đô ̣ng của chíp đúng như mô phỏng không Ứng dụng các tín hiệu đầu vào xuất tín hiệu ra…

Mô hình gồm có : Nguồn chính và ma ̣ch na ̣p cho vi xử lý , board thực tâ ̣p vi xử

lý, mạch tạo xung IC 555, mạch transitor quang, mạch cầu …

II.2.1 NGUỒN VÀ MA ̣CH NẠP AVR

Nguồn sừ du ̣ng dòng điê ̣n DC 12V qua IC ổn áp 7812 và tụ lọc tạo nguồn ổn

đi ̣nh cho mô hình Trên board có cầu chì , diode nhằm bảo vê ̣ khi châ ̣p nguồn và nối

nhầm cực nguồn khi thực tâ ̣p

Đề thuâ ̣n tiê ̣n cho viê ̣c thực tâ ̣p trên mô hình còn tích hợp thêm ma ̣ch nạp AVR910 mạch này có ưu điểm nạp nhanh nhỏ gọn và nạp qua cổng USB dễ dàng Trong phần sau sẽ hướng dẫn cài đă ̣t driver và cách na ̣p chíp sử du ̣ng ma ̣ch na ̣p này

Hình 2: Bộ nguồn và mạch nạp avr

Hình 3: sơ đồ mạch nạp

II.2.2 BOARD THỰC TẬP VI XỬ LÝ

Trên board nguồn đươ ̣c cấp cho tất các bô ̣ phâ ̣n có nguồn trực như chíp , lm35, lcd…

Board gồm có: bô ̣ phâ ̣n gắn chip, lcd, led 7 đoa ̣n, led ma trâ ̣n, 16 led đơn, 5 nút nhấn, mô ̣t biến trở , cảm biến nhiê ̣t đô ̣ LM 35 và các

tín hiệu như quạt, còi

- Nguồn nuôi board thư ̣c tâ ̣p vi xử lý

Mạch tạo nguồn: sử du ̣ng chíp 7805 và các tụ

điện diode ha ̣n dòng đư ợc dùng để tạo nguồn 5V ổn

định cho mạch ứng dụng

Hình 4: Nguồn board vi xử lý

Hình 5: Mạch nguồn board vi xử lý

- Đế gắn chi ́p

Đế chíp được cấp nguồn cho các chân VCC , AVCC Các chân nguồn cho chip, chân VCC (chân 10 cho chip ATmega32), và AVCC (chân 30) với nguồn VCC, các chân GND và AGND với mass.Các đường nạp chip, các đường này kết nối v ới các cổng nạp mà không cần tháo chip khỏi mạch, khỏi board Các đường này đươ ̣c bố trí theo thứ tự chân mạch na ̣p (GND, VCC, RESET, SCK, MISO, MOSI) Chân các PORT A,B,C,D được nối tới các chân cắm, mỗi PORT được nối với header 8 chân thứ tự từ P0 đến P7

Vi điều khiển ATMEGA32

Atmega32 là vi điều khiển thuộc họ AVR của hãng Atmel,có 40 chân trong đó

có 32 chân vào/ra (I/O), có 4 kênh điều xung PWM,sử dụng thạch anh ngoài 8MHz

Nhân AVR kết hợp tập lệnh đầy đủ với 32 thanh ghi đa năng Tất cả các thanh ghi liên kết trực tiếp với khối xử lý số học và logic (ALU) cho phép 2 thanh ghi độc

Hình 7: Sơ đồ chân Atmega32

At mega32 gồm có 4 port :port A,port B,port C và port D

Port A gồm 8 chân từ PA0 đến PA7:là cổng vào tương tự cho chuyển đổi tương

tự sang số.Nó cũng là cổng vào/ra hai hướng 8 bít trong trường hợp không sử sụng làm cổng chuyển đổi tương tự,có điện trở nối lên nguồn dương bên trong Port A cung cấp đường địa chỉ dữ liệu vào/ra theo kiểu hợp kênh khi dùng bộ nhớ bên ngoài

Port B gồm 8 chân từ PB0 đến PB7:là cổng vào/ra hai hướng 8 bít,có điện trở nối lên nguồn dương bên trong.Port B cung cấp các chức năng ứng với các tính năng đặc biệt của Atmega32

Port C gồm các chân từ PC0 đến PC7:là cổng vào/ra hai hướng 8 bit,có điện trở nối lên nguồn dương bên trong,Port C cung cấp các địa chỉ lối ra khi sử dụng bộ nhớ bên ngoài và đồng thời cung cấp ứng với các tính năng đặc biệt của Atmega32

Port D gồm các chân từ PD0 đến PD7:là cổng vào/ra hai hướng 8 bít,có điện trở nối lên nguồn dương bên trong Port D cung cấp các chức năng ứng với các tính năng đặc biệt của Atmega32

Chân nguồn Vcc (chân số 10 và chân số 30):điện áp nguồn nuôi của Atmega32 từ 4.5v đến 5.5v

Chân Reset (chân số 9):lối vào đặt lại

Chân GND (chân số 11 và chân 31):chân nối mas

Chân XTAL1,XTAL2 là hai chân nối thạch anh ngoài (chân số 12 và chân số 13) Atmega32 sử dụng thạch anh ngoài là 8MHz

Chân ICP(chân số 20):là chân vào cho chức năng bắt tín hiệu cho bộ định thời/đếm

Chân OC1B(chân số 18):là chân ra cho chức năng so sánh lối ra bộ định thời/đếm

Chân INT1,INT0(chân số 16,17):chân ngõ vào ngắt

ATmega32 có các đặc tính sau:

 32Kbytes bộ nhớ ISP Flash với Read-While-Write capacities

 2Kbytes RAM

 1024 bytes EEPROM

 32 đường I/O đa năng

 32 thanh ghi đa năng

 JTAG interface

 On-chip Debug and Program

 3 bộ định thời phức hợp với chế độ so sánh

 Ngắt ngoài và trong

 Bộ truyền nhận nối tiếp USART lập trình được

 Bộ giao tiếp nối tiếp định hướng 2 dây

 8 kênh, 10bit ADC với ngưỡng vào lựa chọn khác nhau độ lợi lập trình được

- Led 7 đoạn

LED 7 đoạn là một công cụ thông dụng được dùng để

hiển thị các thông số dưới dạng các số từ 0 đến 9 Trên mô

hình sử dụng 2 led đôi A chung các chân K mỗi led được nối

chung với header (J20) 8 chân qua điê ̣n trở 470Ω

Các chân K nối với header (J27) 4chân qua các

transitor C828 nhằm giảm dòng qua chíp khi quét led

Hình 8: Led 7 đoa ̣n A chung

khác: Nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ

dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau

Hình 10: lcd 16x2

Bên ca ̣nh lcd có mô ̣t biến trở để hiê ̣u chỉnh đô ̣ tương phản cho lcd Các chân RS,RW,E,DB4,DB5,DB6,DB7 được nối với header (J28) 8 chân như hình dưới

Hình 11: Mô hi ̀nh và sơ đồ mạch LCD

- Led ma trận

Ma trận LED tức Dot Matrix LED là tập hợp

nhiều đèn LED được bố trí thành dạng “ma trận” hình

chữ nhật hoặc vuông với số hàng là a và số cột là b

Ma trận LED được dùng rất nhiều trong các ứng dụng

hiển thị như các biển quảng cáo, hiển thị thay thế

LCD hoặc thậm chí dùng hiển thị video…Để giảm số

lượng các đường điều khiển, trong các ma trận LED

các LED được nối chung với nhau theo hàng và cột

Số lượng LED trên ma trận LED là axb trong khi số

lượng ngõ ra bằng tổng số hàng và cột:

a + b Việc điều khiển 1 ma trận LED kích thước lớn đòi hỏi thiết kế một mạch driver và điều khiển rất phức tạp Với mục đích làm quen khái niệm ma trận LED, trong phạm vi bài này chỉ trình bày thao tác với 1 ma trận LED có kích thước 8x8 (8 hàng, 8 cột) ma trận LED 8x8 thường được dùng để hiển thị các ký tự trong bảng mã ASCII thay cho Text LCD Tuy nhiên, có thể ghép các ma trận LED này lại để hiển thị các loại hình ảnh bất kỳ có độ phân giải thấp

Hình 12: Cấu ta ̣o led ma trâ ̣n

Trên mô hình sử du ̣ng led 3 màu 24 chân các chân cô ̣t được nối với header 8 chân qua các transitor C828, các chân hàng màu đỏ nối với một header (J18)và màu xanh một header(J17)

Hình 13: Sơ đồ led ma trận 3 màu

- Tín hiệu đẩu vào

- Nút nhấn: trên mô hình bố trí 5 nút nhấn một đầu nút nhấn đươ ̣c nối mass qua điê ̣n trở 1kΩ chân còn lai được nối với 5 header đơn (J3,J7,J29,J30,J31)

Hình 14: Sơ đồ nu ́ t nhấn

- Cảm biến nhiệt độ LM35:

LM35 là một cảm biến nhiệt độ analog, nhiệt độ được xác định bằng cách

đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35

Đơn vị nhiệt độ: °C

độ khi sử dụng

thụ là 60uA

Hình 15 : Sơ đồ chân của LM35

Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị hiệu điện thế nhất

định tại chân Vout (chân giữa) ứng với mỗi mức nhiệt độ

Như vậy, bằng cách đưa vào chân bên trái của cảm biến LM35 hiệu điện thế 5V, chân phải nối đất, đo hiệu điện thế ở chân giữa bằng các pin A0-A5 trên

arduino

LM35 thay đổi nhiệt độ nhanh và chính xác

Trên mô hình để tang nhiê ̣t đô ̣ cho LM35 sử du ̣ng mô ̣t bóng đèn 8w được

điều chỉnh bởi biến trở 100kΩ

Hai chân nguồn LM35 đã được cấp nguồn chân tin hiê ̣u nối với header đơn

(J12)

Hình 17: Mô hình 16 led đơn

- Tín hiệu cánh báo

Tín hiệu cánh báo gồm một quạt và một còi được nối với hai transistor chân B

transistor nối với hai header đơn hình dưới

Hinh 18: Sơ đồ ma ̣ch còi và quạt

II.2.3 MẠCH TẠO XUNG IC555

-IC 555

555 là một loại linh kiện khá là phổ biến bây giờ với việc dễ dàng tạo được xung vuông và có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản,điều chế được độ rộng xung Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt hay là những mạch dao động khác

+ Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555 )

+ Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA

+ Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V

+ Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)

Đấy chỉ là những thông số cơ bản của 555

Hình 19: Cấu tru ́ c IC555

Nhìn trên hình ta thấy cấu trức của 555 nó tương đương với hơn 20 transitor , 15 điện trở và 2 diode và còn phụ thuộc vào nhà sản xuất Trong mạch tương đương trên có : đầu vào kích thích , khối so sánh, khối điều khiển chức năng hay công suất đầu ra.Một số đặc tính nữa của 555 là : Điện áp cung cấp nằm giữa trong khoảng từ 3V đến 18V, dòng cung cấp từ 3 đến 6 mA

Dòng điện ngưỡng xác định bằng giá trị lớn nhất của R + R Để điện áp 15V thì điện trở của R + R phải là 20M

Mạch nạp RC cơ bản như trên hình 4B Giả thiết tụ điện ban đầu là phóng điện.Khi

mà đóng công tắc thì tụ điện bắt đầu nạp thông qua điện trở Điện áp qua tụ điện từ giá trị 0 lên đến giá trị định mức vào tụ Đường cong nạp được thể hiện qua hình 4A.Thời gian đó nó để cho tụ điện nạp đến 63.2% điện áp cung cấp và hiểu thời gian này là 1 hằng số Giá trị hằng số thời gian đó có thể tính bằng công thức đơn giản sau:

t = R.C

Hình 20: Đường cong nạp của tụ điện và sơ đồ chân IC555

- Chức năng của từng chân của 555

IC NE555 N gồm có 8 chân

+ Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân chung

+ Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc

+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức

0 này ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V)

+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra Khi chân số 4 nối masse thì ngõ ra ở mức thấp Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức

áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC

+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC

555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND Chân này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện

áp chuẩn được ổn định

+ Chân số 8 (Vcc): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động Không có chân này coi như IC chết Nó được cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy từng loại 555 nhé thấp nhất là con NE7555)

- Mô hi ̀nh ta ̣o xung sử du ̣ng IC555

Mô hình gồm có 1 ic555, mô ̣t biến trở 100kΩ dùng để điều chỉnh đô ̣ rô ̣ng xung nối giữa chân 6 và chân 7 của ic Mô ̣t tu ̣ 10u nối chân 6 về mass, 2 dèn led báo xung

Hình 23: Mô hình tạo xung ic555

- Hươ ́ ng dẫn thực tâ ̣p

Ghim giắc cắm điê ̣n trên mô hình với các giắc cắm trên bê ̣ mica , bật nguồn rồi kiểm tra sự hoa ̣t đô ̣ng khi thay đổi giá tri ̣ điê ̣n trở giữa chân 6 với chân 7 ic555 bằng cách xoay biến trở trên mô hình Xung báo bằng 2 đèn led một đèn báo mức cao mô ̣t đèn báo mức thấp Kiểm tra thời gian giữa khoảng cách 2 xung khi xoay biến trở