MẠCH LED NHẤP NHÁY THEO NHẠC (có sơ đồ mạch)

MẠCH LED NHẤP NHÁY THEO NHẠC


MỤC LỤC


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
LED: Light Emitting Diode
IC: Integrated Circuit

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1. Giới thiệu đề tài
Trong thời buổi hiện nay, âm nhạc là thứ không thể tách rời ra khỏi cuộc sống của
chúng ta. Công nghệ ngày càng phát triển, nhiều ứng dụng, thiết bị được sáng tạo ra
nhằm mục đích giải trí cho con người. Một trong số đó là ý tưởng sử dụng đèn LED
nhấp nháy theo nhạc, là nội dung chính của đề tài này “Mạch đèn LED nhấp nháy
theo nhạc” sử dụng IC LM3915.
1.2. Giới thiệu tổng quan về IC
Vi mạch (hay còn gọi tắt là IC) là tổ hợp mạch điện chứa các linh kiện điện tử được
kết nối với nhau nhằm thực hiện một chức năng xác định. Với ý nghĩa là mạch tích
hợp, IC được thiết kế để thực hiện một chức năng tích hợp. Mỗi chân của IC thực
hiện một chức năng khác nhau.


Hình 1.1 Các IC cơ bản


Trang 2/18

CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
TỪNG LINH KIỆN VÀ SƠ ĐỒ KHỐI
2.1. Điện trở
Điện trở là thành phần được thiết kế để tạo ra một sức cản điện nhất định, có nhiệm
vụ chính là giới hạn dòng điện, để đạt được giá trị điện áp và dòng điện theo yêu
cầu của mạch.
- Kí hiệu: R

- Đơn vị đo là Ohm (Ω)
- Được tính bằng công thức:
Với U: hiệu điện thế (V); I: dòng điện qua vật dẫn(A) ; R: giá trị điện trở(Ω)
2.1.1. Điện trở thường
Loại điện trở thông dụng nhất là điện trở than là hỗn hợp của than và các chất khác,
tùy theo tỉ lệ pha trộn mà có giá trị điện trở khác nhau. Bên ngoài có bọc một lớp
cách điện có đánh các vạch màu.


Trang 2/18

Hình 2.1 Điện trở thường

Cách đọc giá trị điện trở
Màu
Đen
Nâu
Đỏ
Cam
Vàng
Lục

Lam
Tím
Xám
Trắng
Nhũ vàng
Nhũ bạc

Trị số
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Sai số

Ví dụ:
- Với điện trở 4 vòng màu: Cam, đỏ, nâu, nhũ vàng
- Với điện trở năm vòng màu: Lục, lam, đen, đỏ, nhũ bạc


Trang 2/18

2.1.2 Biến trở
Biến trở là điện trở có thể thay đổi được giá trị theo ý muốn được sử dụng để điều

chỉnh hoạt động của mạch điện. Trên mỗi biến trở đều ghi giá trị điện trở thuần tối
đa. Biến trở thường có 3 chân: 2 chân hai bên có giá trị điện trở thuần, còn chân ở
giữa là chân có giá trị điện trở thay đổi.

Hình 2.2 Một số loại biến trở

2.2 Đèn LED
LED hay còn gọi là diode phát quang, là các diode có khả năng phát sáng Cũng như
diode LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại
E.


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

Hình 2.3 Cấu tạo của đèn LED

Hình 2.4 Một số loại đèn LED


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

2.3 IC LM3915
2.3.1 Giới thiệu chung về IC LM3915

Hình 2.5 IC LM3915

LM3915 là một khối tích hợp với những mức điện áp cảm ứng, gồm 18 chân, mỗi
chân thực hiện một nhiệm vụ riêng, IC hoạt động ở vùng điện áp từ 3V đến 25V, với

dòng điện ra rất nhỏ chỉ từ 1mA đến 30mA và có thể được điều chỉnh, ta có thể
dùng IC này để điều khiển được 10 LED, LCD hoặc đèn huỳnh quang chân không,
nói chung có thể sử dụng nó tùy theo nhu cầu và sở thích của người sử dụng. Nó có
thể cung cấp được mỗi bậc analog là 3dB. LM3915 chứa những chuẩn điện áp có
thể điều chỉnh được và có 10 bước điện áp được chia một cách chính xác nhờ bô
chia điện áp.
Mỗi bật hiển thị trên LM3915 thì thích hợp với tín hiệu dải động, dải động ở đây có
thể là các mức của âm thanh, các cấp độ của ánh sáng hoặc các loại hình dao động.
Những ứng dụng âm thanh bao gồm mức thấp nhất hoặc cao nhất của bộ báo hiệu,
có thể là bộ đếm xung hoặc những tín hiệu có tần số cao.


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

LM3915 sử dụng được ở nhiệt độ từ 0°C cho đến 70°C.

2.3.2 Cấu tạo bên ngoài LM3915

Hình 2.6 Sơ đồ khối bên ngoài của LM3915


ĐỒ ÁN 1

Số thứ tự chân

Tên gọi

1

LED NO.1

2

V-

Chân nối điện áp âm

3

V+

Chân nối điện áp dương

4

DIVIDER (LOW END)

Bộ chia mức thấp

5

SIGNAL INPUT

Tín hiệu ngõ vào

6

DIVIDER (HIGH END)

Bộ chia mức cao

7

REFERENCE OUTPUT

Chuẩn ngõ ra

8

REFERENCE ADJUST

Chuẩn hiệu chỉnh

9

MODE SELECT

Kết nối, điều khiển với khối khác

10

LED NO.10

Hiển thị LED thứ 10

11

LED NO.9

Hiển thị LED thứ 9

12

LED NO.8

Hiển thị LED thứ 8

13

LED NO.7

Hiển thị LED thứ 7

14

LED NO.6

Hiển thị LED thứ 6

15

LED NO.5

Hiển thị LED thứ 5

16

LED NO.4

Hiển thị LED thứ 4

17

LED NO.3

Hiển thị LED thứ 3

18

LED NO.2

Hiển thị LED thứ 2

2.3.3 Cấu tạo bên trong LM3915

Chức năng

Trang 5/18

Hiển thị LED thứ nhất


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

Hình 2.7 Sơ đồ khối bên trong của LM3915


ĐỒ ÁN 1

Trang 5/18

Như trên hình ta thấy, bên trong LM3915 tín hiệu vào được cung cấp cho 10 Opamp
so sánh. Mỗi Opamp có một mức điện áp khác nhau, được định tuyến bởi các điện
trở giảm dần từ 6,63K xuống 1K.
Với Opamp so sánh, có hai đầu vào là V+ và V-, khi V+ > V- thì Opamp sẽ xuất ra
giá trị mức “1”, và ngược lại khi V+ < V- thì Opamp sẽ xuất ra giá trị mức “0”. Vì
Anode của LED được nối với V+ của nguồn tức giá trị mức “1” cho nên để LED
sáng thì Cathode của LED phải nhận được giá trị mức “0”.
Đầu V+ của bộ Opamp được nối với một điện áp tham chiếu giảm dần từ trên
xuống, còn đầu V- được nối vào chân của tín hiệu vào.
Tín hiệu đưa vào chân 5 cứ mỗi 3dB sẽ tăng dần, bộ so sáng Opamp sẽ so sánh để
bật sáng LED theo mức độ âm lượng tương ứng.
2.4 Header 2p
Được sử dụng để kết nối giữa mạch với nguồn và với tín hiệu

Hình 2.8 Header 2p


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

2.5 Sơ đồ khối

Khối nhận tín hiệu

Khối điều khiển

Khối hiển thị

- Khối nhận tín hiệu sẽ nhận tín hiệu âm thanh vào rồi, xử lí thô rồi chuyển sang
khối điều khiển.
- Khối điều khiển sẽ xử lý rồi xuất tín hiệu điều khiển LED sang khối hiển thị.
- Khối hiển thị sẽ hiển thị tín hiệu điều khiển bằng cách nháy LED.


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

CHƯƠNG 3. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG
MẠCH
3.1 Sơ đồ nguyên lý
NGUON 5VDC

D10
K

A

D9

TIN HIEU
K

A

D8

RV2

5

10k
1

92%

3

R1

7
6
4
8

2

1k

VRO
RHI
RLO
ADJ
MODE

2

V-

9

SIG

V+

3

U1
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

10
11
12
13
14
15
16
17
18
1

K

A

D7
K

A

D6
K

A

D5
K

A

D4
LM3915
K

A

D3
K

A

D2
K

A

D1
K

Hình 3.1 Sơ đò nguyên lý

* Thành phần sử dụng trong mạch:
- Nguồn 5VDC
- Tín hiệu audio
- IC LM3915
- 10 đèn LED
- 1 điện trở 1k
- 1 biến trở 10k

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

- 2 Header 2p

* Nguyên lý hoạt động:
Cấp nguồn dương vào chân số 3, nguồn âm vào chân số 2, tín hiệu dương cấp vào
chân số 5, tín hiệu âm cấp vào chân số 4. Chân số 6 nối vào chân số 7 và chân số 8

nối vào điện trở R1 và biến trở RV2 rồi nối xuống mass để điều chỉnh độ sáng của
LED. Chân số 9 nối vào chân số 3 vào cực dương của nguồn để hiển thị LED theo
dạng thanh. Chân số 1, chân số 18 đến chân số 10 nối vào cathode của LED. Anode
của LED được nối tới cực dương của nguồn. Khi đã được cấp nguồn và tín hiệu,
bên trong IC có 10 bộ so sánh, mỗi bộ có một mức điện áp riêng biệt tăng dần từ
LED 1 đến LED 10, khi tín hiệu đi vào, tín hiệu sẽ đi qua 10 bộ so sánh theo mức
điện áp từ thấp đến cao, đi đến đâu nó sẽ so sánh với mức điện áp ở đó, nếu thỏa
mãn điều kiện so sánh nó sẽ cho hiển thị LED sáng, và lần lượt cho đến LED cuối
cùng.


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

3.2 Mô hình mô phỏng
NGUON 5VDC

D10
K

A

D9

TIN HIEU
K

A

D8

RV2

5

R1

2

1k

7
6
4
8
9

SIG
VRO
RHI
RLO
ADJ

MODE
V-

7%

3

2

10k
1

V+

3

U1
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

10
11
12
13
14
15
16
17
18

1

K

A

D7
K

A

D6
K

A

D5
K

A

D4
LM3915
K

A

D3
K

A

D2
K

A

D1
K

Hình 3.2 Mô hình mô phỏng

A


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

3.3 Sơ đồ mạch in

Hình 3.3 Mạch in


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

3.4 Thi công mạch

Hình 3.4 Mạch đã thi công

ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

Hình 3.5 Mạch đang hoạt động

CHƯƠNG 4. NHẬN XÉT
4.1 Hoạt động
- Mạch hoạt động ổn định.


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

- Tuy nhiên số lượng LED còn ít, ở mức âm lượng cao hơn chưa thể hiện rõ được.
4.2 Ưu điểm
- Mạch thiết kế gọn nhẹ.
- Chi phí thi công mạch thấp.
- Dễ dàng áp dụng vào thực tế.
- Lưu động, có thể mang theo bất kì nơi đâu vì sử dụng nguồn pin hoặc nguồn.
laptop thông qua cổng USB.
4.3 Nhược điểm
- Dễ bị hư hỏng nếu không biết cách giữ gìn.
- Còn khá sơ sài và rời rạc.
4.4 Hướng khắc phục
- Nên thiết kế vỏ bọc để bảo vệ mạch.

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN
5.1 Kết luận
- Mạch hoạt động ổn định.

- Thực hiện được đúng theo yêu cầu của đề tài là làm cho LED nhấp nháy theo
nhạc.
5.2 Hướng phát triển
- Tăng số lượng LED hiển thị lên.
- Tích hợp vào thiết bị phát âm thanh (loa) để trở thành một khối đồng nhất.


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] />[2] Linh kiện điện tử : Slide bài giảng. Mã môn học: 402004. Số tín chỉ: 2 / Trần
Công Thịnh .- Tp. Hồ Chí Minh : Đại học Tôn Đức Thắng, 2012
[3] />[4] />