Led cube 8x8x8

Chia sẻ: Vu Van Canh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

568
lượt xem 224
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay khi nhu cầu về thông tin quảng cáo rất lớn, việc áp dụng các phương tiện kĩ thuật mới vào các lĩnh vực trên là rất cần thiết . Khi bạn đến các nơi công cộng,khu giải trí bạn dễ dàng bắt gặp những áp phích quảng cáo điện tử.các hệ thống đèn chiếu LED chạy theo các hướng khác nhau với nhiều hiệu ứng, hình ảnh và màu sắc rất ấn tượng. Từ yêu cầu của môn học kĩ thuật...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Led cube 8x8x8

Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động Contents Contents 1 LỜI NÓI ĐẦU 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 3 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 4 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM 17 Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 1
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay khi nhu cầu về thông tin quảng cáo rất lớn, việc áp dụng các phương tiện kĩ thuật mới vào các lĩnh vực trên là rất cần thiết . Khi bạn đến các nơi công cộng,khu giải trí b ạn d ễ dàng b ắt g ặp nh ững áp phích quảng cáo điện tử.các hệ thống đèn chiếu LED ch ạy theo các h ướng khác nhau với nhiều hiệu ứng, hình ảnh và màu sắc rất ấn tượng. Từ yêu cầu của môn học kĩ thuật vi x ử lý trong đo l ường đi ều khi ển và thực tiễn như trên, chúng em quyết định chọn đề tài cho đồ án môn học là: Hiển thị ma trận LED khối 8x8x8. Khi đề tài được mở rộng thì sẽ có khả năng ứng dụng thực ti ễn rất l ớn. Dưới đây em xin trình bày toàn bộ nội dung đồ án: “ Hiển thị ma trận LED khối 8x8x8”.do cô Ths.LÊ THỊ VÂN ANH giảng viên Trường Đại Học Điện Lực hướng dẫn. Nhờ sự chỉ bảo hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo bộ môn đặc biệt là cô Lê Thị Vân Anh và sự cố gắng tìm hiểu thực tế, tham kh ảo các tài liệu liên quan mà nhóm em đã hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên Vũ Văn Cảnh Hoàng Đức Nhân Vũ Thái Long Đỗ Nhật Anh Nguyễn Duy Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 2
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ 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 đ ược xác định đồng thời bởi mạch giải mã hàng và giải mã cột, điểm ảnh này sẽ được xác định trạng thái nhờ dữ liệu đưa ra từ bộ vi điều khi ển AVR ATMEGA32. 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 thế để hiển thị được toàn bộ hình ảnh của ma tr ận đèn, ta có thể quét ma trận nhiều lần với tốc độ quét rất lớn, lớn hơn nhiều l ần th ời gian kip tắt của đèn. Mắt người chỉ nhận biết được tối đa 24 hình /s do đó nếu tốc độ quét rất lớn thì sẽ không nhận ra được sự thay đổi nh ỏ của đèn mà sẽ thấy được toàn bộ hình ảnh cần hiển thị. Sơ đồ khối: Giải mã cột Ma trận đèn Data Giải mã LED hàng Khối LED 8x8x8 gồm 8 tầng ma trận LED,mỗi tầng gồm 64 LED đ ược chia thành 8 hàng ngang và 8 hàng dọc. 64 LED trong 1 tầng được nối chung chân âm catot và 8 tầng được nối chung anot tạo thành 64 cột. Trạng thái của một LED sẽ được quyết định bởi tín hiệu điện áp đi vào đ ồng thời cả 2 chân. Ví dụ để LED sáng thì điện áp 5V phải đưa vào chân dương và chân âm phải được nối đất, LED sẽ tắt khi không có đi ện áp đ ưa vào chân dương. Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 3
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 2.1 THIẾT KẾ MẠCH LỰC Đồ án gồm hai mạch lực : - Mạch thứ nhất tạo điện áp +5V cấp nguồn cho VĐK AT Mega32 - Mạch thứ hai tạo điện áp +5V cấp nguồn cho 8 IC 74HC59; IC ULN2803 và 514 LED Sơ đồ nguyên lý mạch lực : TT Tên thiết bị Số lượng Các thông số kĩ thuật Biến áp 1 1 9V - 12V ; 2A Cầu điôt 2 2 5A Tạo điện áp +5V 3 IC 7805 2 1000 µ F Tụ hóa 4 2 470 µ F Tụ hóa 5 2 0.1 µ F Tụ gốm 104 6 2 Điện trở 1k Ω 7 2 8 LED 2 3-5V ; 10mA Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 4
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động 2.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 2.2.1 Vi điều khiển ATMEGA32.  Atmega32 là vi điều khiển thuộc họ AVR của hãng Atmel,có 40 chân trong đó có 32 chân I/O,có 4 kênh điều xung PWM,sử dụng thạch anh ngoài 12MHz.  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 được truy cập trong một lệnh đơn trong 1 chu kỳ đồng hồ. Kết quả là tốc độ nhanh gấp 10 lần các bộ vi điều khiển CISC thường.  Dưới đây là hình vẽ sơ đồ chân của VĐK At mega32: Hình 3.1 :Sơ đồ 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 tương t ự cho chuy ển đ ổi tương tự sang số.Nó cũng là cổng vào/ra hai hướng 8 bít trong trường hợp không sử sụng làm cổng chuyển đổi tương tự,có điện trở nối lên nguồn dương bên trong.Port A cung cấp đường địa chỉ dữ liệu vao/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 hướng 8 bít,có điện trở nối lên nguồn dương 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 h ướng 8 bit,có điện trở nối lên nguồn dương 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 đ ặc biệt của Atmega32.  Port D gồm các chân từ PD0 đến PD7:là cổng vào/ra hai hướng 8 bít,có điện trở nối lên nguồn dương bên trong. Port D cung cấp các ch ức năng ứng với các tính năng đặc biệt của Atmega32. Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 5
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động  Chân nguồn Vcc (chân số 10 và chân số 30):điện áp nguồn nuôi c ủa 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 th ạch anh ngoài (chân s ố 12 và chân số 13).Atmega32 sử dụng thạch anh ngoài là 12MHz.  Chân ICP(chân số 20):là chân vào cho chức năng bắt tín hi ệu cho bộ định thời/đếm 1.  Chân OC1B(chân số 18):là chân ra cho chức năng so sánh lối ra bộ định thời/đếm 1.  Chân INT1(chân số 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 đường 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 được. • Bộ giao tiếp nối tiếp định hướng 2 dây. • 8 kênh, 10bit ADC với ngưỡng vào lựa chọn khác nhau độ lợi lập trình được. • Bộ WatchDog Timer khả trình với dao động nội. • Port SPI nối tiếp. Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 6
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc bên trong của Atmega32. Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 7
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động  ATmega32 có các chế độ tiết kiệm năng lượng như sau:  Chế độ nghỉ (Idle) CPU trong khi cho phép bộ truyền tin nối ti ếp đ ồng bộ USART, giao tiếp 2 dây, chuyển đổi A/D, SRAM, bộ đếm b ộ đ ịnh thời, cổng SPI và hệ thống các ngắt vẫn hoạt động.  Chế độ Power-down lưu giữ nội dung của các thanh ghi nhưng làm đông lạnh bộ tạo dao động, thoát khỏi các chức năng của chip cho đến khi có ngắt ngoài hoặc là reset phần cứng.  Chế độ Power-save đồng hồ đồng bộ tiếp tục chạy cho phép ch ương trình sử dụng giữ được đồng bộ thời gian nhưng các thiết bị còn lại là ngủ.  Chế độ ADC Noise Reduction dừng CPU và tất cả các thi ết b ị còn l ại ngoại trừ đồng hồ đồng bộ và ADC, tối thiểu hoá switching noise trong khi ADC đang hoạt động.  Chế độ standby, bộ tạo dao động (thuỷ tinh thể/bộ cộng hưởng) chạy trong khi các thiết bị còn lại ngủ. Các điều này cho phép bộ vi điều khiển khởi động rất nhanh trong chế độ tiêu thụ công suất thấp.  Thiết bị được sản xuất sử dụng công nghệ bộ nhớ cố định mật độ cao của Atmel. Bộ nhớ On-chip ISP Flash cho phép lập trình lại vào hệ thống qua giao diện SPI bởi bộ lập trình bộ nhớ cố định truyền thống hoặc bởi chương trình On-chip Boot chạy trên nhân AVR. Chương trình boot có thể sử dụng bất cứ giao điện nào để download chương trình ứng dụng trong bộ nhớ Flash ứng dụng. Phần mềm trong vùng Boot Flash s ẽ ti ếp t ục ch ạy trong khi vùng Application Flash được cập nhật, cung cấp thao tác Read- While-Write thực sự. Bằng việc kết hợp 1 bộ 8-bit RISC CPU với In- System Self-Programmable Flash trong chỉ nguyên vẹn 1 chip ATmega32 là một bộ vi điều khiển mạnh có thể cung cấp giải pháp có tính linh động cao, giá thành rẻ cho nhiều ứng dụng điều khiển nhúng. 2.2.2 ULN2803 IC đệm đảo có 16 chân ULN2803 là trong đó có 8 ngõ vào và 8 ngõ ra, dưới đây là hình dạng và cấu tạo bên trong của 2803: Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 8
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động Bộ đệm đảo dùng IC ULN2803 nhằm đảo bít nếu ngõ vào ở mức cao qua 2803 ra sẽ là mức thấp. ULN2803 chịu đựng mức điện áp từ 6V-15V. Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 9
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động 2.2.3 IC 74HC595 Nguyên tắt hoạt động: khi cho 1 bit vào SERIAL DATA INPUT và tác động vào chân SHIFT CLOCK, bit dữ liệu (1) sẽ được đặt sẳn ở ngỏ ra QA của 74595, tiếp tục đưa vào bit (2) và tác động vào SHIFT CLOCK thì bit dữ liệu (1) sẽ được đặt sẳn ở ngỏ ra QB, bit dữ liệu (2) sẽ được đ ặt s ẳn ở ngỏ ra QA,...tương tự đến bit cuối cùng. Chú y dữ liệu chỉ được chuẩn bị sẳn ở các ngỏ ra và chỉ được xuất ra khi ta tác động vào chân LATCH Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 10
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động CLOCK. Có thể xuất dữ liệu bất cứ lúc nào không ph ải cần chuẩn b ị đ ến bit cuối cùng. 2.2.4 Mạch nguyên lý Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 11
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 12
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 13
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động Tên thiết bị Số lượng TT 1 ATMega32 1 2 IC ULN2803 1 3 IC 74HC595 8 4 Header 8 9 5 Header 5x2 1 6 Bottom 3 Điện trở 7 1 Tụ hóa 10 µ F 8 1 Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 14
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động 2.3 THIẾT KẾ MẠCH IN 2.3.1. Bố trí linh kiện Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 15
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động 2.3.2 Mạch in Sv: Vũ Văn Cảnh-Hoàng Đức Nhân-Vũ Thái Long-Đỗ Nhật Anh-Nguyễn Duy 16
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM Sử dụng trình biên dich Codevision để soạn thảo chương trình #include #include #define DATA PORTC.0 #define chot PORTC.1 #define xung PORTC.2 #define mat PORTA #define L1 PORTA.0 #define L2 PORTA.1 #define L3 PORTA.2 #define L4 PORTA.3 #define L5 PORTA.4 #define L6 PORTA.5 #define L7 PORTA.6 #define L8 PORTA.7 unsigned char temp1,temp2,temp3,temp4,temp5,temp6,temp7,temp8,; unsigned int i,j;//k,c; void hienthi(unsigned char x) { unsigned char i,temp; for(i=0;i
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động hienthi(temp4); hienthi(temp5); hienthi(temp6); hienthi(temp7); hienthi(temp8); chot=0; //xuat du lieu ra output chot=1; } void danglen(unsigned char ms,unsigned int m) { for(i=0;i
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động temp1=0x08;temp2=0x08;temp3=0x08;temp4=0x08;temp5=0x08;temp6=0x08;t emp7=0x08;temp8=0x08;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x10;temp2=0x10;temp3=0x10;temp4=0x10;temp5=0x10;temp6=0x10;t emp7=0x10;temp8=0x10;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x20;temp2=0x20;temp3=0x20;temp4=0x20;temp5=0x20;temp6=0x20;t emp7=0x20;temp8=0x20;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x40;temp2=0x40;temp3=0x40;temp4=0x40;temp5=0x40;temp6=0x40;t emp7=0x40;temp8=0x40;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x80;temp2=0x80;temp3=0x80;temp4=0x80;temp5=0x80;temp6=0x80;t emp7=0x80;temp8=0x80;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x40;temp2=0x40;temp3=0x40;temp4=0x40;temp5=0x40;temp6=0x40;t emp7=0x40;temp8=0x40;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x20;temp2=0x20;temp3=0x20;temp4=0x20;temp5=0x20;temp6=0x20;t emp7=0x20;temp8=0x20;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x10;temp2=0x10;temp3=0x10;temp4=0x10;temp5=0x10;temp6=0x10;t emp7=0x10;temp8=0x10;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x08;temp2=0x08;temp3=0x08;temp4=0x08;temp5=0x08;temp6=0x08;t emp7=0x08;temp8=0x08;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x04;temp2=0x04;temp3=0x04;temp4=0x04;temp5=0x04;temp6=0x04;t emp7=0x04;temp8=0x04;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x02;temp2=0x02;temp3=0x02;temp4=0x02;temp5=0x02;temp6=0x02;t emp7=0x02;temp8=0x02;xuat();delay_ms(ms);mat=0x00; }} //////////////////////////////////////////////////// void pittong(unsigned char ms,unsigned int m) { for(i=0;i
Đồ án môn vi xử lí Khoa công nghệ tự động temp1=0xff;temp2=0x00;temp3=0x00;temp4=0x00,temp5=0x00;temp6=0x00;t emp7=0x00;temp8=0x00;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x00;temp2=0xff;temp3=0x00;temp4=0x00,temp5=0x00;temp6=0x00;t emp7=0x00;temp8=0x00;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x00;temp2=0x00;temp3=0xff;temp4=0x00,temp5=0x00;temp6=0x00;t emp7=0x00;temp8=0x00;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x00;temp2=0x00;temp3=0x00;temp4=0xff,temp5=0x00;temp6=0x00;t emp7=0x00;temp8=0x00;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x00;temp2=0x00;temp3=0x00;temp4=0x00;temp5=0xff;temp6=0x00;t emp7=0x00;temp8=0x00;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x00;temp2=0x00;temp3=0x00;temp4=0x00;temp5=0x00;temp6=0xff;t emp7=0x00;temp8=0x00;xuat();delay_ms(ms); temp1=0x00;temp2=0x00;temp3=0x00;temp4=0x00;temp5=0x00;temp6=0x00;t emp7=0xff;temp8=0x00;xuat();delay_ms(ms);mat=0x00; } } void khung1(unsigned char ms,unsigned int m) { PORTA=0; for(i=0;i