ARDUINO-GIAO-TIEP-DO-AM

Mục lục:
Đề tài: Arduino giao tiếp cảm biến nhiệt độ hiển thị LCD

Trang

LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................................................2
CHƯƠNG
I:
LÝ
THUYẾT
IN.......................................................3

CƠ

BẢN

1. Tổng

quan
lý
thuyết
in.................................................................................3

VỀ
về

MẠCH
mạch

CHƯƠNG II: TẠO LINH KIỆN, SẮP XẾP LINH KIỆN VÀ NỐI DÂY, KÍCH
THƯỚC CỦA BOARD......................................................................................................5

1. Tạo
2.
3.
4.
5.

linh
kiện
ở
sơ
đồ
nguyên
lý................................................................................5
Sắp xếp nối dây những linh kiện ở trên sơ đồ nguyên
lý...........................................5
Update
PCB
và
kiểm
tra
lỗi
của
dây..........................................................................5
Điều
kiện
nối
dây,
kích
thước,
số

lớp
của
mạch........................................................7
Sắp
xếp
những
linh
kiện
hợp
lý
ở
PCB.....................................................................8

CHƯƠNG
III:
MẠCH
FILE....................................................................9

IN

VÀ

XUẤT

1. Sơ

đồ
nguyên
lý.........................................................................................................9
2. Sơ

đồ
mạch
in
2D....................................................................................................10
3. Sơ đồ mạch in 3D....................................................................................................11
CHƯƠNG
IV:
KẾT
THIỆN.........................................12

LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHIẾU ĐÁNH GIÁ TIỂU LUẬN

1

MẠCH

ĐƯỢC

HOÀN


LỜI NĨI ĐẦU
Mơn học Thiết kế mạch in là mơn kĩ thuật cơ bản quan trọng đối với mỗi sinh viên ngành
Điện Tử - Viễn Thơng.
Trong q trình học 30 tiết môn thiết kế mạch in, tôi đã tiếp thu rất nhiều về cách vẽ
mạch nguyên lí (Schematic), mạch in (PCB).Cách sắp xếp mạch in sao cho hợp lí trong
board mạch và cách đi dây cho các linh kiện. Để làm được điều đó thì thầy dạy mơn học

thiết kế mạch in đã giới thiệu cho tôi về phần mềm dành cho sinh viên Điện Tử - Viễn
Thông, phần mềm Proteus và phần mềm Altium, đây là hai phần mềm cơ bản để tơi có
thể thiết kế được mạch in theo như ý muốn.
Từ những kiến thức tôi đã nêu trên thì tơi đã soạn bài tiểu luận để tổng quát về quá trình
thiết kế mạch in với dạng mạch Arduino giao tiếp cảm biến nhiệt độ hiển thị LCD.
Mặc dù đã cố gắng trong q trình viết, nhưng khơng thể tránh khỏi những sai sót. Mong
nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cơ, để có thể hồn thiện những bài sau này.

2


CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ MẠCH IN
1. Tổng quan lý thuyết về mạch in.
- PCB còn gọi là Print Circuit Board.
- Lớp – Layer: là bề mặt chứa đường mạch in, hai lớp Top và Bottom chứa thêm
những linh kiện. Các lớp giữa – Inner thường chỉ chứa đường tín hiệu.
- Clearance: khoảng cách giữa các đường tín hiệu trên mạch in.
- Width: độ rộng của bo mạch, đường mạch in – line,... như hình 1.1 dưới.

Hình 1.1
-

Via: là điểm nối đường mạch giữa các lớp với nhau, như hình 1.2 dưới.

3


Hình 1.2
-

Một số lỗi thường gặp phải cần khắc phục ở những điểm này như ở hình dưới.

Hình 1.3

Hình 1.4

Hình 1.5
-

Hình 1.3 là nối linh kiện đúng và hợp lệ.
Hình 1.4 là nối linh kiện khơng hợp lệ.
Hình 1.5 là khi hàn thực tế sẽ dễ bị trật linh kiện ra không đều dẫn đến xấu mạch
và không hiệu quả cao.

4


-

Hình 1.6
Hình 1.6 là tổng hợp nối dây hợp lệ và khơng hợp lệ, và rất có nhiều người thường
hay mắc phải những phần này.
CHƯƠNG II: TẠO LINH KIỆN, SẮP XẾP LINH KIỆN VÀ NỐI DÂY,
KÍCH THƯỚC CỦA BOARD

1. Tạo linh kiện ở sơ đồ nguyên lý.
- Một Kit Arduino Mega, biến trở 10K, điện trở 10k, màn hình LCD 16x2, cảm biến

độ ẩm DHT11.
2. Sắp xếp nối dây những linh kiện ở trên sơ đồ nguyên lý.

-

Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.1 là cảm biến độ ẩm DHT11 và điện trở 10k.
Hình 2.2 là màn hình LCD 16x2 dùng để hiển thị thông số.

5


Hình 2.3
- Hình 2.3 là Arduino Mega dùng để điều khiển cảm biến và hiển thị lên màn hình
LCD.
3. Update PCB và kiểm tra lỗi của dây.
- Phần mềm Altium khi vẽ xong mạch sơ đồ nguyên lý, khi Update ta vào Design và
chọn Update PCB hoặc có thể ấn phím tắt P-U để Update PCB giúp ta tiết kiệm
thời gian hơn.
- Khi Update bị lỗi như hình 2.4 thì sơ đồ nguyên lý nối chưa tiếp hoặc có thể do
linh kiện tạo khơng có Footprint thì sẽ hiện ra lỗi và sửa.

Hình 2.4: Hiển thị khi Update PCB lỗi.

Hình 2.5: Hiển thị Update PCB thành công.
Sau khi chỉnh sửa lỗi ở sơ đồ nguyên lý nếu Update có dấu tích xanh có nghĩa đã
thành cơng. Như ở hình 2.5 minh họa trên.
4. Điều kiện nối dây, kích thước, số lớp của mạch.
-

6

-

Đường mạch phải đủ lớn, để đáp ứng nhu cầu cho mạch.
Nối dây theo linh kiện thì đường đi dây khơng được đi theo vng góc 90 độ mà là
phải đi dây theo có đường gấp nghiêng 45 độ hoặc bo trịn như vậy khi dây truyền
ít bị nhiễu.
o Hình minh họa.

Hình 2.6
-

-

Hình 2.7

Hình 2.8

Hình 2.6 là đi dây theo vng góc 90 độ vậy cách đi dây này độ nhiễu rất lớn dẫn
đến mạch hoạt động khơng ổn định.
Hình 2.7 và Hình 2.8 là đi dây hợp lý và đúng tiêu chuẩn của quốc tế thiết kế mạch
điện tử.
Từ đó người ta có cơng thức rằng L > W như ở hình 2.9 dưới đây.

Hình 2.9
Kích thước của dây chạy trong mạch là tùy ý theo tỷ lệ của mạch.
Kích thước của mạch arduino giao tiếp độ ẩm hiển thị LCD của bài tơi thiết kế có
kích thước, nhấn Ctrl + M.
o Chiều dài 115.951 mm

7


o

-

Chiều rộng 97.409 mm

Hình 2.10: Số lớp của board
Số lớp của board gồm có 2 lớp: (thật ra có nhiều lớp nhưng bài đề tài của tôi chỉ
cần 2 lớp)
 Lớp trên là Top Overlay là lớp hiển thị thông số các linh kiện.
 Lớp dưới là Bottom Layer là lớp để nối các linh kiện lại với nhau.

5. Sắp xếp những linh kiện hợp lý ở PCB.
- Như hình 2.10 đó thì trong mạch của tơi thiết kế gồm có biến trở, điện trở, cảm

biển, màn hình LCD và KIT Arduino Mega đã được bố trí sẵn sàng hợp lí.

8


Hình 2.1
-

-

Đường GND thì ta thiết kế chống nhiễu, khi chúng ta vẽ mạch xong thì nên phủ

đồng cho mạch và nên phủ đồng theo đường GND để làm giảm mạch bị nhiễu,
giải nhiệt cho các vi mạch.
Các linh kiện đầu nguồn cần phải sắp xếp gần nhau, các đường tính hiệu phải
thẳng và liên tục từ đầu vào cho đến đầu ra, tránh bị gấp khúc.
Như hình vẽ minh họa trên thì đường dây đi với 45 độ và đó là phương pháp đi
chuẩn của thiết kế mạch PCB.
Và bên cạnh đó thì tơi thêm text vào mạch để tạo sự bản quyền của người thiết kế.
Ví dụ: Mạch đã phủ đồng GND ở hình 2.12 dưới.

9


Hình 2.12

CHƯƠNG III: MẠCH IN VÀ XUẤT FILE
1. Sơ đồ nguyên lý.

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý

10


2. Sơ đồ mạch in 2D.

Hình 3.2: Sơ đồ mạch ở chế độ 2D chụp bởi mặt trên

Hình 3.3: Sơ đồ mạch ở chế độ 2D chụp bởi mặt dưới
11

3. Sơ đồ mạch in 3D.

Hình 3.4: Sơ đồ mạch in chế độ 3D chụp bởi mặt trên

Hình 3.5: Sơ đồ mạch in chế độ 3D chụp bởi mặt dưới
12


CHƯƠNG IV: PHẦN KẾT LUẬN
-

Tổng quan lý thuyết về mạch in.
Phần mềm Altium để hỗ trợ thiết kế mạch tùy ý.
Các bước vẽ mạch in cơ bản.
Thiết kế hoàn thiện mạch Arduino Mega giao tiếp cảm biến độ ẩm hiển thị màn
hình LCD 16x2.
Những hình mơ phỏng 2D và 3D.
Xuất file để gia cơng hoặc cũng có thể xuất file làm mạch thủ công.

13


TÀI LIỆU THAM KHẢO.
1. Giáo trình hướng dẫn thiết kế mạch điện tử với altium designer v1.0.
/>
14