lập trình led ma trận và bàn phím

Tài liệu hướng dẫn lập trình bàn phím hex, hiển thị trên led ma trận. Mạch sử dụng ATMEGA32. Tài liệu bao gồm nguyên lý hoạt động, phương pháp lập trình và mạch điện. Thuận tiện cho người mới bắt đầu nghiên cứu dòng vi điều khiển AVR

Trang 1

Phòng thí nghiệm Vi xử lý Bài thí nghiệm Vi xử lý

BÀI 03:

ĐIỀU KHIỂN MA TRẬN LED VÀ BÀN PHÍM HEX (LED MATRIX AND KEYPAD CONTROL)

Giúp sinh viên bằng thực nghiệm khảo sát các vấn đề chính sau đây :

- Cách ghép nối máy tính với thiết bị ngoại vi như ma trận Led và bàn phím

- Các giải thuật dùng để quét ma trận Led và kiểm tra phím nhấn

1 Bộ thí nghiệm μPTS-31

2 Board thí nghiệm μPM-303

3 Máy vi tính

PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trong bài thí nghiệm này sử dụng khối thí nghiệm μPM-303 trên đó có ma trận LED 5x7 và 1 bàn phím 4x4 như sau :

1 MA TRẬN LED

Ma trận LED gồm các LED phát quang bố trí thành hàng và cột trong một võ Các tín hiệu điều khiển hàng PA0 - PA6 ( Port A ) nối vào Anode của tất cả các LED trên cùng một hàng Các tín hiệu điều khiển cột PB0 -PB4 (Port B) nối vào Cathode của tất cả cácv LED trên cùng một cột

Khi có 1 cặp tín hiệu điều khiển hàng và cột ví dụ như khi PA0 = 1 và PB0 = 1, các Anode của hàng LED thứ nhất RW1 (hàng trên cùng) được cấp điện thế cao Đồng thời các Cathode của cột LED thứ nhất CL1 (bìa trái) được cấp thế thấp.Tuy nhiên chỉ

có LED 1 là sáng vì nó có đồng thời thế cao trên Anode và thế thấp trên Cathode Như vậy khi có 1 cặp tín hiệu điều khiển hàng và cột thì chỉ có duy nhất 1 LED tại điểm hàng và cột gặp nhau là sáng Trên cơ sở cấu trúc như vậy ta có thể xây dựng được bảng ma trận LED với số lượng LED lớn hơn ví dụ như trong các bảng quang báo

Trang 2

Trang 30

Sơ đồ kết nối ma trận Led 5 x 7

Trong trường hợp ta cần hiển thị đồng thời 1 số LED trong ma trận để có thể hiển thị một ký hiệu nào đó ví dụ chữ ‘L‘ trên ma trận LED Khi đó ta thấy các LED ở cột bìa trái (CL1) sáng và các LED ở hàng dưới cùng (RW7) sáng Nếu trong hiển thị tĩnh ta phải đặt tất cả các PA0 đến PA6 và PB0-4 ở mức cao, lúc này sẽ làm sáng các ở hàng RW7 và cột CL1 nhưng khi đó điều gì sẽ xảy ra? Ta thấy rõ ràng là khi đó thì các LED khác trong ma trận cũng được cấp áp cao vào Anode và áp thấp vào Cathode

do đó nó sẽ sáng tất cả các LED trong ma trận Vì vậy trong điều khiển ma trận LED

ta không thể sử dụng phương pháp hiển thị tĩnh mà phải dùng phương pháp quét (hiển thị động) Nnghĩa là tiến hành cấp tín hiệu điều khiển theo dạng xung theo kiểu quét

PORT B

1

2

3

4

5

6

7

8

+5V

PORT A

1

2

3

4

5

6

7

8

Trang 3

cho các hàng và cột cần hiển thị Tần số quét nhỏ nhất cho một chu kỳ cần khoảng 20Hz (50ms) nhằm bảo đảm cho mắt thấy các LED sáng đều không nháy Như vậy để hiển thị được chữ L có thể điều khiển tuần tự như trong bảng sau:

Nhịp 1 : PA0 - PA6 = 1, PB0 = 1 ; Sáng cột LED thứ nhất CL1 Nhịp 2 : PA0 - PA5 = 0, PA6 = 1, PB1 = 1 ; Sáng LED hàng RW7 và cột CL2

Nhịp 3 : PA0 - PA5 = 0, PA6 = 1, PB2 = 1 ; Sáng LED hàng RW7 và cột CL3

Nhịp 6 : Quay lại giống nhịp 1

(từ nhịp 1 đến nhịp 6 là 1 chu kỳ quét tối thiểu phải là 20Hz)

TÍN HIỆU PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PA0 1

PA1 1 PA2 1

PA3 1 PA4 1

PA5 1

Tương tự cho khi hiển thị các ký hiệu hay các chữ khác

2 BÀN PHÍM

Bàn phím trên khối μPM303 cũng được xây dựng theo cấu trúc ma trận gồm

16 phím (0-9, A-F) bố trí thành 4 hàng và 4 cột, gọi là bàn phím HEX Để kiểm tra có phím nhấn hay không máy tính xuất ra cột thứ nhất mức 0 và đọc vào các hàng, nếu hàng nào xuống 0 tức là có phím nhấn trên hàng đó Tín hiệu quét đọc từ máy tính cấp qua các chốt PC0-PC3 (Port C) Khi nhấn công tắc nào sẽ cho phép tín hiệu từ máy tính truyền qua công tắc nối tới hàng tương ứng Máy tính sẽ so sánh đồng bộ với tín hiệu quét cột đã phát để xác định công tắc được nhấn Ví dụ khi nhấn số 9 tín hiệu quét

từ ngõ vào PC2 sẽ qua tiếp điểm công tắc 9 truyền ra PC6 Như vậy ngõ vào bàn phím

sẽ là cột còn ngõ ra là hàng

II PHẦN MỀM

Trong máy tính đã nạp sẵn 2 bộ chương trình viết bằng ngôn ngữ ASSEMBLY chứa trong thư mục C:\TNVXL\TASM

- UPM302.ASM: Là chương trình gốc

- UPM302.EXE: Là chương trình mã máy

Chương trình sẽ quét lần lượt ma trận phím 4x4 và hiển thị giá trị ra ma trận LED 7x5 tương ứng với giá trị phím ấn

Trang 4

Trang 32

Begin

Khởi động 8255 U9: PA xuất, PB xuất, PCH nhập, PCL

xuất

Có phím nhấn?

Phím 'T'?

End

Có phím nhấn trên bàn phím Hex?

Định lại dữ liệu cho mảng pa chứa

ký tự tương ứng với phím nhấn

trên bàn phím Hex

Hiển thị dữ liệu trong mảng pa lên

ma trận Led

Y

N

Trang 5

Sơ đồ kết nối của bàn phím Hex

PHẦN II : TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM

1 Nối cáp liên lạc giữa ổ nối CON1 của μPTS-31 với khối giao tiếp PCBUS-2 gắn trong máy tính

2 Sử dụng dây có chốt cắm để nối mạch như sau:

- Nối các chốt nguồn +5V và đất (POWER INPUT) của khối μPM-303 với nguồn +5V và đất của thiết bị chính μPTS-31 Chú ý cắm đúng phân cực nguồn

3 Điều khiển từ bàn phím và chỉ thị tương ứng trên LED:

Trong thí nghiệm khi nhấn phím nào trên bàn phím (0 - 9, A - F) máy tính sẽ điều khiển nhận và chỉ thị tương ứng trên ma trận LED

- Nối cáp liên lạc giữa trạm PORT C của μPTS-31 (PART B) với trạm PORT C trên khối thí nghiệm μPM-303

- Nối cáp liên lạc giữa trạm PORT A của μPTS-31 (PART B ) với trạm PORT

A của khối thí nghiệm μPM-303

- Nối cáp liên lạc giữa trạm PORT B của μPTS-31 (PART B ) với trạm PORT

B của khối thí nghiệm μPM-303

1 8

2

PC1

7

3

+5V

E

PORT C

PC3

B 9

6 A

5

+5V

PC4

PC7

+5V

D

4

F C

PC5 PC6 +5V

0

Trang 6

Trang 34

II TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

1 Hiển thị một ký tự lên ma trận Led

Nhập chương trình dùng để hiển thị ký tự 'A' trên ma trận Led như sau:

.model small

.stack 100h

.data

pa db 7Eh,09h,09h,09h,7Eh

pb db 01h,02h,04h,08h,10h

.code

main proc

mov ax,@data

mov ds,ax

mov dx,30Bh

mov al,88h

out dx,al ; Dinh cau hinh cho U9

start: mov ah,0Bh ; Kiem tra phim nhan

int 21h

cmp al,0FFh ; Neu co nhan phim thi ket thuc

; chuong trinh

je exit

call ledmatrix

jmp start

exit: mov ah,4Ch

int 21h

main endp

; -

ledmatrix proc

mov bx,0 ; Lap 5 lan cho 5 cot

cont: mov dx,308h

mov al,pa[bx] ; Xuat du lieu ra Port A (hien

; thi cot cho ma tran Led) out dx,al

mov dx,309h

mov al,pb[bx] ; Chon cot cho ma tran Led

out dx,al

call delay

inc bx

cmp bx,5

jne cont

ret

Trang 7

ledmatrix endp

; -

delay proc

push cx

mov cx,0FFFFh

loop $

pop cx

ret

delay endp

end main

- Sửa đoạn chương trình trên để xuất ra ma trận Led ký tự B, C, 0, 1

- Viết chương trình xuất lần lượt các ký tự A, B, C, 0, 1 ra ma trận Led Gợi ý: tạo vòng lặp hiển thị chữ A ra ma trận Led khoảng 15 lần, sau đó đến chữ

B, …

2 Di chuyển ký tự trên ma trận Led

Di chuyển chuỗi “AB” trên ma trận Led từ trái sang phải:

- Tính toán dữ liệu hiển thị

Giả sử cần hiển thị chuỗi “AB”:

Chữ ‘A’: 7Eh, 09h, 09h, 09h, 7Eh

Chữ ‘B’: 7Fh, 49h,49h,49h, 36h

Giữa chữ A và B có một cột trống để phân biệt

Æ Chuỗi “AB”: 7Eh, 09h, 09h, 09h, 7Eh, 00h, 7Fh, 49h,49h,49h, 36h

Có thể thêm khoảng trắng trước và sau chuỗi để chuỗi hiện ra từ từ

Æ Chuỗi “ AB ”: 00h, 00h, 00h, 00h, 00h, 7Eh, 09h, 09h, 09h, 7Eh, 00h, 7Fh, 49h,49h,49h, 36h,00h, 00h, 00h, 00h

Khai báo biến:

pa DB 00h, 00h, 00h, 00h, 00h

DB 7Eh, 09h, 09h, 09h, 7Eh, 00h

DB 7Fh, 49h, 49h, 49h, 36h, 00h

DB 00h, 00h, 00h

pb db 01h,02h,04h,08h,10h

Như vậy, một ký tự cần hiển thị trên ma trận Led cần 6 byte và 5 byte 00h đầu chuỗi, 3 byte 00h cuối chuỗi Æ một chuỗi dài 50 ký tự sẽ cần số byte lưu trữ cho

mã Led là: 50*6 + 5 + 3 = 308 byte

Trang 8

Trang 36

- Hiển thị ký tự:

Quá trình hiển thị và cho chữ chạy mô tả như hình vẽ:

Lần 1: hiển thị từ pa[0] ÷ pa[4]

Lần 2: hiển thị từ pa[1] ÷ pa[5] Æ lần j: hiển thị từ pa[j] ÷ pa[j+5] Lần 16: hiển thị từ pa[15] ÷ pa[19]

Pa[0] Pa[4]

Lần 0

Pa[1] Pa[5]

Lần 1

Pa[2] Pa[6]

Lần 2

Pa[15] Pa[19]

Lần 15

Trang 9

Æ Chuỗi “AB” gồm 2 ký tự cần lưu trữ 20 byte và quét tổng cộng 20 – 4 = 16 lần Æ chuỗi 50 ký tự cần lưu trữ 50*6 + 8 = 308 byte và quét 304 lần

- Chương trình chạy chuỗi ký tự:

.model small

.stack 100h

.data

pa DB 00h, 00h, 00h, 00h, 00h

DB 7Eh, 09h, 09h, 09h, 7Eh, 00h

DB 7Fh, 49h, 49h, 49h, 36h, 00h

DB 00h, 00h, 00h

pb DB 01h,02h,04h,08h,10h

.code

main proc

mov ax,@data

mov ds,ax

mov dx,30Bh

mov al,88h

int 21h

cmp al,0FFh ; Neu co nhan phim thi ket thuc

je exit ; chuong trinh

mov si,0 ; Lan quet 0

quetled:

mov cx,15 ; Hien thi 1 lan can 15 lan quet led:

call ledmatrix

loop led

inc si

cmp si,16 ; Quet 16 lan, tu lan 0 -> 15 jne quetled

jmp start

exit: mov ah,4Ch

int 21h

main endp

; -

Trang 10

Trang 38

ledmatrix proc

mov bx,0 ; Lap 5 lan cho 5 cot

cont: mov dx,308h

mov al,pa[bx+si] ; Xuat du lieu ra Port A (hien

; thi cot cho ma tran Led) out dx,al

mov dx,309h

mov al,pb[bx] ; Chon cot cho ma tran Led

out dx,al

call delay

inc bx

cmp bx,5

jne cont

ret

ledmatrix endp

; -

delay proc

push cx

mov cx,0FFFFh

loop $

pop cx

ret

delay endp

end main

- Viết chương trình để chuỗi chạy từ phải sang trái

- Viết chương trình nhập một chuỗi từ bàn phím và cho chuỗi chạy tữ trái sang phải Gợi ý: tính toán tất cả các bảng mã cho các ký tự từ A Æ Z và dùng hàm 0Ah nhập một chuỗi từ bàn phím

3 Kiểm tra phím nhấn trên bàn phím

Nhập đoạn chương trình kiểm tra phím nhấn A trên bàn phím hex

.model small

.stack 100h

.data

pa db 5 dup(0)

pb db 01h,02h,04h,08h,10h

.code

main proc

mov ax,@data

mov ds,ax

mov dx,30Bh

Trang 11

mov al,88h

int 21h

cmp al,0FFh

je exit

mov al,0Dh ; Chon cot 3

mov dx,30Ah

out dx,al

in al,dx ; Doc du lieu tu cong tac

and al,11110000b

cmp al,10110000b ; Neu nhan phim A

je PhimA

jmp start

exit: mov ah,4Ch

int 21h

PhimA:

mov pa[0],7Eh

mov pa[1],09h

mov pa[2],09h

mov pa[3],09h

mov pa[4],7Eh

call ledmatrix

jmp start

- Viết chương trình kiểm tra 2 phím bất kỳ trên bàn phím hex (nằm trên 2 cột khác nhau), nhấn một phím sẽ hiển thị một ký tự trên ma trận Led

- Sửa đổi chương trình để ma trận Led luôn hiển thị ký tự mặc dù chỉ nhấn phím 1 lần

Sinh viên có thể tham khảo chương trình: C:\TNVXL\TASM\uPM303.ASM

Trong máy có sẵn 1 chương trình ví dụ về ứng dụng LED ma trận làm quang báo

Chạy chương trình như sau :

C:\TNVXL\TASM\QUANGBAO.EXE ↵

Gõ vào 1 câu bất kỳ trên màn hình nó sẽ chạy ra trên ma trận Led

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	272,53 KB