ĐỀ tài điều KHIỂN LED MATRIX 8x8 89c51

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LED MATRIX GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN HUY HOÀNG THÀNH VIÊN THỰC HIỆN Trần Thị Thu Hằng Nguyễn Quang Hiển Trần Minh Hùng 20161392 20161426 20161989 LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ Vi xử lý thành tựu khoa học đánh dấu buớc ngoặt lịch sử phát hiển ngành khoa học - cơng nghệ Nó đóng góp hàng loạt ứng dụng sản phẩm vào đời sống thực tiễn nguời, hầu hết tất lĩnh vực Đặc biệt cơng nghiệp hóa đại hóa nuớc ta Sở dĩ vi xử lý giúp người tự động hóa q trình sản xuất , phục vụ sống chúng có khả sau:Nhận lệnh thao tác từ người dùng thông qua bàn phím, nút nhấn, cảm biến đo lường , nhận liệu từ vi xử lý khác, xử lý tính tốn, giải mã liệu, đưa kết đầu để hiển thị liệu qua hình, đưa kết đầu tín hiệu điện để điều khiển cịi báo, động cơ, bóng đèn, sợi đốt, hình Chính nhờ khả mà người sử dụng vi xử lý chuyên dụng để tích hợp thiết bị điện tử thơng minh có khẳ tự động hóa hồn tồn Tìm hiểu vi xử lí ứng dụng vi xử lí vào việc thiết kế hệ thống đèn LED quảng cáo, trang trí đề tài mà chúng em chọn để tìm hiểu tập lớn mơn Kĩ thuật vi xử lí Sự bỡ ngỡ ban đầu với khả làm việc nhóm chưa tốt khó khắn bước đầu chúng em gặp phải Tuy nhiên, nhờ có bảo hướng dẫn nhiệt tình thầy chúng em hồn thành đề tài Do hạn chế vốn kiến thức nên chúng em không tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận ý kiến đóng góp thầy để chúng em trau dồi hồn thiện vốn kiến thức Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU DANH MỤC HÌNH ẢNH NỘI DUNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Nhu cầu, ý tưởng 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Kết luận SƠ LƯỢC VỀ 8051 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Sơ đồ giải thuật 2.3 Chức chân AT89C51 MÔ PHỎNG MẠCH 3.1 Các linh kiện sử dụng 3.2 Sơ đồ nguyên lí mạch 13 3.3 Code mạch 14 THIẾT KẾ MẠCH IN 16 KẾT LUẬN 17 PHỤ LỤC GIÁ TRỊ ĐỂ HIỂN THỊ CÁC CHỮ CÁI 18 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.Sơ đồ chân AT89C51 Hình 3.AT89S52 thực tế AT89C51 mơ Proteus 10 Hình 4.Thạch anh 12MHz thực tế mô Proteus 10 Hình 5.Tụ gốm 33pF thực tế mô Proteus 11 Hình 6.Tụ hóa 10uF thực tế mơ Proteus 11 Hình 7.Điện trở thực tế mơ Proteus 12 Hình 8.Led Matrix 8x8 thực tế mơ Proteus 12 Hình Cấu tạo Led Matrix 8x8 13 Hình 10 Sơ đồ nguyên lý mạch mô Proteus 14 Hình 11 Mạch in thiết kế Altium 16 NỘI DUNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, vi điều khiển có ứng dụng ngày rộng rãi thâm nhập ngày nhiều lĩnh vực kĩ thuật đời sống xã hội Hầu hết thiết bị từ đơn giản đến phức tạp thiết bị điều khiển tự động, thiết bị văn phòng thiết bị gia đình có dùng thiết bị vi điều khiển Các cửa hàng, siêu thị,… cần có biển quảng cáo chạy LED để trang trí, để thu hút khách hàng Qua đó, để thấy rõ ứng dụng vi điều khiển, nhóm em xin trình bày đề tài : Sử dụng vi điều khiển 8051 để điều khiển led matrix 8x8 để hiển thị từ 0-9 từ A-L Đây đề tài phổ biến tiếp cận với người 1.2 Nhu cầu, ý tưởng Led matrix có nhiều cơng dụng để chiếu sáng, quảng cáo, trang trí,… Giá thành rẻ, dễ điều khiển, độ bền cao Từ vấn đề đặt trên, chúng em nghĩ đến việc áp dụng học từ mơn vi xử lí để thiết kế hệ thống đèn Led matrix để hiển thị số 0-9 chữ A-Z Ở báo cáo bọn em thực hiển thị số chữ để mô cho đề tài chọn 1.3 Mục tiêu đề tài Bằng kiến thức có, thực mơ công cụ Proteus, thiết kế mạch in cho đề tài tùy chọn vận dụng lập trình hợp ngữ, cụ thể mơ hiển thị kí tự chữ hình led matrix Đề tài giới thiệu rõ 8051, cách ghép nối vi xử lý với thiết bị ngoại vi, hiểu cách chọn địa chỉ, cách giải ma địa chọn bit để kết nối với 8255, hiểu thêm nguyên lý hoạt động led matrix,… 1.4 Kết luận Như sản phẩm hỗ trợ cho việc quảng bá thương hiệu thiết thực tính khả thi cao Hơn nữa, với đề tài ứng dụng kiến thức khoa học kĩ thuật khơng cịn nằm giấy thay vào giúp ích nhiều với người kinh nghiệm thu lại từ việc vận dụng kiến thức học hữu ích thực tế Do đó, đề tài “Điều khiển LED Matrix ” để tài vơ thực tế hữu ích SƠ LƯỢC VỀ 8051 2.1 Giới thiệu chung AT8951 phiên 8051 có ROM chip nhớ Flash Phiên thích hợp cho ứng dụng nhanh nhớ Flash xóa vài giây Để dùng AT8951 cần phải có thiết bị lập trình PROM hỗ trợ nhớ Flash khơng cần đến thiết bị xóa ROM nhớ Flash xóa thiết bị lập trình PROM 2.2 Sơ đồ giải thuật 2.2.1 Mô tả chân 8051 Các kiểu chip thuộc họ 8051 có kiểu đóng vỏ khác nhau, chằng hạn hai hàng chân DIP, dạng vỏ dẹp vuông QFP, dạng chip khơng có chân đỡ LLC chúng có 40 chân cho chức khác vào, ra, I/O, đọc RD, ghi WR, điạ chỉ, liệu ngắt Cần phải lưu ý số hãng cung cấp phiên 8051 có 20 chân với số cổng vào cho ứng dụng yêu cầu thấp Tuy nhiên hầu hết nhà phát triển sử dụng chip đóng vỏ 40 chân với hàng chân DIP nên ta tập trung mô tả phiên 2.2.2 Giới thiệu IC 8051 *Giới thiệu họ MSC-51: MSC-51 họ IC vi điều khiển hãng Intel sản xuất Các IC tiêu biểu cho họ 8051 8031 Các sản phẩm MSC-51 thích hợp cho ứng dụng điều khiển Việc xử lí Byte tốn số học cấu trúc liệu nhỏ thực nhiều chế độ truy xuất liệu nhanh RAM nội AT89C51 cung cấp đặc tính chuẩn sau: 4KB nhớ đọc xóa lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, Timer/Counter 16 Bit, vecto ngắt có cấu trúc mức ngắt, mạch dao động tạo xung Clock dao động ON-CHIP Thêm vào AT89C51 thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động đến mức không tần số hỗ trợ hai phần mềm lựa chọn chế độ tiết kiệm công suất, chế độ chờ (IDLE MODE) dừng CPU cho phép RAM, timer/counter, port nối tiếp hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động Chế độ giảm công suất lưu nội dụng RAM treo dao động làm khả hoạt động tất chức khác Reset hệ thống 2.2.3 Sơ đồ khối hệ thống Hình 1.Sơ đồ khối hệ thống 2.2.4 Sơ đồ chân AT89C51 Hình 2.Sơ đồ chân AT89C51 2.3 Chức chân AT89C51 AT89C51 có tất 40 chân có chức đường xuất nhập, có 24 chân có tác dụng kép (1 chân có chức năng) Mỗi đường hoạt động đường xuất nhập đường điều khiển thành phần bus liệu bus địa Các Port: Chân đến 8: gọi Cổng (Port 1), Tám chân có chức xuất nhập Cổng xuất nhập theo bit byte Ta đánh tên cho chân Port P1.X (X = đến 7) Chân 9: chân vào reset 8051 Khi tín hiệu đưa lên mức cao chu kỳ máy, ghi vi điều khiển tải giá trị thích hợp để khởi động hệ thống Hay nói cách khác vi điều khiển bị reset chân kích hoạt mức cao Chân 10 đến 17: gọi Cổng (Port 3) Tám chân chức xuất nhập chân cổng (chân đến 8) chân cịn có chức riêng nữa, cụ thể sau: Chân 18 19 (XTAL1 & XTAL2) Hai chân sử dụng để nối với dao động Thông thường dao động thạch anh nối tới chân đầu vào XTAL1 (chân 19) XTAL2 (chân 18) với hai tụ gốm giá trị khoảng 30pF Các hệ thống xây dựng 8051 thường có tần số thạch anh từ 10 đến 40 MHz, thông thường ta dùng thạch anh 12 Mhz Chân 20: nối vào chân 0V nguồn cấp Chân 21 đến chân 28: gọi cổng (Port 2) Tám chân cổng có cơng dụng, ngồi chức cổng xuất nhập cổng cổng cịn byte cao bus địa sử dụng nhớ Chân 29 (PSEN): Chân PSEN chân điều khiển đọc chương trình nhớ ngồi, nối với chân OE ROM phép đọc byte mã lệnh ROM PSEN mức thấp thời gian đọc mã lệnh Khi thực chương trình ROM nội PSEN trì mức cao * Chân 30 (ALE): Chân ALE cho phép tách đường liệu đường địa Port Port * Chân 31 (EA): Tín hiệu chân EA cho phép chọn nhớ chương trình nhớ hay vi điều khiển Nếu chân EA nối mức cao (nối nguồn Vcc), vi điều khiển thi hành chương trình ROM nội Nếu chân EA mức thấp (được nối GND) vi điều khiển thi hành chương trình từ nhớ * Chân 32 đến 39: gọi cổng (Port 0) Cổng gồm chân có cơng dụng, ngồi chức xuất nhập, cổng bus đa hợp liệu địa chỉ, chức sử dụng 8051 giao tiếp với biết bị ngồi có kiến trúc Bus vi mạch nhớ Vì cổng P0 máng mở khác so với cổng P1, P2 P3 nên chân cổng phải nối với điện trở kéo sử dụng chân chân vào/ra Điện trở tùy thuộc vào đặc tính ngõ vào thành phần ghép nối với chân port Thường ta dùng điện trở kéo khoảng 4K7 đến 10K Chân 40: chân nguồn vi điều khiển, nối vào chân Vcc nguồn MÔ PHỎNG MẠCH 3.1 Các linh kiện sử dụng - AT89S52 - Thach anh 12MHz - Tụ gốm 33pF - Tụ hóa 10uF/25V - Điện trở 220 Ơm - LED Matrix 8x8 3.1.1 AT89S52 AT89C51 sử dụng để mô thay cho AT89S52, proteus Hình 3.AT89S52 thực tế AT89C51 mơ Proteus 3.1.2 Thạch anh 12MHz Là nguồn tạo xung nhịp dao động clock ổn định (12MHz) cho dao động 8051 Thạch anh gắn vào XTAL1 XTAL2 (chân 18, 19) 8051 Hình 4.Thạch anh 12MHz thực tế mô Proteus 3.1.3 Tụ gốm 33pF Lọc nhiễu cho dao động thạch anh, tụ gốm nối đầu với chân thạch anh, đầu nối Mass 10 Hình 5.Tụ gốm 33pF thực tế mơ Proteus 3.1.4 Tụ hóa 10uF Tụ hóa đầu gắn vào chân reset, đầu nối dương nguồn Khi cấp điện cho mạch, tụ phóng điện khiến chân reset bật lên mức cao, đo toàn hệ thống nạp lại từ đầu Khi vận hành tụ hóa ngăn dịng vào chân reset Hình 6.Tụ hóa 10uF thực tế mô Proteus 11 3.1.5 Điện trở Hạn chế dịng điện Hình 7.Điện trở thực tế mô Proteus 3.1.6 LED Matrix 8x8 Hình 8.Led Matrix 8x8 thực tế mơ Proteus 12 * Cấu tạo LED matrix 8x8: Hình Cấu tạo Led Matrix 8x8 Ma trận LED gồm cột hàng Tại điểm giao hàng cột có gắn vào Diode phát quang Nên phải đưa tín hiệu vào hàng mức cột mức LED sáng 3.2 Sơ đồ ngun lí mạch 13 Hình 10 Sơ đồ ngun lý mạch mơ Proteus 3.3 Code mạch MAIN ORG 00H MOV R3, #00H //tao tre tren moi chu MOV R4, #00H //con tro chi gia tri bat dau cua tung chu START: 14 MOV DPTR,#MESSAGE1 MOV R1,#01H MOV R2,#0 MAIN: MOV P0,R1 MOV A,R2 ADD A,R4 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A ACALL DELAY MOV A,R1 RL A MOV R1,A INC R2 CJNE R2,#8,MAIN INC R3 CJNE R3,#12H,LOOP MOV R3,#0H MOV A,R4 // gan r4+=r2 ADD A,R2 MOV R4,A XRL A,#60H JZ RESET SJMP START DELAY: MOV R6,#0FFH DJNZ R6,$ RET LOOP: MOV R1,#01H // khoi tao lai r1, r2 MOV R2,#0H SJMP MAIN RESET: MOV R4,#0 SJMP START 15 ORG 80H MESSAGE1: DB 00H,76H,76H,76H,76H,76H,76h,89H, 07H,0EBH,0EDH,0EEH,0EEH,0EDH,0EBH,07H, 7EH,7EH,7Eh,00H,00H,7EH,7EH,7EH, 0FCH,0FCH,0FCH,00h,00H,0FCH,0FCH,0FCH, 07H,0EBH,0EDH,0EEH,0EEH,0EDH,0EBH,07H, 00H,0EEH,0EEH,0EEH,0EEH,0EEH,0F5H,0FBH, 00H,7FH,7FH,7FH,7FH,7FH,7FH,7FH, 81H,7Eh,7EH,7EH,7EH,7EH,7EH,81H, 00H,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,00H, 0E0H,0DFH,0BFH,7FH,7FH,0BFH,0DFH,0E0H, 7EH,0BDH,0DBH,0E7H,0E7H,0DBH,0BDH,7EH, 00H,7FH,7FH,7FH,7FH,7FH,7FH,7FH END THIẾT KẾ MẠCH IN Thiết kế mạch in phần mềm Altium sau in mạch hàn linh kiện điện tử Hình 11 Mạch in thiết kế Altium 16 KẾT LUẬN Qua trình làm tập lớn chúng em nhận nhiều kinh nghiệm quý báu kiến thức bổ trợ cho môn vi xử lý,cũng kiến thức học bên môn vi xử lý vào tập lớn Qua chúng em nâng cao kiến thức cách vẽ mô mạch proteus, cách đọc datasheets linh kiện từ xây dựng code, cách làm mạch in làm báo cáo hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em để hồn thành đề tài 17 PHỤ LỤC GIÁ TRỊ ĐỂ HIỂN THỊ CÁC CHỮ CÁI A : 07H, F3H, F5H, F6H, F6H, F5H, F3H, 07H B : 00H, 76H, 76H, 76H, 76H, 76H, 76H, 89H C : 00H, 7EH, 7EH, 7EH, 7EH, 7EH, 7EH, 7EH D : 00H, 7EH, 7EH, 7EH, 7EH, BDH, DBH, E7H E : 00H, 66H, 66H, 66H, 66H, 66H, 66H, 66H F : 00H, 06H, 06H, 06H, 06H, 06H, 06H, 06H G : C3H, BDH, 7EH, 6EH, 6EH, 0EH, EFH, EFH H : 00H, E7H, E7H, E7H, E7H, E7H, E7H, 00H I : 7EH, 7EH, 7EH, 00H, 00H, 7EH, 7EH, 7EH J : 7EH, 7EH, 7EH, 7EH, BEH, C0H, FEH, FEH K : 00H, EFH, F7H, EBH, DDH, BEH, 7FH, FFH L : 00H, 7FH, 7FH, 7FH, 7FH, 7FH, 7FH, 7FH M : 00H, FDH, FBH, F7H, F7H, FBH, FDH, 00H N : 00H, FDH, FBH, F7H, EFH, DFH, BFH, 00H O : 81H, 7EH, 7EH, 7EH, 7EH, 7EH, 7EH, 81H P : 00H, EEH, EEH, EEH, EEH, EEH, F5H, FBH Q : C3H, BDH, 7EH, 7EH, 7EH, 5EH, BDH, 43H R : 00H, EEH, EEH, EEH, CEH, AEH, 75H, FBH S : 7BH, 75H, 76H, 76H, 76H, 76H, B6H, CEH T : FCH, FCH, FCH, 00H, 00H, FCH, FCH, FCH U : 80H, 7FH, 7FH, 7FH, 7FH, 7FH, 7FH, 80H V : E0H, DFH, BFH, 7FH, 7FH, BFH, DFH, E0H W : 00H, BFH, DFH, EFH, EFH, DFH, BFH, 00H X : 7EH, BDH, DBH, E7H, E7H, DBH, BDH, 7EH Y : 7EH, BDH, DBH, E7H, F7H, FBH, FDH, F7H Z : 7EH, 3EH, 5EH, 6EH, 76H, 7AH, 7CH, 7EH 18 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Slide “Kỹ thuật vi xử lý”- thầy Nguyễn Huy Hoàng [2] Cuốn sách “Họ VDK 8051” - Tống Văn On [3] Cuốn sách “Cấu trúc lập trình VDK8051” - Nguyễn Tăng Cường [4] http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/82390/ATMEL/AT89S52.html 19 ... 7.Điện trở thực tế mô Proteus 3.1.6 LED Matrix 8x8 Hình 8 .Led Matrix 8x8 thực tế mơ Proteus 12 * Cấu tạo LED matrix 8x8: Hình Cấu tạo Led Matrix 8x8 Ma trận LED gồm cột hàng Tại điểm giao hàng... cho đề tài chọn 1.3 Mục tiêu đề tài Bằng kiến thức có, thực mơ công cụ Proteus, thiết kế mạch in cho đề tài tùy chọn vận dụng lập trình hợp ngữ, cụ thể mơ hiển thị kí tự chữ hình led matrix Đề tài. .. trình bày đề tài : Sử dụng vi điều khiển 8051 để điều khiển led matrix 8x8 để hiển thị từ 0-9 từ A-L Đây đề tài phổ biến tiếp cận với người 1.2 Nhu cầu, ý tưởng Led matrix có nhiều công dụng để chiếu