Nghiên cứu, thực hiện các mô hình giảng dạy linh kiện điện tử chương thực tập điện tử ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN CÁC MƠ HÌNH
GIẢNG DẠY LINH KIỆN ÐIỆN TỬ
CHƯƠNG THỰC TẬP ÐIỆN TỬ Ô – TÔ
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T2013-74

S KC 0 0 5 3 9 9

Tp. Hồ Chí Minh, 2013


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Danh sách những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài và đơn vị phối
hợp chính

1/ Thành viên tham gia: Đề tài đƣợc thực hiện bởi NGUYỄN VĂN THÌNH là chủ
nhiệm đề tài, các thành viên tham gia:
Lê Văn Chinh:

-TRUNG TÂM ĐIỆN TỬ - LÝ THƯỜNG KIỆT

Nguyễn Thành Đức: - Công ty Điện tử Hưng Long

2/ Đơn vị phối hợp chính:
-TRUNG TÂM ĐIỆN TỬ - LÝ THƯỜNG KIỆT Thiết kế mơ hình thực tạp linh kiện
điện tử ô-tô
- Công ty Điện tử Hưng Long Chế tạo mơ hình thực tập linh kiện điện tử ô-tô

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 1


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

MỤC LỤC
DANH MỤC

TRANG

Phần I: MỞ ĐẦU
I.1. TỞNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN C ỨU TRONG VÀ NGỒI
NƢỚC

8

I.2. TÍNH CẤP THIẾT

8

I.3. MỤC TIÊU

8

I.4. CÁCH TIẾP CẬN

9

I.5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

9

I.6. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

9

Phần II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

10

II.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

11

II.2 GIỚI THIỆU VỀ MƠ HÌNH

16

II.3 PHẦN MỀM SỬ DỤNG THỰC TẬP VI XỬ LÝ

31

II.4. THỰC TẬP TRÊN MƠ HÌNH

39

Phần III. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

55

TÀI LIỆU THAM KHẢO

56

THƢ̣C HIÊN

̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 2


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Danh mục bảng biểu- hình ảnh
Hình 1

Cấu tạo của diode quang

Hình 2

Đặc tuyến truyền đạt điện áp

Hình 3

Mạch khuếch đại vi sai (mạch trừ)

Hình 4

Bộ nguồ n và mạch nạp avr

Hình 5

sơ đồ mạch nạp

Hình 6

Nguồ n board vi xử lý

Hình 5

Mạch nguồn board vi xử lý

Hình 7

Sơ đờ chân Atmega32

Hình 8

Led 7 đoạn A chung

Hình 9

Sơ đồ ma ̣ch led 7 đoa ̣n trên mô hình

Hình 11

Mô hình và sơ đồ mạch LCD

Hình 13

Sơ đồ led ma trận 3 màu

Hình 14

Sơ đồ nút nhấ n

Hình 15

Sơ đồ chân của LM35

Hình 16

Cảm biến nhiệt độ LM35

Hình 17

Mô hình 16 led đơn

Hinh 18

Sơ đồ mạch còi và quạt

Hình 19

Cấ u trúc IC555

Hình 24

Cắ m dây cho mô hình

Hình 25

Sơ đồ mạch mô hình transistor quang

THƢ̣C HIÊN

̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 3


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
PF:

POWER FUSE

MG:
WM:
AM:
VM :
FM :
VS:
AS:
REC:
AVR:
BZ :
LV:
MV :
OC :
UC :
OSC :
DC :

MAGNETIC SWITCHES
WATT METER
AMPERE METER
VOLT METER
FREQUENCY METER
VOLTAGE SWITCH
AMPERE SWITCH
RECTIFIER UNIT
AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR
Buzzer alarm
LOW VOLTAGE
MEDIUM VOLTAGE
Over Current
Under Current
OSCilloscope
Direct Current

AC :
AC:
DC:
LED:
NPN:
PNP:
R:
V:
W:

Alternating Current
Alternating Current
Direct Current

Light Emitting Diode
Negative, Positive, Negative
Positive, Negative, Positive
Resistance, or ohms, or
Volts, or voltage or electromotive force or U
Watts

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 4


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LƢ̣C

Tp. HCM, Ngày 19 tháng 11 năm 2013

THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thơng tin chung:
- Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THỰC HIÊN CÁC MƠ HÌNH GIẢNG DẠY
LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CHƢƠNG THỰC TẬP ĐIỆN TỬ Ô – TÔ
- Mã số: T2013-74/KHCN-GV
- Chủ nhiệm và thanh viên: NGUYỄN VĂN THÌNH
- Cơ quan chủ trì: Đa ̣i ho ̣c Sƣ pha ̣m Kỹ thuâ ̣t Thành phố Hồ Chí Minh.
- Thời gian thực hiện: Tƣ̀ tháng 01 năm 2013 đến tháng 12 năm 2013.
2. Mục tiêu:
Nghiên cƣ́u, chế ta ̣o MƠ HÌNH GIẢNG DẠY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ phục
vụ cơng tác đào tạo.
3. Tính mới và sáng tạo:
- Tính mới: Mô hinh thƣ̣c hiê ̣n đƣơ ̣c chƣ́c năng thử nghiệm , đấu dây, thực hành các
bài tập vi xử lý , các bài tập về linh kiện IC, logic.
- Sáng tạo: Trên một m hình có thể thực hiện rất nhiều bài tập, thí nghiệm về vi xử lý
4. Kết quả nghiên cứu:
- Nghiên cƣ́u lý thuyế t và tí nh toán thiế t kế mô hình thức tập hồn chỉnh.
5. Sản phẩm:
-Mơ hình giảng dạy linh kiện điện tử cơ bản trên ô tô.
6. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
- Hiê ̣u quả: Cung cấ p thiế t bi ̣phu ̣c vu ̣ giảng da ̣y và ho ̣c tâ ̣p.

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 5


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

- Phƣơng thƣ́c chuyể n giao kế t quả nghiên cƣ́u và khả năng áp du ̣ng : Thuyế t minh đề
tài và thiết bị chế tạo thử nghiệm đã đƣợc sử dụng tốt cho công tác giảng dạy tại bô ̣ môn
Điê ̣n tƣ̉ ô tô, khoa Cơ khí Đô ̣ng lƣ̣c trƣờng Đa ̣i ho ̣c Sƣ pha ̣m Kỹ thuâ ̣t Thành phố Hồ Chí
Minh.

Trƣởng Đơn vị

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ và tên)

(ký, họ và tên)

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 6


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
Project title: Research and implementation of teaching models of electronic components
electronic practice chapter - I
Code number: T2013-74/KHCN-GV
Coordinator: Senior Lecturer – Master Van Thinh Nguyen
Implementing institution: University of Technical Education Ho Chi Minh City
Duration: from

01/2013

to

12/2013

2. Objective(s):
Research, manufacturing teaching models of electronic components in service training
3. Creativeness and innovativeness:
Implementation model function testing, wiring, practice exercises processor, the exercise
of IC components, logic
4. Research results:
Theoretical research and design calculations collective consciousness complete model
5. Products:
The model of teaching basic electronic components on a car.
6. Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:
Effective: Provide equipment for teaching and learning
Method of transferring research results and the ability to apply: illustrate topic and use
for teaching effectively of The Automobile Regulator Tester at Department of electronic
automotive at Mechanical Engineering & Dynamitic Department at University of
Technical Education Ho Chi Minh City.

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 7

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

PHẦN I: MỞ ĐẦU
I.1. TỞNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC:
Trên thế giới, việc nghiên cứu – chế tạo thiết bị kiểm tra phục vụ giảng dạy và
học tập trong nhà trƣờng Đại học đã phổ biến, nhƣng còn khá hạn chế trong các
trƣờng ở Việt Nam nói chung và ngành cơ khí động lực ở trƣờng ta nói riêng trong
giai đoạn hiện nay. Do đó, việc chế tạo thiết bị , mơ hình học cụ sao cho hiệu quả,
tiện ích , phù hợp trong giảng dạy thực hành cho khoa Cơ khí Động lực trở nên rất
cần thiết. Nó vừa mang tính khoa học, vừa tiết kiệm thời gian đồng thời giúp ngƣời
học dễ hiểu, dễ thao tác. Qua đó, ngƣời học rút ra đƣợc nhiều kiến thức thực tế, thao
tác chuẩn, tăng hiệu quả quá trình đào tạo.
I.2. TÍNH CẤP THIẾT:
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các công nghệ mới tiên tiến nhất đƣợc
áp dụng để nâng cao đời sống, tăng tính tiện ích cho con ngƣời. Ngành cơng nghệ ơ tơ
cũng khơng nằm ngồi xu thế đó. Các nhà sản xuất xe hơi ln muốn đƣa vào ôtô nhƣ̃ng
hê ̣ thố ng thông minh , tiê ̣n ích. Mà điều này đƣơ ̣c thƣ̣c hiê ̣n trên các điề u khiể n điê ̣n tƣ̉ ,
điề u khiể n lâ ̣p trình
Đề tài thƣ̣c hiê ̣n các mô hiǹ h nhằ m giúp sinh viên đƣơ ̣c thƣ̣c tâ ̣p trên mô hiǹ h để hiề u
sâu hơn về cách hoa ̣t đô ̣ng cơ bản của các linh kiê ̣n điê ̣n tƣ̉ . Giúp sinh viên hiể u rõ cũng
nhƣ thƣ̣c hiê ̣n thƣ̣c tế trên các mô hình linh kiê ̣n điê ̣n tƣ̉ .
Đây là một nghiên cứu ứng dụng tạo ra mô hình dùng để giảng dạy tại các trƣờng Đại
học và ứng dụng kỹ thuật Vi điều khiển để giải quyết một bài toán thực tế. Việc chế tạo
thành cơng sẽ rất hữu ích, giúp sinh viên có những sáng tạo hiệu quả trong học tập cũng
nhƣ khi công tác sau này.
Đặc biệt, các trƣờng đào tạo nghề CKĐL hiện đang rất cần các mô hình đào tạo về
các linh kiện điện tử trong thực tập cơ bản Điện ơ tơ.
I.3. MỤC TIÊU:
- Nghiên cứu, tính tốn lý thuyết làm cơ sở chế tạo thƣ̉ nghiê ̣m mô hình học cụ
phục vụ cơng tác đào tạo.

- Nắm vững cơ sở lý thuyết, các quá trình vật lý, đặc tuyến của các lịnh kiện bán dẫn
để làm nền tảng cho q trình thiết kế mơ hình.
- Chế tạo thành cơng mơ hình GIẢNG DẠY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ.
Sử dụng làm tài liệu giảng dạy về các linh kiện bán dẫn , môn Thực tập điện ô tô

I.4. CÁCH TIẾP CẬN:

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 8


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Qua nghiên cứu lý thuyết, đồng thời tiếp cận các cơ sở sản xuất , sữa chữa ơ tơ để
ttừ đó tìm phƣơng án thiết kế và chế tạo thử nghiệm thi ết bị đáp ứng đƣợc mục tiêu đã
đặt ra.
I.5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
 Tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin có liên quan.
 Nghiên cứu các tài liệu và mơ hình có liên quan.
 Để hồn thành đƣợc đề tài, đã kết hợp nhiều phƣơng pháp nghiên cứu. Trong đó
đặc biệt là đọc nhiều tài liệu về linh kiện bán dẫn, linh kiện vi xử lý, các phần
mềm viết code , các sơ đồ mạch kết nối của ECU. Các tài liệu về kỹ thuật điện tử,
vi mạch.
I.6. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:
- Đối tƣợng nghiên cứu: Mô hình thực tập GIẢNG DẠY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ
- Phạm vi nghiên cứu: Lý thuyết, tính tốn thiết kế và chế tạo thử nghiệm.

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 9


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

II.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
II.1.1 CÁC DẠNG TÍN HIỆU ĐIỆN:
Các dạng tín hiệu trên ơ tơ có hai dạng: Thông tin dạng tƣơng tự (anlanog) thƣờng
hiển thị thông qua các loại đồng hồ chỉ báo bằng kim và thông tin dạng số (digital) sử
dụng tín hiệu từ các cảm biến khác nhau
- Tín hiệu dạng tƣơng tự (analog):
Tín hiệu analog là tín hiệu liên tục,đồ thị biểu diễn tín hiệu analog là một đƣờng
liên tục(ví dụ sin,cos,hoặc đƣờng cong lên xuống bất kỳ), analog có nghĩa là tƣơng tự,
tƣơng tự có nghĩa là tín hiệu lúc sau cũng có dạng tƣơng tự nhƣ lúc trƣớc đó, nói tƣơng
tự khơng có nghĩa y chang mà có nghĩa tƣơng tự về bản chất tín hiệu, nhƣng sẽ khác về
cƣờng độ tín hiệu lúc sau so với lúc trƣớc.
- Tín hiệu dạng số (digital):
Tín hiệu digital là tín hiệu số, chỉ bao gồm hai mức cao và thấp (trong máy tính là
0 và 1), tức là không liên tục. Trong điện tử và máy tính, điện thế cao đại diện cho mức
1, thấp cho mức 0. Tín hiệu digital ở ô tô thƣờng là 5V và 0V.

II.1.2. HỌ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ HAI LỚP VÀ ỨNG DỤNG
1- TIẾP GIÁP P - N
Tiếp giáp P-N gồm có một khối chất bán dẫn loại N và một khối chất bán dẫn

loại P ghép lại với nhau nhƣ hình 3.4

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 10


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

II.1.3 . ĐI-ỐT BÁN DẪN
- Cấu tạo, ký hiệu
Đi ôt bán dẫn đƣợc cấu tao từ một mặt ghép n-p với mục đích sử dụng nó nhƣ một
van điện. Tùy theo diện tích của phần tiếp xúc giữa hai lớp n và p mà ngƣời ta gọi là đi
ôt tiếp điểm hay đi ốt tiếp mặt. Trong sơ đồ nguyên lý đi ôt thông thƣờng đƣợc ký hiều
nhƣ ở hình 3.10a, còn hình 3.10b là ký hiệu của đi ôt ổn áp. Trên ký hiệu A-anot-cực
dƣơng với lớp P, K-catot- cực âm ứng với bán dẫn loại N.

- Diode phát quang (Led)
Diode phát quang là diode phát ra ánh
sáng khi nó đƣợc kích thích. Sự phát sinh của
ánh sáng dựa trên nguyên tắc khi một vật bị đun
nóng nó sẽ xuất hiện các hạt photon. Điều kiện
để photon phát sinh là có sự tập trung cao độ của
electron và lỗ trống. Ánh sáng phát ra trong quá
trình tái hợp điện tử và lỗ trống ở trong cấu trúc
và vùng tiếp giáp PN.

Hình 3.15: Cấu tạo của diode quang

- ỨNG DỤNG DIODE VÀ DIODE ZENER TRÊN ÔTÔ
Diode đƣợc ứng dụng rất nhiều trong các hệ thống và thiết bị điện của ơ tơ, nó
dùng để ngăn dòng điện ngƣợc nhằm bảo vệ cho các linh kiện điện tử, dùng để chuyển
dòng điện xoay chiều của máy phát điện xoay chiều thành dòng điện một chiều cung cấp
cho các phụ tải, …

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 11


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

II.1.4 HỌ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ BA LỚP VÀ ỨNG DỤNG
TRANSISTOR LƢỠNG CỰC (BJT) : Transistor mối nối lƣỡng cực (BJT) đƣợc phát
minh vào năm 1948 bởi John Bardeen và Walter Brittain tại phòng thí nghiệm Bell (ở
Mỹ). Một năm sau nguyên lí hoạt động của nó đƣợc William Shockley giải thích.
BJT là một linh kiện bán dẫn đƣợc tạo thành từ hai mối nối P – N, nhƣng có một
vùng chung gọi là vùng nền.
Tùy theo sự sắp xếp các vùng bán dẫn mà ta có hai loại BJT: NPN, PNP. Cả hai
loại đƣợc trình bày ở hình 4.1 và 4.2.

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 12

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

II.1.5 . KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN VÀ ỨNG DỤNG
- KHÁI NIỆM VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
- Khái niệm về op-amp
Mạch khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier: Op-Amps) có ký hiệu nhƣ
hình sau:

Đây là một vi mạch tƣơng tự rất thông dụng do trong Op-Amps đƣợc tích hợp một
số ƣu điểm sau:
- Hai ngõ vào đảo và không đảo cho phép Op-Amps khuếch đại đƣợc nguồn tín
hiệu có tính đối xứng (các nguồn phát tín hiệu biến thiên chậm nhƣ nhiệt độ, ánh sáng,
độ ẩm, mực chất lỏng, phản ứng hoá-điện, dòng điện sinh học ... thƣờng là nguồn có tính
đối xứng).
- Ngõ ra chỉ khuếch đại sự sai lệch giữa hai tín hiệu ngõ vào nên Op-Amps có độ
miễn nhiễu rất cao vì khi tín hiệu nhiễu đến hai ngõ vào cùng lúc sẽ không thể xuất hiện
ở ngõ ra. Cũng vì lý do này Op-Amps có khả năng khuếch đại tín hiệu có tần số rất thấp,
xem nhƣ tín hiệu một chiều.
- Do các mạch khuếch đại vi sai trong Op-Amps đƣợc chế tạo trên cùng một phiến
do đó độ ổn định nhiệt rất cao.
- Điện áp phân cực ngõ vào và ngõ ra bằng khơng khi khơng có tín hiệu, do đó dễ
dàng trong việc chuẩn hoá khi lắp ghép giữa các khối (module hoá).
- Tổng trở ngõ vào của Op-Amps rất lớn, cho phép mạch khuếch đại những nguồn
tín hiệu có cơng suất bé.
- Băng thơng rất rộng, cho phép Op-Amps làm việc tốt với nhiều dạng nguồn tín
hiệu khác nhau.
- Hoạt động của op-amp
Dựa vào ký hiệu của Op-Amps ta có đáp ứng tín hiệu ngõ ra Vo theo các cách đƣa
tín hiệu ngõ vào nhƣ sau:

- Đƣa tín hiệu vào ngõ vào đảo (Vi- ), ngõ vào không đảo (Vi+ ) nối mass:
Vo = - Av0.Vi- Đƣa tín hiệu vào ngõ vào không đảo, ngõ vào đảo nối mass: Vo = Av0.Vi+

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 13


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

- Đƣa tín hiệu vào đồng thời trên hai ngõ vào (tín hiệu vào vi sai so với mass):
Vout = Av0.(Vi+ -Vi-) = Av0.Vd
Trong đó: .(Vi+ -Vi-) = Vd gọi là tín hiệu vào vi sai.

Hình 5.4: Đặc tuyến truyền đạt điện áp

II.1.6. Nguồn cung cấp
Op-Amps khơng phải lúc nào cũng địi hỏi phải cung cấp một nguồn ổn áp đối
xứng ±15V DC, nó có thể làm việc với một nguồn khơng đối xứng có giá trị thấp hơn

Hình 5.5

II.1.7. Mạch khuếch đại vi sai
Khi có hai hay nhiều tín hiệu tác động đến cả hai ngõ vào cùng một thời điểm,
ngƣời ta dùng mạch khuếch đại vi sai hay còn gọi là mạch trừ nhƣ hình 5.12.
là điện áp vào ngõ vào đảo,
điện áp vào ngõ vào không đảo. Áp dụng
phƣơng pháp xếp chồng cho từng kích thích ngõ vào, ngắn mạch ngõ vào cịn lại.

=-

THƢ̣C HIÊN
̣ MƠ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

=

-

Trang 14


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Hình 5.12: Mạch khuếch đại vi sai (mạch trừ)

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 15


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

II.2 GIỚI THIỆU VỀ MƠ HÌNH

Hình 1: Mơ hiǹ h thƣ̣c tâ ̣p
Mơ hiǹ h đƣơ ̣c thƣ̣c hiê ̣n nhằ m mu ̣c đić h thƣ̣c tâ ̣p cơ bản về vi xƣ̉ lý , biế t cách đi

dây trên chíp thƣ̣c tế đúng với chƣơng trình mình viế t , cách nạp một code cho chíp và
sƣ̣ hoa ̣t đô ̣ng của chíp đúng nhƣ mô phỏng không. Ứng dụng các tín hiệu đầ u vào xuấ t
tín hiệu ra…
Mô hiǹ h gồ m có : Nguồ n chiń h và ma ̣ch na ̣p cho vi xƣ̉ lý , board thƣ̣c tâ ̣p vi xƣ̉
lý, mạch tạo xung IC 555, mạch transitor quang, mạch cầu …
II.2.1 NGUỒN VÀ MẠCH NẠP AVR

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 16


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Nguồ n sƣ̀ du ̣ng dòng điê ̣n DC 12V qua IC ổ n áp 7812 và tụ lọc tạo nguồn ổn
đinh
̣ cho mô hình . Trên board có cầ u chì , diode nhằ m bảo vê ̣ khi châ ̣p nguồ n và nố i
nhầ m cƣ̣c nguồ n khi thƣ̣c tâ ̣p.
Đề thuâ ̣n tiê ̣n cho viê ̣c thƣ̣c tâ ̣p trên mô hiǹ h còn tić h hơ ̣p thêm ma ̣ch
nạp
AVR910 mạch này có ƣu điểm nạp nhanh nhỏ gọn và nạp qua cổng USB dễ dàng
.
Trong phầ n sau sẽ hƣớng dẫn cài đă ̣t driver và cách na ̣p chiṕ sƣ̉ du ̣ng ma ̣ch na ̣p này .

Hình 2: Bợ ng̀ n và mạch nạp avr

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN

̣ CƠ BẢN

Trang 17


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Hình 3: sơ đờ mạch nạp
II.2.2 BOARD THƢ̣C TẬP VI XƢ̉ LÝ
Trên board nguồ n đƣơ ̣c cấ p cho tấ t các bô ̣ phâ ̣n có nguồ n trƣ̣c nhƣ chiṕ , lm35,
lcd…
Board gồ m có : bô ̣ phâ ̣n gắ n chip , lcd, led 7 đoa ̣n, led ma trâ ̣n, 16 led đơn, 5 nút
nhấ n, mô ̣t biế n trở , cảm biến nhiê ̣t đô ̣ LM 35 và các
tín hiệu nhƣ quạt, cịi
- Nguồn ni board thƣ̣c tâ ̣p vi xƣ̉ lý
Mạch tạo nguồn: sƣ̉ du ̣ng chiṕ 7805 và các tụ
điện diode ha ̣n dòng đƣ ợc dùng để tạo nguồn 5V ổn
định cho mạch ứng dụng.
Hình 4: Ng̀ n board vi xử lý

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 18


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Hình 5: Mạch ng̀n board vi xử lý

- Đế gắ n chíp
Đế chiṕ đƣơ ̣c cấ p nguồ n cho các chân VCC , AVCC. Các chân nguồn cho chip,
chân VCC (chân 10 cho chip ATmega32), và AVCC (chân 30) với nguồn VCC, các
chân GND và AGND với mass. Các đƣờng nạp chip, các đƣờng này kết nố i v ới các
cổ ng nạp mà không cần tháo chip khỏi mạch, khỏi board. Các đƣờng này đƣơ ̣c bố trí
theo thứ tự chân ma ̣ch na ̣p (GND, VCC, RESET, SCK, MISO, MOSI). Chân các
PORT A,B,C,D đƣơ ̣c nố i tới các chân cắ m , mỗi PORT đƣơ ̣c nố i với header 8 chân thƣ́
tƣ̣ tƣ̀ P0 đến P7.
Vi điều khiển ATMEGA32
Atmega32 là vi điều khiển thuộc họ AVR của hãng Atmel,có 40 chân trong đó
có 32 chân vào/ra (I/O), có 4 kênh điều xung PWM,sử dụng thạch anh ngoài 8MHz.

Nhân AVR kết hợp tập lệnh đầy đủ với 32 thanh ghi đa năng. Tất cả các thanh
ghi liên kết trực tiếp với khối xử lý số học và logic (ALU) cho phép 2 thanh ghi độc
lập đƣợc
lệnh đơn

truy cập trong một
trong 1 chu kỳ đồng

hồ.
gấp

quả là tốc độ nhanh
lần các bộ vi điều

Kết
10

khiển

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

CISC thƣờng.

Trang 19


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Hình 7: Sơ đờ chân Atmega32
At mega32 gồm có 4 port :port A,port B,port C và port D.
Port A gồm 8 chân từ PA0 đến PA7:là cổng vào tƣơng tự cho chuyển đổi tƣơng
tự sang số.Nó cũng là cổng vào/ra hai hƣớng 8 bít trong trƣờng hợp không sử sụng
làm cổng chuyển đổi tƣơng tự,có điện trở nối lên nguồn dƣơng bên trong. Port A cung
cấp đƣờng địa chỉ dữ liệu vào/ra theo kiểu hợp kênh khi dùng bộ nhớ bên ngoài.
Port B gồm 8 chân từ PB0 đến PB7:là cổng vào/ra hai hƣớng 8 bít,có điện trở
nối lên nguồn dƣơng bên trong.Port B cung cấp các chức năng ứng với các tính năng
đặc biệt của Atmega32.
Port C gồm các chân từ PC0 đến PC7:là cổng vào/ra hai hƣớng 8 bit,có điện trở
nối lên nguồn dƣơng bên trong,Port C cung cấp các địa chỉ lối ra khi sử dụng bộ nhớ
bên ngoài và đồng thời cung cấp ứng với các tính năng đặc biệt của Atmega32.
Port D gồm các chân từ PD0 đến PD7:là cổng vào/ra hai hƣớng 8 bít,có điện trở
nối lên nguồn dƣơng bên trong. Port D cung cấp các chức năng ứng với các tính năng
đặc biệt của Atmega32.
Chân nguồn Vcc (chân số 10 và chân số 30):điện áp nguồn nuôi của Atmega32 từ
4.5v đến 5.5v.
Chân Reset (chân số 9):lối vào đặt lại.

Chân GND (chân số 11 và chân 31):chân nối mas.
Chân XTAL1,XTAL2 là hai chân nối thạch anh ngoài (chân số 12 và chân số 13).
Atmega32 sử dụng thạch anh ngoài là 8MHz.
Chân ICP(chân số 20):là chân vào cho chức năng bắt tín hiệu cho bộ định thời/đếm
Chân OC1B(chân số 18):là chân ra cho chức năng so sánh lối ra bộ định thời/đếm

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 20


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Chân INT1,INT0(chân số 16,17):chân ngõ vào ngắt.
ATmega32 có các đặc tính sau:


32Kbytes bộ nhớ ISP Flash với Read-While-Write capacities.



2Kbytes RAM.



1024 bytes EEPROM.



32 đƣờng I/O đa năng.



32 thanh ghi đa năng.



JTAG interface.



On-chip Debug and Program.



3 bộ định thời phức hợp với chế độ so sánh.



Ngắt ngoài và trong.



Bộ truyền nhận nối tiếp USART lập trình đƣợc.



Bộ giao tiếp nối tiếp định hƣớng 2 dây.



8 kênh, 10bit ADC với ngƣỡng vào lựa chọn khác nhau độ lợi lập trình

đƣợc.
- Led 7 đoạn
LED 7 đoạn là một công cụ thông dụng đƣợc dùng để
hiển thị các thông số dƣới dạng các số từ 0 đến 9. Trên mô
hình sử dụng 2 led đôi A chung các chân K mỗi led đƣơ ̣c nố i
chung với header (J20) 8 chân qua điê ̣n trở 470Ω
Các chân K nối với header
(J27) 4chân qua các
transitor C828 nhằ m giảm dòng qua chiṕ khi quét led.

Hình 8: Led 7 đoạn A chung

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 21


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Hình 9: Sơ đờ mạch led 7 đoạn trên mô hình
- LCD
Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) đƣợc sử dụng trong rất
nhiều các ứng dụng của VĐK. LCD có rất nhiều ƣu điểm so với các dạng hiển thị

khác: Nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ
dàng đƣa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau.

Hình 10: lcd 16x2

Bên ca ̣nh lcd có mơ ̣t biế n trở để hiê ̣u chin̉ h đô ̣ tƣơng phản cho lcd
. Các chân
RS,RW,E,DB4,DB5,DB6,DB7 đƣơ ̣c nố i với header (J28) 8 chân nhƣ hình dƣới

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 22


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Hình 11: Mơ hình và sơ đồ mạch LCD
- Led ma trận
Ma trận LED tức Dot Matrix LED là tập hợp
nhiều đèn LED đƣợc bố trí thành dạng “ma trận” hình
chữ nhật hoặc vuông với số hàng là a và số cột là b.
Ma trận LED đƣợc dùng rất nhiều trong các ứng dụng
hiển thị nhƣ các biển quảng cáo, hiển thị thay thế
LCD hoặc thậm chí dùng hiển thị video…Để giảm số
lƣợng các đƣờng điều khiển, trong các ma trận LED
các LED đƣợc nối chung với nhau theo hàng và cột.
Số lƣợng LED trên ma trận LED là axb trong khi số
Hình 12: Cấ u ta ̣o led ma trâ ̣n

lƣợng ngõ ra bằng tổng số hàng và cột:
a + b. Việc điều khiển 1 ma trận LED kích thƣớc lớn đòi hỏi thiết kế một mạch driver và
điều khiển rất phức tạp. Với mục đích làm quen khái niệm ma trận LED, trong phạm vi
bài này chỉ trình bày thao tác với 1 ma trận LED có kích thƣớc 8x8 (8 hàng, 8 cột). ma
trận LED 8x8 thƣờng đƣợc dùng để hiển thị các ký tự trong bảng mã ASCII thay cho
Text LCD. Tuy nhiên, có thể ghép các ma trận LED này lại để hiển thị các loại hình ảnh
bất kỳ có độ phân giải thấp

THƢ̣C HIÊN
̣ MƠ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 23


ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV

Trên mô hình sƣ̉ du ̣ng led 3 màu 24 chân các chân cô ṭ đƣơ ̣c nố i với header 8 chân
qua các transitor C828, các chân hàng màu đỏ nối với một header (J18)và màu xanh một
header(J17).

Hình 13: Sơ đờ led ma trận 3 màu

- Tín hiệu đẩu vào
- Nút nhấn: trên mô hiǹ h bố trí 5 nút nhấn một đầ u nút nhấ n đƣơ ̣c nố i mass
qua điê ̣n trở 1kΩ. chân còn lai đƣơ ̣c nố i với 5 header đơn (J3,J7,J29,J30,J31)

THƢ̣C HIÊN
̣ MÔ HÌNH GIẢNG DA ̣Y ĐIÊN
̣ CƠ BẢN

Trang 24