Bật tắt đèn bằng tiếng vỗ tay

 Chân số 2: Được gọi là chân TRIGGER, là chân đầu vào điện áp thấp, chânOUTPUT của IC sẽ được kích hoạt ở mức cao khi điện áp ở chân TRIGGERthấp hơn điện áp so sánh thường là bằng 1/3VC

Giảng viên hướng dẫn:  T.S Nguyễn Xuân Tiên

Sinh viên thực hiện:       Nguyễn Ghi Tất

Mã số sinh viên:    3118510043 Lớp:   DKD1181

TP Hồ Chí Minh,ngày 13 tháng 4 năm 2021

ĐỒ ÁN 1

ĐỀ TÀI: MẠCH BẬT TẮT ĐÈN BẰNG TIẾNG VỖ TAY

Ngành: Kĩ thuật Điện, Điện tử Niên khóa: 2018-2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN 1

ĐỀ TÀI : MẠCH BẬT TẮT ĐÈN BẰNG TIẾNG VỖ TAY

Ngành: Kĩ thuật Điện, Điện tử Niên khóa: 2018-2023

Giảng viên hướng dẫn:  T.S Nguyễn Xuân Tiên

Sinh viên thực hiện:       Nguyễn Ghi Tất

Mã số sinh viên:    3118510043 Lớp:   DKD1181

TP Hồ Chí Minh,ngày 13 tháng 4 năm 2021

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đồ án, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiếncủa thầy cô và bạn bè. 

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến với thầy Nguyễn Xuân Tiên, đã hướng dẫn tận

tình, đề ra phương hướng để em chọn đề tài và thực hiện đề tài đồ án 1 Em cũng xin cảm

ơn đến các thầy cô trong khoa Điện tử viễn thông đã cho em kiến thức về các môn đạicương vững vàng và tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình học tập. 

Trong quá trình làm đề tài vẫn còn sai xót mong thầy góp ý và đánh giá giúp em

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Ghi Tất

Mã số sinh viên       : 3118510043

Khoá học       : 2018-2023 GVHD       : T.S Nguyễn Xuân Tiên

MỤC LỤC     Ngày tháng năm

        GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN       

LỜI CÁM ƠN 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 4

MỤC LỤC 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH……… 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH TẮT MỞ ĐÈN BẰNG TIẾNG VỖ TAY…7 1.1 GIỚI THIỆU……… 7

1.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG………7

1.3 NHIỆM VỤ……….7

1.4 LINH KIỆN CẦN THIẾT……….7

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN………8

2.1 IC NE555………8

2.2 IC 4017……… 9

2.3 CÁC LINH KIỆN KHÁC………13

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH………

17 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI………17

3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH……….17

3.2.1 KHỐI CẢM BIẾN………

……….18

3.2.2 KHỐI ĐIỀU KHIỂN……… ………19

3.2.3 KHỐI HIỂN THỊ……… 20

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG TRÊN PROTEUS……… 21

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN……….25

5.1 BẢNG GIÁ……….25

5.2 ƯU ĐIỂM VÀ KHUYẾN ĐIỂM……….25

5.3 HƯỚNG PHÁT

TRIỂN……… 25

CHƯƠNG 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO……….26

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH HÌNH 2.1.1 IC NE555……….8

HÌNH 2.1.2 SƠ ĐỒ CẤU TẠO IC NE555………9

HÌNH 2.1.3 SƠ ĐỒ CHÂN IC NE555……… 10

HÌNH 2.2.1 IC 4017……… 10

HÌNH 2.2.2 SƠ ĐỒ CẤU TẠO IC 4017……… …….11

HÌNH 2.2.3 SƠ ĐỒ CHÂN IC 4017……….12

HÌNH 2.3.1 TRANSISTOR BC547……… 13

HÌNH 2.3.2a RELAY 5V……… 13

HÌNH 2.3.2b SƠ ĐỒ CẤU TẠO RELAY………14

HÌNH 2.3.3 DIODE……

……….14

HÌNH 2.3.4 TRIẾT ÁP……… ………

15 HÌNH 2.3.5 MICROPHONE……… 15

HÌNH 2.3.6 CÁC LOẠI TỤ HOÁ VÀ ĐIỆN TRỞ ……… 16

HÌNH 2.3.7 CÁC LOẠI LED……… 16

HÌNH 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI……….17

HÌNH 3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH……… 17

HÌNH 3.2.1 KHỐI CẢM BIẾN……….18

HÌNH 3.2.2 KHỐI ĐIỀU KHIỂN……….………….19

HÌNH 3.2.3 KHỐI HIỂN THỊ……….……….

……… 20

HÌNH 4.1 TRẠNG THÁI BAN ĐẦU CỦA MẠCH……… 21 HÌNH 4.2 MẠCH SAU KHI NHẬN ĐƯỢC TIẾNG VỖ TAY THỨ NHẤT………… 21 HÌNH 4.2 MẠCH SAU KHI NHẬN ĐƯỢC TIẾNG VỖ TAY THỨ HAI……… 22 HÌNH 4.3 MẠCH SAU KHI NHẬN ĐƯỢC TIẾNG VỖ TAY THỨ

1.2 Nguyên lý hoạt động:

Mạch hoạt động dựa trên tiếng vỗ tay Khi bộ cảm biến của mạch bắt được tiếng

vỗ tay, tín hiệu sẽ đi qua bộ khuếch đại lúc này tín hiệu sẽ đi đến IC NE555, sau

đó IC 555 sẽ bắt đầu tạo xung và kích vào chân số 14 của IC 4017 IC 4017 sẽ bắtđầu đếm lên 1 xung tương đương với các chân lần lượt sẽ được kích hoạt vàoRelay 5V Lúc này Relay đã được kích hoạt sẽ làm cho mạch kín và lúc đó đèn sẽsáng

Dựa trên những yêu cầu của đề tài, ta có thể chọn các linh kiện chính sau:

 IC NE555 và IC 4017 đây là hai linh kiện chính của mạch

 Transistor BC547 hoặc Transistor C1815

 Relay 5V

 Mic để nhận biết tiếng vỗ tay

 Các loại Led, điện trở, biến trở và tụ điện

 Nguồn 1 chiều 9v

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

2.1 IC NE555

IC 555 là bộ điều khiển thời gian với độ chính xác cao được điều khiển bởi một tụđiện và một biến trở ở bên ngoài Ứng dụng chính dùng để làm bộ điều khiển thời gianchính xác, tạo xung, thời gian tuần tự, tạo trễ, điều chế độ rộng xung.

Hình 2.1.1: IC NE555

Hình 2.1.2: Cấu tạo IC NE555

IC NE555 có  tổng cộng 8 chân:

 Chân số 1: Được gọi là chân GND, là chân nối đất hay còn gọi là chân chung

 Chân số 2: Được gọi là chân TRIGGER, là chân đầu vào điện áp thấp, chânOUTPUT của IC sẽ được kích hoạt ở mức cao khi điện áp ở chân TRIGGERthấp hơn điện áp so sánh (thường là bằng 1/3VCC hay 2/3VCC)

 Chân số 3: Được gọi là chân Output, đây là chân lấy tín hiệu ra, tín hiệu ra lúc này

ở trạng thái 0 (thấp) hoặc 1 (cao) Ở mức cao hay mức 1 điện áp sẽ gần bằng với VCC còn ở mức thấp hay mức 0 điện áp sẽ bằng 0V

 Chân số 4: Được gọi là chân RESET, chân này được dùng để đặt lại mức trạng thái

ra nếu ta nối nó vào chân GND

 Chân số 5: Được gọi là chân CONTROL VOLTAGE, chức năng của nó là cungcấp quyền điền khiển mức điện áp bên trong IC  và giữ điện áp ổn định ở mức2/3VCC

 Chân số 6: Được gọi là chân THRESHOLD, điện áp ở chân OUTPUT sẽ khôngcòn ở mức cao khi mức điện áp ở chân THRESHOLD lớn hơn 2/3VCC

 Chân số 7: Được gọi là chân DISCHARGE, có chức năng xả điện cho tụ của mạchR-C bên ngoài Nó cùng pha với chân OUTPUT

 Chân số 8: Được gọi là chân VCC, có chức năng cấp nguồn cho IC hoạt độngthường là từ 3v đến 15v, tuỳ thuộc vào từng loại IC mà cấp mức nguồn khácnhau

Hình 2.1.3: Sơ đồ chân IC NE555 2.2 IC 4017

IC 4017 là ic đếm thập phân tức đếm hệ 10, nó đếm xung clock Khi ta đưa tín hiệuxung vào chân clock thì ic sẽ đếm xung và xuất ra 10 output tương ứng với 1 xungclock

Hình 2.2.1: IC 4017

Hình 2.2.2: Sơ đồ cấu tạo ic 4017

IC 4017 có tổng cộng 16 chân:

 Chân 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 là 10 ngõ ra riêng biệt

 Chân số 8 là chân VSS có chức năng nối đất

 Chân số 12 là chân CARRY OUT, dùng để kết nối với một IC khác để ta có thể nângtầm đếm lên tới 20

 Chân số 13 là chân CLOCK ENABLE, có chức năng để vô hiệu hoá IC, thườngchân này được nối đất hoặc nối vào một mức logic thấp ( mức 0), nếu chân này đượcnối vào mức logic cao (mức 1) thì IC sẽ ngừng đếm

 Chân số 14 là chân CLOCK, đây là chân input (ngõ vào)

 Chân số 15 là chân RESET, luôn được giữ ở mức logic thấp, nếu chân này được cấpmức logic cao nó sẽ reset lại bộ đếm

 Chân số 16 là chân VDD, dùng để cấp nguồn cho IC hoạt động, mức điện áp cấp vào

là từ 3v đến 15v

Hình 2.2.3: Sơ đồ chân ic 4017

2.3 Các loại linh kiện khác:

 TRANSISTOR BC547:

• BC547 là transistor BJT NPN đa năng, có độ lợi dòng điện một chiều rất tốt

và độ nhiễu thấp do đó nó rất lý tưởng để sử dụng trong các giai đoạn khuếch đại tín hiệu. 

• BC547 là transistor được sử dụng rộng rãi và nó có thể được sử dụng trong bất kỳ ứng dụng mục đích chung nào Nó cũng có thể được sử dụng để thay thế cho nhiều transistor, do đó nó có thể được sử dụng trong nhiều loại mạch điện tử, ví dụ chuyển đổi tải nhỏ trên điện áp và dòng đầu vào rất thấp cũng như khuếch đại âm thanh nhỏ và các tín hiệu khác.

Hình 2.3.1: Transistor BC547

 RELAY:

 Relay là một công tắc điện từ được vận hành bởi một dòng điện tương đối nhỏ

có thể bật hoặc tắt một dòng điện lớn hơn nhiều. Bản chất của relay là mộtnam châm điện (một cuộn dây trở thành một nam châm tạm thời khi dòngđiện chạy qua nó). 

 Khi dòng điện chạy qua thì nó sẽ kích hoạt nam châm điện và tạo ra từ trường

để thu hút một tiếp điểm và kích hoạt mạch thứ hai Khi tắt nguồn, một lò xođược lắp trước vào tiếp điểm có nhiệm vụ kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu,tắt mạch thứ hai một lần nữa

 Diode 1N4007 là một đi-ốt silic chỉnh lưu phổ biến 1A thường được sử dụng

trong các adapter AC cho các thiết bị gia dụng thông thường.Dòng điện cực

đại qua mỗi diode 1N4007 là 1A, nếu dòng cao hơn sẽ gây nóng và cháy

diode

Hình 2.3.3: Diode

Hình 2.3.4: Triết áp 1K

Hình 2.3.5 Microphone

Hình 2.3.6: Các loại tụ hoá và điện trở

Hình 2.3.7: Các loại led

Bộ phát tínhiệu

Bộ phận báo hiệu,nhận tín hiệu

Bộ phận chuyểnmạch

Khối cảm biến

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH

3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch 3.2 Sơ đồ khối:

3.2.2 Khối điều khiển:

Hình 3.2.2 Khối điều khiển

Khối điều khiển có nhiệm vụ tạo trễ , IC 4017 sẽ đếm xung làm cho đèn báo hiệu phát sáng

Biến trở dùng để điều chỉnh độ nhạy của mạch

3.2.3 Khối hiển thị:

Hình 3.2.3 Khối hiển thị

Đèn báo hiệu thứ nhất sẽ sáng khi được cấp nguồn

Đèn báo hiệu thứ hai sáng khi nhận được tiếng vỗ thứ nhất

Đèn báo hiệu thứ ba sáng khi nhận được tiếng vỗ tay thứ hai đồng thời đưa tín hiệuxuống BC547 làm thông mạch relay sẽ nhảy và làm cho đèn thứ 4 phát sáng

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG TRÊN PROTEUS

Hình 4.1 Trạng thái ban đầu của mạch

Ở hình 4.1 trạng thái ban đầu của mạch là lúc mạch đã đc kết nối với bộ nguồn, lúcnày IC 4017 đã hoạt động nên đèn báo hiệu thứ nhất sáng (đèn đỏ)

Hình 4.2 Mạch sau khi nhận được tiếng vỗ tay thứ nhất

Khi mic thu được tiếng vỗ tay thứ nhất sẽ có 1 tín hiệu xung vuông, tín hiệu này sẽđược đi qua 2 tầng transistor BC547 và được khuếch đại tại Q1 Tín hiệu tiếp tục đượcchuyển xuống chân số 2 của IC NE555 và được tạo trễ tại đây, làm cho chân số 3 củaNE555 từ mức logic thấp chuyển lên mức logic cao và làm cho chân số 14 của IC 4017 chuyển lên mức logic cao Do IC 4017 là một IC đếm xung vì vậy làm cho chân số 2 của

IC 4017 chuyển từ mức logic thấp chuyển lên mức logic cao và làm cho đèn báo hiệuthứ 2 phát sáng (thông báo đã nhận được một tiếng vỗ tay)

Hình 4.3 Mạch sau khi nhận được tiếng vỗ tay thứ hai

Tương tự đối với tiếng vỗ tay thứ hai sẽ tiếp tục được kích vào chân số 14 của IC

4017 và làm cho chân số 4 chuyển từ mức logic thấp chuyển lên mức logic cao làm chođèn báo hiệu thứ 3 phát sáng đồng thời đưa tín hiệu đến chân B của transistor BC547 sẽlàm thông mạch và relay sẽ nhảy làm cho đèn thứ 4 phát sáng

Hình 4.4 Mạch sau khi nhận được tiếng vỗ tay thứ ba

Nếu mạch tiếp tục nhận được thêm một tiếng vỗ tay, IC 4017 sẽ tiếp tục đếm lênmột xung nhưng lúc này do chân số 7 được nối với chân 15 (RESET) nên làm cho đènthứ nhất phát sáng (mạch quay lại trạng thái ban đầu) Ở đây tôi dùng một biến trở đểđiều chỉnh độ nhạy của mạch

Hình 4.5 Mạch in PCB

Hình 4.5.1 Mặt trên

Hình 4.5.2 Mặt dưới

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Bảng giá:

STT Tên linh kiện Số lượng Đơn giá

- Tín hiệu vào dễ bị gây nhiễu

- Âm thanh khác không phải tiếng vỗ tay cũng có thể làm mạch hoạt động

5.3 Hướng phát triển:

- Tích hợp vào các món đồ chơi.

- Ứng dụng vào làm đèn ngủ, đèn bàn, đèn trang trí,…

- Ứng dụng vào các công trình Smart Home

CHƯƠNG 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 TIMER NE/SA/SE555/SE555C DATASHEET

2 IC 4017 DATASHEET

3 555 TIMER IC – WIKIPEDIA

4 TRANSISTOR BC547 DATASHEET