Đồ án thiết kế mạch điện tử

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ
HỆ: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
KHOA : ĐIỆN TỬ 2
KHÓA : 2013-2018

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC
TỰ ĐỘNG DÙNG CẢM BIẾN SIÊU ÂM CÓ HIỂN
THỊ MỰC NƯỚC
Sinh viên thực hiện:
Nhóm: 7
Lớp :

D13CQDT01

TP.HCM, tháng 3 năm 2016


Nhiệm vụ đồ án:
-

Tìm hiểu về nguyên tắc thu phát của cảm biến siêu âm.
+ Khái niệm
+ Nguyên tắc hoạt động

-

Giới thiệu các linh kiện dùng trong mạch
+ Board Arduino
+ Cảm biến siêu âm Srf 05

+ LCD
+ Motor
+Tranzitor C1815
+ Relay
+ Ic ổn áp nguồn 7805.

-

-

BỘ CẢM

Sơ đồ khối :
BỘ
NGUỒN

BIẾN
BỘ XỬ LÍ

BỘ ĐỘNG
CƠ
HIỂN THỊ
LCD

-

Thi công mạch
+ Sơ đồ Layout
+ Chạy thực tế

-

Ngày giao đồ án : 21/01/2016
Ngày hoàn thành đồ án : 24/03/2016

2


-

Tiến độ thực hiện:
Tuần 1: Chia nhóm chọn đề tài, tìm tham khảo tài liệu
Tuần 2: Nộp danh sách, đề cương
Tuần 3: Kết quả nghiên cứu lý thuyết
Tuần 4: Kết quả thiết kế
Tuần 5: Kết quả mô phỏng
Tuần 6: Kết quả thi công
Tuần 7: Test mạch, hiệu chỉnh mạch và soạn slide
Tuần 8: Nộp đồ án (quyển và file) + bảo vệ đồ án.

- Ngày báo cáo đồ án (dự kiến): 17/03/2016

Họ tên GV hướng dẫn: Th.S Trần Quang Thuận
Nội dung và yêu cầu của đồ án đã được thông qua.
TRƯỞNG BỘ MÔN

GV HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HUỚNG DẪN
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

3


MỤC LỤC

4


PHẦN MỞ ĐẦU : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC

LỜI MỞ ĐẦU

Trước tiên chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến ban giám hiệu trường Học
viện công nghệ Bưu Chính Viễn Thông TpHCM đã tạo điều kiện cho chúng em có một
môi trường học tập tốt với cơ sở khang trang đầy đủ tiện nghi, tạo điệu kiện thuận lợi
cho việc học tập và làm đồ án của nhóm em.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đã hướng dẫn tận tình, tạo nhiều điều kiện,
phát huy cho em tính tự học, tự tìm hiểu và khảo sát các linh kiện điện tử và cách thức
hoạt động cùa chúng; hình thành cho chúng em phương pháp nghiên cứu, tìm tòi, tiếp

cận với các công nghệ vi điều khiển.Trau dồi cho tụi em kỹ năng học tập năng động và
sáng tạo, giúp cho chúng em tiếp cận các hệ thống xử lý thông minh trong thực tế một
cách thiết thực hơn. Không có gì quý giá hơn lời cảm ơn, lời cảm ơn chân thành và
kính trọng xin gửi đến các quý thầy cô giáo.
Tự học và nghiên cứu là một vấn đề quan trọng không thể thiếu trong sự nghịêp học
vô bờ. Đồ án này được xây dựng dựa trên những hiểu biết của cả nhóm em có được từ
việc đọc và dịch các tài liệu có liên quan, từ đó đúc kết nên theo cách hiểu của riêng
mình. Bố cục của đồ án này gồm có 3 phần :
 Phần mở đầu : Giới thiệu sơ lược đề tài
 Phần nội dung : Cảm biến siêu âm SRF05 và giao tiếp của SRF05, LCD và
motor với board Arduino Uno R3.
 Phần kết luận : Những vấn đề đúc kết được.
Nhóm em rất mong được sự nhận xét chân tình và đánh giá cụ thể của thầy cùng sự
góp ý của các bạn trong lớp.
Dù đã được bổ sung nhiều lần, nhưng bài đồ án không tránh khỏi những hạn chế và
thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp và phê bình của thầy để tụi em có thể làm tốt
hơn ở những đồ án khác.

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 5


CHƯƠNG 1: MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN SIÊU ÂM
CHƯƠNG 1: MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN SIÊU ÂM
I.

MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN SIÊU ÂM

Pepperl Fuchs sensor

Sick sensor

HC-SR04
Honeywell sensor
Hình 1.1 Một số loại cảm biến siêu âm.
Sóng siêu âm (sonar) là một loại sóng cao tầng mà con người không thể nghe thấy
được. Tuy nhiên, ta có thể thấy được sự hiện diện của sóng siêu âm ở khắp mọi nơi
trong tự nhiên. Ta có các loài động vật như dơi, cá heo ... dùng sóng siêu âm để liên lạc
với nhau, để săn mồi hay định vị trong không gian.
Dựa trên việc quan sát các quan sát hoạt động của chúng, ta thấy được nguyên tắc mà
các loài vật sử dụng sóng âm để định vị rất đơn giản, có thể tóm gọn trong 3 bước sau:
1. Vật chủ phát ra sóng âm
2. Sóng âm này va chạm với môi trường xung quanh và phản xạ lại
Dựa vào thời gian phát / thu, khoảng cách giữa vật chủ và môi trường xung quanh
được tính.

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 6


CHƯƠNG 1: MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN SIÊU ÂM
Việc tính toán khoảng cách cũng còn phụ thuộc rất nhiều vào môi trường truyền
dẫn, ví dụ như sóng âm truyền trong môi trường nước hay kim loại sẽ nhanh
hơn rất nhiều so với sóng âm được truyền trong môi trường không khí. Lưu ý

là sóng âm không thể truyền được trong môi trường chân không.
Cảm biến siên âm có nhiều loại, tùy theo công dụng như để nhận biết vật trong
khoảng cách gần hay xa, nhận biết các vật có tính chất khác nhau và trong
những điều kiện hoạt động khác nhau mà người ta chế tạo các loại cảm biến
siêu âm cũng khác nhau.
1.1. Cảm biến siêu âm và nguyên tắc TOF (Time Of Flight)
Sóng siêu âm được truyền đi trong không khí với vận tốc khoảng 343m/s. Nếu một
cảm biến phát ra sóng siêu âm và thu về các sóng phản xạ đồng thời, đo được khoảng
thời gian từ lúc phát đi tới lúc thu về, thì máy tính có thể xác định được quãng đường
mà sóng đã di chuyển trong không gian. Quãng đường di chuyển của sóng sẽ bằng 2
lần khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngoại vật, theo hướng phát của sóng siêu
âm.Hay khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngại vật sẽ được tính theo nguyên lý
TOF:
d = v • t/2

Hình 1.2 Cảm biến siêu âm và nguyên tắc TOF

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 7


CHƯƠNG 1: MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN SIÊU ÂM
1.2. Tầm quét của cảm biến siêu âm :
Cảm biến siêu âm có thể được mô hình hóa thành một hình quạt, trong đó các điểm ở
giữa dường như không có chướng ngại vật, còn các điểm trên biên thì dường như có c
hướng ngại vật nằm ở đâu đó.

Hình 1.3 Tầm quét của cảm biến siêu âm
1.3. Thông số một số loại cảm biến siêu âm SRF
Range Range Angle
Communi
Echoes** Ranging Time
Sensor
*
Minimu
Maxim
cation
Echoes Thời gian khác
Cảm biến
Angle
Thông tin m Tối um Tối
**
nhau,
*
thiểu
đa
I2C /
SRF02
15 cm 6 m 6 45° 45
Serial I2C
One Một 70 ms 70 ms
SRF02
15 cm m
°
/ Serial
Digital
SRF04

3 cm 3 3 m 3 45° 45
100 μs - 36 ms
Kỹ thuật
One Một
SRF04
cm
m
°
100 μs - 36 ms
số
Digital
SRF05
3 cm 3 4 m 4 45° 45
100 μs - 36 ms
Kỹ thuật
One Một
SRF05
cm
m
°
100 μs - 36 ms
số
SRF08
3 cm 3 6 m 6 45° 45
I2C I2C
17 17
65 ms 65 ms
SRF08
cm
m

°
SRF10
3 cm 3 6 m 6 60° 60
I2C I2C
One Một 65 ms 65 ms
SRF10
cm
m
°
SRF235
10 cm 1.2 m 15° 15
I2C I2C
One Một 10 ms 10 ms
SRF235
10 cm 1,2 m °

Notes Ghi
chú

AA

BC BC
AB AB
AD AD

*: Approximate angle of the sensor cone at 1/2 sensor range (see diagram above).*:
Ước tính góc của hình nón cảm biến ở 1 / 2 cảm biến
**: The number of echoes recorded by the sensor. **: Số vang ghi lại bởi cảm biến.
These are the recorded echoes from the most recent reading, and are overwritten with

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 8


CHƯƠNG 1: MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN SIÊU ÂM
each new ranging. Đây là những tiếng vọng ghi từ đọc gần đây nhất, và được ghi đè
mới bằng mỗi lần khác nhau.
A: These sensors are smaller than the typical (SRF 04 / 05 / 08) size. A: Những cảm
biến nhỏ hơn điển hình (SRF 05/04 / 08) kích thước.
B: Range time can be adjusted down by adjusting the gain. B: Phạm vi thời gian có thể
được điều chỉnh xuống bằng cách điều chỉnh được.
C: This sensor also includes a photocell on the front for light detection. C: cảm biến
này cũng bao gồm một photocell ở mặt trước để phát hiện ánh sáng.
D: Operates at a higher 235kHz frequency. D: Hoạt động ở một tần số 235kHz cao hơn

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 9


CHƯƠNG 2. MỘT SỐ LOẠI BOARD ARDUINO
CHƯƠNG 2. MỘT SỐ LOẠI BOARD ARDUINO

Hình 2.1 Một số loại aduino hiện nay

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 10


CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05
PHẦN NỘI DUNG :
CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05, LCD, Motor VÀ BOARD ARDUINO UNO R3

CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05
3.1. Giới thiệu
Cảm biến siêu âm SRF05: thiết bị gồm có 2 loa - thu và phát - cùng với 5 chân để kết
nối với Arduino. Theo tài liệu của nhà sản xuất thì tầm hoạt động tối đa của cảm biến
này nằm trong khoảng 4m.
Đặc điểm kỹ thuật:
Các cảm biến siêu âm tầm SRF005 phát hiện các đối tượng và con đường do được sử
dụng để tính toán phạm vi đối tượng. Nó đủ nhạy cảm để phát hiện một đường >
3cm ; ở một khoảng cách <4m.
Điện áp - 5V
Hiện tại - 30 mA ; 50 mA Max.
Tần số - 40kHz
Max Range - 4 m
Min cấp - 3 cm
Các mô-đun có thể được sử dụng trong hai chế độ khác nhau:
Single Pin; Dual Pin
Chức năng của các chân này như sau:
1. Vcc: cấp nguồn cho cảm biến.
2. Trigger: kích hoạt quá trình phát sóng âm. Quá trình kích hoạt khi một chu kì

điện cao / thấp diễn ra.
3. Echo: bình thường sẽ ở trạng thái 0V, được kích hoạt lên 5V ngay khi có tín
hiệu trả về, sau đó trở về 0V.
4. Gnd: nối với cực âm của mạch
5. OUT: không sử dụng
The SRF05 is an evolutionary step from the SRF04, and has been designed to increase
flexibility, increase range, and to reduce costs still further.+ SRF05 là một bước phát
triển từ SRF04, được thiết kế để làm tăng tính linh hoạt, tăng phạm vi, ngoài ra còn
giảm bớt chi phí. As such, the SRF05 is fully compatible with the SRF04.

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 11


CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05
+ SRF05 cho phép sử dụng một chân duy nhất cho cả kích hoạt và phản hồi, do đó tiết
kiệm giá trị trên chân điều khiển. When the mode pin is left unconnected, the SRF05
operates with separate trigger and echo pins, like the SRF04. Khi chân chế độ không
kết nối, thì SRF05 hoạt động riêng biệt chân kích hoạt và và chân hồi tiếp, như
SRF04. The SRF05 includes a small delay before the echo pulse to give slower
controllers such as the Basic Stamp and Picaxe time to execute their pulse in
commands.SRF05 bao gồm một thời gian trễ trước khi xung phản hồi để mang lại điều
khiển chậm hơn chẳng hạn như bộ điều khiển thời gian cơ bản Stamps và Picaxe để
thực hiện các xung lệnh.
3.2. Các chế độ của SRF05

Hình 3.1 Các chế độ của SRF05

3.2.1. Chế độ 1 : Tương ứng SRF04 – tách biệt kích hoạt và phản hồi
This mode uses separate trigger and echo pins, and is the simplest mode to use. All
code examples for the SRF04 will work for the SRF05 in this mode. Chế độ này sử
dụng riêng biệt chân kích hoạt và chân phản hồi, và là chế độ đơn giản nhất để sử
dụng. Tất cả các chương trình điển hình cho SRF04 sẽ làm việc cho SRF05 ở chế độ
này. To use this mode, just leave the mode pin unconnected - the SRF05 has an
internal pull up resistor on this pin. Để sử dụng chế độ này, chỉ cần chân chế độ không
kết nối - SRF05 có một nội dừng trên chân này .

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 12


CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05

Hình 3.2 Giản đồ định thời SRF05 ở chế độ 1

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 13


CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05
3.2.2. Chế độ 2 – Dùng một chân cho cả kích hoạt và phản hồi
This mode uses a single pin for both Trigger and Echo signals, and is designed to save

valuable pins on embedded controllers. Chế độ này sử dụng một chân duy nhất cho cả
tín hiệu kích hoạt và hồi tiếp, và được thiết kế để lưu các giá trị trên chân lên bộ điều
khiển nhúng. To use this mode, connect the mode pin to the 0v Ground pin. Để sử
dụng chế độ này, chân chế độ kết nối vào chân mass. The echo signal will appear on
the same pin as the trigger signal. Tín hiệu hồi tiếp sẽ xuất hiện trên cùng một chân với
tín hiệu kích hoạt.
SRF05 sẽ không tăng dòng phản hồi cho đến 700uS sau khi kết thúc các tín hiệu kích
hoạt. You have that long to turn the trigger pin around and make it an input and to have
your pulse measuring code ready.

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 14


CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05
Hình 3.2 Giản đồ định thời SRF05 ở chế độ 2

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 15


CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05
SRF05 = 0
' start with pin lowCalculating the Distance+Tính toán khoảng

cách :
The SRF05 Timing diagrams are shown above for each mode.Giản đồ định thời
SRF05 thể hiện ở hai chế độ trênYou only need to supply a short 10uS pulse to the
trigger input to start the ranging.; Chỉ cần cung cấp một đoạn xung ngắn 10uS kích
hoạt đầu vào để bắt đầu đo khoảng cách.The SRF05 will send out an 8 cycle burst of
ultrasound at 40khz and raise its echo line high (or trigger line in mode 2). It then
listens for an echo, and as soon as it detects one it lowers the echo line again. Các
SRF05 sẽ cho ra một chu kỳ 8 burst của siêu âm ở 40khz và tăng cao dòng phản hồi
của nó (hoặc kích hoạt chế độ dòng 2). Sau đó chờ phản hồi, và ngay sau khi phát hiện
nó giảm các dòng phản hồi lại. The echo line is therefore a pulse whose width is
proportional to the distance to the object. Dòng phản hồi là một xung có chiều rộng tỷ
lệ với khoảng cách đến đối tượng. By timing the pulse it is possible to calculate the
range in inches/centimeters or anything else. Bằng cách đo xung, ta hoàn toàn có thể
để tính toán khoảng cách theo inch / centimét hoặc đơn vị đo khác. If nothing is
detected then the SRF05 will lower its echo line anyway after about 30mS. Nếu không
phát hiện gì thì SRF05 giảm thấp hơn dòng phản hồi của nó sau khoảng 30mS.
The SRF05 can be triggered as fast as every 50mS, or 20 times each second. You
should wait 50ms before the next trigger, even if the SRF05 detects a close object and
the echo pulse is shorter. SRF05 có thể được kích hoạt nhanh chóng với mọi 50mS,
hoặc 20 lần mỗi giây. Nên chờ 50ms trước khi kích hoạt kế tiếp, ngay cả khi SRF05
phát hiện một đối tượng gần và xung phản hồi ngắn hơn. This is to ensure the
ultrasonic "beep" has faded away and will not cause a false echo on the next
ranging.Điều này là để đảm bảo các siêu âm "beep" đã phai mờ và sẽ không gây ra sai
phản hồi ở lần đo kế tiếp.
The other set of 5 pins +Các thiết lập khác của chân 5
The 5 pins marked "programming pins" are used once only during manufacture to
program the Flash memory on the PIC16F630 chip. Chân 5 được đóng nhãn là
"programming pins" được sử dụng một lần duy nhất trong quá trình sản xuất để lập
trình cho bộ nhớ Flash trên chip PIC16F630. The PIC16F630's programming pins are
also used for other functions on the SRF05, so make sure you don't connect anything

to these pins, or you will disrupt the modules operation.Các chương trình của
PIC16F630 pins cũng được sử dụng cho các chức năng khác trên SRF05, nên chắc
chắn rằng không kết nối bất cứ cái gì với các chân này, nếu không sẽ làm gián đoạn
hoạt động mô-đun.
Changing beam pattern and beam width +Thay đổi chùm tia và độ rộng chùm
You can't!Chùm tia của SRF05 có dạng hình nón với độ rộng của chùm là một hàm
của diện tích mặt của các cảm biến và là cố định. Chùm tia của cảm biến được sử dụng
trên SRF05 được biểu diễn bên dưới:

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 16


CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05

Hình 3.3 Chùm sóng phát ra của cảm biến

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 17


CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05
3.3.Hoạt động phát và nhận phản hồi sóng âm cơ bản của SRF05 :
+ Nguyên tắc cơ bản của sonar: là tạo ra một xung âm thanh điện tử và sau đó lắng

nghe tiếng vọng tạo ra khi các làn sóng âm thanh số truy cập một đối tượng và được
phản xạ trở lại. By timing how long it takes for the echo to return, an accurate estimate
can be made of the distance to the object. Để tính thời gian cho phản hồi trở về, một
ước tính chính xác có thể được làm bằng khoảng cách tới đối tượng. The sound pulse
generated by the SRF05 is ultrasonic, meaning that it is above the range of human
hearing. Xung âm thanh tạo ra bởi SRF05 là siêu âm, nghĩa là nó là ở trên phạm vi
nhận xét của con người. While lower frequencies could be used in this type of
application, higher frequencies perform better for short range, high precision needs.
Trong khi tần số thấp hơn có thể được sử dụng trong các loại ứng dụng, tần số cao hơn
thực hiện tốt hơn cho phạm vi ngắn, nhu cầu độ chính xác cao.

Hình 3.4 Hoạt động phát và nhận phản hồi sóng âm của SRF05
+ Một số đặc điểm khác của cảm biến siêu âm SRF05
Mức độ của sóng âm hồi tiếp phụ thuộc vào cấu tạo của đối tượng và góc phản xạ của
nó.

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 18


CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05
+ Vùng phát hiện của SRF05
There are two constraints in this scenario to consider. If the threshold for object
detection is set too close to the sensor then objects on a collision path might be in a
blind spot. - Nếu ngưỡng để phát hiện đối tượng được đặt quá gần với cảm biến, các
đối tượng trên một đường có thể bị va chạm tại một điểm mù. If the threshold is set at
too great a distance from the sensor then objects will be detected which are not on a

collision path (assuming that the width of the robot is less than a meter).Nếu ngưỡng
này được đặt ở một khoảng cách quá lớn từ các cảm biến thì các đối tượng sẽ được
phát hiện mà không phải là trên một đường va chạm.

Hình 3.5 Vùng phát hiện của SRF05
- Một kỹ thuật phổ biến để làm giảm các điểm mù và đạt được phát hiện chiều rộng
lớn hơn ở cự ly gần là thêm một cải tiến bằng cách thêm một đơn vị SRF05 bổ sung và
gắn kết của hai đơn vị hướng về phía trước. If the setup is such that there is a region
where the two detection zones overlap, then an algorithm can be established around
four possible states according to the following truth table:Thiết lập như vậy thì có một
khu vực mà hai khu vực phát hiện chồng chéo lên nhau.

Hình 3.6 Vùng hoạt động của 2 cảm biến SRF05

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 19


CHƯƠNG 4: BOARD ARDUINO UNO R3
CHƯƠNG 4: BOARD ARDUINO UNO R3
4.1 Sơ đồ nguyên lý:

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lí của arduino R3
4.2 Thông số kỹ thuật:
Thông số kỹ thuật của Arduino board được tóm tắt trong bảng :
Vi điều khiển
Điện áp hoạt động

Điện áp vào khuyên dung
Điện áp vào giới hạn
Digital I/O pin
PWM Digital I/O Pins
Analog Input Pins
Cường độ dòng điện trên mỗi I/O pin
Cường độ dòng điện trên mỗi 3.3V pin
Flash Memory

NHÓM 7

ATmega328P
5V
7-12V
6-20V
14 (trong đó 6 pin có khả năng băm xung)
6
6
20 mA
50 mA
32 KB (ATmega328P)
0.5 KB được sử dụng bởi bootloader

LỚP D13CQDT01_N

Trang 20


CHƯƠNG 4: BOARD ARDUINO UNO R3

SRAM
EEPROM
Tốc độ
Chiều dài
Chiều rộng
Trọng lượng

•
•
•
•
•

•

•

2 KB (ATmega328P)
1 KB (ATmega328P)
16 MHz
68.6 mm
53.4 mm
25 g

Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168,
ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED
nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và
hiển thị lên màn hình LCD…..
Năng lượng:
Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài

với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V. Các chân năng lượng
GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO.
5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, nối cực dương của
nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo
ở chân này. Và dĩ nhiên nó luôn là 5V. Mặc dù vậy không được lấy nguồn 5V từ chân
này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn.
RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với
việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.
Lưu ý:
Arduino UNO không có bảo vệ cắm ngược nguồn vào. Do đó phải hết sức cẩn
thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp cho Arduino UNO. Việc
làm chập mạch nguồn vào của Arduino UNO sẽ biến nó thành một miếng nhựa chặn
giấy

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 21


CHƯƠNG 4: BOARD ARDUINO UNO R3
•

•
•
•

•
•

Các chân 3.3V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn ra cho các
thiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào. Việc cấp nguồn sai vị trí có thể
làm hỏng board. Điều này không được nhà sản xuất khuyến khích.
Cấp nguồn ngoài không qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp dưới 6V
có thể làm hỏng board.
Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi điều
khiển ATmega328.
Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của Arduino
UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển.
Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino UNO sẽ
làm hỏng vi điều khiển.
Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của Arduino
UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu không dùng để truyền
nhận dữ liệu, phải mắc một điện trở hạn dòng.
Bộ nhớ
Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:

•

•
•
•

32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ
Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng
cho bootloader nhưng hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này đâu.
2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến khai báo

khi lập trình sẽ lưu ở đây.
1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory):
đây giống như một chiếc ổ cứng mini .
Các cổng vào/ra
Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức
điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân đều có
các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì
các điện trở này không được kết nối).

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 22


CHƯƠNG 4: BOARD ARDUINO UNO R3

Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:

•
•

•

•

2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX)
dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân
này. Kết nối

bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây. Nếu không
cần giao tiếp Serial, không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết
Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép xuất ra xung PWM với độ phân
giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite(). Nói
một cách đơn giản, có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V
thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác.
Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngoài các
chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức
SPI với các thiết bị khác.
LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm nút
Reset, sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13. Khi chân
này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 →
210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên board, có thể
để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu cấp điện áp
2.5V vào chân này thì có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V
→ 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.
Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI
với các thiết bị khác.

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 23


CHƯƠNG 5: LCD16X2
CHƯƠNG 5: LCD16X2
LCD16X2 Là loại text lcd gồm 16 hàng và 2 cột, có 16 chân:

Hình 5.1 Màn hinh LCD
1.
2.
3.
4.
5.

VSS: tương đương với GND - cực âm
VDD: tương đương với VCC - cực dương (5V)
Constrast Voltage (Vo): điều khiển độ sáng màn hình
Register Select (RS): điều khiển địa chỉ nào sẽ được ghi dữ liệu
Read/Write (RW): sẽ đọc (read mode) hay ghi (write mode) dữ liệu? Nó sẽ
phụ thuộc vào gửi giá trị gì vào.
6.
Enable pin: Cho phép ghi vào LCD
7.
D0 - D7: 8 chân dư liệu, mỗi chân sẽ có giá trị HIGH hoặc LOW nếu đang ở
chế độ đọc (read mode) và nó sẽ nhận giá trị HIGH hoặc LOW nếu đang ở chế độ ghi
(write mode)
Backlight (Backlight Anode (+) và Backlight Cathode (-)): Tắt bật đèn màn hình LCD

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 24


CHƯƠNG 6: RELAY

CHƯƠNG 6: RELAY
6.1 Định nghĩ rơ le (relay):
Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện. Nói là một công tắc vì
rơ le có 2 trạng thái ON và OFF. Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có
dòng điện chạy qua rơ le hay không.

Hình 6.1 Một số loại Rơ le
Khi có dòng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và tạo
ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm đóng
hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le. Số tiếp
điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
Rơ le có 2 mạch độc lập nhau họạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây của rơ
le: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay không, hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở trạng
thái ON hay OFF. Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm soát có qua được rơ le
hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.
6.2 Nguyên tắc hoạt động

Dòng chạy qua cuộn dây để điều khiển
rơ le ON hay OFF thường vào khoảng
30mA với điện áp 12V hoặc có thể lên
tới 100mA. Và thấy đó, hầu hết các
con chip đều không thể cung cấp dòng
này, lúc này ta cần có một BJT để
khuếch đại dòng nhỏ ở ngõ ra IC thành
dòng lớn hơn phục vụ cho rơ le.
Hình 6.2 Nguyên tắc hoạt động của
rơle

NHÓM 7

LỚP D13CQDT01_N

Trang 25