Thiết kế bảng chữ điện tử dùng ma trận LED cập nhật thông tin từ máy tính

Để góp phần tạo nền tảng ban đầu cho việc học tập, tìm hiểu kĩ thuật số, viđiều khiển và góp phần nâng cao kiến thức chuyên ngành trong quá trình học tậptại trường và đáp ứng được kiến t

Trang 1

Chương 2: Sơ đồ kết nối phần cứng: _ 4

2.1.Giới thiệu về led ma trận _42.2.Sơ đồ của mạch _ _5 2.2.1 Sơ đô khối 5 2.2.2 Sơ đồ nguyên lý 6 2.2.3 Sơ đồ mạch in _82.3.Chức năng từng khối 9 2.3.1.Khối vi điều khiển 9 2.3.2.Khối led ma trận _ 9 2.3.3 Khối mạch nguồn 5V _102.4.Nguyên lý hoạt động _ 10 2.4.1.Khối vi điều khiển 10 2.4.2.Khối led ma trận _11

Chương 3: Chương trình điều khiển và mạch thật:

3.1.Chương trình _13 3.1.1.Chương trình chính _13 3.1.2.Cách tạo chữ và quét led ma trận _213.2 Kết quả đạt được. _233.3 Nhận xét và mong muốn. _24 Tài liệu tham khảo _25

Lời kết 26

Trang 2

LỜI GIỚI THIỆU

Ngày nay cùng với sự phát triển của nhân loại Từ thế kỉ XIX trở lại đây đã

nổ ra rất nhiều cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật Đánh dấu sự phát triển của mộtnền văn minh mới, nến văn minh của khoa học trí tuệ nhân tạo ra đời Thuật ngữtrí tuệ nhân tạo không còn gì xa lạ với mọi người Hàng loạt các robot thông minh

ra đời và rất nhiều sản phẩm của công nghệ này được ứng dụng vào thực tế cuộcsống hàng ngày Tất cả chúng ta là sản phẩm, thành tựu của công nghệ Vi Điện

Tử, Vi Điều Khiển Từ việc tìm ra tính chất của vật liệu bán dẫn và công nghệđóng gói Chip mà chúng ta được thừa hưởng những thành tựu công nghệ vượtbậc như ngày nay Từ việc đóng gói Chip mm cho tới um cho tới ngày nay thìchúng ta không còn xa lạ với các thế hệ loại Chip này Cho tới nay người ta đãphát triển công nghệ mới là công nghệ nano được tích hợp trong nhiều thiết bi viđiện tử, đặc biệt là IC sử dụng trong vi điều khiển, vi xử lý…

Khái niệm vi điều khiển đã trở thành quen thuộc với nhiều người, bởi vì sựphát triển của ngành Điện Tử đã có ảnh hưởng rất lớn đến nền kinh tế toàn cầu

Có người đã nêu lên ý tưởng gọi nền kinh tế của thời đại chúng ta là “nền kinh tế

kỹ thuật số”, “số hóa” đã gần như vượt khỏi ranh giới của thuật ngữ kỹ thuật Sốhóa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiều lĩnh vực kỹ thuật và kinh tếkhác nhau, không chỉ trong lĩnh vực thông tin liên lạc và tin học Ngày nay, kỹthuật số, vi điều khiển đã và đang thâm nhập mạnh mẽ vào kỹ thuật điện tử, điềukhiển tự động, truyền thanh truyền hình, y tế, nông nghiệp … và ngay cả trongcác dụng cụ sinh hoạt gia đình

Ngay từ những ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nói riêng, vi điều khiển nóichung và ngành điện tử đã tạo ra nhiều bước đột phá mới mẻ cho các ngành kinh

tế khác mà còn đảm bảo được yêu cầu của người dùng cả về chất lượng và dịch

vụ Vì vậy, kiến thức về kỹ thuật số, vi điều khiển là không thể thiếu đối với mỗisinh viên, nhất là sinh viên ngành điện tử

Để góp phần tạo nền tảng ban đầu cho việc học tập, tìm hiểu kĩ thuật số, viđiều khiển và góp phần nâng cao kiến thức chuyên ngành trong quá trình học tậptại trường và đáp ứng được kiến thức cơ bản trước khi ra trường, em xin đề nghịthực hiện đề tài trong môn học là:

Thiết kế bảng chữ điện tử dùng ma trận LED cập nhật thông tin từ

máy tính.

Trang 3

nhau với nhiều hình ảnh và màu sắc rất ấn tợng

Từ yêu cầu của môn học kĩ thuật vi xử lý và thực tiễn nh trên, em quyết định chọn đề tài cho bài tập lớn môn học là:

Thiết kế mạch hiển thị dùng ma trận LED

Khi đề tài đợc mở rộng thì sẽ có khả năng ứng dụng thực tiễn rất lớn Nói tómlại, trong thời đại bùng nổ thông tin hiện nay, khả năng ứng dụng và tiềm lực pháttriển của hệ thống này là rất lớn, đặc biệt ở Việt Nam, các hệ thống nh vậy còn rất

1.2 Phạm vi đề tài:

Đề tài đồ ỏn mụn học được tiến hành, nghiờn cứu chủ yếu ở nhà và trường trong khỏang thời gian đú em đó thảo luận , tham khảo ý kiến của thầy cụ bạn bố đồng thời tỡm kiếm tài liệu, làm mạch thật

1.3 Kết quả nghiờn cứu

Sau một thời gian tiến hành nghiờn cứu, tỡm hiểu về mụn học điện tử số và mụnhọc Vi Điều Khiển núi riờng, cỏc mụn học trong chuyờn ngành Điện Tử núi

chung Mụ hỡnh hiển thị chữ dựng Led ma trận đó giỳp em nắm được cỏc khỏi niệm cơ bản của cỏc linh kiện, đặc tớnh, chức năng và nguyờn lý họat động của cỏc linh kiện, hiểu được sơ đồ khối, chương trỡnh điều khiển vi xử lý và hiểu hơn vai trũ mụn học trong hệ thống mụn học, nhằm trao dồi kiến thức để chỳng em hoàn thành tốt mụn học Qua đú trang bị kiến thức cơ bản để cú thể tự học tập và cũng là hành trang em mang theo khi ra trường

Trang 4

Chương 2: Sơ đồ kết nối phần cứng:

2.1 Giới thiệu về led ma trận

Led ma trận gồm các led phát quang được bố trí thành hàng và cột trong một vỏ Các tín hiệu điều khiển cột được nối với Cathode của tất cả các led trên cùng một cột Các tín hiệu điều khiển hàng cũng được nối với Anode của tất cả các led trên cùng một hàng như hình vẽ sau:

Hình 2.1: Sơ đồ chân Led ma trận một màu

Hình 2.2 Sơ đồ chân Led ma trận nhiều màu

Khi có một tín hiệu điều khiển ở cột và hàng, các chân Anode của các Led trên hàng tương ứng được cấp điện áp cao, đồng thời các chân Cathode các Led trên cột được cấp điện áp thấp Tuy nhiên lúc đó chỉ có một Led sáng, vì nó có đồng thời điện thế cao trên Anode và điện thế thấp trên Cathode Như vậy, khi có một tín hiệu điều khiển hàng và cột, thì tại một thời điểm chỉ có duy nhất một Ledtại chỗ gặp nhau của hàng và cột là sáng

Trang 5

một số Led ta không mong muốn sáng cũng sẽ sáng, miễn là nó nằm tại vị trí gặp nhau của các cột và hàng mà ta cấp nguồn Vì vậy trong điều khiển Led ma trận takhông thể sử dụng phương pháp hiển thị tĩnh mà phải sử dụng phương pháp quét (hiển thị động), có nghĩa là ta phải tiến hành cấp tín hiệu điều khiển theo dạng xung quét trên các hàng và cột có Led cần hiển thị Để đảm bảo cho mắt nhìn thấyLed không bị nháy, thì tầng số quét nhỏ nhất cho mỗi chu kì đi hết các cột là 20Hz (50ms) Trong lập trình vi điều khiển cho Led ma trận bằng vi xử lý ta cũngphải sử dụng phương pháp quét Led như vậy.

Ma trận Led có thể là loại chỉ hiển thị được một màu hoặc hiển thị được haimàu trên một điểm, khi đó Led có số chân ra tương ứng:

đó 8 chân dùng để điều khiển hàng và 8 chân còn lại đề điều khiển cột

đó 8 chân dùng để điều khiển hàng chung cho cả hai màu, 16 chân còn lại thì 8 chân dùng để điều khiển cột của màu thứ nhất và 8 chân còn lại dùng để điều khiển màu thứ hai

Ngoài Led ma trận maxtric, dựa trên cơ sở ghép nối ta có thể tự tạo thủ công bằng các led đơn

2.2 Sơ đồ của mạch :

2.2.1 Sơ đồ khối

Trang 6

Hình 2.3: Sơ đồ khối của mạch

2.2.2 Sơ đồ nguyên lý.

Trang 7

Hình 2.4: mạch nguyên lý led ma trận 8x16

Trang 8

2.2.3 Sơ đồ mạch in.

Hình 2.5: Mạch in led ma trận 8x16

Trang 9

2.3 Chức năng của từng khối :

2.3.1.Khối vi điều khiển:

Hình 2.6: Khối vi điều khiển

IC 89C51 là khối điều khiển trung tâm ,khối này chứa chương trình thực thi Có 4 port trong đó: Port 0 dùng để xuất dữ liệu hiển thị hàng cho Led ma trận.Port 1, Port 2, Port 3 để xuất dữ liệu quét cột cho Led ma trận

Các linh kiện và thông số linh kiên được mô tả trên hình

2.3.2 Khối Led ma trận:

Trang 10

Hình 2.7: bảng ma trận 8x16Các Led ma trận được thiết kế theo kiểu hàng nối chung được nối với Port 0 để hiển thị ký tự, còn các cột đuợc nối với Port 1, Port 2, Port 3 để cấp tín hiệu quét cột.

Các linh kiện và thông số linh kiên được mô tả trên hình

2.3.3 Khối mạch nguồn 5V

2.4 Nguyên lý hoạt động:

2.4.1 Khối vi điều khiển.

Trang 11

Hình 2.8 Khối vi điều khiển

Hình vẽ cho thấy, chân 20 của ic AT89C51 cho nối mát và chân 40 nối với nguồn 5V Trên chân 18, 19 gắn thạch anh để định tần Trên chân 9 gắn tụ C1 (10uF) và điện trở 8.2K dùng làm mạch Reset Chân 31 cho nối vào nguồn 5V để xác định mạch sẽ chỉ làm việc với bộ nhớ trong 4 cảng của ic AT89C51 cho nối với bảng Led ma trận:

P0 nối với hàng để xuất mã dữ liệu hình

p2 cho nối với cột để xuất xung quét

Trang 12

Hình 2.9 Khối Led ma trận 8x16

Trên cột lần lượt cho cấp xung quét, với transistor npn ( A1015 ), mức volt cao tức bit 1 trên chân B sẽ làm cho transistor dẫn điện (bit 0 sẽ làm cho nó ngưng dẫn), như vậy với xung quét như trong hình thì mỗi lần chỉ có một cột được cho nối xuống mát Cùng lúc đó trên 8 hàng với transistor pnp ( C1815 ), xuất mức volt thấp trên chân B, tức bit 0, transistor sẽ dẫn điện và nó sẽ cấp dòng cho các Led tương ứng sáng ( hàng tương ứng được nối vào nguồn 5v ) , nếu xuất bit 1 các Led tương ứng sẽ tắt

Nếu cho xung quét quét đủ nhanh trên các cột và cùng với hiện tượng lưu ảnh của mắt, chúng ta sẽ nhìn thấy hình hiện ra trên bảng ma trận Led theo mã Code xuất trên trên 8 hàng, đó là nguyên lý dùng để in hình của các bảng quang báo

Chương 3: Chương trình điều khiển và mạch thật

Trang 13

mov p0,#0ffh mov p2,#0ffh mov p1,#0h start:

mov dptr,#dl mov r7,#85 mov r5,#10 lap2:

mov r6,#80 lap1: lcall quet_led

;dkled1

mov a,r0 movc a,@a+dptr mov p1,a

clr p0.0 lcall doi_05s setb p0.0 inc r0

;dkled2

Trang 14

;dkled4

;dkled5

;dkled6

;dkled7

;dkled8

mov a,r0 movc a,@a+dptr

Trang 15

movc a,@a+dptr mov p1,a

;dkled10

;dkled11

;dkled12

clr p2.4 lcall doi_05s setb p2.4

Trang 16

setb p2.3 inc r0

;dkled14

;dkled15

;dkled16

clr p2.0 lcall doi_05s setb p2.0 inc r0 ret

;====================

doi_05s:

mov 70h,#1 w1: mov 71h,#1

w2: mov 72h,#10

djnz 72h,$

djnz 71h,w2 djnz 70h,w1 ret

dl:

DB 0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H

DB

0FFH,0FFH,0H,0H,0FFH,0FFH,0H,0H,0FFH,0FFH,0H,0H,0FFH,0FFH,0H ,0H,0FFH,0FFH,0H,0H,0FFH,0FFH,0H,0H

Trang 17

DB

0FFH,0H,0H,0FFH,0H,0H,0FFH,0H,0H,0FFH,0H,0H,0FFH,0H,0H,0FFH,0 H,0H,0FFH,0H,0H,0FFH,0H,0H

DB

0FFH,0H,0H,0FFH,0H,0H,0FFH,0H,0H,0FFH,0H,0H,0FFH,0H,0H,0FFH,0 H,0H,0FFH,0H,0H,0FFH,0H,0H

DB

0CCH,0CCH,33H,33H,0CCH,0CCH,33H,33H,0CCH,0CCH,33H,33H,0CC H,0CCH,33H,33H

Trang 18

DB

0CCH,33H,0CCH,33H,0CCH,33H,0CCH,33H,0CCH,33H,0CCH,33H,0CC H,33H,0CCH,33H

DB

0F0H,0F0H,0F0H,0F0H,0FH,0FH,0FH,0FH,0F0H,0F0H,0F0H,0F0H,0FH, 0FH,0FH,0FH

DB

Trang 19

DB

0CCH,0CCH,0CCH,0CCH,33H,33H,33H,33H,0CCH,0CCH,0CCH,0CCH,3 3H,33H,33H,33H

DB

Trang 20

DB

0AAH,55H,0AAH,55H,0AAH,55H,0AAH,55H,0AAH,55H,0AAH,55H,0AA H,55H,0AAH,55H

DB

DB 0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H,0H

Trang 21

Hinh 3.1 Giao diện phần mềm lấy code

_Trong đó sơ đồ chân nối với vi xử lý để hiển thị 8 hàng được hiển thị tuần tự từtrên xuống được đánh số như sau:

Hàng 1 được P0.0 điều khiển – Hàng 8 được P0.7 điều khiển

Trong đó cột sẽ được quét lần lượt từ trái sang phải bởi các cổng Port 1, port 2, port 3

_Cách tạo mã và quét Led ma trận sẽ được tính như sau:

Vào giao diện và đánh dấu vào ô dữ liệu tích cực mức 1, chọn chế độ 8 hàng, chọn chế độ 16 cột

Trang 22

Hình 3.2: Giao diện phần mềm với khổ 8x24

Giả sử ta thiết kế chữ “LED” để tạo ra mã Hex và xuất ra Led ma trận thì ban đầu ta sẽ đánh dấu vào những ô mà ta muốn tích cực để tạo chữ

Hình 3.4: Ký tự em chọn

Và mã Hex tương ứng cho đoạn ký tự trên là:

DB

60H,60H,78H,78H,60H,60H,60H,78H,78H,60H,60H,60H,78H,78H,60H,60H

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	1,57 MB