intTypePromotion=1

Đề tài: Nghiên cứu xây dựng Bảng quảng cáo từ LED Ma trận

Chia sẻ: Nguyen Van Gioi | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:47

1
941
lượt xem
367
download

Đề tài: Nghiên cứu xây dựng Bảng quảng cáo từ LED Ma trận

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Quảng cáo luôn là một trong các vấn đề đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của một công ty, doanh nghiệp hay thậm chí là của một cửa hàng. Quảng cáo tốt sẽ đem lại nhiều lợi ích to lớn. Cũng chính vì vậy mà không ngạc nhiên khi hàng năm các doanh nghiệp đã đầu tư rất nhiều vào vấn đề này. Một trong những biện pháp được ưa dùng hiện nay đó là sử dụng bảng quảng cáo bằng đèn LED, vì sự đơn giản, hiện đại, bắt mắt, chi phí hợp lý cũng như tính hiệu quả của nó....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Nghiên cứu xây dựng Bảng quảng cáo từ LED Ma trận

  1. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö Đề tài: Nghiên cứu xây dựng Bảng quảng cáo từ LED Ma trận Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  2. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö MỤC LỤC LỜ I NÓI ĐẦU ................................................................................................................................ 1 CHƯƠNG I. ĐẶ T VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ................................................................... 5 1.1. Lý do chọn đề tài........................................................................................................................ 5 1.2. Mụ c đích và yêu cầu................................................................... Error! Bookmark not defined. 1.2.1. Mục đích.................................................................................... Error! Bookmark not defined. 1.2.2. Yêu cầu ................................ ................................ ...................... Error! Bookmark not defined. 1.3. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................ ............... 5 1.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................................... 5 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN LED ĐƠN ............. 6 2.1. Khái quát chung về LED .......................................................................................................... 6 2.1.1. Lịch sử hình thành đ èn LED ................................................................................................ 6 2.1.2. Khái niệm về LED.................................................................................................................. 6 2.1.3. Ho ạt động của đèn LED ................................................................ ................................ ........ 6 2.1.4. Ưu nhược điểm của đèn LED ................................ ................................ .............................. 7 2.1.5. Ứng dụng củ a đèn LED ................................ ......................................................................... 8 2.2. Phương pháp điều khiển đèn LED................................ ................................ .......................... 8 2.2.1. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................................................ 8 2.2.2. Giới thiệu chung về hệ thống ............................................................................................. 10 2.2.3. Sơ đồ khối củ a m ạch hiển thị dùng ma trận LED .......................................................... 11 2.2.4. Nhiệm vụ của các khố i ........................................................................................................ 11 CHƯƠNG III. THIẾT K Ế PHẦN CỨNG ....................................................................... 20 3.1. Phân tích hệ thống ................................................................................................................... 20 3.1.1. Nguyên lý hoạt động của b ảng điện tử ................................................................ ............. 20 3.1.2. Phân tích hệ thống ................................................................................................................ 21 3.2. Thiết kế tổng quan hệ thống .................................................................................................. 21 3.2.1. Thiết kế tổng quan phần cứng ................................ ................................ ............................ 21 3.2.2. Thiết kế phần cứng ............................................................................................................... 22 CHƯƠNG 4. THIẾT K Ế PHẦN MỀM ............................................................................ 30 4.1. Lưu đồ thu ật toán ................................ ................................ ........ Error! Bookmark not defined. 4.2. Ph ần mềm .................................................................................................................................. 32 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................... 45 5.1. Kết Luận .................................................................................................................................... 45 5.2. Hướng phát triển ...................................................................................................................... 46 Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  3. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö LỜI NÓI ĐẦU ******O()O****** Qu ảng cáo luôn là một trong các vấn đề đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của một công ty, doanh nghiệp hay thậm chí là của một cửa hàng. Quảng cáo tốt sẽ đem lại nhiều lợi ích to lớn. Cũng chính vì vậy m à không ngạc nhiên khi hàng năm các doanh nghiệp đã đ ầu tư rất nhiều vào vấn đề này. Một trong những biện pháp đư ợc ưa dùng hiện nay đó là sử dụng bảng quảng cáo bằng đèn LED, vì sự đ ơn giản, hiện đại, bắt mắt, chi phí hợp lý cũng nh ư tính hiệu quả của nó. Những bảng thông tin, cổng chào hay những bảng LED quảng cáo với màu sắc sặc sỡ, bắt mắt, gây nhiều chú ý ch ắc hẳn đ ã không còn xa lạ đối với người dân, nhất là ngư ời dân đô thị. Qu ảng cáo bằng đ èn LED hiện nay được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực. Nó không chỉ giới hạn bởi việc hiển thị các dòng chữ, các biển hiệu nhấp nháy mà còn có thể hiển thị các hình ảnh đồ họa, các h ình ảnh đầy đủ màu sắc và đặc biệt là có thể hiển thị được cả video. Nó cũng không chỉ giới hạn trong việc quảng cáo trong nhà (indoor), bán ngoài trời (semi – outdoor ) m à còn có th ể quảng cáo ở cả ngoài trời, ngay giữa ban ngày với độ sáng và độ sắc nét cao. Do vậy, em đ ược thầy giáo Nguyễn Xuân Chiến giao cho đề tài:”Nghiên cứu xây dựng Bảng quảng cáo từ LED Ma trận ” làm đề tài thực tập tốt nghiệp. Nhiệm vụ thiết kế : Bảng ma trận LED hiển thị chữ 1 màu đỏ chạy hiệu ứng từ phải qua trái. Hiển thị được đồng hồ kim có cả giờ,phút, giây. Trong thời gian làm đồ án em luôn nhận được sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong khoa Điện tử, đặc biệt là thầy Nguyễn Xuân Chiến và các b ạn sinh viên khác cùng với sự nỗ lực hết mình, em đã hoàn thành bản đồ án một cách tốt nhất. Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế và thời gian có hạn n ên bản đồ án của em hẳn vẫn còn nhiều thiếu sót. Em kính mong nhận đư ợc sự đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn! Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Giới. Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  4. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö Nhận xét của giáo viên hướng dẫn .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... Hà nội, Ngày… tháng 05 năm 2011 GV hướng dẫn: Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  5. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ 1 .1. Lý do chọn đề tài Điện – Điện tử là một trong những lĩnh vực rất phát triển và đánh giá được tốc độ phát triển về kinh tế cũng như khoa học kĩ thuật của một đất nước. Việc phát triển, chế tạo các lọai Chip, các lọai IC tích hợp thông dụng, có ứng dụng nhiều trong thực tế có vai trò to lớn trong quá trình phát triển khoa học kĩ thuật liên quan đến kĩ thu ật điện – điện tử - tự động hóa. Ở Việt Nam công nghệ chế tạo các lọai Chip vi điều khiển, các công ngh ệ tích hợp IC chưa đư ợc chú trọng phát triển, phần lớn còn ứng dụng và phụ thuộc nhiều vào các công ngh ệ tiên tiến của các nước phát triển như: Mỹ, Nhật Bản … đặc biệt là tập đo àn điện tử khổng lồ Intel… Vì vậy việc học tập, tìm hiểu nghiên cứu lại những công nghệ phát triển của các nước bạn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với người học và đóng vai trò không nhỏ trong quá trình phát triển nền giáo dục của nước nhà. 1.2. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đồ án môn học nói riêng và các môn học chuyên ngành Điện tử nói chung là các sinh viên theo học, tìm hiểu và nghiên cứu trong lĩnh vực Điện tử, đồng thời là tất cả những người yêu thích chuyên ngành Điện tử, vì đây là môn học cơ b ản làm nền tảng, trang bị kiến thức cho người học để có thể tự tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu học tập cho các môn học tiếp theo, đồng thời cũng cố kiến thức các môn học đã được học trong thời gian theo học tại trường. 1.3. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đề tài của đồ án môn học : Nghiên cứu xây dựng Bảng quảng cáo từ LED m a trận chủ yếu bằng thực nghiệm. Vì môn học có tính chất lý thuyết, và liên quan mật thiết đến thực tế n ên việc tìm kiếm tài liệu tiếng Việt liên quan đến đề tài là rất khó khăn n ên quá trình hòan thành đồ án môn học chủ yếu bằng các tài liệu do giáo viên hướng dẫn cung cấp cùng sự giúp đỡ của bạn bè, các sinh viên khóa trên và một số tài liệu trên mạng Internet. Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  6. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN LED MA TRẬN 2.1. Khái quát chung về LED 2.1.1. Lịch sử hình thành đèn LED Cách đây 13 năm, đèn LED quả là không tư ởng cho tới khi khoa học công nghệ xuất hiện. Nó đã giải quyết mọi khó khăn còn vướng m ắc. Kể từ đó, đèn LED đ ã tạo nên cuộc cách mạng nhanh chóng. Chúng hiện đang được lắp đặt trong rất nhiều thiết bị, bao gồm cả hệ thống chiếu sáng của bể bơi, đèn đọc… Đèn LED đ ã có mặt từ những thập niên 60, nhưng mà hầu hết chỉ dùng hiển thị thời gian của đồng hồ báo thức hay dung lượng pin của máy ghi h ình. Một thời gian dài, đèn LED đã không được dùng làm nguồn sáng bởi vì chúng chỉ cho ánh sáng đỏ, xanh lá cây và vàng mà không cho ánh sáng trắng. Đến năm 1993, công ty hoá chất Nichia của Nhật Bản cho ra đời loại đèn LED xanh dương, là sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lá cây để cho ra ánh sáng trắng. Sự kiện này đã mở ra một lĩnh vực mới về công nghệ LED. Đèn LED dựa trên công nghệ bán dẫn ngày càng tăng về độ chiếu sáng, hiệu suất và tuổi thọ, giống nh ư bộ xử lý của máy tính, phát triển ngày càng nhanh và giá thành ngày càng giảm theo thời gian. Nh ững năm 1960: Phát minh ra đèn Led ánh sáng đỏ. Nh ững năm 1970: Phát minh ra Led 7 đoạn. Nh ững năm 1980: Phát minh ra led xanh lá cây. Nh ững năm 1990: Phát minh ra led xanh dương là cơ sở để phát triển đ èn led ánh sáng trắng. Nh ững năm 2000: Thời điểm bùng nổ đèn Led chiếu sáng. 2.1.2. Khái niệm về LED LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n. 2.1.3. Hoạt động của đèn LED Hoạt động của đ èn LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn. Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyễn động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận th êm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang. Kết quả là kh ối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống). Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  7. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö Ở b iên giới hai bên m ặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo th ành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó). Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức m àu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lư ợng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn. LED thư ờng có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5 đến 3 V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED th ì không cao. Do đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngư ợc gây ra. Loại LED điện thế phân cực thuận: Đỏ: 1,4 - 1,8V. Vàng: 2 - 2,5V. Xanh lá cây: 2 - 2 ,8V. 2.1.4. Ưu nhược điểm của đèn LED  Ưu điểm + Tuổi thọ cao: Hiện tại đ èn LED cho ánh sáng trắng có tuổi thọ lên tới 50,000 giờ sử dụng liên tục gấp 50 lần so với bóng đèn 60W thông thường. Nếu sử dụng 10 giờ mỗi ngày, thì bóng có th ể sử dụng trong 23 năm. + Lợi ích kinh tế: Đèn LED tiết kiệm 70-80% năng lượng so với các loại bóng đèn thông thường. + Tốt cho thị lực của người sử dụng: Ánh sáng của đèn LED dịu mát, hiệu ứng chói mắt thấp và hoàn toàn không nh ấp nháy hư của bóng huỳnh quang, vốn bị coi là nguyên nhân gây ra bệnh đau nửa đầu và động kinh. + Ít ảnh hưởng tới môi trường: Do phần lớn năng lượng được chuyển hóa th ành quang năng, do đó hiệu ứng nhiệt của đèn LED rất thấp. Nó ho àn toàn không tỏa nhiệt vào môi trường. Các nghiên cứu khoa học cho thấy một bóng LED trung bình tỏa ra một lượng nhiệt 3,4 btu/h (tương đương với 1W), trong khi một bóng đèn dây tóc có độ sáng tương đương tỏa ra nhiệt lượng khoảng 85 btu/h (tương đương với 25W). Ngo ài ra bóng đèn LED không chứa thủy ngân và do đó sẽ ít gây h ại cho môi trường h ơn khi thải bỏ + Thời gian khởi động nhanh: Không giống với bóng đ èn hu ỳnh quang, đèn LED gần như bật sáng ngay lập tức khi được cấp điện. Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  8. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö + Bền vững đặc biệt: Do được làm từ chất liệu nhựa cao cấp nên đèn LED có thể chịu đựng các lực va đập mạnh, hoặc các ảnh hưởng bởi thời tiết như mưa , n ắng …  Nhược điểm + Chi phí sản xuất cao, lắp đặt thi công phức tạp, tốn nhiều thời gian hơn các loại bóng thông thường khác. + Toả nhiệt ở chân đ èn, gây ảnh h ưởng đến các bộ phận liền kề. + Chưa tiện dụng: Đèn LED vẫn là mặt hàng công nghệ cao phải mua từ đại lý của hãng, bộ điều khiển của hãng nào chỉ chạy với đèn LED của đúng h ãng đấy mà thôi. 2.1.5. Ứng dụng của đèn LED + Đèn chiếu sáng sử dụng các LED phát ánh sáng trắng. + LED được dùng để làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện tử, đèn quảng cáo, trang trí, đèn giao thông. + Có nghiên cứu về các loại LED có độ sáng tương đương với bóng đèn bằng khí neon. Đèn chiếu sáng bằng LED được cho là có các ưu điểm như gọn nhẹ, bền, tiết kiệm năng lư ợng. + Các LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa cho đồ điện tử dân dụng. + Ðèn LED có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như đèn đọc, chiếu sáng bể bơi, nhất là cho chiếu sáng quảng cáo ngoài trời tại những nơi khó thay lắp, do có tuổi thọ cao hơn nhiều lần so với bóng đèn neon, đồng thời có nhiều mầu sắc phong phú như: đỏ, xanh lá, xanh da trời, mầu hổ phách... Ở nước ta, đèn LED được ứng dụng để tiết kiệm năng lượng, phục vụ cho quảng cáo, chiếu sáng đô thị. Ðiển hình là việc lắp đặt hệ thống đèn LED tại cầu sông Hàn và Thu ận Phước (TP. Ðà Nẵng). 2.2. Phương pháp điều khiển đèn LED Theo yêu cầu của đồ án: Nghiên cứu xây dựng Bảng quảng cáo từ LED đơn. Hiển thị được dòng chữ chạy: “KHOA ĐIỆN TỬ”. Bảng hiển thị màu đỏ, với kích thước 16x64. Vì vậy ta chia ra làm 2 modul nhỏ với kích thước mỗi modul là 16x32 LED tương đương với một LED ma trận có kích thư ớc 16x32. Sau đó ta điều khiển theo nguyên tắc của LED ma trận. 2.2.1. Cơ sở lý thuyết Dựa trên nguyên tắc như quét màn hình, ta có thể thực hiện việc hiển thị ma trận đèn bằng cách quét theo hàng và quét theo cột. Mỗi LED trên ma trận LED có thể coi như một điểm ảnh. Địa chỉ của mỗi điểm ảnh này được xác định đồng thời bởi mạch Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  9. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö giải m ã hàng và giải mã cột, điểm ảnh này sẽ được xác định trạng thái nhờ dữ liệu đưa ra từ bộ vi điều khiển AT 89C52. Như vậy tại mỗi thời điểm chỉ có trạng thái của một điểm ảnh được xác định. Tuy nhiên khi xác định địa chỉ và trạng thái của điểm ảnh tiếp theo thì các điểm ảnh còn lại sẽ chuyển về trạng thái tắt (nếu LED đang sáng thì sẽ tắt dần). Vì th ế để hiển thị được toàn bộ h ình ảnh của ma trận đèn, ta có thể quét ma trận nhiều lần với tốc độ quét rất lớn, lớn hơn nhiều lần thời gian kịp tắt của đèn. Mắt người chỉ nhận biết được tối đa 24 hình/s do đó n ếu tốc độ quét rất lớn th ì sẽ không nhận ra được sự thay đổi nhỏ của đèn mà sẽ thấy được to àn bộ hình ảnh cần hiển thị. Sơ đồ khối: Giải mã cột Dữ liệu Ma trận đèn Giải mã LED hàng Hình 2.1. Sơ đồ khối dùng ma trận LED Để thực hiện được quét hàng và quét cột thì ma trận LED được thiết kế như sau: + Các LED trên cùng một h àng sẽ được nối các chân d ương với nhau. + Các LED trên cùng một cột sẽ được nối các chân âm với nhau như hình vẽ. Ta có thể mô phỏng một ma trận LED đơn giản 4x4 như sau: Hình 2.2. S ơ đồ thiết kế ma trận LED Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  10. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö Trạng thái của một LED sẽ đ ược quyết định bởi tín hiệu điện áp đi vào đồng thời cả 2 chân. Ví dụ để LED sáng thì điện áp 5v phải đưa vào chân dương và chân âm ph ải được nối đất, LED sẽ tắt khi không có điện áp đưa vào chân dương. Với đề tài này, chúng em chia ra làm 2 modul nhỏ với kích thư ớc mỗi modul là 16x32 LED để hiển thị. Ta có sơ đồ nguyên lý của ma trận LED 8x8: Hình 2.3. S ơ đồ nguyên lý ma trận LED 8x8 2.2.2. Giới thiệu chung về hệ thống Với mục đích tìm hiểu về cách thiết kế và xây d ựng một bảng quảng cáo điện tử bằng đ èn LED đơn giản chúng em xây dựng một hệ thống quang báo với sơ đ ồ khối như sau: Khối điều khiển hiển thị: có ch ức năng xử lý các dữ liệu mà máy tính truyền tới để tạo ra các dữ liệu về mức logic cần cấp cho các LED trong từng cột đồng thờ i điều khiển quá trình cấp nguồn cho led ma trận. Khối này được xây dựng bằng các thủ tục xử lý dữ liệu trên vi điều khiển. Khi nhận được dữ liệu về chuỗi ký tự cần hiển thị thì khối này sẽ tạo dữ liệu về mức logic cần cấp cho LED ma trận. Khi nhận được dữ liệu về màu sắc, Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  11. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö hiệu ứng hiển thị thì khối này sẽ xác định thủ tục gửi dữ liệu cho các khối chốt dữ liệu hàng và cột. 2.2.3. Sơ đồ khối của mạch hiển thị dùng ma trận LED 2.2.4. Nhiệm vụ của các khối  Bộ vi điều khiển 89S52 Đây là nơi lưu giữ chương trình điều khiển chính và dữ liệu cho các mạch giải mã hàng và cột. AT89C52 là m ột hệ vi tính 8 bit đơn chip CMOS có hiệu suất cao, công suất nguồn tiêu thụ thấp và có 4Kbyte bộ nhớ ROM Flash xoá được/lập trình được. Chip này được sản xuất dựa vào công nghệ bộ nhớ không mất nội dung có độ tích hợp cao. AT89S52 có các đ ặc trưng chuẩn sau: 8Kbyte Flash, 256 byte RAM, 32 đường xuất nhập, ba bộ định thời/đếm 16 bit, một cấu trúc ngắt hai mức ưu tiên và 6 nguyên nhân ngắt, một port nối tiếp song công, mạch tạo d ao động và tạo xung Clock trên Chip. Chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, các bộ định thời/đếm, Port nối tiếp và h ệ thống ngắt hoạt động. Mô tả các chân của IC 8952: Hình2.4. S ơ đồ chân IC 89S52 - Vcc: Chân cung cấp điện. - GND: Chân nối đất. Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  12. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö - Port 0: Port 0 là port xuất nhập 8 bit 2 chiều cực D hở. Port 0 còn đ ược cấu hình làm bus đ ịa chỉ (byte thấp) và làm bus dữ liệu đa hợp trong khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và bộ nhớ chương trình ngoài. Port 0 cũng nhận các byte mã trong khi lập trình cho Flash và xuất các byte mã trong khi kiểm tra chương trình. - Port 1: Port 1 là port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo lên bên trong. Khi các logic 1 được ghi lên các chân của port 1, các chân n ày được kéo lên mức cao bởi các điện trở kéo lên bên trong và có thể được sử dụng như là các ngõ vào. Khi làm nhiệm vụ là các port nh ập, các chân của port 1 đang được kéo xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện trở kéo lên bên trong. - Port 2: Port 2 là port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo lên bên trong. Khi các logic 1 được ghi lên các chân của port 2, các chân này đư ợc sử dụng như là các ngõ vào. Khi làm nhiệm vụ port nhập, các chân của port 2 đang được kéo xuống mức thấp do tác động b ên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện trở kéo lên bên trong. Port 2 tạo ra b yte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài, và trong th ời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngo ài sử dụng các địa chỉ 16 bit. - Port 3 : Là port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo lên bên trong. Khi các logic 1 được ghi lên các chân của port 3, các chân này được kéo lên m ức cao bởi các điện trở kéo lên bên trong và có thể được sử dụng như là các ngõ vào. Khi làm nhiệm vụ port nhập, các chân của port 3 đang được kéo xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các đ iện trở kéo lên bên trong. Port 3 còn đ ược sử dụng làm các chức năng khác của AT89C52 : P3.0 gõ vào Port nối tiếp. P3.1 gõ ra Port nối tiếp. gõ vào ngắt ngoài 0. P3.2 gõ vào ngắt ngoài 1. P3.3 gõ vào bên ngoài của bộ định thời 1. P3.4 gõ vào bên ngoài của bộ định thời 0. P3.5 P3.6 điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài. P3.7 điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngo ài. - RST: Ngõ vào Reset. Mức cao trên chân này trong 2 chu kỳ máy trong khi bộ dao động đang hoạt động sẽ Reset AT89S52. Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  13. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö Hình 2.5. Mạch Reset tự động khi khởi động máy Với bài này em thực hiện Reset bằng cách nối chân 9 của 89S51 với nguồn 5V . - ALE: ALE là m ột xung ngõ ra cho phép chốt địa chỉ ALE (Address Latch Enable) cho phép chốt byte thấp của địa chỉ trong thời gian truy xuất bộ nhớ ngoài. Chân này cũng được dùng làm ngõ vào xung lập trình (PROG) trong th ời gian lập trình cho FlashC. Khi ho ạt động bình th ường, xung của ngõ ra ALE luôn luôn có tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động trên chip, có thể được sử dụng cho các mục đích định thời từ bên ngoài vàtạo xung Clock. Tuy nhiên cần lưu ý là một xung ALE sẽ bị bỏ qua trong mỗi chu kì truyxuất của bộ nhớ dữ liệu ngoài. Khi cần, hoạt động cho phép chốt byte thấp của địa chỉ sẽ được vô hiệu hoá bằng cách set bit 0 của thanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ byte là 8E(h). Khi bit này được set, ALE chỉ tích cực trong thời gian thực thi lệnh MOVX hoặc MOVC. Ngư ợc lại chân này sẽ đượckéo lên mức cao. Việc set bit không cho phép hoạt động chốt byte thấp của địa chỉ sẽkhông có tác dụng nếu bộ vi điều khiển đang ở chế độ thực thi chương trình ngoài. - XTAL1 : Ngõ vào đến mạch khuếch đại đảo của mạch dao động và ngõ vào đến mạch tạo xung Clock b ên trong chip. - XTAL2 : Ngõ ra từ mạch khuếch đại đảo của mạch dao động. Để tạo mạch dao động cho vi điều khiển 89C52 hoạt động, chúng em chọn mạch tạo dao động nh ư hình vẽ dưới đây, với các giá trị của linh kiện là: C1 = C2 =30pF. Thạch anh dao động có tần số 12MHz. Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  14. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö Chú ý: C1, C2 = 30 pF ± 10 pF for Crystals = 40 pF ± pF for Ceramic Resonators Hình 2.6. Kết nối của mạch dao dộng  Mạch giải mã hàng Dùng IC 74LS138 (3 đầu vào, 8 đ ầu ra) để giải mã cho các cột của các ma trận LED. Do mỗi thời điểm chỉ có một IC giải m ã được làm việc nên ta phải thiết kế mạch phân kênh đ ể chọn IC làm việc.Ví dụ dùng chân P2.3 & P2.4 của vi điều khiển 89C52 để làm đ ầu vào cho mạch phân kênh. Sơ đồ chân IC 74LS138 Hình 2.7. Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  15. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö Hình 2.8. S ơ đồ chân IC 74L Ta có bảng 1: bảng trạng thái cho mạch phân kênh như sau: H = HIGH Level Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  16. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö L = LOW Level X = Don’t Care G2 = G2A + G2B Hình 2.9. Bảng trạng thái phân kênh Theo nguyên tắc quét ma trận led thì tại mỗi thời điểm ta chỉ cấp nguồn cho một hàng của ma trận do đó có thể dùng 74LS138 để cấp nguồn cho các hàng của ma trận . Các đầu vào ( A,B,C) của 74LS138 sẽ được nối với các chân của IC đệm tăng dòng, các đầu ra của 74LS138 được nối với các cột của ma trận led thông qua một cổng phủ định ( hoặc các bộ đệm dòng cấp nguồn cho hàng ), còn các chân G1 đư ợc nối với dương nguồn,G2A được nối đất, G2B nối với chân cho phép đầu ra của IC đệm tăng dòng .Thông qua việc gửi tín hiệu từ vi điều khiển tới các chân đầu vào của 74LS138 ta có thể chọn đư ợc hàng cần cấp nguồn . Khi mở rộng ma trận ta tăng thêm số lượng IC để cấp nguồn cho tất cả các hàng, các IC này có thể cùng nối chung hoặc riêng chân điều khiển. Hoặc chỉ sử dụng một IC nhưng cấp nguồn đồng thời cho tất cả các ma trận, khi đó một chân của IC sẽ được nối với các h àng của các ma trận khác nhau  Mạch giải mã cột Điều khiển cấp nguồn cho cột dùng 74HC59 Chức năng của 74HC59 74HC595 là bộ ghi dịch 8 bít gồm có : 1 đầu vào cho phép (OE ) 1 đầu vào chọn thanh ghi dịch ( M R ) 1 đầu vào dữ liệu nối tiếp (DS) 1 đầu vào cấp xung cho thanh ghi dịch (SH_CP) 1 đầu vào cấp xung cho thanh ghi chứa (ST_CP) 8 đầu ra 3 trạng thái ( Q1 đến Q7 và Q7’) Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  17. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö Hình2.10. Sơ đồ chân 74HC595 Bảng2 : Chức năng hoạt động của 74HC595 Đầu vào Đầu ra Ch ức năng SH_CP ST_CP OE DS Q7’ Qn MR MR mức thấp dữ liệu chỉ dịch trong thanh ghi d ịch đầu ra kđ X X L L X L không đổi trạng thái Xóa thanh ghi dich nạp dữ liệu X L L X L L  vào thanh ghi chứa Xóa thanh ghi d ịch đầu ra ở X X H L X L Z trạng thái trở kháng cao Dịch chuyển trạng thái cao vào thanh ghi d ịch, giá trị trước đó của bít thứ 6 trong thanh ghi kđ X L H H Q6’  dịch được chuyển sang đầu ra Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  18. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö Q7’ Nội dụng của thanh ghi dịch được chuyển sang thanh ghi kđ X L H X Qn’  chứa và chuyển sang đầu ra Dịch chuyển nội dung của thanh ghi dịch đồng thời nội dung của thanh ghi d ịch cũ được chuyển vào thanh ghi L H X Q6’ Qn’   chứa và các đ ầu ra song song Sử dụng 74HC595để cấp nguồn cho các cột của ma trận Khi dùng 74HC595 để cấp nguồn cho ma trận led ta nối các đầu ra song song của 74HC595 với các chân cấp nguồn cho các cột của ma trận. Đồng thời phải sử dụng 3 chân của vi điều khiển để nối với các chân DS,SH_CP,ST_CP của 74HC595. Các bit dữ liệu mã hóa mức logic cần cấp cho các cột của 1 h àng ma trận sẽ được truyền liên tiếp DS của 74HC595. Để đồng bộ bit th ì vi điều khiển mỗi khi xu ất 1 bit tới chân DS sẽ phát một xung có sườn dương vào chân SH_CP. Sau khi truyền xong hết dữ liệu, để các led trên cột sáng th ì ta phải chuyển dữ liệu trong thanh ghi dịch vào các đầu ra của 74HC595 bằng cách cấp 1 xung sườn dương vào chân ST_TP. Chú ý để IC có thể hoạt động và đ ẩy dữ liệu ra các chân đầu ra thì chân OE ph ải nối đất, chân MR nối dương nguồn. Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  19. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö Hình 2.11. Ghép nối 74HC595 với vi điều khiển để cấp nguồn cho hàng của ma trận Khi mở rộng ma trận led ta ghép nhiều 74HC595 nối tiếp nhau: các chân SH_CP được nối chung với 1 nguồn cấp xung, các chân ST_CP cũng được nối chung với nhau, đầu ra Q7’ của IC phía trước đư ợc nối với đầu vào DS của IC tiếp theo. Khi đó dữ liệu sẽ được dịch đồng bộ từ IC n ày sang IC khác và đầu ra của các IC cũng được chốt đồng bộ. Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
  20. Tr­êng §H C«ng NghiÖp Hµ néi Khoa §iÖn Tö Hình 2.12. Ghép nối tiếp các IC 74HC595 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 3.1. Phân tích hệ thống 3.1.1. Nguyên lý hoạt động của bảng điện tử Nguyên lý hoạt động của bảng điện tử dựa theo nguyên lý hoạt động của các màn hình, đó là sử dụng phương pháp quét hình theo từng dòng.Mỗi dòng gồm nhiều điểm ảnh, mỗi điểm ảnh có thể có một hoặc vài đèn, màu sắc khác nhau. Mỗi đèn được biểu diễn thông qua một bit dữ liệu, bit 1 tương ứng với đèn sáng, bit 0 tương ứn g với đèn tắt. Tại một thời điểm, không phải tất cả các dòng trên màn hình đều sáng nhưng do tốc độ quét nhanh và sự lưu ảnh trên võng mạc tạo cho người nh ìn th ấy hình ảnh liên Nguyễn Văn Giới - Líp TC-C§ §T1 – K7 B¸o C¸o Thùc TËp Tèt NghiÖp
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2