Luận văn: Thiết kế bảng pha màu Led ma trận dùng IC ghi dịch CD4064 và vi xử lý PIC 16F877A doc

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC    ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BẢNG PHA MÀU LED MA TRẬN DÙNG IC GHI DỊCH CD4094 VÀ VI XỬ LÝ PIC 16F877A. Với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, cuộc sống con người ngày càng trở nên tiện nghi và hiện đại hơn. Điều đó đem lại cho chúng ta nhiều giải pháp tốt hơn, đa dạng hơn trong việc xử lý những vấn đề tưởng chừng như rất phức tạp gặp phải trong cuộc sống. Việc ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật hiện đại trong tất cả các lĩnh vực đã và đang rất phổ biến trên toàn thế giới, thay thế dần những phương thức thủ công , lạc hậu và ngày càng được cải tiến hiện đại hơn, hoàn mỹ hơn. Cùng với sự phát triển chung đó, nước ta cũng đang mạnh mẽ tiến hành công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước để theo kịp sự phát triển của các nước trong khu vực và trên thế giới. Trong đó lĩnh vực điện tử đang ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế và đời sống con người. Sự phổ biến của nó đóng góp không nhỏ tới sự phát triển của tất cả các ngành sản xuất, giải trí, trong những năm gần đây đặc biệt trong lĩnh vực giải trí, quảng cáo đã có sự phát triển mạnh mẽ với nhiều hình thức, phương pháp tiếp cận, quảng bá và chia sẻ thông tin hiện đại và toàn diện hơn. Với lòng đam mê, yêu thích của mình trong lĩnh vực này, nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế bảng pha màu led ma trận dùng IC ghi dịch cd4094 và vi xử lý Pic 16f877a” làm đồ án tốt nghiệp. Trong thời gian ngắn thực hiện đề tài cộng với kiến thức còn nhiều hạn chế, nên trong tập đồ án này không tránh khỏi thiếu sót, nhóm thực hiện rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn sinh viên. LỜI CẢM ƠN Trong suốt khóa học (2006-2009) tại Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng, với sự giúp đỡ của quý thầy cô và giáo viên hướng dẫn về mọi mặt từ nhiều phía và nhất là trong thời gian thực hiện đề tài, nên đề tài đã được hoàn thành đúng thời gian qui định. Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn đến : Quí thầy cô trong khoa Điện tử -Tin học đã giảng dạy những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp và đã tạo điều kiện thuận lợi cho những người thực hiện hoàn tất khóa học. Đặc biệt,thầy TỐNG THANH NHÂN – giáo viên hướng dẫn đề tài đã nhiệt tình giúp đỡ và cho nhóm thực hiện những lời chỉ dạy quý báu, giúp nhóm thực hiện định hướng tốt trong khi thực hiện đồ án. Tất cả bạn bè đã giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP. Trang 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ. Trang 1 1.2 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI. Trang 1 1.3 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI . Trang 1 CHƯƠNG 2 : CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH. Trang 2 2.1 DIODE PHÁT QUANG ( LED ĐƠN). Trang 2 2.2 ĐIỆN TRỞ . Trang 3 2.3 TỤ ĐIỆN. Trang 4 2.4 IC CD4094. Trang 8 2.5. VI XỬ LÝ PIC16F877A. Trang 12 CHƯƠNG 3:BẢNG PHA MÀU LED MA TRẬN. Trang 68 3.1. GIỚI THIỆU VỀ BẢNG PHA MÀU LED MA TRẬN. Trang 68 3.2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MẠCH. Trang 71 3.2. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỆN. Trang 72 4.MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH. Trang 75 LỜI KẾT TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP. 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ. Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật sử dụng vi xử lý và các linh liện điện tử khác có tính chất hiển thị như led 7 đoạn, led ma trận, led đơn… vào các ứng dụng thực tế như nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng nhiều trong các lỉnh vực khác nhau như hiển thị, bảng quảng báo, …. do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng. Xuất phát từ thực tế mà nhóm sinh viên thực hiện chúng em có điều kiện tiếp xúc và tham quan tại một số cơ sở tại nhiều điểm trong thành phố, rất nhiều các bảng quảng cáo, logo… đều được hiện thị thông qua các linh kiện quang. Tuy nhiên tùy theo tính chất và mức độ sử dụng mà các linh kiện quang này có thể khác nhau, có nơi thì sử dụng led ma trận nhiều màu, led ma trận một màu, led đơn nhiều màu, led đơn một màu…. TỪ những điều đã thấy được đó và trong khả năng của chúng em, chúng em muốn thiết kế một mạch quang báo mà cũng có thể đáp ứng đươc những yêu cầu như trên. 1.2 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI. Trong đồ án này chúng em thực hiện mạch hiển thị thông qua led đơn nhờ các tín hiệu được xuất ra từ vi xử lý 16f877a. Tín hiệu từ vi xử lý đưa ra cho ic cd4094 ghi dịch từ đó ic cd4094 điều khiển các led đơn với một khoảng delay nhất định sẽ hiển thị được các hình ảnh, văn bản mà ta muốn hiển thị. Từ những vấn đề trên thì yêu cầu cần thiết khi thiết kế mạch này là: - Lập trình bằng CCS. - Bộ phận hiển thị phải rõ ràng. - Điều khiển 3 màu cơ bản RGB. - Đưa vào các hiệu ứng màu sắc cho bảng led. - Đưa vào các hiệu ứng chữ,số càng nhiều càng tốt. 1.3 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI. Do kiến thức còn hạn chế,linh kiện có những con lần đầu tiên sử dụng nên trong quá trình thi công phần cứng của mạch đã có những sai sót nhỏ xảy ra. Do đặc điểm của mạch là quang báo nên chúng chỉ hoạt động thực sự hiệu quả vào ban đêm, hoặc là khi ánh sang ngoài trời bị giảm đi do thời tiết,… CHƯƠNG 2: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH . 2.1 DIODE PHÁT QUANG ( LED ĐƠN). Hình 1: Một số hình ảnh về led đơn. - Ký hiệu: - Áp dụng hiệu ứng điện quang . -Led chỉ phát sáng khi đựơc phân cực thuân. -Mỗi led phát một bức xạ nhất định tùy theo vật liệu chế tạo và chất pha. GaAs bước sóng = 0,77-0,88 đỏ Al,Sb = 0,65 GaAsP đỏ GaPZn hổ phách GaAsS = 0,57-0,58 vàng GaPN2 = 0.55-0,56 lục - Dòng trung bình qua led thường được chọn là: 10 đến 20 miliAmpere. D7 LED 2.2 ĐIỆN TRỞ. Điện trở loại dán . Hình 2: Một số hình ảnh về điện trở. - Ký hiệu: - Hệ thức: v(t) = R.i(t) - Hay i(t) = G.v(t) Trong đó G =1/R: được gọi là điện dẫn . - Đơn vị của điện trở là Ohm( đọc là ôm) - Đơn vị của điên dẫn là Siemen. 2.3 TỤ ĐIỆN. a.Sơ lược về tụ điện. Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động bao gồm hai mặt dẫn điện gọi là khung, được phân cách bởi một chất cách điện, gọi là điện môi (không khí, giấy, mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh ) Giá trị của tụ điện là điện dung, được đo bằng đơn vị Farad (kí hiệu là F). Giá trị F là rất lớn nên hay dùng các giá trị nhỏ hơn như micro fara (μF), nano Fara (nF) hay picro Fara (pF). b. Phân loại tụ điện thường gặp. 1/. Theo tính chất lý hóa và ứng dụng : Có các loại tụ điện : Tụ điện phân cực : là loại tụ điện có hai đầu (-) và (+) rõ ràng, không thể mắc ngược đầu trong mạng điện DC. Chúng thường là tụ hóa học và tụ tantalium. Tụ điện không phân cực : Là tụ không qui định cực tính. Tụ điện hạ (thấp) áp và cao áp : Do điện áp làm việc mà có phân biệt này. Tụ lọc (nguồn) và tụ liên lạc (liên tầng) : Tụ điện dùng vào mục tiêu cụ thể thì gọi tên theo ứng dụng. Tụ điện tĩnh và tụ điện động (điều chỉnh được) : Đa số tụ điện có một trị số điện dung "danh định" nhưng cũng có các loại tụ điện cần điều chỉnh trị số cho phù hợp yêu cầu của mạch điện, như tụ điện trong mạch cộng hưởng hay dao động chẳng hạn. 2/. Theo cấu tạo và dạng thức : Tụ điện gốm (tụ đất) : Gọi tên như thế là do chúng được làm bằng ceramic, bên ngoài bọc keo hay nhuộm màu. Gốm điện môi được dùng là COG, X7R, Z5U v.v Tụ gốm đa lớp: Là loại tụ gốm có nhiều lớp bản cực cách điện bằng gốm. Tụ này đáp ứng cao tần và điện áp cao hơn loại tụ gốm thường khoảng 4 > 5 lần. Tụ giấy : Là tụ điện có bản cực là các lá nhôm hoặc thiếc cách nhau bằng lớp giấy tẩm dầu cách điện làm dung môi. Tụ mica màng mỏng : Cấu tạo với các lớp điện môi là mica nhân tạo hay nhựa có cấu tạo màng mỏng (thin film) như Mylar, Polycarbonate, Polyester, Polystyrene (ổn định nhiệt 150 ppm / C). Tụ bạc - mica : là loại tụ điện mica có bàn cực bằng bạc, khá nặng. Điện dung từ vài pF đến vài nF, độ ồn nhiệt rất bé. Tụ hóa học : Là tụ giấy có dung môi hóa học đặc hiệu => tạo điện dung cao và rất cao cho tụ điện. Nếu bên ngoài có vỏ nhôm bọc nhựa thì còn gọi là tụ nhôm. Ngoài ra còn rất nhiều các loại tụ khác ví dụ như :Tụ siêu hóa,tụ hóa sinh, Tụ tantalium, Tụ vi chỉnh và tụ xoay,… [...]... xuống của Clock và thực hiện nối tầng của IC 4094 khi thời gian lên của xung Clock là dài Sơ đồ logic Giản đồ thời gian IC CD4094 loại dán IC CD4094 loại thường 2.5 VI XỬ LÝ PIC1 6F877A 2.5.1 Giới thiệu về cấu trúc phần cứng PIC1 6F877A 2.1 SƠ ĐỒ CHÂN VI ĐIỀU KHIỂN PIC1 6F877A 2.2 MỘT VÀI THÔNG SỐ VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC1 6F877A Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC1 6Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài... các khối chức năng được tích hợp bên trong vi điều khiển Có thể phân thanh ghi SFR làm hai lọai: thanh ghi SFR liên quan đến các chức năng bên trong (CPU) và thanh ghi SRF dùng để thiết lập và điều khiển các khối chức năng bên ngoài (ví dụ như ADC, PWM, …) Phần này sẽ đề cập đến các thanh ghi liên quan đến các chức năng bên trong Các thanh ghi dùng để thiết lập và điều khiển các khối chức năng sẽ được... ngắt ngoại vi và bộ đếm Timer0 Thanh ghi INTCON (0Bh, 8Bh,10Bh, 18Bh):thanh ghi cho phép đọc và ghi, chứa các bit điều khiển và các bit cờ hiệu khi timer0 bị tràn, ngắt ngoại vi RB0/INT và ngắt interrputon-change tại các chân của PORTB Thanh ghi PIE1 (8Ch): chứa các bit điều khiển chi tiết các ngắt của các khối chức năng ngoại vi Thanh ghi PIR1 (0Ch) chứa cờ ngắt của các khối chức năng ngoại vi, các ngắt... tương tự và số PIC1 6F877A có 8 ngõ vào analog (RA4:RA0 và RE2:RE0) Hiệu điện thế chuẩn VREF có thể được lựa chọn là VDD, VSS hay hiệu điện thể chuẩn được xác lập trên hai chân RA2 và RA3 Kết quả chuyển đổi từ tín tiệu tương tự sang tín hiệu số là 10 bit số tương ứng và được lưu trong hai thanh ghi ADRESH:ADRESL Khi không sử dụng bộ chuyển đổi ADC, các thanh ghi này có thể được sử dụng như các thanh ghi. .. truyền dữ liệu là thanh ghi dịch dữ liệu TSR (Transmit Shift Register) Thanh ghi TSR sẽ lấy dữ liệu từ thanh ghi đệm dùng cho quá trình truyền dữ liệu TXREG Dữ liệu cần truyền phải đựơc đưa trước vào thanh ghi TXREG Ngay sau khi bit Stop của dữ liệu cần truyền trước đó được truyền xong, dữ liệu từ thanh ghi TXREG sẽ được đưa vào thanh ghi TSR, thanh ghi TXREG bị rỗng, ngắt xảy ra và cờ hiệu TXIF (PIR1)... NHẬP CỦA PIC1 6F877A Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng để tương tác với thế giới bên ngoài Sự tương tác này rất đa dạng và thông qua quá trình tương tác đó, chức năng của vi điều khiển được thể hiện một cách rõ ràng Một cổng xuất nhập của vi điều khiển bao gồm nhiều chân (I/O pin), tùy theo cách bố trí và chức năng của vi điều khiển mà số lượng cổng xuất nhập và số lượng... lại trong bank Các thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng (ví dụ như thanh ghi STATUS) sẽ được đặt ở tất cà các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện trong quá trình truy xuất và làm giảm bớt lệnh của chương trình Sơ đồ cụ thể của bộ nhớ dữ liệu PIC1 6F877A như sau: 2.4.2.1 THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT SFR Đây là các thanh ghi được sử dụng bởi CPU hoặc được dùng để thiết lập và điều khiển các khối... đưa giá trị thích hợp vào thanh ghi PR2 2 Thiết lập độ rộng xung cần điều chế (duty cycle) bằng cách đưa giá trị vào thanh ghi CCPRxL và các bit CCP1CON 3 Điều khiển các pin của CCP là output bằng cách clear các bit tương ứng trong thanh ghi TRISC 4 Thiết lập giá trị bộ chia tần số prescaler của Timer2 và cho phép Timer2 hoạt động bằng cách đưa giá trị thích hợp vào thanh ghi T2CON 5 Cho phép... (Serial Communication Interface) Có thể sử dụng giao diện này cho các giao tiếp với các thiết bị ngọai vi, với các vi điều khiển khác hay với máy tính Các dạng của giao diện USART ngọai vi bao gồm:  Bất động bộ (Asynchronous)  Đồng bộ_ Master mode  Đồng bộ_ Slave mode Hai pin dùng cho giao diện này là RC6/TX/CK và RC7/RX/DT, trong đó RC6/TX/CK dùng để truyền xung clock (baud rate) và RC7/RX/DT dùng để... được 8 địa chỉ và hoạt động theo cơ chế xoay vòng Nghĩa là giá trị cất vào bộ nhớ Stack lần thứ 9 sẽ ghi đè lên giá trị cất vào Stack lần đầu tiên và giá trị cất vào bộ nhớ Stack lần thứ 10 sẽ ghi đè lên giá tri6 cất vào Stack lần thứ 2 Cần chú ý là không có cờ hiệu nào cho biết trạng thái stack, do đó ta không biết được khi nào stack tràn Bên cạnh đó tập lệnh của vi điều khiển dòng PIC cũng không có . ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BẢNG PHA MÀU LED MA TRẬN DÙNG IC GHI DỊCH CD4094 VÀ VI XỬ LÝ PIC 16F877A. Với sự phát triển. quyết định chọn đề tài Thiết kế bảng pha màu led ma trận dùng IC ghi dịch cd4094 và vi xử lý Pic 16f877a làm đồ án tốt nghiệp. Trong thời gian ngắn