Chương 1: Giới thiệu đề tài ( Lý do chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, kết cấu của đề tài) Chương 2: Các linh kiện được thực hiện trong mạch (Điện trở, tụ điện, diode, thạch Anh, PIC16F877A, nút nhấn,LCD 1602A, biến trở, module relay, mạch giảm áp DC LM2596, module điều khiển động cơ, chip led 12V-10W, loa, quạt tản nhiệt, nhôm tản nhiệt CHƯƠNG II: Nội dung và kết quả Trang 14 Chương 3: Nguyên lý hoạt động (Sơ đồ khối và linh kiện dùng trong mô phỏng, nguyên lý hoạt động) Chương 4: Thi công mạch ( Sơ đồ mô phỏng, thiết kế mạch in, thiết kế các chân cho linh kiện, mạch in tổng quát Trang 15 CHƯƠNG 2: CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC THỰC HIỆN TRONG MẠCH 2.Điện trở - Trong điện tử và điện từ học, điện trở của một vật là đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật đó. Đại lượng nghịch đảo của điện trở là điện dẫn hay độ dẫn điện, và là đặc trưng cho khả năng cho dòng điện chạy qua. Điện trở có một số tính chất tương tự như ma sát trong cơ học. Đơn vị SI của điện trở là ohm (Ω), còn của điện dẫn là siemens (S) (trước gọi là "mho" và ký hiệu bằng ℧).
Các linh kiện điện trở - Điện trở của một vật chủ yếu phụ thuộc vào chất liệu làm nên nó. Những vật làm từ chất cách điện như cao su thường có điện trở cao và điện dẫn thấp, trong khi những vật làm từ chất dẫn điện như kim loại thì có điện trở thấp và điện dẫn cao. => Chọn: 2 điện trở 470 Ω, 1 điện trở 1 kΩ, Hình 2.2: Điện trở 470 ohm Trang 16 Hình 2.3: Điện trở 1k ohm 2.Tụ điện - Tụ điện là linh kiện có khả năng tích điện. Tụ điện cách điện với dòng điện một chiều và cho dòng điện xoay chiều truyền qua.
- Tụ điện được chia làm hai loại chính: loại không phân cực và loại có phân cực. - Loại có phân cực thường có giá trị lớn hơn loại không phân cực, trên hai chân của loại phân cực có phân biệt chân nối âm, nối dương rõ ràng, khi gắn tụ có phân cực vào mạch điện, nếu gắn ngược chiều âm dương, tụ phân cực có thể bị hư và hoạt động sai. Ngoài ra người ta còn gọi tên tụ điện theo vật liệu làm tụ. -Ví dụ: tụ gốm, tụ giấy, tụ kẹo, tụ hóa.1: Tụ điện và kí hiệu của tụ Đơn vị của tụ điện - Đơn vị của tụ điện là Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người ta Trang 17 thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như + P (Pico farad) 1 Pico = 1/1000.000 Farad (viết gọn là l nF) + Micro farad 1 Micro = 1/1000.2: Các loại tụ điện Chọn: 1 tụ gốm 1uF, 2 tụ hóa 22pF Hình 2.2: Hình tụ gốm Trang 18 2.
Diode Diode hay còn gọi là Điốt hay điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, nó chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn. -Ký hiệu và hình dạng của diode Diode có ký hiệu và hình dáng như sau: Hình 2.1: Ký hiệu và hình dáng diode Cấu tạo của diode là một linh kiện điện tử bán dẫn, do đó nó được chế tạo bởi hợp chất giữa Silic, Photpho và Bori. 3 nguyên tố này được pha tạp với nhau tạo ra hai lớp bán dẫn loại P và loại N được tiếp xúc với nhau.Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuếch 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.2: Cấu tạo của diode Cực của diode đấu với lớp P được gọi là Anot (kí hiệu là A), cực còn lại đấu với lớp N được gọi là Catot (kí hiệu là K). Đặc tính cơ bản nhất của một diode đó là chỉ cho phép dòng điện đi từ A sang K.
Trang 19 Chọn: 5 Diode 1N4007 1A (1000V) Hình 2. Thạch anh Thạch anh là một linh kiện điện tử được cấu thành từ SiO2 (Tinh thể thạch anh) được mài phẳng và chính xác. Vai trò chủ yếu của thạch anh là tạo ra các xung dao động. Nó hoạt động dựa trên hiệu ứng áp điện – Khi cho một điện áp vào 2 mặt của thạch anh thì nó sẽ bị biến dạng nhưng ngược lại khi tạo một sức ép lên 2 bề mặt của nó thì nó sẽ phát ra điện áp.
Tóm lại, đây là một hiệu ứng có tính thuận nghịch. Ký hiệu và hình dáng thực tế của thạch anh Hình 2. Ký hiệu thạch anh, thạch anh 8MHz Nguyên lý hoạt động của thạch anh: Nguyên lý hoạt động của thạch anhĐối với mạch điện xoay chiều thì hoạt động của thạch anh sẽ biến đổi theo tần số của điện áp đó. Còn khi thay đổi một tần số nào đó thì nó sẽ cộng hưởng.
Tần số cộng hưởng của thạch anh phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của nó. Trang 20 Về bản chất, thạch anh có thể coi như một mạch dao động RLC. Trong đó, mạch tương đương của nó bao gồm một L và một C lắp nối tiếp với nhau. Cả cụm này được lắp song song với một C khác và một R cách điện.
Mỗi một tinh thể thạch anh sẽ có 2 loại tần số cộng hưởng đó là tần số cộng hưởng nối tiếp và tần số cộng hưởng song song. Điểm chung của hai loại tần số này là chúng đều có trị số khác bền vững và gần như không bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài. Một đặc điểm nữa về thạch anh đó là nó có hệ số phẩm chất trong mạch cộng hưởng rất lớn nên tổn hao cực nhỏ.PIC16F877A PIC16F877A là một Vi điều khiển PIC 40 chân và được sử dụng hầu hết trong các dự án và ứng dụng nhúng. Nó có năm cổng bắt đầu từ cổng A đến cổng E.
Nó có ba bộ định thời trong đó có 2 bộ định thời 8 bit và 1 bộ định thời là 16 Bit. Nó hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp như giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C. PIC16F877A hỗ trợ cả ngắt chân phần cứng và ngắt bộ định thời.1 PIC16F877A Thông số kỹ thuật PIC16F877A CPU PIC 8 bit Cấu trúc 8 Kích thước bộ nhớ chương trình (Kbyte) 14 RAM (bytes) 368 Trang 21 EEPROM/HEF 256/HEF Số chân 40 Tốc độ CPU tối đa (MHz) 20 Chọn chân ngoại vi (PPS) Không Bộ tạo dao động bên trong Không Số bộ so sánh 2 Số opamp Không Số kênh ADC 14 Độ phân giải ADC tối đa (bit) 10 ADC với tính toán Không Số bộ chuyển đổi DAC 0 Độ phân giải DAC tối đa 0 Tham chiếu điện áp nội bộ Có Zero Cross Detect Không Số bộ định thời 8 bit 2 Số bộ định thời 16 bit 1 Bộ định thời đo tín hiệu 0 Bộ định thời giới hạn phần cứng 0 Số đầu ra PWM 0 Độ phân giải PWM tối đa 10 Trang 22 Bộ định thời góc Không Bộ tăng tốc toán học Không Số module UART 1 Số module SPI 1 Số module I2C 1 Số module USB 0 Bộ định thời giám sát có cửa sổ (WWDT) Không CRC/Scan Không Bộ tạo dao động được điều khiển bằng số 0 Cap. Touch Channels 11 LCD phân đoạn 0 Nhiệt độ hoạt động tối thiểu (* C) -40 Nhiệt độ hoạt động tối đa (* C) 125 Điện áp hoạt động tối thiểu (V) 2 Điện áp hoạt động tối đa (V) 5.5 Điện áp cao có thể Không Sơ đồ chân PIC16F877A Trang 23 Hình 2.2: Sơ đồ chân PIC16F877A STT Tên chân Mô tả chân 1 MCLR / Vpp MCLR được sử dụng trong quá trình lập trình, chủ yếu được kết nối với programer như PicKit 2 RA0 / AN0 Chân analog 0 hoặc chân 0 của PORTA 3 RA1 / AN1 Chân analog 1 hoặc chân 1 của PORTA 4 RA2 / AN2 / Vref- Chân analog 2 hoặc chân 2 của PORTA 5 RA3 / AN3 / Vref + Chân analog 2 hoặc chân 2 của PORTA 6 RA4 / T0CKI / Chân 4 của PORTA C1out 7 RA5/AN4/SS/C2ou Chân analog 4 hoặc chân 5 của PORTA t 8 RE0 / RD / AN5 Chân analog 5 hoặc chân 0 của PORTE Trang 24 9 RE1 / WR / AN6 Chân analog 6 hoặc chân 1 của PORTE 10 RE2/CS/AN7 Chân 7 của PORTE 11 Vdd Chân nối đất của MCU 12 Vss Chân dương của MCU (+5V) 13 OSC1 / CLKI Bộ dao động bên ngoài / chân đầu vào clock 14 OSC2 / CLKO Bộ dao động bên ngoài / chân đầu vào clock 15 RC0 / T1OSO / Chân 0 của PORT C T1CKI 16 RC1 / T1OSI / Chân 1 của POCTC hoặc chân Timer / PWM CCP2 17 RC2 / CCP1 Chân 2 của POCTC hoặc chân Timer / PWM 18 RC3 / SCK / SCL Chân 3 của POCTC 19 RD0 / PSP0 Chân 0 của POCTD 20 RD1 / PSPI Chân 1 của POCTD 21 RD2 / PSP2 Chân 2 của POCTD 22 RD3 / PSP3 Chân 3 của POCTD 23 RC4 / SDI / SDA Chân 4 của POCTC hoặc chân Serial Data vào 24 RC5 / SDO Chân 5 của POCTC hoặc chân Serial Data ra 25 RC6 / Tx / CK Chân thứ 6 của POCTC hoặc chân phát của Vi điều khiển 26 RC7 / Rx / DT Chân thứ 7 của POCTC hoặc chân thu của Vi điều khiển Trang 25 27 RD4 / PSP4 Chân 4 của POCTD 28 RD5/PSP5 Chân 5 của POCTD 29 RD6/PSP6 Chân 6 của POCTD 30 RD7/PSP7 Chân 7 của POCTD 31 Vss Chân dương của MCU (+5V) 32 Vdd Chân nối đất của MCU 33 RB0/INT Chân thứ 0 của POCTB hoặc chân ngắt ngoài 34 RB1 Chân thứ 1 của POCTB 35 RB2 Chân thứ 2 của POCTB 36 RB3/PGM Chân thứ 3 của POCTB hoặc kết nối với programmer 37 RB4 Chân thứ 4 của POCTB 38 RB5 Chân thứ 5 của POCTB 39 RB6/PGC Chân thứ 6 của POCTB hoặc kết nối với programmer 40 RB7/PGD Chân thứ 7 của POCTB hoặc kết nối với programmer Cổng nối tiếp PIC16F877a PIC16F877a có một cổng nối tiếp trong đó được sử dụng để giao tiếp dữ liệu.
Chân số 25 cũng hoạt động như TX vì vậy nếu bạn muốn thực hiện giao tiếp nối tiếp thì nó sẽ được sử dụng để gửi dữ liệu nối tiếp. Chân 26 cũng hoạt động như RX, vì vậy nếu bạn muốn thực hiện giao tiếp nối tiếp thì nó sẽ được sử dụng để nhận dữ liệu nối tiếp. Ngắt PIC16F877a Trang 26 PIC16F877a có tổng cộng 8 nguồn ngắt.