LED MA TRẬN NHẤP NHÁY THEO NHẠC (có sơ đồ mạch và layout)

ĐỒ ÁN 1

LED MA TRẬN NHẤP NHÁY THEO
NHẠC

1


MỤC LỤC

2


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
2.2.1 Sơ đồ khối nguồn........................................................................................... 2
2.3.1 Sơ đồ khối xử lí................................................................................................3
2.3.2 Sơ đồ cấu tạo LM939.......................................................................................3
2.4.1 Khối điều khiển................................................................................................4
2.4.2 Sơ đồ cấu tạo IC NE 555..................................................................................5
2.4.3 Sơ đồ tính xung vuông IC NE 555 ..................................................................6
2.5 LED ma trận........................................................................................................7
3.1 Sơ đồ toàn mạch..................................................................................................8
3.3 Kết quả mô phỏng...............................................................................................9
4.1.1 Ảnh thật biến trở 50k.......................................................................................10
4.1.2 Ảnh thật Domino 2 cổng..................................................................................10
4.1.3 Ảnh thật LED ma trận......................................................................................11
4.1.4 Ảnh thật rào cái................................................................................................11
4.1.5 Ảnh thật dây bus đực cái..................................................................................12
4.1.6 Ảnh thật điện trở..............................................................................................12
4.1.7 Ảnh thật biến trở cúc áo...................................................................................13
4.1.8 Ảnh thật IC NE 5555.......................................................................................13

4.1.9 Ảnh thật IC LM 393.........................................................................................14
4.2.1 Mạch pcb..........................................................................................................15

3


4.2.2 Ảnh thật mạch nguồn.......................................................................................15
4.2.3 Ảnh thật mạch chính........................................................................................16
4.2.4 Mặt sau mạch chính.........................................................................................16

4


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/18

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Giới thiệu về mạch LED ma trận nhấp nháy theo nhạc:
Ngày nay, thời đại ngày càng phát triển kéo theo đó là những nhu cầu cấp thiết về
mặt cuộc sống. Yếu tố giải trí luôn được con người hướng đến và chú trọng không
chỉ riêng về mặt hình thức mà còn quan tâm đến cả mặt thẩm mỹ. Âm nhạc không
chỉ mang đến những giai điệu du dương mang đầy cảm xúc cho người nghe mà bên
cạnh đó còn có thể mang đến nhiều màu sắc mới mẻ. Bắt lấy thị yếu thẩm mỹ của
những con người hiện đại, từ đó khơi nguồn cảm hứng sáng tạo, tôi thực hiện đồ án
1 có tên “ LED MA TRẬN NHẤP NHÁY THEO NHẠC”. Đã có rất nhiều đề tài
được thực hiện làm đèn LED nhấp nháy, nhưng với đề tài này có khác biệt bởi
những ứng dụng vô cùng đơn giản của IC NE 555 và LM393 để tạo ra hiệu ứng đặc
sắc cho LED, nhấp nháy và chuyển đổi của ánh đèn theo điệu nhạc.
1.2 Các yêu cầu kĩ thuật:
Tín hiệu ( nhạc) từ điện thoại chuyển đến mạch qua Jack cắm tai nghe đường kính

3.5mm.
Mạch chính sử dụng IC NE 555 nhằm tạo hiệu ứng nhấp nháy của LED ma trận.
Đồng thời, xử lí tín hiệu từ điện thoại bằng IC LM393 để xác định LED sáng và tắt.
Cuối cùng, sau khi qua xử lí tín hiệu, LED ma trận sẽ hiển thị nhấp nháy theo
nhạc được đặt vào.

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MẠCH
2.1 Sơ đồ khối của mạch:

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 6/18

Nguồn 5V

Tín hiệu từ điện thoại Khối xử lí tín hiệu

2.2 Khối nguồn:

2.2.0 Sơ đồ khối nguồn.
Điện áp nguồn 220 qua biến áp thành 12 được nối qua cầu Diode sẽ thành 12 . Tiếp
theo, điện áp sẽ qua 2 tụ C1 và C2 để bớt nhấp nhô.
Sau đó, sẽ qua IC 7805 thành áp 5 và cuối cùng sẽ qua 2 tụ C3, C4 để hoàn toàn
bằng phẵng.
2.3 Khối xử lí tín hiệu từ điện thoại:

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc

ĐỒ ÁN 1
Trang 7/18

2.3.1 Sơ đồ khối xử lí tín hiệu từ điện thoại.
Khối xử lí tín hiệu từ điện thoại gồm 8 IC LM 393 đặt cạnh nhau.
IC LM393: (IC Opamp so sánh 2 kênh tích hợp). IC được cấu tạo từ 2 opamp so
sánh áp độc lập, được thiết kế với nguồn đơn trong dải điện áp rộng và cả nguồn
đôi. IC LM393 được sử dụng rất rộng rãi trong bộ chuyển đổi tương tự sang số,
mạch so sánh áp, mạch tạo thời gian trễ,...

2.3.2 Sơ đồ cấu tạo LM393
IC LM393 có 8 chân:
Chân 1: Ngõ ra của Opamp so sánh thứ nhất.

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 8/18

Chân 2: Ngõ vào đảo của Opamp so sánh thứ nhất.
Chân 3: Ngõ vào không đảo của Opamp so sánh thứ nhất.
Chân 4: Nối đất.
Chân 5: Ngõ vào không đảo của Opamp so sánh thứ 2.
Chân 6: Ngõ vào đảo của Opamp so sánh thứ 2.
Chân 7: Ngõ ra của Opamp so sánh thứ 2.
Chân 8: Nguồn Vcc 2~36V.
Nếu V(+)>V(-) thì Vout sẽ ở mức cao.
Nếu V(+)

Khối xử lý tín hiệu I/P từ điện thoại sử dụng 4 IC LM393 để so sánh điện áp từ tín
hiệu vào với điện áp chuẩn 5V để điều khiên chân cột của LED ma trận.
2.4 Khối điều khiển:

2.4.1 Khối điều khiển
Khối điều khiển gồm 4 IC NE 555 đặt cạnh nhau.
IC NE 555: Là linh kiện thông dụng được sử dụng rộng rãi để tạo xung vuông và
thay đổi tần số tùy thích.
Các thông số kĩ thuật:
- Nguồn cung cấp từ 3~18V.
- Dòng cung cấp từ 6~15mA.
- Áp logic mức thấp từ 0.03~0.06V
- Áp logic mức cao từ 0.5~15V

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 9/18

2.4.2 Sơ đồ cấu tạo của IC NE 555.
IC NE 555: gồm 2 Opamp, 3 điện trở 1 transitor, 1 flip-flop và có 8 chân.
Chân 1: Nối đất.
Chân 2: Ngõ vào đảo với điện áp so sánh và dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của
một tần so sánh áp. Mạch so sánh ở đây dùng Transitor PNP với mức điện áp 2/3
Vcc.
Chân 3: Ngõ ra logic. Được xác định theo mức 0 và 1. Mức 1 tương ứng gần bằng
Vcc và mức 0 tương ứng gần bằng 0V.
Chân 4: Khi với đất, điện áp ngõ ra sẽ ở mức thấp. Còn khi nối vào Vcc thì ngõ ra
sẽ phụ thuộc vào chân 2 và chân 6.

Chân 5: Giảm nhiễu khi nối tụ xuống đất, giữ cho điện áp chuẩn được ổn định. Có
thể không cần sử dụng.
Chân 6: Ngõ vào không đảo của áp so sánh.
Chân 7: Là một cái khóa điện tử, chân 3 ở mức thấp thì khóa đóng và ngược lại.
Chân 8: Nguồn Vcc.

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 10/18

2.4.3 Sơ đồ tính xung vuông IC NE 555
Tần số của tín hiệu đầu ra là : f=
Chu kỳ của tín hiệu : T =
Thời gian tạo xung = ln2.C.(
Thời gian tạo xung
Từ công thức tạo xung vuông của IC NE 555 như trên, ta chọn tụ C = 10uF và =
330(Ohm). Ngõ ra của NE 555 sẽ được nối vào các chân hàng của LED ma trận
(cực dương) nên ta sẽ chỉ quan tâm đến giá trị . Từ đó, ta sẽ tính toán được giá trị
của là 50k(Ohm).
Khối điều khiển sử dụng bởi 4 IC NE 555 đặt cạnh nhau.Do đó, để có thêm hiệu
ứng khác nhau, ta đặt tương ứng của mỗi NE 555 theo các giá trị khác nhau như
50k, 60k, 70k, 80k. Ngõ ra của mỗi NE 555 sẽ được nối vào hai chân hàng của LED
ma trận.
2.5 LED ma trận:

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc

ĐỒ ÁN 1
Trang 11/18

2.5 LED ma trận.
LED ma trận có hàng và cột tương ứng nhau. Để LED sáng ta cần phải cấp mức cao
cho hàng và mức thấp cho cột.Các ngõ ra của khối xử lí sẽ được nối vào các cột của
LED ma trận.
Các ngõ ra của khối điều khiển sẽ được nối vào các hàng tương ứng với cột của
LED ma trận.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHI TIẾT
3.1 Sơ đồ chi tiết:

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 12/18

3.4 Sơ đồ toàn mạch
3.2 Nguyên lý hoạt động:
Cấp nguồn 5V vào các cổng không đảo và tín hiệu từ Jack cắm tai nghe sẽ được đưa
vào các cổng đảo của khối xử lí tín hiệu từ điện thoại. Sau khi có áp so sánh, các
Opamp sẽ so sánh áp từ hai cổng cho ra các mức tín hiệu ( mức cao và mức thấp) ở
các ngõ ra. Các ngõ ra sẽ được nối vào các cột của LED ma trận. Vì ngõ ra của khối
xử lí tín hiệu chỉ là các mức logic cho nên cần phải cấp nguồn 5V và 1 điện trở 560
(Ohm) để có áp cho các cột của LED ma trận hoạt động.
Đồng thời, ở khối điều khiển, ta cũng cấp nguồn 5V cho các NE 555 để tạo xung
vuông. Mỗi NE 555 có khác nhau nên sẽ tạo thêm hiệu ứng nhấp nháy khác nhau ở
mỗi ngõ ra cho các hàng của LED ma trận. Các ngõ ra của khối điều khiển sẽ được

nối vào các hàng tương ứng với cột của LED ma trận.
3.3 Kết quả mô phỏng:

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 13/18

3.3.1 Kết quả mô phỏng.

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 14/18

CHƯƠNG 4: THI CÔNG MẠCH
4.1 Chọn linh kiện:
- Biến trở 50K(Ohm)

4.5.1 Ảnh thật biến trở 50k
- Domino 2 cổng:

4.1.5 Ảnh thật Domino 2 cổng
- LED ma trận 8x8:

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc

ĐỒ ÁN 1
Trang 15/18

4.1.5 Ảnh thật LED ma trận
- Rào cái:

4.1.5 Ảnh thật rào cái
- Dây bus đực cái:

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 16/18

4.1.5 Ảnh thật dây bus đực cái
- Điện trở:

4.1.5 Ảnh thật điện trở
- Biến trở cúc áo:

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 17/18

4.1.5 Ảnh thật biến trở cúc áo
- IC NE 555:

4.1.5 Ảnh thật IC NE 555
- IC LM393:

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 18/18

4.1.5 Ảnh thật IC LM393

4.2 Thi công mạch:

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 19/18

4.2.1 Mạch pcb

4.2.2 Ảnh thật mạch nguồn

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 20/18

4.2.3 Ảnh thật mạch chính

4.2.4 Mặt sau mạch chính

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 21/18

5.1 Kết quả thi công:
- Mạch chạy ổn định, đúng với kết quả mô phỏng, LED nhấp nháy đẹp theo nhạc.
5.2 Hướng phát triển:
- Có thể ghép thêm nhiều LED ma trận khác màu để có thể tạo nên nhiều màu sắc
đẹp hơn. Bên cạnh đó, ta có thể kết hợp trình diễn âm nhạc với những hiệu ứng
khác như phun nước, chiếu ánh sáng lên mặt nước để tạo thêm nhiều cảm giác sống
động và chân thật hơn.

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc


ĐỒ ÁN 1
Trang 22/18

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. (
5. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của IC 555).
2. ( Datasheet LM393).
3. (Datasheet IC NE 555).

4. ( Cách xác
đinh chân LED ma trận 8x8).

LED ma trận nhấp nháy theo nhạc