Thiết kế khối quét led ma trận 8x32 ) sử dụng các led ma trận 8x8 hiển thị dòng chữ giuginsuckhoe chạy từ trên xuống dưới sử dụng vi điều khiển 89c51

Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Thanh Bằng Sinh viên thực hiện: Lưu Hải Bình HỌC VIỆN HÀ NỘI 2021 KỸ THUẬT Tđh17 QUÂN SỰ KHOA VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ VÀ LẬP TRÌNH ASSEMBLY ĐỀ TÀI: Thiết kế khối quét led ma trận 8x32 (8 hàng, 32 cột) sử dụng led ma trận 8x8 hiển thị dòng chữ “GIUGINSUCKHOE” chạy từ xuống Sử dụng vi điều khiển 89c51 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT/ DANH MỤC HÌNH VẼ i MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÓA ĐIỆN TỬ Chương 2: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÓA ĐIỆN TỬ Chương 3: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG (HOẶC KẾT QUẢ THỰC THI GIẢI PHÁP THIẾT KẾ) KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC NHỮNG LƯU Ý CHUNG .8 i MỞ ĐẦU Trong đời sống đại nay, thiết bị điện tử trở thành phần tử thiếu lĩnh vực đời sống người Màn hình Led ma trận ví dụ điển hình Màn hình led ma trận thiết bị sử dụng để hiển thị thông tin máy, thông tin khởi hành ngành đường sắt, đồng hồ nhiều thiết bị cần hình hiển thị đơn giản với độ phân giải thấp Đặc biệt lĩnh vực quảng cáo có phát triển vượt bậc nhờ vào cơng nghệ Led (Led ma trận) Nhận thấy quan trọng tính cần thiết ma trận Led, em chọn đề tài : “Thiết kế khối quét led ma trận 8x32 (8 hàng, 32 cột) sử dụng led ma trận 8x8 hiển thị dòng chữ “GIUGINSUCKHOE” chạy từ xuống Sử dụng vi điều khiển 89c51” nhằm bổ sung thêm kiến thức thân ứng dụng quan trọng Đồ án thiết kế khối bao gồm tổng quan hệ thống thành phần khối quét led, giải pháp em dự định thực kết đạt 2 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHỐI QUÉT LED MA TRẬN Led ma trận ma trận điểm (mỗi điểm đèn LED) xếp thành hàng, cột nối tiếp hình lớn, với độ phân giải thấp Bên ma trận diode hai chiều có cực dương theo hàng, cực âm theo cột nối chân với Để hiển thị toàn ma trận led hàng luân phiên hiển thị từ hàng hàng cuối lặp lại Tại thời điểm có hàng hiển thị Để hiển thị tồn hình ảnh ma trận đèn, ta quét ma trận nhiều lần với tốc độ quét lớn, lớn nhiều lần thời gian kịp tắt đèn Mắt người nhận biết tối đa 24 hình/s, tốc độ qt lớn khơng nhận thay đổi nhỏ đèn mà thấy tồn hình ảnh cần hiển thị Ma trận led 8x8 Led đơn ma trận đèn led có cấu tạo tựa điốt Theo ngun lý, điốt thơng dịng điện chiều từ dương sang âm Led vậy, để led sáng ta đưa điện áp vào chân dương nối đất chân âm 3 Chương 2: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ KHỐI QUÉT LED MA TRẬN 8x32 Theo đề yêu cầu, em sử dụng bốn khối led ma trận 8x8 để tạo thành khối 8x32 ma trận đèn led Vi điều khiển cần sử dụng 89c51 với nhiệm vụ làm nơi lưu trữ code điều khiển liệu cho mạch giải mã hàng cột Do số lượng led cần điều khiển 8x32 led, em sử dụng bốn ghi dịch 74HC595 nhằm tăng lượng chân đầu nhờ nguyên lý hoạt động giao thức nối tiếp vào song song (Serial IN Parallel OUT) Nó nhận liệu nối tiếp từ vi điều khiển sau gửi liệu qua chân song song đến cột Vì đề yêu cầu chữ chạy từ xuống nên em chọn quét led ma trận từ lên trên, lúc hàng định cột sáng, tối; em phải gửi liệu vào cột Hệ vi xử lí 89c51 AT89C51 hệ vi tính bit đơn chip CMOS có hiệu suất cao, cơng suất nguồn tiêu thụ thấp có 4K byte nhớ ROM Flash xố lập trình Chip sản xuất dựa vào cơng nghệ nhớ khơng nội dung có độ tích hợp cao Atmel Chip AT89C51 tương thích với tập lệnh chân chuẩn công nghiệp MCS-51 Flash chip cho phép nhớ chương trình lập trình lại hệ thống lập trình nhớ khơng nội dung qui ước Bằng cách kết hợp CPU linh hoạt bit với Flash chip đơn thể, Atmel 89C51 hệ vi tính bit đơn chip mạnh cho ta giải pháp có hiệu chi phí linh hoạt ứng dụng điều khiển AT89C51 có đặc trưng sau: 4Kbyte Flash, 128 byte Ram, 32 đường xuất nhập, hai định thời / đếm 16 bit, cấu trúc ngắt mức ưu tiên nguyên nhân ngắt, port nối tiếp song công, mạch dao động tạo xung clock chip Ngoài AT8951 thiết kế với logic tĩnh cho hoạt đơng có tần số giảm xuống hỗ trợ hai chế độ tiết kiệm lượng lựa chọn phần mềm Chế độ nghỉ dừng CPU cho phép RAM, định thời / đếm, port nối tiếp hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động 4 Chế độ nguồn giảm trì nội dung RAM khơng cho mạch dao động cung cấp xung clock nhằm vô hiệu hoá hoạt động khác chip có reset cứng Các đặc điểm 8951 tóm tắt sau:             KB nhớ lập trình lại nhanh, có khả tới 1000 chu kỳ ghi xoá 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 Xử lý Boolean (hoạt động bit đơn) 210 vị trí nhớ định vị bit s cho hoạt động nhân chia Sơ đồ khối AT89C51 Sơ đồ chân 89C51 89C51 có tất 40 chân có chức đường xuất nhập Trong có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa chân có chức năng), đường hoạt động đường xuất nhập đường điều khiển thành phần bus liệu bus địa Chức chân:  VCC: chân cung cấp điện  GND: chân nối đất  Port 0: gồm chân 32-39 (P0.0…P0,7) 6 Port port có chức Trong thiết kế cỡ nhỏ không dùng nhớ mở rộng có chức đường I/O Đối với thiết kế cỡ lớn có nhớ mở rộng, kết hợp bus địa bus liệu  Port1: chân 1-8 (P1.0…P1.7) Port port I/O Có thể dùng cho giao tiếp với thiết bị cần Port khơng có chức khác, chúng dùng cho giao tiếp với thiết bị bên  Port 2: chân 21-28 (P2.0….P2.7) Port port có tác dụng kép Được dùng đường xuất nhập byte cao bus địa thiết bị dùng nhớ mở rộng  Port 3: chân 10-17 (P3.0…P3.7) Port port xuất nhập bit chiều có điện trở kéo lên bên Các chân port có nhiều chức năng, cơng dụng chuyển đổi có liên hệ với đặc tính đặc biệt 89c51  RST: Ngõ vào reset Mức cao chân chu kỳ máy dao động hoạt động reset AT89C51  ALE/ PROG Xung ngõ cho phép chốt địa ALE (address latch enable) cho phép chốt byte thấp địa thời gian truy xuất nhớ Chân dùng làm ngõ vào xung lập trình ( PROG ) thời gian lập trình Flash 7 Khi hoạt động bình thường, xung ngõ ALE ln ln có tần số 1/6 tần số mạch dao động chip, sử dụng cho mục đích định thời từ bên ngồi tạo xung clock Tuy nhiên cần lưu ý xung ALE bị bỏ qua chu kỳ truy xuất nhớ liệu Khi cần, hoạt động cho phép chốt byte thấp địa vô hiệu hoá cách set bit ghi chức đặc biệt có địa byte 8EH Khi bit set, ALE tích cực tring thời gian thực thi lệnh MOVX MOVC Ngược lại chân kéo lên mức cao Việc set bit không cho phép hoạt động chốt byte thấp địa khơng có tác dụng vi điều khiển chế độ thực thi chương trình ngồi  PSEN : Chân cho phép nhớ chương trình PSEN (program store enable) điều khiển truy xuất nhớ chuơng trình ngồi Khi AT89C51 thực thi chương trình nhớ chương trình ngồi, PSEN tích cực lần cho chu kỳ máy, ngoại trừ trường hợp tác động PSEN bị bỏ qua cho truy xuất nhớ liệu  EA / Vpp: Chân cho phép truy xuất nhớ EA (external access enable) phải nối với GND phép chip vi điều khiển tìm nạp lệnh từ vị trí nhớ nhớ chương trình ngồi, địa 0000H FFFFH Tuy nhiên cần lưu ý có bit khố 1(clock bit 1) lập trình, EA chốt bên reset EA nên nối với Vcc để thực thi chương trình chip Chân EA / Vpp cịn nhận điện áp cho phép lập trình Vpp thời gian lập trình cho Flash, điện áp cấp cho phận có yêu cầu điện áp 12V  XTAL 1: Ngõ vào đến mạch khuyếch đại đảo dao động ngõ vào đến mạch tạo xung clock bên chip  XTAL 2: Ngõ từ mạch khuyết đại đảo mạch dao động Mạch tạo dao động Bộ nhớ bên chip bao gồm ROM, RAM EPROM RAM chip bao gồm vùng RAM đa chức năng, vùng RAM với bit định địa chỉ, dây ghi (bank) ghi chức đặc biệt Có đặc tính đáng lưu ý:  Các ghi port I/O định địa chỉtheo kiểu ánh xạ nhớ truy xuất vị trí nhớ nhớ  Vùng track thường trú RAM chip thay RAM ngồi vi xử lý Vùng RAM đa mục đích:  Có 80 byte, địa từ 30H đến 7FH Bất vị trí vùng RAM ta truy xuất tự cách sử dụng định địa trực tiếp gián tiếp Ví dụ: + Kiểu định địa trực tiếp: MOV A,5FH ;Đọc nội dung địa 5FH RAM + Kiểu định địa gián tiếp: (Qua ghi R0,R1) MOV R0, 5FH ; Di chuyển giá trị 5FH vào ghi R0 MOV A, R0 ; Di chuyển liệu trỏ tới R0 chứa A Vùng RAM định địa chỉ: Chip 8951 chứa 210 vi trí định địa in có 128 byte chứa byte địa 20H đến 2FH (16 byte x = 128 bits), phần lại chứa ghi chức đặc biệt Công dụng:  Truy xuất bit riêng rẽ thông qua phần mền  Các port địng địa bit, làm đơn giản việc giao tiếp băng phần mền với thiết bị xuất nhập đơn bit Ví dụ: + Set bit trực tiếp: SETB 67H; lệnh làm nhiệm vụ set bit 67H + Hoặc ta có thẻ sử dụng lệnh sau để set bít 67H bit lớn byte 2CH: ORL A, 10000000B ;Tác dụng set bit Các ghi chức đặc biệt (SFR) Không phải tất 128 địa từ 80H đến FFH định nghĩa mà có 21 địa định nghĩa Các ghi chức đặc biệt bao gồm:  Tử trạng thái chương trình PSW: có địa D0H  Thanh ghi B: Có địa F0Hđược dùng chung với chứa A phép toán nhân chia  Con trỏ Stack (SP) : ghi bit địa 81H, chứa địa liệu đỉnh stack  Con trỏ liệu DPTR: Dùng để truy xuất nhớ chương trình ngồi nhớ liệu : DPTR ghi 16 bit có địa 82H (byte thấp ) 83H (byte cao) Ví dụ: MOV A, 55H ; Nạp liệu 55H chứa A MOV DPTR, 1000 ; Nạp địa 16 bit 1000H cho trỏ DPTR MOV DPTR, A ; Chuyển liệu từ A vào RAM địa DPTR trỏ tới Các ghi port: - Port : địa 80H - Port : địa 90H - Port : địa A0H - Port : địa B0H Các ghi định thời: IC 89c51 có định thời/đếm dùng để định khoảng thời gian đếm kiện - Bộ định thời 0: địa 8AH (TL0 ) 8CH (TH0) - Bộ định thời 1: địa 8BH (TL1 ) 8DH (TH1) Hoạt động định thời thiết lập ghi chế độ định thời TMOD địa 89H ghi điều khiển định thời TCON địa 10 88H (chỉ có TCON định địa bit) + Các ghi port nối tiếp: Chip 89c51 có port nối tiếp để truyền thông với thiết bị thiết bị đầu cuối model + Các ghi ngắt: có cấu trúc ngắt với mức ưu tiên nguyên nhân ngắt Các ngắt bị vô hiệu hoá sau Reset hệ thống phép cách vào ghi IE địa chỉA8H Mức ưu tiên ngắt thiết lập ghi IP địa B8H + Thanh ghi điều khiển nguồn: PCON có địa 87H Thanh ghi dịch 74HC595 o Mô tả giải pháp thiết kế tác giả o Lựa chọn công nghệ, lựa chọn kiến trúc phần cứng (VXL 80C51), phần mềm cho giải pháp thiết kế o Mơ tả sơ đồ khối hệ thống khóa điện tử thiết kế o Mô tả sơ đồ thuật toán tổng quát, sơ đồ thuật toán chi tiết cho giải pháp thiết kế hệ thống khóa điện tử o Thực thi giải pháp thiết kế phần cứng phần mềm 11 Chương 3: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG (HOẶC KẾT QUẢ THỰC THI GIẢI PHÁP THIẾT KẾ) Trình bày kết chạy mô Proteus lý giải tính đắn kết 12 KẾT LUẬN o Trình bày ngắn gọn mục đích ý nghĩa nội dung đồ án môn học thực o Mô tả sơ lược số kết đạt giải pháp thiết kế o Trình bày mặt hạn chế giải pháp o Định hướng phát triển tương lai cho đề tài 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO Chỉ ghi tài liệu thực dùng thuyết minh/ báo cáo: 4.1 Tài liệu tham khảo gồm ấn phẩm sách, tạp chí , trích dẫn, sử dụng ý tưởng thuyết minh Phải rõ việc sử dụng thuyết minh lời trích dẫn ý tưởng, kèm theo số thứ tự tài liệu tham khảo 4.2 Các tài liệu tham khảo xếp theo khối tiếng, theo trình tự: Việt - Nga - Anh - Pháp - Đức Riêng tài liệu tiếng Trung Quốc - Nhật - Lào giữ nguyên không phiên dịch, phiên âm xếp sau khối tiếng 4.3 Trình tự xếp danh mục tài liệu tham khảo khối tiếng theo nguyên tắc: - Tác giả người Việt Nam xếp theo thứ tự A, B, C tên tác giả mà không đảo lộn trật tự Họ, Tên - Tác giả người nước xếp theo thứ tự A, B, C họ tác giả (kể tài liệu dịch sang tiếng Việt) - Tài liệu khơng có tên tác giả xếp theo thứ tự A, B, C tên tài liệu 4.4 Mỗi tài liệu danh mục phải ghi đủ thơng tin theo trình tự sau: Số thứ tự, họ tên tác giả, tên tài liệu (bài báo sách), nguồn (tên tạp chí sách, nơi xuất bản, năm xuất bản) Danh mục tài kiệu tham khảo đánh số thứ tự liên tục từ đến hết, qua tất khối tiếng Ví dụ 1: Hồng Ngọc Giao, Lập trình C++, Nhà xuất thống kê, Hà Nội 1996 4.5 Trích dẫn thuyết minh cần viết rõ số thứ tự trang trích dẫn, cịn số thứ tự tài liệu tham khảo đặt ngoặc vng Ví dụ: trích trang 20 tài liệu ghi là: Trích trang 20 [5] 14 PHỤ LỤC Phần phụ lục (nếu cần) nhằm bổ sung, chi tiết hóa, làm rõ phần cần thiết thuộc nội dung thuyết minh Ví dụ: Phần tính tốn… Phụ lục code trình bày theo định dạng sau: ;************************************************************** ; -BO MON KY THUAT VI XU LY - KHOA VO TUYEN DIEN TU -HVKTQS ; ========================================================= ===== ;DE TAI DO AN ASSEMBLY: CHUONG TRINH DIEU KHIEN LED SANG TAT ; SU DUNG CTC DELAY THEO CHU KY MAY ;PHAN MEM: KEIL ASM + PROTEUS ;PHAN CUNG: BO MẠCH () + MAY TINH ;************************************************************** ;KET NOI: SINGLE_LED: JACK LED_N(0-7) -> PORT1 ;TEST AND DESIGN: NGUYEN NGUYEN, NGUYEN THI THANH PHUONG ;************************************************************** P1: EQU 90H ORG 8100H LED_CONTROL: MOV P1,#00H ;LED SANG LCALL DELAY_1S ;2T MOV P1,#0FFH ;LED TAT LCALL DELAY_1S ;2T SJMP LED_CONTROL ;QUAY LAI ;*************************************************** ;CHUONG TRINH CON TAO THOI GIAN TRE ;*************************************************** ;TIME DELAY_1S: ;*************************************************** ;TUONG DOI: TIME = [R2]*[R1]*[R0]*T=1000000T ;CHINH XAC: TIME = 2T+2T+2T+1T+ ((1T+2T*[R2]+2T)*[R1]+1T+2T)*[R0]+2T+2T+2T+2T=2012075T ;VOI T LA CHU KY MAY ;*************************************************** DELAY_1S: PUSH 00H ;2T 15 PUSH 01H ;2T PUSH 02H ;2T MOV R0,#10 ;1T MOV R1,#200 ;1T DELAY1: MOV R2,#250 ;1T HERE: DJNZ R2,HERE ;2T DJNZ R1,DELAY1 ;2T MOV R1,#200 ;1T DJNZ R0,DELAY1 ;2T POP 02H ;2T POP 01H ;2T POP 00H ;2T RET ;2T END 16 NHỮNG LƯU Ý CHUNG Thuyết minh đánh máy vi tính in khổ giấy trắng A (210 mm x 297mm) Số trang theo nội dung đề tài (không kể bảng biểu, đồ thị, danh mục tài liệu tham khảo, phụ lục) Báo cáo đánh máy tính dùng phơng chữ Unicode cỡ chữ 14, dãn dịng chế độ 1,5 Line, lề 25mm, lề 20mm, lề trái 35mm, lề phải 15mm Các bảng trình bày theo chiều ngang khổ giấy đầu bảng lề trái trang Vị trí đánh số trang vào phía trang in trang Mở đầu Khơng ghi thích vào phần Header Footer - Cấu trúc thuyết minh: + Mở đầu + Các chương, số thứ tự chương, mục, tiểu mục đánh số nhóm gồm 2,3 chữ số cách dấu chấm (.) Ví dụ: Chương 2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 + Kết luận + Danh mục tài liệu tham khảo + Phụ lục (nếu có) - Báo cáo phải trình bày ngắn gọn, rõ ràng, khơng tẩy xóa, trang báo cáo, bảng biểu, hình vẽ đánh số thứ tự theo trình tự trang thuyết minh 17 - Các cơng thức, bảng biểu, hình vẽ thuyết minh đánh số theo chương Số chương ghi trước, số cơng thức bảng biểu hình vẽ ghi sau Số công thức theo lề phải trang; số bảng biểu viết bên theo lề bên phải bảng; số hình vẽ viết vào phần vào hình Ví dụ: Hình vẽ số chương đánh số là: Hình vẽ 3.2 - Quy định cách ghi cơng thức tính: + Tất công thức thuyết minh phải soạn thảo MSWord Mathtype đánh số theo thứ tự quy định + Cơng thức tính thay số cho kết mà không qua bước tính trung gian sau giải thích Nếu cơng thức tính có đại lượng lại hàm hàm viết tương tự cơng thức Cuối câu giải thích đại lượng đánh dấu ";" trừ đại lượng cuối đánh dấu chấm Chú ý phải ghi thứ nguyên Ví dụ: F  A.B C  D = Thay số = Kết [thứ nguyên]; Trong đó: - A [thứ nguyên]; - B  Với a.b c = Thay số = Kết [thứ nguyên]; + a [thứ nguyên]; + b [thứ nguyên]; + c [thứ nguyên]; - C [thứ nguyên]; - D [thứ nguyên] 18 Cách ghi số thứ tự công thức: Công thức số Chương thi đánh số 2.2