Thiết kế bảng quảng cáo led sử dụng vi điều khiển atmega 16 module điều khiển hiển thị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ BẢNG QUẢNG CÁO LED SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA 16 MODULE ĐIỀU KHIỂN HIỂN THỊ Sinh viên thực hiện: PHẠM MINH ĐỨC Lớp ĐT12 – K49 Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN TIẾN DŨNG Cán phản biện: THẮNG TS HOÀNG MẠNH Hà nội, 5-2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: …PHẠM MINH ĐỨC…… Số hiệu sinh viên: …20040847… Khố:……… 49.……….Khoa: Điện tử - Viễn thơng Ngành: ……………… Đầu đề đồ án: Thiết kế bảng quảng cáo LED sử dụng vi điều khiển ATMEGA16 Module điều khiển hiển thị Các số liệu liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… …………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………….… ……………………… ……………………………………………………………………… …………… Nội dung phần thuyết minh tính tốn: ……………………………………………………………………… ……………………………………… … ……………………………………………………………………… …………………………………………………………… … ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………… … ……………………………………………………………………… …………………… Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): ……………………………………………………………………… ……………………………………………… … ……………………………………………………………………… ………………………………………………… ……… ……………………………………………………………………… ………………………………… Họ tên giảng viên hướng dẫn: …………… NGUYỄN TIẾN DŨNG …………………… Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ……………………………………………….…………… Ngày hoàn thành đồ án: ……………………………………………………………………… ……… Ngày tháng năm Chủ nhiệm Bộ mơn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên hồn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm Cán phản biện BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: PHẠM MINH ĐỨC Số hiệu sinh viên: .20040847 Ngành: Khoá: 49 Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN TIẾN DŨNG Cán phản biện: Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét cán phản biện: Ngày tháng Cán phản biện năm Lời nói đầu Quảng báo sử dụng nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Hầu đâu ta thấy bảng quảng cáo với nhiều hình thức khác Với mục đích làm bật lên sản phẩm trời sáng hay tối người ta sử dụng rộng rãi bảng quảng cáo điện tử Bảng quảng báo điện tử có nhiều loại , sử dụng nhiều lĩnh vực khác , có khả hiển thị hình ảnh màu sắc phong phú Tuy nhiên điều kiện có hạn nên đồ án chúng em mong muốn tìm hiểu nguyên lý thiết kế bảng quảng cáo điện tử có khả điều khiển hiển thị kí tự theo mong muốn thiết kế module led quảng báo cỡ nhỏ để thử nghiệm Đầu tiên chúng em xin cảm ơn hướng dẫn bảo tận tình thầy Nguyễn Tiến Dũng Thầy cung cấp cho chúng em tài liệu đề tài giúp chúng em dễ dàng trình tìm hiểu đồ án Trong trình làm thực đồ án thầy bảo chúng em gặp khó khăn để đồ án hồn thành Chúng em xin cảm ơn thầy cô giáo khoa tận tình dạy dỗ chúng em năm học vừa qua giúp chúng em có kiến thức sở để làm đồ án Sinh viên Phạm Minh Đức Tóm tắt đồ án Nội dung đồ án việc điều khiển hiển thị led ma trận Khi điều khiển hiển thị led ma trận có phương pháp cấp nguồn theo hàng hay cột Đồ án tập trung trình bày phương pháp cấp nguồn theo cột Việc cấp nguồn cho cột thực cách sử dụng IC giải mã 74HC138 , cấp nguồn cho hàng cột thực cách sử dụng ghi dịch 74HC595 Dữ liệu mã hóa cấp nguồn cho hàng cột gửi ghi dịch thông qua việc sử dụng SPI vi điều khiển Việc điều khiển thời gian cấp nguồn cho ma trận tạo tốc độ quét thực cách sử dụng định thời Phần cuối đồ án trình bày cách tạo số hiệu ứng cho ma trận led sử dụng phương pháp cấp nguồn theo cột Project abstract The main content of this project is led matrix display control There has two power supply methods for controlling the led matrix : row by row or column by column In this project , I will introduce the column once When using this method, the 74HC138 decoder is used to power for each column and the 74HC595 shift register is used to power every row in the column which is chosen by 74HC138 The data which is coded the power suply for every row in each column is tranfered to the shift register by using the SPI of the microcontroller Timing to power the led matrix can be done by using the timer/counter of the microcontroller This is the simple method to controll the scan rate for led matix display Some led matrix display effects will be presented in the final part of this document Mục lục Lời nói đầu .1 Tóm tắt đồ án Danh sách hình vẽ Danh sách bảng .6 Danh sách công thức .7 Phần mở đầu Chương : Giới thiệu chung 10 1.1) Quảng cáo 10 1.2) Bảng led quảng báo 11 1.2.1) Một số đặc trưng 11 1.1.2) Quảng cáo led .12 1.3) Giới thiệu chung hệ thống 16 Chương : Giới thiệu vi điều khiển AVR Atmega16 19 2.1) Giới thiệu vi điều khiển họ AVR .19 2.1.1) Một số đặc trưng 19 2.1.2) Một số đặc trưng 20 2.1.3) Một số đặc trưng 22 2.1.4) Một số họ vi diều khiển AVR .23 2.2) Sơ vi điều khiển Atmega16 23 2.2.1) Đặc trưng .25 2.2.2) CPU .27 2.2.3) Bộ nhớ 34 Chương : Nguyên tắc điều khiển led ma trận 39 3.1) Cấu trúc nguyên lý cấp nguồn cho led ma trận .39 3.2) Nguyên tắc tạo font chữ hiển thị 40 3.3) Điều khiển hiển thị led ma trận 41 Chương 4: Điều khiển cấp nguồn cho led ma trận 44 4.1) Điều khiển cấp nguồn cho cột dùng 74HC138 44 4.1.1) Chức 74HC138 44 4.1.2) Sử dụng 74HC138 để cấp nguồn cho cột ma trận 45 4.2) Điều khiển cấp nguồn cho hàng dùng 74HC595 47 4.2.1) Chức 74HC595 47 4.2.2) Sử dụng 74HC595để cấp nguồn cho hàng ma trận 49 4.3) Truyền liệu cấp nguồn cho hàng sử dụng SPI .51 4.3.1) Atmega16 SPI .51 4.3.2) Thiết lập SPI truyền liệu cho 74HC595 55 4.3) Kết luận .56 Chương5: Tạo tần số quét cho ma trận .57 5.1) Timer1 Atmega16 .57 5.1.1) Một số chế độ hoạt động .57 5.1.2) Các ghi 62 5.2) Tạo tần số quét ma trận .67 5.3) Kết luận 68 Chương 6: Hiệu ứng hiển thị bảng led .69 6.1) Bảng led hiển thị 69 6.2) Dịch trái, phải .71 6.3) Dịch lên xuống 74 6.4) Hiển thị kí tự .77 6.5) Kết luận .79 Kết luận 80 Tài liệu tham khảo .81 Phụ lục A: Sơ đồ ghép nối hệ thống điều khiển led ma trận 82 Phụ lục B: Mã chương trình nạp cho vi điều khiển .86 Danh sách hình vẽ Hình - Sơ đồ khối hệ thống 16 Hình - Cấu trúc nhớ AVR 21 Hình - Cấu trúc bên AVR 22 Hình - Sơ đồ khối Atmega16 .24 Hình - Sơ đồ chân Atmega16 26 Hình - Sơ đồ khối cấu trúc ATmega16 29 Hình - Các ghi hỗ trợ làm việc AVR CPU .31 Hình - Sơ đồ nhớ process 34 Hình - Sơ đồ nhớ liệu 35 Hình - Những chu kỳ truy xuất SRAM .35