NGHIÊN CỨU MẠCH LED CUBE 5X5X5 DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 89S52

1. Nhiệm vụ đồ án: + Tìm hiểu về IC 89S52 và nguyên tắc hoạt động của Led Cube 5x5x5. Khái niệm. Nguyên tắc hoạt động. + Giới thiệu các linh kiện dùng trong mạch : 1 chip AT89S52. 125 con led đục ( xanh lục). 31 con trở 220 Ohm. 5 con transistor . Đế cắm cho Chip AT89S52 (dùng đế cho an toàn và tiện dụng). 4 dây bus 8. 1 nút bấm cho mạch reset. Board đồng để làm mạch in. + Thi công mạch Sơ đồ Layout. Chạy thực tế. 2. Ngày giao đồ án: 06062017 3. Ngày hoàn thành đồ án: 4. Ngày báo cáo đồ án (dự kiến): 5. Họ tên người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Trọng Huân Nội dung và yêu cầu của ĐA đã được thông qua. Ngày…..tháng…..năm 2017.

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ II THỰC HÀNH CƠ SỞ Đề Tài: NGHIÊN CỨU MẠCH LED CUBE 5X5X5 DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 89S52 Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Trọng Huân Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm Huỳnh Tử Kính Phạm Nguyễn Ngọc Sơn N14DCDT210 N14DCDT251 Tp.Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 05 năm 2017 THỰC HÀNH CƠ SỞ ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU MẠCH LED CUBE 5X5X5 DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 89S52 Nhiệm vụ đồ án: + Tìm hiểu IC 89S52 nguyên tắc hoạt động Led Cube 5x5x5 - Khái niệm Nguyên tắc hoạt động + Giới thiệu linh kiện dùng mạch : - chip AT89S52 125 led đục ( xanh lục) 31 trở 220 Ohm transistor Đế cắm cho Chip AT89S52 (dùng đế cho an toàn tiện dụng) dây bus nút bấm cho mạch reset Board đồng để làm mạch in + Thi công mạch - Sơ đồ Layout Chạy thực tế Ngày giao đồ án: 06/06/2017 Ngày hoàn thành đồ án: Ngày báo cáo đồ án (dự kiến): Họ tên người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Trọng Huân Nội dung yêu cầu ĐA thông qua Ngày… tháng… năm 2017 TRƯỞNG BỘ MƠN NHĨM THỰC HIỆN: NHÓM NGƯỜI HƯỚNG DẪN Trang THỰC HÀNH CƠ SỞ ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN Sơ Đồ Khối Khối nguồn Khối điều khiển Khối led  Chức khối:  Khối nguồn: - IC_KA7805 - - Điện áp đầu vào từ 9V Điện áp đầu 5V – 1A Tụ 47uF/16V, 10uF/25V NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang THỰC HÀNH CƠ SỞ ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN  Khối điều khiển: Sử dụng Chip AT89S52: AT89S52 họ IC vi điều khiển hãng Atmel sản xuất Các sản phẩm AT89S52 thích hợp cho ứng dụng điều khiển AT89S52 cung cấp đặc tính chuẩn như: KByte nhớ đọc xóa lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 3TIMER/COUNTER 16 Bit, vectơ ngắt có cấu trúc mức ngắt, Port nối tiếp bán song công, mạch dao động tạo xung Clock dao động ON-CHIP Các đặc điểm chip AT89S52 tóm tắt sau: • • • • • • • • • • KByte nhớ lập trình nhanh, có khả tới 1000 chu kỳ ghi/xố Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz mức khóa nhớ lập trình Timer/counter 16 Bit 128 Byte RAM nội Port xuất /nhập I/O bit Giao tiếp nối tiếp 64 KB vùng nhớ mã 64 KB vùng nhớ liệu ngoại 4µs cho hoạt động nhân chia Dưới sơ đồ khối với chip AT89S52 : NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang THỰC HÀNH CƠ SỞ ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN Hình 1: Sơ đồ khối AT89S52  Khối led: LED CUBE tạo thành từ 125 bóng LED, xếp thành lớp, lớp 25 bóng Điều đặt biệt ta không dùng 125 mối nối để thắp sáng bóng mà thay vào đó, ta mắc chung chân anode 25 bóng lớp lại với mắc chung chân cathode để tạo thành cột (có 25 cột) LỜI MỞ ĐẦU Cơng nghệ thành tựu bước ngoặc lớn người Ngày có nhiều cơng nghệ phát minh giúp cải thiện cho sống trở nên dễ NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang THỰC HÀNH CƠ SỞ ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN dàng việc lựa chọn tìm kiếm nhiều thiết bị có nhu cầu cần thiết cho thực tế người Xu hướng phát triển công nghệ tập trung vào số mặt như: trí tuệ nhân tạo, Robot, công nghệ Nano, dùng Internet kết nối thứ Để làm thứ vậy, việc tìm hiểu phát triển sâu vi điều khiển điều thiết yếu Hiện có nhiều thiết bị sử dụng vi điều khiển như: điện thoại di động, máy lạnh, dây chuyền tự động Trong đề cương này, chúng tơi xin giới thiệu đến người hình thức đơn giản vi điều khiển: Led Cube 5X5X5 (các led xếp theo hình khối vng tạo thành từ 125 bóng LED, xếp thành lớp, lớp 25 bóng) Khối Led Cube điều khiển Chip IC 89S52 để tạo hiệu ứng ánh sáng lập trình Trong trình viết tổng hợp nên đề cương, biết không tránh khỏi sai sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp chân thành từ q Thầy, Cơ bạn để chúng tơi hồn thiện lần TP.Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 04 năm 2017 Nhóm sinh viên thực Nhóm 13 Lớp D14CQDT02-N NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang THỰC HÀNH CƠ SỞ ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU MẠCH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang THỰC HÀNH CƠ SỞ ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tổng quan 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.3 Mô tả phần mềm .11 1.4 Mô tả linh kiện điện tử 14 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 24 2.1 Thiết kế phần cứng 24 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý Schematic hệ thống 24 2.1.2 Sơ đồ mạch in .25 2.1.3 Mạch hoàn thành thực tế: 27 2.2 Thiết kế phần mềm 28 2.2.1 Lưu đồ giải thuật 28 2.3 Thi công khắc phục lỗi 29 2.3.1 Chuẩn bị: 29 2.3.2 Thi công 30 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 33 4.1 Kết 33 4.2 Hướng phát triển đề tài 33 NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG ThS NGUYỄN TRONG HUÂN CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tổng quan 1.1.1 Đặt vấn đề Vi điều khiển lĩnh vực lý thú với sinh viên chuyên ngành Điện tử nói chung Cùng với phát triển ngành điện tử nhiều họ Vi điều khiển hãng sản xuất chíp cho đời : AT89, AVR Atmel, PIC Microchip AT89 bước phát triển họ 8051, với phát triển nhiều ứng dụng đời : Mạch báo chuông tiết học, Điều khiển động mà gần với mạch ứng dụng vi điều khiển điều khiển Led đơn ứng dụng nhiều ngành quảng cáo Chắc hẳn nghe qua từ 3D xem phim 3D hay Tivi 3D, hẳn bạn nghe qua khối Led 3D hay Led Cube Ngày ứng dụng 3D ngày rộng rãi, thúc đẩy niều nhà khoa học sâu nghiên cứu cho sản phẩm ứng dụng công nghệ 3D với chất lượng ngày nâng cao đáp ứng nhu cầu ngày cao người dùng Vì việc nghiên cứu tìm hiểu led 3D đặt móng giúp cho hiểu cơng nghệ 3D Trong báo cáo nói rõ khối Led 3D qua đề tài : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG LED CUBE 5X5X5 DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52 1.1.2 Mục đích đề tài Tìm hiểu cấu tạo khối led cube từ lập trình tạo hiệu ứng bắt mắt không gian chiều Phương pháp nghiên cứu: • Nghiên cứu tìm hiểu 89S52 để ứng dụng hiệu ứng led Cube • Thi công thử nghiệm thực tế Tuy nhiên, thời gian kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận được đóng góp ý kiến Thầy bạn 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.2.1 Giới thiệu Led CUBE tạo từ 125 bóng led, xếp thành lớp, lớp 25 bóng Điều đặc biệt ta khơng dùng 125 mối để thắp sáng bóng mà thay vào đó, ta chân cathode để tạo thành cột ( có 25 cột) NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG ThS NGUYỄN TRONG HUÂN 1.2.2 Nguyên lý hoạt động Để cho led bật sáng, ta nối chân anode chung lớp với điểm có điện cao, 25 bóng led có chân anode gắn với điểm điện cao, việc cịn lại nối điểm có điện thấp cho chân cathode bóng led cần thắp sáng Việc cấp điện cao cho lớp thực transistor PNP, transistor điều khiên chân IO vi điều khiển phân cực vùng bão hòa vùng ngưng tương ứng với mức logic (ngược với mức ogic với chân I/O vi điều khiển) Việc cấp điện thấp cho cột thực 25 chân I/O vi điều khiển Do khơng có transistor để nhận dịng nên tính tốn điện trở hạn dịng cho led phải lưu ý đến khả nhận dòng chân I/O vi điều khiển Ở thời điểm đó, chân pahir nhận dịng từ bóng led cột Sơ đồ nguyên lý điều khiển Led: Hình 2:Sơ đồ nguyên lý điều khiển Led NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG ThS NGUYỄN TRONG HUÂN 10 Dây bus nối 11 Đế chíp 89S52 NHĨM THỰC HIỆN: NHÓM Trang 22 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG ThS NGUYỄN TRONG HUÂN 12 Chip 89S52 AT89S52 họ IC vi điều khiển hãng Atmel sản xuất Các sản phẩm AT89S52 thích hợp cho ứng dụng điều khiển Việc xử lý byte toán số học cấu trúc liệu nhỏ thực nhiều chế độ truy xuất liệu nhanh RAM nội Nó cung cấp hổ trợ mở rộng chip dùng cho biến bit kiểu liệu riêng biệt cho phép quản lý kiểm tra bit trực tiếp hệ thống điều khiển AT89S52 có 8Kbyte nhớ FLASH ROM bên để lưu chương trình, Vi điều khiển có khả nạp xóa chương trình điện lên đến 1000 lần Dung lượng RAM 128 byte, AT89S52 có Port xuất/nhập bit, có định thời 16 bit Ngồi AT89S52 cịn có khả giao tiếp liệu nối tiếp, mở rộng khơng gian nhớ chương trình nhớ liệu ngồi lên đến 64Kbyte NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang 23 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG ThS NGUYỄN TRONG HUÂN Sơ đồ chân 89S52 AT89S52 đóng gói theo kiểu hai hàng chân DIP gồm 40 chân cho chức khác vào  Thông số kỹ thuật: - Họ vi điều khiển bit - Điện áp cung cấp: 4-6V - Tần số hoạt động : 24 Mhz - Bộ nhớ : Kb Flash, 256 Bytes SRAM - Timer/Counter : 16 bit - 32 chân I/O lập trình - nguồn ngắt khác - Kiểu chân : PDIP40 NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang 24 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG ThS NGUYỄN TRONG HUÂN Sơ đồ chân linh kiện NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang 25 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH LED CUBE 5x5x5 2.1 Thiết kế phần cứng 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý Schematic hệ thống Hình 5: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Led Cube 5x5x5 NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang 26 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN 2.1.2 Sơ đồ mạch in NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang 27 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN Sơ Đồ Mạch Layout 2D Hình 6: Sơ đồ mạch Layout 2D cho Mạch điều khiển Led Cube 5x5x5 Sơ Đồ Mạch Layout 3D Hình 7: Sơ đồ mạch Layout 3D cho Mạch điều khiển Led Cube 5x5x5 NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang 28 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN 2.1.3 Mạch hoàn thành thực tế: Mạch Led Cube 5x5x5 sau hồn thành thực tế : Hình 8: Mạch điều khiển Led Cube 5x5x5 thực tế NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM Trang 29 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ThS NGUYỄN TRỌNG HUÂN TOẢ RA 2.2 Thiết kế phần mềm 2.2.1 Lưu đồ giải thuật XOÁ I