§å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n
Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN
Môc lôc
Trang
Lêi nãi ®Çu……………………………………………………………………2
Ch−¬ng 1-C¬ së lü thuyÕt – S¬ ®å khèi…………………………… 3
I.Tæng quan 3
II.Chøc n¨ng tõng khèi 6
Ch−¬ng 2 – Mét sè ph−¬ng b¸n thùc hiÖn m¹ch………… … 7
I. M¹ch quang b¸o dïng EEPROM 7
II. M¹ch quang b¸o dïng Vi §iÒu KhiÓn 10
Ch−¬ng 3 – M¹ch quang b¸o dïng PIC16F88…………………… 14
I. Nguyªn lý lµm viÖc m¹ch quang b¸o 14
I.1 Gíi thiÖu vÒ b¶ng ®Ìn LED ma trËn 14
I.2 Nguyªn t¾c lµm s¸ng LED trªn b¶ng LED 8x8 17
I.3 Nguyªn t¾c quÐt b¶ng ma trËn LED 18
I.4 Ph−¬ng ph¸p t¹o hiÖu øng ch÷ ch¹y… 19
II. Nguyªn lý lµm viÖc m¹ch quang b¸o 19
III. S¬ ®å nguyªn lý 21
IV. Linh kiÖn sö dông trong m¹ch 22
V. M· nguån ch−¬ng tr×nh 22
Ch−¬ng 4 – Giíi thiÖu c¸c IC liªn quan ®Õn m¹ch…………… 28
I. Vi ®iÒu khiÓn PIC16F88 28
II. IC 74154 35
III. IC 74HC595 37
IV. IC MAX232 39
V. IC KA7805 40
Ch−¬ng 5 - KÕt luËn 41
Tµi liÖu tham kho 43
§å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n
Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN
Lêi nãi ®Çu
Ngµy nay, cïng víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt, nhÊt lµ trong lÜnh vùc
§iÖn tö - Tin häc – ViÔn th«ng, viÖc ®−a th«ng tin qu¶ng c¸o ®Õn víi ng−êi tiªu dïng,
®Õn víi x· héi trë nªn dÔ dµng vµ nhanh chãng. Th«ng qua nhiÒu h×nh thøc qu¶ng c¸o
kh¸c nhau mµ c¸c doanh nghiÖp giíi thiÖu s¶n phÈm cña m×nh ®Õn mäi ng−êi.
Trong nhiÒu h×nh thøc ®a d¹ng cña Th«ng tin qu¶ng c¸o nh−: b¸o, ®µi, tivi, tê
r¬i, ¸p phÝch… th× viÖc dïng B¶ng th«ng tin ®iÖn tö lµ mét c¸ch ®¬n gi¶n vµ
hiÖu qu¶ ®Ó qu¶ng c¸o. Chóng ta b¾t gÆp rÊt nhiÒu b¶ng th«ng tin nh− vËy trong thùc
tÕ. Khi ®i vµo mét hiÖu s¸ch, b¹n cã thÓ biÕt ®−îc hiÖu s¸ch ®ã b¸n lo¹i s¸ch g×, gi¸ c¶
ra sao… lµ nhê vµo b¶ng ®Ìn quang b¸o rÊt b¾t m¾t tr−íc cöa hiÖu. HoÆc khi vµo s©n
bay, b¹n biÕt ®−îc giê giÊc c¸c chuyÕn bay, c¸c th«ng b¸o ng¾n cña phi tr−êng,…
còng lµ nhê vµo quang b¸o. Vµ khi ®i trªn ®−êng phè lóc vÒ ®ªm, b¹n sÏ b¾t gÆp cïng
víi ¸nh ®Ìn mµu lµ rÊt nhiÒu c¸c b¶ng quang b¸o lín víi c¸c h×nh ¶nh sinh ®éng nh−
ly bia Tiger ®ang trµo bät, hay c¸c h×nh ¶nh, logo hiÖn lªn víi ®ñ kiÓu (tõ trªn xuèng,
tõ tr¸i sang,……).
Qua ®ã ta thÊy r»ng, b¶ng th«ng tin ®iÖn tö ®· ®−îc øng dông réng r·i trong
nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau nh−: giíi thiÖu s¶n phÈm, th«ng b¸o tin tøc, lµm biÓn hiÖu…
Víi øng dông réng r·i nh− vËy, viÖc t×m hiÓu vµ thiÕt kÕ mét b¶ng th«ng tin nh− vËy
®· th«i thóc em thùc hiÖn ®Ò tµi “thiÕt kÕ m¹ch quang b¸o dïng Vi §iÒu
KhiÓn”
• Giíi h¹n ®Ò tµi
Nh− ®· giíi thiÖu, b¶ng th«ng tin ®iªn tö cã thÓ hiÓn thÞ ®−îc c¸c h×nh ¶nh cö
®éng, chø kh«ng chØ gíi gän trong viÖc hiÓn thÞ ch÷. Tuy nhiªn, do ®iÒu kiÖn cã h¹n
nªn ®Ò tµi chØ giíi h¹n ë viÖc hiÓn thÞ ch÷ ch¹y, kÕt nèi m¸y tÝnh ®Ò thay ®æi th«ng tin
hiÓn thÞ vµ mét sè hiÖu øng kh¸c nh− thay ®æi tèc ®é ch÷ ch¹y, hiÓn thÞ nhiÖt ®é trªn
b¶ng ®Ìn v.v…
§å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n
Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN
Ch−¬ng 1
Giíi thiÖu m¹ch quang b¸o
II. Tæng quan
§Ó thiÕt kÕ mét m¹ch quang b¸o th× cã nhiÒu ph−¬ng ¸n ®Ó lùa chän nh−: dïng
EEPROM, dïng m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn trùc tiÕp, dïng vi xö lý, vi ®iÒu khiÓn.
Khi sö dông EEPROM ®Ó l−u tr÷ th«ng tin hiÓn thÞ kÕt hîp víi c¸c IC gi¶i ®a hîp
(Demultiplexer) ®Ó ®iÒu khiÓn qua tr×nh hiÓn thÞ trªn mµn h×nh. −u ®iÓm cña
EEPROM lµ th«ng tin kh«ng bÞ mÊt khi kh«ng cã nguån cÊp vµ khi muèn thay ®æi néi
dung b¶n tin ta chØ viÖc lËp tr×nh l¹i cho EEPROM (thay ®æi phÇn mÒm). ViÖc thay
®«i nh− vËy xem ra cã vÎ ®¬n gi¶n, nh−ng ta cÇn cã m¹ch n¹p vµ phÇn mÒm ®iÒu
khiÓn. ViÖc th¸o l¾p nhiÒu sÏ dÉn ®Õn háng hãc kh«ng ®¸ng cã.
Khi vi xö lý ®−îc sö dông trong m¹ch th× m¹ch sÏ cã thªm nhiÒu tÝnh n¨ng h¬n
nh−ng gi¸ thµnh cho mét s¶n phÈm còng v× thÕ mµ t¨ng lªn. Mét m¹ch vi xö lý cÇn cã
thªm EEPROM(®Ó l−u ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn), RAM vµ c¸c IC giao tiÕp ngo¹i vi
kh¸c(8255, 74373…). Mét kÝt vi xö lý snh− vËy sÏ ®em l¹i cho b¶ng th«ng tin nh÷ng
tÝnh n¨ng nh−: viÖc cËp nhËt néi dung hiÓn thÞ sÏ dÔ dµng h¬n(kh«ng cÇn th¸o IC ra)
b»ng c¸c nhËp ch−¬ng tr×nh míi vµo RAM, c¸c hiÖu øng ®Æc biÖt vÒ mµu s¾c còng
®−îc thùc hiÖn dÔ dµng. Tuy nhiªn nh− ®· nãi ë trªn, do vÊn ®Ò gi¸ thµnh cao nªn
ph−¬ng ¸n nµy kh«ng ®−îc chän.
Dïng m¸y tÝnh ®Ó ®iÒu khiÓn b¶ng tin còng lµ mét ph−¬ng ¸n. Nh−ng do kÝch
th−íc m¸y tÝnh lín chiÕm nhiÒu diÖn tÝch, l¹i ®¾t tiÒn nªn ta kh«ng sö dông.
Ph−¬ng ¸n ®−îc lùa chän lµ dïng Vi §iÒu KhiÓn. V× sao l¹i chän Vi §iÒu KhiÓn?
Thø nhÊt: Ngµy nay Vi §iÒu KhiÓn ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c øng dông
h−íng ®iÒu khiÓn do kÝch th−íc gän, kh¶ n¨ng tÝch hîp cao nhiÒu tÝnh n¨ng trong mét
con Vi §iÒu KhiÓn khiÕn cho m¹ch ®iÖn tö trë nªn ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu.
§å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n
Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN
Thø hai: Gi¸ thµnh cña Vi §iÒu KhiÓn kh«ng qu¸ ®¾t nh− Vi xö lý. Trªn thÕ giíi
hiÖn cã rÊt nhiÒu nhµ s¶n xuÊt Vi §iÒu KhiÓn (ATMEL, ZILOG, MicroChip,
Motorola, Cypress…). Sù c¹nh tranh cña c¸c nhµ s¶n xuÊt vÒ gi¸ thµnh vµ kh¶ n¨ng
tÝch hîp ®em l¹i lîi Ých cho ng−êi sö dông.
Thø ba: Vi §iÒu KhiÓn ®−îc coi nh− mét “small computer” hay System On Chip
(SoC). Bªn trong vi ®iÒu khiÓn ®· bao gåm CPU, ROM , RAM, EEPOM, c¸c giao tiÕo
ngo¹i vi, c¸c khèi sè häc vµ t−¬ng tù (ADC,DAC, op-amp, bé so s¸nh…) tuú theo
tõng lo¹i.
T¹i Viªt Nam, thÞ tr−êng Vi §iÒu KhiÓn kh¸ s«i ®éng. ChØ cÇn vµo mét cña hµng
®iÖn tö bÊt kú ta ®Òu cã thÓ mua ®−îc mét con Vi §iÒu KhiÓn −ng ý. VÒ c«ng cô ph¸t
triÓn cho Vi §iÒu KhiÓn ta cã thÓ t×m thÊy rÊt nhiÒu trªn m¹ng Internet, trªn c¸c diÔn
®µn vÒ ®iÖn tö trong vµ ngoµi n−íc, hÇu hÕt ®Òu lµ c¸c tiÖn Ých miÔn phÝ dµnh cho
ng−êi sö dông …
Sau mét thêi gian nghiªn cøu vÒ Vi §iÒu KhiÓn, mµ cô thÓ lµ dßng Vi §iÒu
KhiÓn 8051 vµ PIC, em quyÕt ®Þnh chän Vi §iÒu KhiÓn ®Ó thùc hiÖn ®Ò tµi “thiÕt
kÕ m¹ch quang b¸o dïng Vi §iÒu KhiÓn ”.
Vi §iÒu KhiÓn ®−îc chän lµ Vi §iÒu KhiÓn PIC dßng Mid-range cña h·ng
MicroChip: PIC16F88. §©y lµ mét dßng Vi §iÒu KhiÓn m¹nh, ph¸t triÓn tõ l©u ë
nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. T¹i ViÖt Nam, tuy xuÊt hiÖn sau dßng 89C (ATMEL), nh−ng
víi nh÷ng tÝnh n¨ng næi bËt, nã dÇn ®· cã ®−îc mét vÞ trÝ nhÊt ®Þnh trong c¸c lo¹i Vi
§iÒu KhiÓn. Khi PIC ®−îc sö dông trong m¹ch quang b¸o, viÖc thiÕt kÕ phÇn cøng sÏ
®¬n gi¶n ®i nhiÒu mµ hiÖu n¨ng cña m¹ch vÉn lu«n ®−îc ®¶m b¶o (sù linh ho¹t trong
viÖc hiÓn thÞ, c¸c hiÖu øng, kh¶ n¨ng n©ng cÊp phÇn cøng vµ phÇn mÒm…)
D−íi ®©y lµ s¬ ®å khèi cña m¹ch quang b¸o
§å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n
Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN
S¬ ®å khèi m¹ch ®iÖn quang b¸o
Nguån cÊp cho m¹ch
Khèi ®iÒu khiÓn
trung t©m
B¶ng ®Ìn
(ma trËn LED 16x8)
Gi¶i m· hµng
vµ Chèt d÷
liÖu hµng
Gi¶i m· ®Þa
chØ cét §Öm dßng
cho cét
®Öm dßng
cho hµng
Khèi giao
tiÕp víi m¸y
tÝnh (rs232)
M¸y tÝnh
Dao
®éng