Chuyªn ngµnh §iÖn tö
ThiÕt kÕ b¶ng ®iÖn tö cì lín
1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi
Ngµy nay víi sù ph¸t triÓn cña x· héi cïng víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü
thuËt, cho nªn nhu cÇu vÒ th«ng tin trë nªn thiÕt yÕu ®èi víi con ngêi trong
cuéc sèng còng nh trong ho¹t ®éng s¶n xuÊt kinh doanh. §Ó ®¸p øng nhu cÇu
trªn, quang b¸o ®· ra ®êi vµ lµ h×nh thøc cung cÊp th«ng tin h÷u Ých kh«ng thÓ
thiÕu trong cuéc sèng h»ng ngµy. HiÖn nay quang b¸o ngµy cµng ph¸t triÓn
h¬n, ®a d¹ng h¬n, tõ viÖc thiÕt kÕ quang b¸o víi v¨n bn ®îc ghi chÕt trong
ROM, ®Õn viÖc thiÕt kÕ mét KIT vi xö lý ®Ó ®iÒu khiÓn hay ®iÒu khiÓn
quang b¸o b»ng m¸y tÝnh víi néi dung quang b¸o ®éng c¶ vÒ néi dung lÉn h×nh
thøc. Víi sù gãp mÆt cña m¸y tÝnh, quang b¸o ngµy cµng trë nªn tinh vi, phøc
t¹p h¬n víi c¸c hiÖu øng quang b¸o l«i cuèn, hÊp dÉn, néi dung quang b¸o còng
ph¸t triÓn ®a d¹ng tõ v¨n bn b×nh thêng ®Õn h×nh nh víi kh n¨ng upload
néi dung ®éng tõ m¸y tÝnh.
Trªn thÕ giíi tõ l©u, quang b¸o ®· trë thµnh mét h×nh thøc truyÒn ®¹t
th«ng tin hiÖu qu¶. Cßn ë ViÖt Nam m×nh quang b¸o míi chØ ë giai ®o¹n thö
nghiÖm, gÇn ®©y míi b¾t ®Çu xuÊt hiÖn trªn thÞ tr êng.
Víi sù híng dÉn cña thÇy §Æng ViÖt Hïng, Em ®· ®¨ng kÝ ®Ò tµi “thiÕt
kÕ b¶ng ®iÖn tö cì lín” víi môc ®Ých t×m hiÓu vµ thÓ hiÖn c¸c kh n¨ng cña
quang b¸o.
2. Néi dung khoa häc cña ®Ò tµi
C¸c néi dung chÝnh cña ®Ò tµi
T×m hiÓu h×nh thøc quang b¸o vµ c¸c ph¬ng ph¸p quang b¸o
ThiÕt kÕ c¸c bé phËn m¹ch phÇn cøng.
ThiÕt kÕ font ch÷ hiÓn thÞ cho hÖ thèng quang b¸o.
Nghiªn cøu lËp tr×nh Vi ®iÒu khiÓn ®Ó phôc vô cho môc ®Ých ®iÒu
khiÓn ho¹t ®éng quang b¸o.
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV
ThiÕt kÕ phÇn mÒm ®iÒu khiÓn qua giao diÖn Windows
3. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu cña ®Ò tµi
Theo ®Ò c¬ng nghiªn cøu th× ®Ò tµi gåm 4 phÇn:
a. T×m hiÓu vÒ quang b¸o
Quang b¸o lµ ph¬ng ph¸p dïng ¸nh s¸ng vµ c¸c hiÖu øng ¸nh ®Ó hiÓn thÞ
th«ng tin. B×nh thêng th«ng tin cÇn hiÓn thÞ ®îc ghi s½n lªn c¸c pano dïng
cho môc ®Ých qung c¸o, giíi thiÖu hoÆc th«ng b¸o th«ng tin. Nh vËy th«ng
tin lµ tÜnh, chØ cã thÓ thay ®æi ®îc khi ta thay ®æi néi dung tÊm pano, vµ
néi dung thÓ hiÖn ®îc còng kh¸ nghÌo nµn. Quang b¸o ®· ®em l¹i cho viÖc
truyÒn ®¹t th«ng tin mét diÖn m¹o míi. B»ng c¸ch sö dông ¸nh s¸ng, viÖc
hiÓn thÞ th«ng tin truyÒn ti ®îc ®· kh«ng cßn ®¬n ®iÖu, nghÌo nµn nh tr íc
kia mµ trë nªn b¾t m¾t, l«i cuèn h¬n vµ dÔ dµng g©y chó ý h¬n, tøc môc
®Ých truyÒn tin trë nªn hiÖu qu h¬n.
Ta sö dông c¸c linh kiÖn quang nh LED, LCD… cho môc ®Ých quang b¸o.
Ho¹t ®éng quang b¸o diÔn ra nhê c¸c kh n¨ng ph¸t s¸ng cña c¸c linh kiÖn
quang cïng víi c¸c ph¬ng ph¸p ghÐp nèi chóng cho môc ®Ých hiÓn thÞ vµ c¸c
hiÖu øng t©m lý cña m¾t hay chÝnh x¸c h¬n lµ kh n¨ng lu nh cña vâng
m¹c. Cã thÓ dïng c¸c LED 7 ®o¹n s¸ng hay c¸c LED ®¬n phèi ghÐp thµnh ma
trËn LED, hoÆc c¸c thanh chØ thÞ LCD cho môc ®Ých hiÓn thÞ. Th«ng th -
êng vµ hiÖu qu nhÊt cho ho¹t ®éng quang b¸o hiÓn thÞ lµ ph¬ng ph¸p sö
dông c¸c ma trËn LED víi víi ph¬ng ph¸p quÐt hiÓn thÞ nh cña mµn h×nh
VIDEO ®Ó hiÓn thÞ. Ta cã ®îc néi dung hiÓn thÞ nh mong muèn b»ng c¸c
®iÒu khiÓn c¸c LED trªn ma trËn LED s¸ng hay t¾t. Ho¹t ®éng cña ma trËn
LED ®îc ®iÒu khiÓn bëi mét bo m¹ch gåm cã vi xö lÝ hoÆc vi ®iÒu khiÓn
hay còng cã thÓ chØ lµ mét EPROM ®· lu s½n néi dung quang b¸o cïng c¸c vi
m¹ch phô trî
b. ThiÕt kÕ m¹ch phÇn cøng
PhÇn cøng cña hÖ thèng bao gåm
Ma trËn LED:
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
Chuyªn ngµnh §iÖn tö
D 1 2 . 5
D 1 6 . 1
D 4 . 1 6
A 3
D 1 5 . 3
D 1 4 . 1
D 1 0 . 3
D 1 1 . 3
D 5 . 1 2
D 8 . 3
D 0
A 0
D 2 . 1 6
D 1 3 . 1 1
D 4 . 1 3
D 6 . 6
D 2 . 1 5
D 1 4 . 1 3
D 1 0 . 1 6
D 1 3 . 7
D 1 . 9
D 7 . 8
D 3 . 1 3
D 1 0 . 1 5
D 1 3 . 1 0
D 3 . 1 0
D 1 . 5
D 1 5 , 1 0
D 1 6 . 1 3
D 3 . 1 6
D 8 . 2
D 3 . 8
D 1 . 6
D 1 1 . 1 1
D 7
D 5 . 7
D 9 . 1 6
D 7 . 7
D 1 6 . 1 1
D 6 . 8
D 7 . 6
D 1 0 . 7
D 1 3 . 8
D 1 0 . 6
D 8 . 7
D 9 . 2
D 6 . 1 3
D 1 . 1 2
D 3
A 9
D 4 . 3
D 1 3 . 4
D 5 . 9D 5 . 6
D 1 . 3
D 1 4 . 9
D 4 . 1 2
D 2 . 5
D 1 5 . 5
D 6 . 1 5
D 1 4 . 3 D 1 4 . 1 2
D 3 . 7
D 1 2 . 1 0
D 1 0 . 1
D 1 6 . 3
A 1 2 A 1 5
D 5 . 1
D 4 . 5
D 1 3 . 2
D 8 . 8 D 8 . 1 3
D 1 5 . 2
D 1 . 8
D 5 . 1 4
D 9 . 5
D 1 3 . 9
D 1 0 . 1 0
D 1 D 2 . 1 2
D 6 . 3
D 1 5 . 8
D 2 . 1 4D 2 . 3
D 1 5 . 1 6
D 1 4 . 2
D 1 5 . 1
D 1 2 . 1 5
D 9 . 1 2
D 4 . 9
D 1 . 1 4D 1 . 1 3
A 8
D 1 2 . 1 6
D 1 0 . 1 3
D 5 . 2
D 4 . 1 4
D 8 . 1 2
A 6
D 1 1 . 1 2
D 6 . 9
D 7 . 1 2D 7 . 9
D 5 . 1 5
D 8 . 9
D 9
D 1 . 4
D 8 . 4
D 1 1 . 5
A 1 0
D 3 . 1 4
D 1 1 . 1 4
A 1 3
D 1 6 . 1 5D 1 6 . 4
D 2 . 1
D 4 . 2
D 1 2 . 4
D 1 5 . 6
D 1 6 . 8
D 3 . 1 1
D 1 5 . 1 3
D 5
D 1 3 . 1 3
D 1 2 . 1 1
D 8 . 1 6
D 2 . 4
A 1
D 1 3 . 1 4
D 1 1 . 7 D 1 1 . 1 6
D 1 0 . 1 2
D 1 2 . 9
D 7 . 4
D 1 6 . 5
D 9 . 6
D 1 . 7
D 1 6 . 6
D 6 . 4
D 1 1 . 1
D 9 . 1
D 1 5 . 1 4
D 2
D 1 1 . 2
D 1 3 . 1 6
D 8 . 1 5
D 1 1 . 8
D 1 6 . 2
D 5 . 1 3
D 1 5 . 7
D 2 . 2
D 1 4 . 5
A 7
D 7 . 5
D 1 4 . 1 6
D 6 . 1 0
D 7 . 1
D 3 . 4
D 1 2 . 1
D 5 . 5
D 1 3 . 5
D 2 . 7
D 1 4 . 7D 1 4 . 6
D 9 . 9
D 6 . 5
D 1 1
D 3 . 9
D 5 . 1 6
D 1 . 1 5
D 5 . 3
D 7 . 2
D 3 . 1
D 1 . 1 1D 1 . 1 0
D 9 . 1 5
D 2 . 1 1
D 1 1 . 1 5
D 1 . 1 6
D 5 . 8
D 1 1 . 1 3
D 9 . 3
D 1 3 . 1 2
D 7 . 3
D 4 . 1 0
D 1 2 . 1 2
D 1 3 . 1 5
A 1 1
D 4 . 7
A 2
D 9 . 4
D 1 6 . 9
D 1 5 . 4
D 1 1 . 9
D 8 . 5
D 1 5
D 1 3 . 1
D 9 . 1 4
D 6 . 7
D 9 . 1 0
D 1 4 . 4
D 9 . 1 3
D 1 2 . 1 4
D 3 . 1 5
D 1 4 . 1 1
D 7 . 1 0
D 1 2 . 1 3
D 9 . 1 1
D 1 1 . 1 0
D 1 2 . 7
D 9 . 8
D 2 . 8
D 1 0 . 8
A 1 4
D 1 . 1
D 1 4 . 8
D 2 . 6
D 8 . 1
D 1 3
D 5 . 1 1
D 2 . 1 0
D 1 3 . 6
D 6 . 1
D 2 . 9
D 1 1 . 4
D 1 4 . 1 0
D 1 6 . 7
D 1 1 . 6
D 5 . 4
D 1 6 . 1 6
D 8
D 4
D 6
D 2 . 1 3
D 4 . 1 5
D 7 . 1 6
D 6 . 1 4
D 7 . 1 5
D 8 . 6
D 4 . 1 1
D 1 2 . 6
D 8 . 1 4
D 4 . 4
D 1 2 . 3
D 6 . 2
D 1 3 . 3
D 6 . 1 2
A 5
D 8 . 1 0
D 1 4 . 1 5
D 4 . 8
D 1 . 2
D 4 . 1
D 7 . 1 1
D 1 2 . 2
D 5 . 1 0
D 1 4 . 1 4
D 1 6 . 1 0
D 1 0 . 5
D 3 . 1 2
D 7 . 1 3
D 1 0
D 1 0 . 9
D 6 . 1 6
D 1 5 . 1 2
D 1 6 . 1 4
D 1 0 . 4
D 1 5 . 1 5
D 3 . 3
A 4
D 1 2 . 8
D 1 0 . 1 1
D 7 . 1 4
D 8 . 1 1
D 1 5 . 9
D 1 6 . 1 2
D 1 0 . 1 4
D 1 5 , 1 1
D 9 . 7
D 1 0 . 2
D 1 4
D 1 2
D 4 . 6
D 3 . 2 D 3 . 6D 3 . 5
D 6 . 1 1
H×nh 1: S¬ ®å nguyªn lý ma trËn ®Ìn
Bo m¹ch chÝnh:
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV
A 1 2
A D 3
P S E N
A 1 1
G N D
A 8
A D 3
/ T 0
U 2
A T 8 9 C 5 1
9
1 8
1 9
2 0
2 9
3 0
3 1
4 0
1
2
3
4
5
6
7
8
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
2 7
2 8
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
3 9
3 8
3 7
3 6
3 5
3 4
3 3
3 2
R S T
X T A L 2
X T A L 1
G N D
P S E N
A L E / P R O G
E A / V P P
V C C
P 1 . 0
P 1 . 1
P 1 . 2
P 1 . 3
P 1 . 4
P 1 . 5
P 1 . 6
P 1 . 7
P 2 . 0 / A 8
P 2 . 1 / A 9
P 2 . 2 / A 1 0
P 2 . 3 / A 1 1
P 2 . 4 / A 1 2
P 2 . 5 / A 1 3
P 2 . 6 / A 1 4
P 2 . 7 / A 1 5
P 3 . 0 / R X D
P 3 . 1 / T X D
P 3 . 2 / I N T 0
P 3 . 3 / I N T 1
P 3 . 4 / T 0
P 3 . 5 / T 1
P 3 . 6 / W R
P 3 . 7 / R D
P 0 . 0 / A D 0
P 0 . 1 / A D 1
P 0 . 2 / A D 2
P 0 . 3 / A D 3
P 0 . 4 / A D 4
P 0 . 5 / A D 5
P 0 . 6 / A D 6
P 0 . 7 / A D 7
D 2
V C C
A 1 1
D 4
A D 6
/ I N T 0
A L E
A 7
A 1 1
A D 7
/ T 1
R S T
A 8
A 0
C 5
30pF
D 6
A D 6
A 1 5
G N D
J 2
H E A D E R 8
1
2
3
4
5
6
7
8
A 5
A D 1
G N D
A D 0
D 7
A 1A 1 4
U 2 5
74LS 373
3
4
7
8
1 3
1 4
1 7
1 8
1
1 1
2
5
6
9
1 2
1 5
1 6
1 9
2 0
1 0
D 0
D 1
D 2
D 3
D 4
D 5
D 6
D 7
O E
L E
Q 0
Q 1
Q 2
Q 3
Q 4
Q 5
Q 6
Q 7
V C C
G N D
A D 4
A D 4
A 1 4
EA\
A 1 5
A 1 2
A 1 3
U 2 6 B
7 4 0 0
4
5
6
/ W R
A 6
A D 3
A D 2
D 0
D 4
/ R D
G N D
EA\
A D 6
/ T 1
G N D
A D 1
A 9/ R D
A 9
A D 1
A 6
V C C
U 2 4
74LS 138
1
2
3
1 5
1 4
1 3
1 2
1 1
1 0
9
71 6
8
6
4
5
A
B
C
Y 0
Y 1
Y 2
Y 3
Y 4
Y 5
Y 6
Y 7V C C
G N D
G 1
G 2 A
G 2 B
A D 7
/ I N T 1
C 1 2
C
J 4
H E A D E R 2 6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
/ I N T 1
A 8
V C C
A 4
D 3 A D 4
D 1
A 1 0
P 3 . 1
A 7
A D 5
P 3 . 0
V C C
A 1 3
C 4
30pF
D 5
A D 2
V C C
U 2 7
H Y 62256
1 0
9
8
7
6
5
4
3
2 5
2 4
2 1
2 3
2
2 6
1
1 1
1 2
1 3
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 8
1 4
2 2
2 7
2 0
A 0
A 1
A 2
A 3
A 4
A 5
A 6
A 7
A 8
A 9
A 1 0
A 1 1
A 1 2
A 1 3
A 1 4
D 1
D 2
D 3
D 4
D 5
D 6
D 7
D 8
V C C
G N D
O E
W E
C E
/ W R
A 3
A 1 5
A 5
G N D
A 1 4
A D 5
D 6
D 1
A D 3
U 2 6 D
7 4 0 0
1 2
1 3
1 1
A 1 2
A D 7
/ I N T 0
/ O E
Y 1
1 2 M H z
U 2 6 A
7 4 0 0
1
2
3
C 1 4
C A P N P
/ R D
A 0
A 1 0
D 3
A 1 4
A D 0
A D 5
/ T 0
/ W R
R S T
A D 4
C 1 3
C
P S E N
A 3
J 5
H E A D E R 2 6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
D 7
A D 2
A 1 2
G N D
U 2 6 C
7 4 0 0
9
1 0
8
G N D
A L E
A D 2
P 3 . 1
A 1
V C C
A 9
P 3 . 0
A 4
A D 7
V C C
D 2
D 0
C 6
C A P N P
A 1 5
A D 0
A D 5
V C C
A 1 3
/ W R
/ O E
A 2
P S E N
A 1 3
A D 1
D 5
A 2
A D 6
A D 0
A 1 0
H×nh 2: S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn
Khèi quÐt cét:
D 1 . 1
Q 2
V C C
D 3 . 3
D 1 . 2
Q 1
Q 2
V C C
D 3 . 1
D 1 . 3
Q 3
D 2 . 3
D 2
D 0
V C C
D 2 . 1
Q 0
D 1 D 2 . 2
D 3 . 2
Q 1
H×nh 3: S¬ då nguyªn lý quÐt cét
C¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn quÐt cét ®iÒu khiÓn ®ãng, më c¸c tranzitor
trªn c¸c cét LED, C¸c tÝn hiÖu, d÷ liÖu ®a ra trªn c¸c hµng, víi tÝn hiÖu d÷
liÖu møc thÊp th× LED trªn cét ®· më t¬ng øng sÏ s¸ng. Do tÇn sè quÐt
nhanh nªn ta sÏ c¶m nhËn ®îc c¸c LED cÇn hiÓn thÞ s¸ng ®ång thêi.
c. ThiÕt kÕ font ch÷
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
Chuyªn ngµnh §iÖn tö
Font ch÷ hiÓn thÞ ®îc thiÕt kÕ theo d¹ng font bitmap nh bªn díi. C¸c
®iÓm tr¾ng ®en t¬ng øng víi c¸c LED trªn ma trËn hiÓn thÞ t¾t
hoÆc s¸ng.
H×nh 4: Mét sè kÝ tù mÉu
d. Vi ®iÒu khiÓn AT89C52.
Vi ®iÒu khiÓn AT89C52 lµ mét vci ®iÒu khiÓn m¹nh cña Atmel víi c¸c
®Æc ®iÓm sau:
8 KB EPROM bªn trong.
256 Byte RAM néi.
4 Port xuÊt /nhËp I/O 8 bit.
Giao tiÕp nèi tiÕp.
64 KB vïng nhí m· ngoµi
64 KB vïng nhí d÷ liÖu ngoµi
Xö lý Boolean (ho¹t ®éng trªn bit ®¬n).
210 vÞ trÝ nhí cã thÓ ®Þnh vÞ bit.
4µs cho ho¹t déng nh©n hoÆc chia
Ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn quang b¸o ®îc viÕt cho vi ®iÒu khiÓn AT89C52
®iÒu khiÓn c¸c tÝn hiÖu quÐt cét, vµ c¸c tÝn hiÖu d÷ liÖu ®a ra ma trËn
®Ìn.
4. Kh n¨ng øng dông cña ®Ò tµi
Do thêi gian nghiªn cøu cã h¹n vµ nh©n lùc nghiªn cøu kh«ng cã nhiÒu, nªn
®Ò tµi cha ®îc thùc sù hoµn thiÖn, kh n¨ng thÓ hiÖn ®îc cßn nghÌo nµn.
Trong ý tëng ph¸t triÓn, ®Ò tµi cã kh n¨ng ph¸t triÓn ®Ó thÓ hiÖn ®îc c¸c
hiÖu øng quang b¸o ë møc cao h¬n. Cïng víi viÖc sö dông thªm bé nhí ngoµi, ®Ó
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT