TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI: LED TRÁI TIM RGB Thực hiện: Nhóm – KSTN ĐTVT K59 Đào Nguyên Dương 20140851 Nguyễn Trung Hiếu 20141540 Phạm Văn Khánh 20142317 Đỗ Sơn Tùng 20145083 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Phạm Ngọc Nam Hà Nội, tháng 12/2015 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Ngày tháng năm Giảng viên hướng dẫn LỜI MỞ ĐẦU Cuộc sống ngày phát triển, Điện tử trở thành phần thiếu xã hội lồi người Những sản phẩm điện tử có mặt khắp nơi với máy móc từ đơn giản đèn điện đến phức tạp, tinh vi điện thoại di động, máy tính tạo nên giá trị vật chất cho người đến chip điều khiển hệ thống Xuất phát từ ý tưởng có sản phẩm điện tử nhỏ mà đẹp làm đồ trang trí phịng học làm quà tặng, với kiến thức điện tử học môn Thực tập bản, nhóm em định thực đề tài LED Trái Tim RGB Đây sản phẩm sử dụng linh kiện phổ biến, thân thuộc nên phù hợp với sinh viên bắt đầu học điện tử chúng em Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phạm Ngọc Nam hướng dẫn tận tình, chi tiết suốt trình học tập giúp chúng em hồn thành đề tài Ngoài kiến thức ngành điện tử, chúng em học từ thầy kinh nghiệm, kỹ thiết thực giúp ích cho chúng em thực tốt nhiệm vụ, tập Trong trình thực đề tài lớn này, dù cố gắng vốn kiến thức hạn hẹp nên khơng thể tránh khỏi sai sót Nhóm em mong nhận đóng góp, phê bình, chia sẻ thầy để sản phẩm nhóm hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy! TÓM TẮT ĐỀ TÀI Đề tài LED trái tim RGB sử dụng dòng IC AT89C52 IC 74HC595 để điều khiển khối LED Đề tài thực theo quy trình thiết kế kỹ thuật gồm bước: Xây dựng ý tưởng Lựa chọn phương án tối ưu Mô tả sản phẩm Kiểm tra Lập kế hoạch Chế tạo sản phẩm Thiết kế sơ đồ khối Bàn giao sản phẩm Thiết kế chi tiết khối SUMMARY OF PROJECT This project is Heart by RGB LED using AT89C52 IC and 74HC595 IC to control the LEDs It has been done according to the Engineering design process, include steps: Determine needs Select best alternatives Creat specifications Test Develop plan Manufacture Perform block design Deliver Design each block MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1: XÂY DỰNG Ý TƯỞNG 1.1 Lý chọn đề tài Là sinh viên Bách Khoa, hẳn nhiều bạn có người yêu Mỗi dịp Valentine, giáng sinh năm mới, bạn muốn tặng cho người yêu quà bất ngờ, ý nghĩa đồng thời phải thật độc đáo so với người khác, khiến người ln nhớ tới bạn Chính vậy, xuất phát từ nhu cầu bạn nam sinh viên, nhóm chúng em nảy ý tưởng tạo sản phẩm vừa mang đậm chất sinh viên Bách Khoa – chất kỹ thuật khác biệt so với trường khác, với tạo hình trái tim tuyệt đẹp hệ thống ánh sáng lộng lẫy khiến người nhớ đến bạn Đó sản phẩm LED trái tim RGB mà nhóm chúng em thực 1.2 Ứng dụng sản phẩm Đây sản phẩm mang đậm tính giải trí, có ứng dụng sau: • • • • Làm đồ để tặng người yêu, người thân dịp đặc biệt Làm đồ trang trí nhà, góc học tập, phịng ngủ Làm đồ trang trí hội trại, triển lãm, quán bar Làm đồ trang trí ngày lễ, ngày cưới, ngày kỷ niệm Hình 1.1 Q tặng người thân Hình 1.2 Trang trí qn bar Hình 1.3 Trang trí đám cưới Hình 1.4 Trang trí góc học tập CHƯƠNG 2: MÔ TẢ SẢN PHẨM 2.1 Khái quát sản phẩm Sản phẩm LED trái tim RGB tạo hình theo hình trái tim, bao gồm 228 LED nhiều màu chia thành khối khối LED viền LED bên LED viền gồm 32 LED màu LED bên gồm 196 LED màu Các hiệu ứng LED viền LED bên lập trình ý muốn Hình 2.1 Sơ đồ LED sản phẩm 2.2 Yêu cầu chức Mạch LED có hiệu ứng LED viền hiệu ứng LED bên mô tả kỹ file word yêu cầu sản phẩm đính kèm: hiệu ứng LED viền: 32 LED sáng đồng thời thay đổi màu •  lúc 10 Hình 5.2 Sơ đồ khối nguồn Proteus - LM7805 có chân, chân nối với giắc cắm, chân nối với đất - Tụ điện C4 tụ điện 1uF - Có đèn LED để báo hiệu nguồn cấp vào mạch chưa - Điện áp DC 9V vào từ Adapter qua giắc cắm J16 (được nối vào chân LM7805) - Điện áp DC 5V J17 (được nối vào chân LM7805) hình 5.2 Thiết kế khối điều khiển Hình 5.3 Sơ đồ khối khối điều khiển 22 Bảng 5.3 Các phương án lựa chọn IC cho khối điều khiển Tiêu chí Điểm trung bình IC Giá (HS: 0,05) Dung lượng (HS: 0,3) Tốc độ (HS: 0,3) AT89C52 AT89C51 Ngơn ngữ LT (HS: 0,1) Tính thơng dụng (HS: 0,05) Thông dụng 14.000 VNĐ RAM: 256 0-24 Byte MHz ROM:8KB -55 đến 125oC C, thông dụng Điểm: 9/10 13.000 VNĐ Điểm: 10/10 Điểm: 10/10 -55 đến 125oC Điểm: 10/10 C, thông dụng Điểm: 10/10 Điểm: 10/10 Không thông dụng Điểm: 7/10 C, thông dụng Điểm: 10/10 Không thông dụng Điểm: 7/10 Điểm: 10/10 AT89S51 Nhiệt độ làm việc (HS: 0,2) 16.000 VNĐ Điểm: 7/10 Điểm: 8/10 128 0-24 MHz RAM: Byte ROM:4KB Điểm: 8/10 RAM: 128 Byte ROM:4KB Điểm: 8/10 Điểm: 8/10 Điểm: 10/10 0-33 MHz -55 đến 125oC Điểm: 10/10 Điểm: 10/10 9,35/10 8,65/10 9,1/10 Như vậy, AT89C52 lựa chọn nhóm cho IC điều khiển 23 Hình 5.4 AT89C52 sơ đồ chân Hình 5.5 Sơ đồ lắp mạch AT89C52 Proteus IC AT89C52 nhận lệnh từ code nạp để đưa tín hiệu điều khiển LED bật tắt theo ý muốn Tín hiệu chân từ 10 đến 17, từ 21 đến 28 từ 32 đến 39 điều khiển 24 cung LED bên Do số chân AT89C52 không đủ với số lượng LED viền, nên dùng IC 74HC595 thông dụng dùng để tăng số lượng ngõ Hình 5.6 74HC595 sơ đồ chân Để đủ cho 32 LED viền, LED có chân màu cần điều khiển nên ta dùng 12 IC 74HC595, IC 74HC595 điều khiển LED màu, màu LED điều khiển IC 74HC595 mắc nối quy luật: chân IC trước 24 nối vào chân 14 IC sau IC 74HC595 có chân 11 nối với cổng P1.0 chân 12 nối với cổng P1.1 AT89C52, chân 10 16 nối với VCC, chân 13 chân nối với đất Các chân từ đến 7, 15 IC 74HC595 điều khiển màu LED viền Hình 5.7 Sơ đồ 12 IC74HC595 Proteus 12 IC 74HC595 bố trí theo dịng cột, dịng IC điều khiển màu LED liên tiếp, cột IC đánh số từ U0 đến U3 hình điều khiển màu (Red ,Green, Blue) 32 LED viền 5.3 Thiết kế khối LED hiển thị 25 Hình 5.8 Sơ đồ khối khối LED hiển thị Bảng 5.4 Các phương án lựa chọn LED Loại LED Tiêu chí Khả trộn màu (HS: 0,4) LED bình thường màu (3 màu) Diện tích chiếm chỗ (HS: 0,1) Giá (HS: 0,1) Không đẹp Cần LED 3x350=1.050 trộn điểm nên VNĐ màu chiếm diện tích Điểm: 5/10 Điểm: 6/10 Điểm: 10/10 LED RGB Đẹp trộn Chiếm diện 3.500 chân màu tích VNĐ Điểm: 9/10 Điểm: 10/10 Điểm: 6/10 Độ phức tạp dây (HS: 0,1) LED khó kiểm sốt vị trí điểm, khó nối dây Điểm: 6/10 Tính ổn định (HS: 0,3) Điểm trung bình Dễ cháy bóng 6/10 mắc ngược chiều dịng điện Điểm: 6/10 Dễ nối dây Khó cháy bóng khó khăn có nhiều LED Điểm: 8/10 Điểm: 10/10 9/10 Từ bảng trên, ta dùng loại LED RGB màu loại 5mm vị trí 32 vị trí trái tim, cịn LED bên có màu nên chọn loại LED đỏ thơng thường 3mm 26 Hình 5.9 LED RGB đục màu sơ đồ chân Hình 5.10 LED đỏ thông thường sơ đồ chân 27 CHƯƠNG 6: TEST MẠCH Đây bước vô quan trọng, định thành bại sản phẩm Trong chương trình bày thao tác mô mạch phần mềm Proteus test mạch board mạch trắng 6.1 Test mạch Proteus Để test mạch Proteus, ta phải vẽ sơ đồ nguyên lý chương nạp code cho AT89C52 Chú ý LED RGB khơng có proteus nên mơ ta phải mô LED với màu (Red, Blue, Green) nối chung chân Do có nhiều LED nên việc đánh tên chân xếp LED theo trình tự quan trọng để dễ dàng phát lỗi sai Hình 6.1 Một hiệu ứng sản phẩm mô Proteus 28 6.2 Test mạch board mạch trắng Trong mach thật, LED viền có tới 32 LED với màu nên độ phức tạp cao nên test, nhóm khơng test LED bên trong, test mạch với LED viền liền với màu tương đương với dùng IC74HC595 Ngồi nhóm test khối nguồn dùng Adapter 9V với LM7805 Các bước test mạch board mạch trắng: • Mua linh kiện trị số (mua dư sai sót cần thay linh kiện), mua dây câu, nạp code cho AT89C52, đo kiểm tra linh kiện • Tìm hiểu cách dây bên board mạch trắng, xếp linh kiện, ý LED gần nên phải đảm bảo chân LED không chạm • Kiểm tra thơng mạch • Nối Adapter 9V với nguồn AC 220V với board mạch trắng • Quan sát LED nháy, kiểm tra hiệu ứng Những điểm cần ý q trình test mạch: • Mắc điện trở 100 Ôm vào chân màu LED để tránh hỏng LED • Khi test mạch nhiều, LM7805 nóng nên cần cẩn thận • Khi kiểm tra cần tháo Adapter để đảm bảo an toàn Hình 6.2 Mơ board mạch trắng 29 Hình 6.3 Một số hình ảnh hiệu ứng mơ board trắng 30 CHƯƠNG CHẾ TẠO SẢN PHẨM Trong chương này, nhóm em trình bày thao tác để làm mạch in, hàn linh kiện vào mạch in đồng thời kiểm tra dây xếp linh kiện 7.1 Thiết kế mạch in Thiết kế mạch in lớp Proteus Hình 7.1 Sơ đồ mạch in Proteus (mạch in đổ đồng) 31 Hình 7.2 Hình ảnh 3D mạch in 7.2 Hàn linh kiện vào mạch in Bước thực sau có mạch in đủ linh kiện cần thiết Khi thực bước ta phải có kỹ hàn mạch thành thạo Bảng 7.1 Các linh kiện dùng mạch STT 10 11 12 13 14 15 16 17 Tên linh kiện AT89C52 74HC595 LM7805 C828 Thạch anh 12 Mhz LED RGB LED đỏ thông thường Giắc cắm chân Tụ hóa 1uF Tụ hóa 10uF Tụ gốm 33pF Điện trở 220 Ôm Điện trở 100 Ôm Điện trở 10K Ôm Điện trở Adapter 9V Dây câu đầu Số lượng 12 con 24 con 32 25 15 con con 120 con Trên 100 dây Những điểm cần ý trước, sau hàn mạch: • Kiểm tra tất linh kiện đồng hồ • Hàn để thiếc rơi vị trí, khơng rơi vào vị trí xung quanh đặc biệt vị trí IC • Đối với IC ta hàn chân đế IC sau lắp IC vào sau, khơng hàn trực tiếp để tránh hỏng IC • Khi hàn cần lắp chiều tụ điện, chiều tranzitor, chiều IC • Sau hàn cần kiểm tra mắt thường kiểm tra thông mạch mạch in chân linh kiện 32 Hình 7.3 Mạch in sau gắn linh kiện Sau hàn linh kiện chắn, ta tiến hành nối dây câu vào chân cắm nối LED vào dây Để dễ kiểm tra hiệu ứng ta lắp LED viền lượt 7.3 Hoàn thiện sản phẩm Để hoàn thiện sản phẩm ta cần làm mặt trước sản phẩm bìa tạo hình trái tim Gắn 32 LED viền lên bìa để hồn thiện sản phẩm Hình 7.4 Mặt hiển thị sản phẩm 33 CHƯƠNG 8: BÀN GIAO SẢN PHẨM 8.1 Viết báo cáo, quay video • Sử dụng mẫu báo cáo chuẩn Viện Điện tử viễn thông • Viết báo cáo theo bước quy trình thiết kế kỹ thuật • Báo cáo sử dụng nhiều hình ảnh minh họa trình làm sản phẩm nhóm • Video quay bao gồm đầy đủ q trình làm mạch nhóm 8.2 Bàn giao cho khách hàng • Đóng gói cẩn thận bàn giao cho khách hàng • Bảo hành sản phẩm từ tháng đến năm • Có thể lập trình lại hiệu ứng cho phù hợp với yêu cầu khách hàng • Có thể tạo hình lại mặt hiển thị sản phẩm khơng phải hình trái tim cho thỏa mãn nhu cầu khách 34 KẾT LUẬN Trong trình làm đề tài , chúng em sử dụng thành công AT89C52 để làm IC điều khiển IC 74HC595 việc tăng số lượng LED điều khiển IC khơng đủ số lượng chân đồng thời thành công việc chuyển điện áp AC 220V thành nguồn DC 5V với việc sử dụng Adapter LM7805 Đề tài cải tiến nhiều điểm như: thay đổi code hiệu ứng, thay đổi xếp, màu sắc tăng số lượng LED để đa dạng hóa sản phẩm Qua trình làm việc nhóm làm sản phẩm LED trái tim RGB, chúng em hiểu bước, quy trình thiết kế kỹ thuật sản phẩm Chúng em tạo sản phẩm LED trái tim chưa hồn chỉnh nhiều mặt, khơng tránh khỏi sai sót kinh nghiệm quy báu cho chúng em cho chúng em học tập sau rèn luyện khả hàn mạch lắp linh kiện, khả phán đốn tìm kiếm lỗi sai đơn giản qua đưa những cách giải phù hợp cho vấn đề vướng mắc qua hiểu biết rõ ngành nghề theo đuổi Để hoàn thiện sản phẩm đầu tay này, nhóm chúng em cảm ơn thầy Phạm Ngọc Nam, bạn lớp anh chị khóa giúp đỡ nhóm q trình làm TÀI LIỆU THAM KHẢO Nhóm tham khảo đề tài website: [1] http://www.instructables.com [2] http://sites.google.com/site/blogdientu43/ [3] http://www.alldatasheet.com/ [4] http://mualinhkien.vn 35 36 ... phẩm LED trái tim RGB tạo hình theo hình trái tim, bao gồm 228 LED nhiều màu chia thành khối khối LED viền LED bên LED viền gồm 32 LED màu LED bên gồm 196 LED màu Các hiệu ứng LED viền LED bên... 8: BÀN GIAO SẢN PHẨM 8.1 Viết báo cáo, quay video • Sử dụng mẫu báo cáo chuẩn Viện Điện tử viễn thơng • Viết báo cáo theo bước quy trình thiết kế kỹ thuật • Báo cáo sử dụng nhiều hình ảnh minh... trên, ta dùng loại LED RGB màu loại 5mm vị trí 32 vị trí trái tim, cịn LED bên có màu nên chọn loại LED đỏ thơng thường 3mm 26 Hình 5.9 LED RGB đục màu sơ đồ chân Hình 5.10 LED đỏ thơng thường