Quang báo hiển thị trên led ma trận giao tiếp máy tính

LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường đặc biệt là các thầy cô giáo trong khoa ĐiệnĐiện Tử trường ĐHSPKT Hưng Yên đã tận tình dạy dỗ chúng em trong những năm học vừa qua. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Bùi Trung Thành đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng em, tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Chúng em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa và các bạn giúp đỡ chúng em trong lúc thực hiện đồ án tốt nghiệp. LỜI NÓI ĐẦU Thông tin liên lạc là vấn đề được quan tâm trong xã hội. Ngay từ ngày xưa, con người đã biết vận dụng những gì đã có sẵn để truyền tin như lửa, âm thanh, các dấu hiệu… Ngày nay, với sự phát triển của xã hội thì ngày càng có nhiều cách tiếp cận với những thông tin mới. Ta có thể biết được thông tin qua báo chí, truyền hình, mạng internet, qua các pano, áp phích… Thông tin cần phải được truyền đi nhanh chóng, kịp thời và phổ biến rộng rãi trong toàn xã hội. Và việc thu thập thông tin kịp thời, chính xác là yếu tố hết sức quan trọng trong sự thành công của mọi lĩnh vực. Các thiết bị tự động được điều khiển từ xa qua một thiết bị chủ hoặc được điều khiển trực tiếp qua hệ thống máy tính. Việc sử dụng vi điều khiển để điều khiển hiển thị có rất nhiều ưu điểm mà các phương pháp truyền thống như panô, áp phích không có được như việc điều chỉnh thông tin một cách nhanh chóng bằng cách thay đổi chương trình. Với những lý do trên, nhóm thực hiện đề tài đưa ra một cách thức nữa phục vụ thông tin là dùng quang báo. Nội dung nghiên cứu của đề tài chính là tạo ra một bảng quang báo ứng dụng trong việc hiển thị thông tin ở các nơi công cộng như công ty, nhà ga,siêu thị,nhà hàng,công viên… Thực hiện đề tài “Quang báo hiển thị trên led ma trận giao tiếp máy tính” như là một cách để chúng em tìm hiểu về lĩnh vực này. Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn sinh viên để đề tài thêm phần hoàn thiện. NHÓM THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Hoàng Văn Tài Lưu Thị Phương Thảo PHẦN I: MỞ ĐẦU  Giới thiệu chung Để thiết kế một mạch quang báo thì có nhiều phương án để lựa chọn như: dùng EEPROM, dùng máy tính điều khiển trực tiếp, dùng vi xử lý, vi điều khiển. Khi sử dụng EEPROM để lưu trữ thông tin hiển thị kết hợp với các IC giải đa hợp (Demultiplexer) để điều khiển qua trình hiển thị trên màn hình. Ưu điểm của EEPROM là thông tin không bị mất khi không có nguồn cấp và khi muốn thay đổi nội dung bản tin ta chỉ việc lập trình lại cho EEPROM (thay đổi phần mềm). Việc thay đôi như vậy xem ra có vẻ đơn giản, nhưng ta cần có mạch nạp và phần mềm điều khiển. Việc tháo lắp nhiều sẽ dẫn đến hỏng hóc không đáng có. Khi vi xử lý được sử dụng trong mạch thì mạch sẽ có thêm nhiều tính năng hơn nhưng giá thành cho một sản phẩm cũng vì thế mà tăng lên. Một mạch vi xử lý cần có thêm EEPROM(để lưu chương trình điều khiển), RAM và các IC giao tiếp ngoại vi khác(8255, 74573…). Một kít vi xử lý như vậy sẽ đem lại cho bảng thông tin những tính năng như: việc cập nhật nội dung hiển thị sẽ dễ dàng hơn(không cần tháo IC ra) bằng các nhập chương trình mới vào RAM, các hiệu ứng đặc biệt về màu sắc cũng được thực hiện dễ dàng. Tuy nhiên như đã nói ở trên, do vấn đề giá thành cao nên phương án này không được chọn. Dùng máy tính để điều khiển bảng tin cũng là một phương án.Phương án này giúp thay đổi nội dung một cách nhanh chóng và dễ dàng. Xuất phát từ thực tế đó chúng em thực hiện đề tài: “Quang báo hiển thị trên led ma trận giao tiếp máy tính”. Là những sinh viên theo học chuyên ngành Điện Tử Công Nghiệp của khoa ĐIỆN – ĐIỆN TỬ, trong quá trình thiết kế chúng em cũng gặp không ít khó khăn nhưng không vì thế mà không thể vượt qua những khó khăn về kiến thức, kinh nghiệm. Ngược lại những va chạm thực tế làm cho con người thêm bản lĩnh, tự tin cùng những kiến thức đã có là hành trang khi chúng ta bước chân ra khỏi giảng đường. Đồ án được giới hạn trong phạm vi nội dung sau: Chương I: Cơ sở lý thuyết Chương II : Thiết kế và thi công mạch Chương III: Kiểm thử và chỉnh sửa.  Tóm tắt nội dung đề tài Nghiên cứu, tìm phương án điều khiển và xử lý dữ liệu cho bảng led ma trận hiển thị. Nghiên cứu và tìm phương án để xử lý giao tiếp máy tính và bảng quang báo. Thi công bảng quang báo hiển thị đơn sắc kích thước 16×1

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1

Tên đề tài: “Quang báo hiển thị trên led ma trận giao tiếp máy tính”

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 1:

Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013

Giáo viên hướng dẫn 1

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2

Tên đề tài:“Quang báo hiển thị trên led ma trận giao tiếp máy tính”

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 2:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013

Giáo viên hướng dẫn 2

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Tên đề tài: “Quang báo hiển thị trên led ma trận giao tiếp máy tính”

Nhận xét của giáo viên phản biện:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường đặc biệt là các thầy cô giáo trong khoa Điện-Điện Tử trường ĐHSPKT Hưng Yên đã tận tình dạy dỗchúng em trong những năm học vừa qua

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Bùi Trung Thành đã tận tình hướng

dẫn và giúp đỡ chúng em, tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Chúng em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa và các bạn giúp đỡ chúng emtrong lúc thực hiện đồ án tốt nghiệp

Thông tin liên lạc là vấn đề được quan tâm trong xã hội Ngay từ ngày xưa, conngười đã biết vận dụng những gì đã có sẵn để truyền tin như lửa, âm thanh, các dấuhiệu…

Ngày nay, với sự phát triển của xã hội thì ngày càng có nhiều cách tiếp cận với những thông tin mới Ta có thể biết được thông tin qua báo chí, truyền hình, mạng internet, qua các pano, áp phích… Thông tin cần phải được truyền đi nhanh chóng, kịp thời và phổ biến rộng rãi trong toàn xã hội Và việc thu thập thông tin kịp thời, chính xác là yếu tố hết sức quan trọng trong sự thành công của mọi lĩnh vực Các thiết

bị tự động được điều khiển từ xa qua một thiết bị chủ hoặc được điều khiển trực tiếp qua hệ thống máy tính

Việc sử dụng vi điều khiển để điều khiển hiển thị có rất nhiều ưu điểm mà cácphương pháp truyền thống như panô, áp phích không có được như việc điều chỉnhthông tin một cách nhanh chóng bằng cách thay đổi chương trình Với những lý dotrên, nhóm thực hiện đề tài đưa ra một cách thức nữa phục vụ thông tin là dùng quangbáo Nội dung nghiên cứu của đề tài chính là tạo ra một bảng quang báo ứng dụngtrong việc hiển thị thông tin ở các nơi công cộng như công ty, nhà ga,siêu thị,nhàhàng,công viên…

Thực hiện đề tài “Quang báo hiển thị trên led ma trận giao tiếp máy tính”

như là một cách để chúng em tìm hiểu về lĩnh vực này

Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạnsinh viên để đề tài thêm phần hoàn thiện

NHÓM THỰC HIỆN ĐỒ ÁN

Hoàng Văn Tài Lưu Thị Phương Thảo

PHẦN I: MỞ ĐẦU

 Giới thiệu chung

Để thiết kế một mạch quang báo thì có nhiều phương án để lựa chọn như: dùng EEPROM, dùng máy tính điều khiển trực tiếp, dùng vi xử lý, vi điều khiển

Khi sử dụng EEPROM để lưu trữ thông tin hiển thị kết hợp với các IC giải đa hợp (Demultiplexer) để điều khiển qua trình hiển thị trên màn hình Ưu điểm của EEPROM là thông tin không bị mất khi không có nguồn cấp và khi muốn thay đổi nội dung bản tin ta chỉ việc lập trình lại cho EEPROM (thay đổi phần mềm) Việc thay đôinhư vậy xem ra có vẻ đơn giản, nhưng ta cần có mạch nạp và phần mềm điều khiển Việc tháo lắp nhiều sẽ dẫn đến hỏng hóc không đáng có

Khi vi xử lý được sử dụng trong mạch thì mạch sẽ có thêm nhiều tính năng hơn nhưng giá thành cho một sản phẩm cũng vì thế mà tăng lên Một mạch vi xử lý cần có thêm EEPROM(để lưu chương trình điều khiển), RAM và các IC giao tiếp ngoại vi khác(8255, 74573…) Một kít vi xử lý như vậy sẽ đem lại cho bảng thông tin những tính năng như: việc cập nhật nội dung hiển thị sẽ dễ dàng hơn(không cần tháo IC ra) bằng các nhập chương trình mới vào RAM, các hiệu ứng đặc biệt về màu sắc cũng được thực hiện dễ dàng Tuy nhiên như đã nói ở trên, do vấn đề giá thành cao nên phương án này không được chọn

Dùng máy tính để điều khiển bảng tin cũng là một phương án.Phương án này giúp thay đổi nội dung một cách nhanh chóng và dễ dàng

Xuất phát từ thực tế đó chúng em thực hiện đề tài: “Quang báo hiển thị trên led

ma trận giao tiếp máy tính” Là những sinh viên theo học chuyên ngành Điện Tử

Công Nghiệp của khoa ĐIỆN – ĐIỆN TỬ, trong quá trình thiết kế chúng em cũng gặpkhông ít khó khăn nhưng không vì thế mà không thể vượt qua những khó khăn về kiếnthức, kinh nghiệm Ngược lại những va chạm thực tế làm cho con người thêm bản lĩnh, tự tin cùng những kiến thức đã có là hành trang khi chúng ta bước chân ra khỏi giảng đường

Đồ án được giới hạn trong phạm vi nội dung sau:

Chương I: Cơ sở lý thuyết

Chương II : Thiết kế và thi công mạch

Chương III: Kiểm thử và chỉnh sửa

- Nghiên cứu, tìm phương án điều khiển và xử lý dữ liệu cho bảng led ma trậnhiển thị.

- Nghiên cứu và tìm phương án để xử lý giao tiếp máy tính và bảng quang báo

- Thi công bảng quang báo hiển thị đơn sắc kích thước 16×128 điểm ảnh

- Thi công mạch giao tiếp giữa máy tính và bảng quang báo

- Lập trình C# NET winform để truyền nhận dữ liệu từ máy tính và mạchquang báo

 Ứng dụng

Về lý luận: Đề tài là sản phẩm nghiên cứu của nhóm sinh viên với nhữngchuyên môn khác nhau, ý nghĩa về sự thống nhất, kết hợp hài hòa giữa những conngười chung nhiệt huyết, đánh dấu bước ngoặt sau 4 năm ngồi trên ghế giảng đườngđại học

Về thực tiễn: Hằng ngày chúng ta nhin thấy những biển quang cáo hay những bảng thông báo tất cả những cái đó là ứng dụng của quang báo mà tạo nên làm cho nó chạy lên chạy xuống, ngang dọc nhiều màu sắc, linh động, hình ảnh đẹp, có thể nhảy múa với đầy đủ các hiệu ứng mới lạ trước mắt người xem Như vậy quang báo ngày nay đã được sử dụng nhiều vào các lĩnh vực khác nhau như : giới thiệu sản phẩm, thông báo tin tức, dịch vụ của mình đến với người tiêu dùng khắp mọi nơi

PHẦN II: NỘI DUNG

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tìm hiểu về led ma trận.

1.1.1 Cấu tạo của LED ma trận.

Bảng hiển thị ma trận LED có rất nhiều loại và đủ kích cỡ to nhỏ khác nhau, mỗi bảng gồm có rất nhiều LED đơn được ghép lại với nhau trong một khối Trong khối đócác LED đơn được sắp sếp theo các hàng và các cột, tại mỗi giao điểm của hàng với cột là một LED đơn, và người ta thường phân biệt các loại bảng LED theo số hàng và cột Một bảng LED 5x7 tức là có 5 cột dọc và 7 hàng ngang, tổng cộng sẽ có 5x7=35 LED đơn được ghép lại Cũng như vậy một bảng 8x8 là có 8 hàng và 8 cột, do 64 LEDđơn ghép lại Và nhiều loại cỡ to hơn như 16x16 hay 32x32…

Hình 1.1: Minh họa một bảng led matrix 8x8

Sơ đồ cấu tạo: một ma trận led có 16 chân được sắp xếp theo thứ tự 8 hàng 8 cộtđược đánh số từ 1 đến 16 số chân của led matrix

Hình 1.2: Sơ đồ ghép nối của bảng led matrix 8x8

Khi đóng vỏ, sự phân bố chân các hàng và cột là không theo thứ tự (do tính phức tạp trong ghép nối), do đó ta cần tìm hiểu kỹ để mắc mạch cho đúng, nên theo thứ tự

đó ta có các chân số cột gồm: 13,3,4,10,6,11,15,16; các chân số hang theo thứ tự là: 9,14,8,12,1,7,2,5 Bảng ma trận LED có hai loại, loại có các cột là các chân Anode, còn hàng là các chân Cathode và loại kia thì ngược lại các cột là Cathode, hàng là Anode Khi sử dụng LED ta cần chú ý điều này để điều khiển cho đúng

1.1.2 Nguyên tắc hiển thị trên LED ma trận

Khi muốn làm sáng LED đơn, ta cần đưa điên áp dương vào chân Anode vàđiện áp âm vào chân Cathode với giá trị thích hợp, khi đó LED sáng Giá trị điện áp

và dòng điện tuỳ thuộc vào màu sắc từng loại LED Dòng chảy qua các LED để đảmbảo độ sáng bình thường là từ 10mA cho đến 25mA Khi ta muốn làm sáng một điểmtrên bảng ma trận LED ta cũng làm tương tự

1.1.3 Phương pháp điều khiển quét LED.

 Phương pháp quét cột

• Giới thiệu chung về phương pháp quét cột.

Phương pháp quét cột là phương pháp mà trong một khoảng thời gian xác địnhchỉ cho một cột được tích cực hiển thị trong khi các cột khác đều tắt, các cột được quét(tích cực) tuần tự ở các khoảng thời gian kế tiếp nhau được lặp lại nhiều lần với tốc độ

> 24 hình/1s sẽ cho ta một hình ảnh liên tục cần hiển thị lên trên màn hình led ma trận

• Quá trình thực hiện quét cột.

Dữ liệu của cột thứ nhất được đưa ra hàng sau đó tích cực cột thứ nhất như vậy

dữ liệu của cột thứ nhất được hiển thị trên màn hình led ma trận, tiếp tục dữ liệu củacột thứ hai được đưa ra hàng sau đó tích cực cột thứ hai lúc này dữ liệu của hàng thứhai được hiển thị trên man hình led ma trận, cứ như vậy cho đến dữ liệu của cột cuốicùng được đưa ra hàng sau đó tích cực cột cuối cùng Cứ như thế quá trình trên đượclặp đi lặp lại > 24lần/1s, đến đây chúng ta quan sát được một hình ảnh liên tục hiển thịtrên màn hình led ma trận

Ví dụ

Hiển thị chữ A lên màn hình Led ma trận (hàng được tích cực ở mức 1, cộtđược tích cực ở mức 0)

Hình 1.3: Hiển thị chữ A trên led ma trận dùng phương pháp quét cột

Quá trình đưa dữ liệu ra hàng và cột được tiến hành đồng thời với các giá trị

Dữ liệu đưa vào các hàngH8H7H6H5H4H3H2H1 Cột được chọntích cực

Như vậy toàn bộ dữ liệu của chữ A đã được đưa ra hiển thị trên màn hình Led

ma trận Quá trình trên được diễn ra rất nhanh > 24lần/s nên chúng ta có cảm giác nódiễn ra một cách đồng thời, nhờ đó chúng ta quan sát được trên màn hình Led matrậnlà một chữ A liên tục

Phương pháp quét cột thích hợp cho các bảng quang báo sử dụng Led matrậncó số lượng cột ít hơn số lượng hàng, vì thời gian sáng của LED khi quét cột lớnhơn thời gian sáng của LED khi quét hàng Như vậy điện áp nguồn cung cấp được sửdụng trong quét cột nhỏ hơn điện áp nguồn cung cấp sử dụng trong quét hàng Trongphương pháp quét cột việc đưa dữ liệu ra hàng và tạo bảng mã là khá dễ dàng chongười lập trình

Với ma trận 8*8 thì thời gian sáng của 1 cột là 1/8 chu kỳ quét, thời gian tắt là7/8 chu kỳ, chính vì thế Led sẽ sáng không rõ nếu làm việc với dòng và áp định mức

Để tăng cường độ sáng thì phải tăng áp và dòng Bình thường Led làm việc với dòng

từ 10mA đến 20mA và áp là 2V , nhưng với phương pháp quét cho 1 Led 8*8 thì dòngphải tăng lên khoảng 8 lần từ 80mA đến 160mA tương ứng

Cách tính toán như sau: Với dòng làm việc bình thường (không quét) chọn là20mA, áp làm việc định mức 2V Khi đó điện trở của mỗi led là:

RLED = U/I = 100(Ohm)

Khi dùng phương pháp quét Led thì dòng tức thời phải bằng 160mA, khi đó dòngtrung bình:

ILED-TB= 20(mA)

Suy ra điện áp cung cấp cho Led là:

VLED-LED= 16(V)

Thường thì chọn dòng thấp hơn nên áp cung cấp sẽ thấp khoảng từ 9V đến 12V

Với cách quét cột này thì nó có những mặt ưu điểm cũng như những nhược điểm sau:

* Ưu điểm:

 Khi mở rộng kết nối thêm led thì chỉ cần kết nối song song 8 hàng và dùng thanh ghidịch rất đơn giản do số lượng đường điều khiển ít

 Mỗi một thời điểm chỉ có 1 cột sáng nên dòng tiêu thụ thấp

 Mạch điện đơn giản

* Khuyết điểm:

 Bị giới hạn số lượng cột vì khi mở rộng càng nhiều cột thì thời gian tắt của led tăngthêm =>tăng dòng quá lớn nguy hiểm cho led và led sáng không rõ sinh ra hiện tượngchập chờn Giả sử có 100 cột thì cho dù quét nhanh hay quét chậm thì thời gian sángcủa mỗi cột bằng 1/100, thời gian tắt bằng 99/100

 Phương pháp quét hàng

• Giới thiệu chung về phương pháp quét hàng.

Quét hàng là phương pháp mà trong một khoảng thời gian xác định chỉ cho mộthàng được tích cực hiển thị trong khi các hàng khác đều tắt, các hàng được quét (tíchcực) tuần tự ở các khoảng thời gian kế tiếp nhau được lặp lại nhiều lần với tốc độ >24hình /1s sẽ cho ta một hình ảnh liên tục cần hiển thị lên trên màn hình led ma trận

• Quá trình thực hiện quét hàng:

Hình 1.4: Quy trình đưa dữ liệu ra 8 cột cho led ma trận.

Quét hàng sử dụng thanh ghi dịch là tương đối phức tạp cho người lập trìnhtrong việc đưa dữ liệu ra cột Dữ liệu lần lượt được đưa vào chân Datain của thanh ghidịch sau đó tác động xung clock dữ liệu đươc dịch đi Việc thực hiện quét hàng đượcthực hiện theo lưu đồ giải thuật ở hình 1.4

Dữ liệu của hàng thứ nhất được đưa ra cột sau đó tích cực hàng thứ nhất, nhưvậy dữ liệu của hàng thứ nhất được hiển thị trên màn hình led ma trận, tiếp tục dữ liệucủa hàng thứ hai được đưa ra cột sau đó tích cực hàng thứ hai lúc này dữ liệu của hàngthứ hai được hiển thị trên màn hình led ma trận, cứ như vậy cho đến dữ liệu của hàngcuối cùng được đưa ra cột sau đó tích cực hàng cuối cùng Cứ như thế quá trình trênđược lặp đi lặp lại > 24lần/1s, đến đây chúng ta quan sát được một hình ảnh liên tụchiển thị trên màn hình led ma trận

Ví dụ

Hiển thị chữ A lên màn hình Led ma trận (hàng được tích cực ở mức 1, cộtđược tích cực ở mức 0)

Hình 1.5: Hiển thị chữ A trên led ma trận dùng phương pháp quét hàng

Quá trình đưa dữ liệu ra hàng và cột được tiến hành đồng thời với các giá trịtheo bảng dưới đây:

Như vậy toàn bộ dữ liệu của chữ A đã được đưa ra hiển thị trên màn hình Led

ma trận Quá trình trên được diễn ra rất nhanh > 24lần/s nên chúng ta có cảm giác nódiễn ra một cách đồng thời, nhờ đó mà chúng ta quan sát được trên màn hình Led matrận là một chữ A liên tục

Phương pháp quét hàng thích hợp cho các bảng quang báo sử dụng Led ma trận

có số lượng hàng nhỏ hơn số lượng cột, vì thời gian sáng của Led khi quét hàng lâuhơn thời gian sáng của Led khi quét cột Như vậy điện áp nguồn cung cấp được sửdụng trong quét hàng nhỏ hơn điện áp nguồn cung cấp sử dụng trong quét cột Tuy

Dữ liệu đưa vào các cộtC8C7C6C5C4C3C2C1 Hàng được chọn tíchcực

nhiên trong phương pháp quét hàng thì việc đưa dữ liệu ra cột và tạo bảng mã là khókhăn hơn trong phương pháp quét cột.

Với cách quét hàng thì thời gian sáng của led là 1/8 thời gian tắt là 7/8

Khi tăng thêm led => số cột tăng lên thì thời gian sáng và tắt của mỗi led vẫnkhông đổi Nhưng chu kì quét sẽ tăng lên vì phải tốn thêm thời gian gửi dữ liệu ra cáccột, càng nhiều cột thì càng tốn thời gian gửi dữ liệu

1.1.4 Phương pháp tạo hiệu ứng chữ chạy trên ma trận LED.

Sau khi đã hiển thị được hình ảnh lên bảng LED Bây giờ ta sẽ tìm hiểu cách tạohiệu ứng chữ chạy trên bảng LED Thủ thuật ở đây là quét và hiển thị một hình ảnhtrong một thời gian nhất định, sau đó ta dịch dữ liệu của các cột sang trái một vị trí,khi đó ta sẽ tạo được hiệu ứng chữ chạy trên bảng LED

Hiệu ứng chữ chạy được tạo ra bằng cách dịch giá trị các phần tử đi một vị trí(54, 43, 32,21,10)

Sau mỗi lần dịch ta lại gọi chương trình hiển thị Khi đó trên bảng LED ta sẽquan sát được hiệu ứng chữ chạy

VD: 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

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

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

1.2 Vi điều khiển PIC16F877A

1.2.1 Giới thiệu PIC16F877A

PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là “máytính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều khiển đầutiên của họ: PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vi cho vi điều khiểnCPU1600 Vi điều khiển này sau đó được nghiên cứu phát triển thêm và từ đó hìnhthành nên dòng vi điều khiển PIC ngày nay

1.2.2 Sự phổ biến của PIC16F877A

Trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như 8051, Motorola 68HC, AVR,ARM Tuy nhiên, hiện nay PIC đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam vì nhữngnguyên nhân sau:

- Họ vi điều khiển này có thể tìm mua dễ dàng tại thị trường Việt Nam

- Giá thành không quá đắt

- Có đầy đủ các tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập

- Là sự bổ sung rất tốt về kiến thức cũng như về ứng dụng cho họ vi điều khiểnmang tính truyền thống: họ vi điều khiển 8051

- Hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới, PIC được sử dụng khá rộng rãi.Điều này tạo nhiều thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng dụng như:

số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát triển thành công, dễ dàngtrao đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn…

- Sự hỗ trợ của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạpchương trình từ đơn giản đến phức tạp…

- Các tính năng đa dạng của vi điều khiển PIC không ngừng được phát triển

1.2.3 Kiến trúc PIC

Cấu trúc phần cứng của một vi điều khiển được thiết kế theo hai dạng kiến trúc:kiến trúc Von-Neumann và kiến trúc Harvard

Hình 1.6: Kiến trúc Harvard và kiến trúc Von-Neuman

Tổ chức phần cứng của PIC được thiết kế theo kiến trúc Harvard Điểm khácbiệt giữa kiến trúc Harvard và kiến trúc Von-Neumann là cấu trúc bộ nhớ dữ liệu và bộnhớ chương trình

Đối với kiến trúc Von-Neuman, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình nằmchung trong một bộ nhớ, do đó ta có thể tổ chức, cân đối một cách linh hoạt bộ nhớchương trình và bộ nhớ dữ liệu Tuy nhiên điều này chỉ có ý nghĩa khi tốc độ xử lí củaCPU phải rất cao,vì với cấu trúc đó, trong cùng một thời điểm CPU chỉ có thể tươngtác với bộ nhớ dữ liệu hoặc bộ nhớ chương trình Như vậy có thể nói kiến trúc Von-Neumann không thích hợp với cấu trúc của một vi điều khiển

Đối với kiến trúc Harvard, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình tách ra thànhhai bộ nhớ riêng biệt Do đó trong cùng một thời điểm CPU có thể tương tác với cả hai

bộ nhớ, như vậy tốc độ xử lí của vi điều khiển được cải thiện đáng kể Một điểm cầnchú ý nữa là tập lệnh trong kiến trúc Harvard có thể được tối ưu tùy theo yêu cầu kiếntrúc của vi điều khiển mà không phụ thuộc vào cấu trúc dữ liệu Ví dụ, đối với vi điềukhiển dòng 16Fxxx, độ dài lệnh luôn là 14 bit (trong khi dữ liệu được tổ chức thànhtừng byte), còn đối với kiến trúc Von-Neumann, độ dài lệnh luôn là bội số của 1 byte(do dữ liệu được tổ chức thành từng byte) Đặc điểm này được minh họa cụ thể tronghình 2.3

và bộ nhớ dữ liệu, giúp tăng tốc độ xử lí của vi điều khiển lên gấp đôi Đồng thời cấutrúc lệnh không còn phụ thuộc vào cấu trúc dữ liệu nữa mà có thể linh động điều chỉnhtùy theo khả năng và tốc độ của từng vi điều khiển Và để tiếp tục cải tiến tốc độ thựcthi lệnh, tập lệnh của họ vi điều khiển PIC được thiết kế sao cho chiều dài mã lệnh luôn

cố định (ví dụ đối với họ 16Fxxxx chiều dài mã lệnh luôn là 14 bit) và cho phép thựcthi lệnh trong một chu kì của xung clock ( ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt nhưlệnh nhảy, lệnh gọi chương trình con … cần hai chu kì xung đồng hồ) Điều này cónghĩa tập lệnh của vi điều khiển thuộc cấu trúc Harvard sẽ ít lệnh hơn, ngắn hơn, đơngiản hơn để đáp ứng yêu cầu mã hóa lệnh bằng một số lượng bit nhất định Vi điềukhiển được tổ chức theo kiến trúc Harvard còn được gọi là vi điều khiển RISC(Reduced Instruction Set Computer) hay vi điều khiển có tập lệnh rút gọn Vi điềukhiển được thiết kế theo kiến trúc Von-Neuman còn được gọi là vi điều khiển CISC(Complex Instruction Set Computer) hay vi điều khiển có tập lệnh phức tạp vì mã lệnhcủa nó không phải là một số cố định mà luôn là bội số của 8 bit (1 byte)

1.2.5 Các dòng PIC và sự lựa chọn PIC

* Các kí hiệu của vi điều khiển PIC

- PIC12xxxx: độ dài lệnh 12 bit

- PIC16xxxx: độ dài lệnh 14 bit

- PIC18xxxx: độ dài lệnh 16 bit

- C:PIC có bộ nhớ EPROM (chỉ có 16C84 là EEPROM)

Cần chọn vi điều khiển PIC có bộ nhớ flash để có thể nạp xóa chương trìnhđược nhiều lần hơn Tiếp theo cần chú ý đến các khối chức năng được tích hợp sẵntrong vi điều khiển, các chuẩn giao tiếp bên trong Sau cùng cần chú ý đến bộ nhớchương trình mà vi điều khiển cho phép Ngoài ra mọi thông tin về cách lựa chọn viđiều khiển PIC có thể được tìm thấy trong cuốn sách “Select PIC guide” do nhà sảnxuất Microchip cung cấp

1.2.6 Hình dạng và sơ đồ chân PIC 16F877A

Hình 1.7:Vi điều khiển PIC16F877A/PIC16F874A và các dạng sơ đồ chân

Chức năng các chân của PIC 16F877A

Chân OSC1/CLK1(13): ngõ vào kết nối với dao động thạch anh hoặc ngõ vào nhậnxung clock từ bên ngoài

Chân OSC2/CLK2(14): ngõ ra dao động thạch anh hoặc ngõ ra cấp xung clock

Chân (1) có 2 chức năng:

- : ngõ vào reset tích cực ở mức thấp

-Vpp: ngõ vào nhận điện áp lập trình khi lập trình cho PIC.

Chân RA0/AN0(2), RA1/AN1(3), RA2/AN2(3): có 2 chức năng

- RA0,1,2: xuất/ nhập số

- AN 0,1,2: ngõ vào tương tự của kênh thứ 0,1,2

Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF+(4): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự của kênh thứ 2/nhõ vào điện áp chuẩn thấp của bộ AD/ ngõ vào điện áp chẩn cao của bộ AD

Chân RA3/AN3/VREF+(5): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 3/ ngõ vào điện ápchuẩn (cao) của bộ AD

Chân RA4/TOCK1/C1OUT(6): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên ngoài choTimer 0/ ngõ ra bộ so sánh 1

Chân RA5/AN4/ / C2OUT(7): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 4/ ngõ vàochọn lựa SPI phụ/ ngõ ra bộ so sánh 2

Chân RB0/INT (33): xuất nhập số/ ngõ vào tín hiệu ngắt ngoài

Chân RB1(34), RB2(35): xuất nhập số

Chân RB3/PGM(36): xuất nhập số/ cho phép lập trình điện áp thấp ICSP

Chân RB4(37), RB5(38): xuất nhập số

Chân RB6/PGC(39): xuất nhấp số/ mạch gỡ rối và xung clock lập trình ICSP

Chân RB7/PGD(40): xuất nhập số/ mạch gỡ rối và dữ liệu lập trình ICSP

Chân RC0/T1OCO/T1CKI(15): xuất nhập số/ ngõ vào bộ giao động Timer1/ ngõ vàoxung clock bên ngoài Timer 1

Chân RC1/T1OSI/CCP2(16) : xuất nhập số/ ngõ vào bộ dao động Timer 1/ ngõ vàoCapture2, ngõ ra compare2, ngõ ra PWM2

Chân RC2/CCP1(17): xuất nhập số/ ngõ vào Capture1 ,ngõ ra compare1, ngõ raPWM1

Chân RC3/SCK/SCL(18): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ rachế độ SPI./ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ ra của chế độ I2C

Chân RC4/SDI/SDA(23): xuất nhập số/ dữ liệu vào SPI/ xuất nhập dữ liệu I2C.

Chân RC5/SDO(24): xuất nhập số/ dữ liệu ra SPI

Chân RC6/TX/CK(25): xuất nhập số/ truyền bất đồng bộ USART/ xung đồng bộUSART

Chân RC7/RX/DT(26): xuất nhập số/ nhận bất đồng bộ USART

Chân RD0-7/PSP0-7(19-30): xuất nhập số/ dữ liệu port song song

Chân RE0/ /AN5(8): xuất nhập số/ điều khiển port song song/ ngõ vào tương tự 5.Chân RE1/ /AN6(9): xuất nhập số/ điều khiển ghi port song song/ ngõ vào tương

tự kênh thứ 6

Chân RE2/ /AN7(10): xuất nhấp số/ Chân chọn lụa điều khiển port song song/ ngõvào tương tự kênh thứ 7

Chân VDD(11, 32) và VSS(12, 31): là các chân nguồn của PIC

1.2.7 Một vài thông số về PIC 16F877A

-Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài

14 bit Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock

-Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns

- Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368 byte RAM và bộ nhớ dữliệu EEPROM với dung lượng 256 byte

- Số PORT I/O là 5: PORTA, PORTB, PORTC, PORTD và PORTE

- Dải điện thế hoạt động rộng: 2.0V đến 5.5V

- Nguồn điện sử dụng hiện tại 25mA

*Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:

- Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit

- Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựavào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep

- Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler

- Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rông xung.

- Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C

- Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ

- Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển

RD, WR, CS ở bên ngoài

Các đặc tính Analog:

- 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit

- Hai bộ so sánh

*Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:

- Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần

- Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần

- Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm

- Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm

- Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit SerialProgramming)

thông qua 2 chân

- Watchdog Timer với bộ dao động trong

- Chức năng bảo mật mã chương trình

- Chế độ Sleep

- Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau

1.3 IC 74HC595

IC 74HC595 là loại IC dùng giải mã /giải đa hợp làm việc được với tần số cao,

nó đặc biệt thích hợp khi dùng làm bộ giải mã địa chỉ tác động vào chân chọn IC củacác IC nhớ lưỡng cực

Hình 1.8: Sơ đồ chân IC 74HC595

1.3.1 Chức năng các chân của IC 74HC595

- Chân 14(DS) : đầu vào dữ liệu nối tiếp Tại 1 thời điểm xung clock chỉ đưa vào được 1 bit

- Q0=>Q7 (output): trên các chân (15,1,2,3,4,5,6,7) xuất dữ liệu khi chân chân

13 tích cực ở mức thấp và có một xung tích cực ở sườn âm tại chân chốt 12

- Chân 13 (OE:output-enable):Chân cho phép tích cực ở mức thấp (0) Khi ở mức cao, tất cả các đầu ra của 74595 trở về trạng thái cao trở, không có đầu ra nào được cho phép

- Chân 9(Q7’): Chân dữ liệu nối tiếp Nếu dùng nhiều 74595 mắc nối tiếp nhauthì chân này đưa vào đầu vào của con tiếp theo khi đã dịch đủ 8bit

- Chân 11(SH_CP): Chân vào xung clock Khi có 1 xung clock tích cực ở sườn dương(từ 0 lên 1) thì 1bit được dịch vào ic

- Chân 12(ST_CP) : xung clock chốt dữ liệu Khi có 1 xung clock tích cực ở sườn dương thì cho phép xuất dữ liệu trên các chân output lưu ý có thể xuất dữ liệu bất kỳ lúc nào bạn muốn ,ví dụ đầu vào chân 14 dc 2 bit khi có xung clock ởchân 12 thì dữ liệu sẽ ra ở chân Qa và Qb (chú ý chiều dịch dữ liệu từ Qa=>Qh)

- Chân 10(MR): khi chân này ở mức thấp(mức 0) thì dữ liệu sẽ bị xóa trên chip)

- Chân 16(VCC):Chân cấp nguồn cho IC Điện áp nguồn cấp khoảng 2v –6v

- Chân 8(GND): nối mass

1.3.2.Thông số kỹ thuật

Bảng 1.1:Thông số của IC 74HC595

Đây là ic đầu ra hoạt động ở 2 mức 0 &1 dòng ra tầm 35mA điện áp hoạt động

<=7V Công suất trung bình 500Mw

Bảng 1.2: Tần số đáp ứng của 74HC595

1.3.3 Nguyên lý hoạt động của IC74HC595.

Dữ liệu sau khi đưa vào chân DS của IC, bit dữ liệu đó sẽ được dịch ứng vớisườn dương của xung nhịp, từ mức thấp đến cao (LOW TO HIGH) đưa tới chânSH_CP , dữ liệu vào tại mỗi thanh ghi sẽ được đưa sang thanh ghi lưu trữ khi có mộtsườn dương của xung nhịp đi vào chân ST_CP Xung đồng hồ tại chân ST_CP phảixuất hiện trước xung nhịp vào chân ST_CP Mỗi xung clock đưa vào chân ST_CPtương ứng với một bit dữ liệu vào chân DS, 8 xung ứng với 8bit dữ liệu đưa vào,chúng được lưu trong thanh ghi lưu trữ Khi một tín hiệu tích cực mức 0 đưa vào chân

OE thì 8bit dữ liệu này sẽ được đưa ra 8 đầu ra song song Khi có 8bit dữ liệu tiếp theo

O1 O2 O3

D3

O8

D8 D7

O7 O6

D6 D5

Do dòng ra khỏi bộ giải mã là rất nhỏ không đủ công suất cung cấp cho ma trậnled do đó chúng ta phải nối cácđầu ra của bộ giải mã với một khối khuếch đại côngsuất Trong bài thiết kế này chúng em sử dụng IC ULN2803 để khuếch đại và đệm chongõ ra cột

1.4 IC 74HC573

IC 74HC573 sử dụng để giải mã khi kết nối vi xử lý với bộ nhớ ngoài IC74HC573 gồm 8 mạch chốt là các Flip-Flop cùng với 8 bộ đệm ngõ ra 3 trạng thái ICnày có hai chân điều khiển: chân cho phép nhập dữ liệu (LE) vào IC, chân còn lại(/OE) quyết định việc xuất dữ liệu của IC, cả hai chân này làm việc độc lập với nhau

Hình 1.9: Sơ đồ chân 74HC573

1.4.1 Chức năng chân của IC 74HC573

- VCC, GND: hai chân này dùng để cấp nguồn nuôi cho IC, VCC nối với +5V,GND được nối mass

- LE: Latch Enable, chân cho phép chốt dữ liệu Khi chân này ở mức logic caothì dữ liệu mới được phép nhập vào IC, khi nó ở mức logic thấp thì dữ liệu mới khôngđược phép nhập vào và dữ liệu cũ (đã được đưa vào trước đó) vẫn còn ở ngõ ra của nó

- /OE: Output Enable, chân cho phép xuất dữ liệu Khi chân này ở mức logicthấp thì dữ liệu ở ngõ ra của Flip-Flop (bên trong IC) được đưa ra ngoài Ngược lại, khi

chân này ở mức logic cao thì dữ liệu không được phép đưa ra ngoài và tất cả các ngõ rađều ở trạng thái tổng trở cao.

- D1 – D8: Data Inputs, các ngõ vào của IC Dữ liệu được đưa vào IC thông quacác ngõ này

- O1 – O8: Out Puts, các ngõ ra tương ứng với các ngõ vào trên Cụ thể là ngõ raO1 tương ứng với ngõ vào D1, O2 tương ứng với D2… O8 tương ứng với D8

1.4.2 Đặc điểm của vi mạch 74HC573

- Tốc độ truyền tín hiệu từ đầu vào sang đầu ra chỉ có 18ns.

- Phạm vi điện áp hoạt động: 2 – 5.5V

- Dòng điện đầu vào cao nhất: 1uA

1.4.3 Nguyên tắc hoạt động của IC 74573

Dựa vào bảng trạng thái ta nhận thấy dữ liệu mới chỉ được phép truyền qua ICkhi cả hai chân điều khiển (LE và OE) ở mức logic thích hợp: LE ở mức logic cao, OE

ở mức logic thấp Khi cả hai chân điều khiển ở trạng thái này thì dữ liệu ở ngõ vào sẽđược đưa vào bên trong IC (truyền qua các Flip-Flop) và đưa thẳng ra ngoài thông quacác cổng đệm ngõ ra 3 trạng thái

Khi chân OE ở mức logic thấp (cho phép) mà chân LE cũng ở mức logic thấp(cấm) thì dữ liệu ở ngõ ra của IC là dữ liệu cũ (vừa mới được truyền qua IC) Lúc này

dữ liệu mới ở ngõ vào sẽ không được phép nhập vào IC

Ngược lại, khi chân OE ở mức logic cao thì ngõ ra của IC sẽ ở trạng thái tổng trở cao, bất chấp trạng thái logic của các ngõ vào còn lại Mặc dù ngõ ra ở trạng thái tổng trở cao nhưng dữ liệu ở ngõ vào (nếu có) vẫn được phép đưa vào IC (đưa đến ngõ

ra của các Flip-Flop ở bên trong IC) Dữ liệu này sẽ được phép truyền đến ngõ ra khi chân OE về lại mức logic thấp

Khi cả hai chân điều khiển đều ở trạng thái cấm (chân OE ở mức logic cao, chân

LE ở mức logic thấp) thì ngõ ra sẽ ở trạng thái tổng trở cao và ngõ vào sẽ không đượcphép nhập dữ liệu mớivào Như vậy, ở trạng thái này thì IC hoàn toàn không giao tiếpvới bất kỳ linh kiện nào khác ở cả ngõ vào và ngõ ra

Output Enable

(OE)

Latch Enable (LE)

D Output Q

- D401A là Transistor loại NPN.

- Độ khuếch đại dòng điện : = 40

- Điện thế giới hạn: VCEOmax = 150 V, VEBO = 5V

- Dòng điện giới hạn: IC max = 3A

- Công suất chịu được: P = 30W

β β

1.6 Tìm hiểu về IC ULN2803.

1.6.1.Cấu trúc của IC ULN2803.

Hình 1.12: Sơ đồ chân của IC ULN2803

Hình 1.13: Sơ đồ cấu tạo của IC ULN2803

Bảng 1.4: Thông số kỹ thuật IC ULN2803

Công suất tiêu tán trên mỗi cặp Darlingtor, PA: 1.0 W

Dải nhiệt độ làm việc TA: - 200C đến +850C

Dải nhiệt độ chịu đựng, TS : -550C đến +1500C

1.6.2 Nguyên lý hoạt động của IC ULN2803.

Thực chất của IC là các transistor được mắc theo kiểu darlington sau đó đượcmắc qua một cổng đảo và mắc với một diode bảo vệ rồi đi xuống đất qua chân số 9.Lối vào của ULN 2803 tương thích TTL Nhưng ứng dụng điển hình của vi mạch đệm

là điều khiển cuộn dây solenoid , rơle, môtơ một chiều, các bộ hiển thị led, ma trậnLed, đầu máy in nhiệt, v.v Vi mạch lưu hành trên thị trường dưới dạng vỏ theo kiểuDIP với 16 chân và một số kiểu đóng vỏ khác Các lối ra của bộ đệm có thể được nốisong song để có thể chịu được dòng điện lớn hơn, khi đó có thể dùng đến một cơ cấudùng chung tải thích hợp

1.7 IC eeprom 24C04

- Chân wp=write protection: chống viết chồng, nối xuống mass.

- Chân A1,A2: Cho phép chip nhận dữ liệu vào khi nối mass

- Chân NC: cho phép ghi

1.7 IC RAM 6264

Hình 1.15: Sơ đồ chân IC 6264

-A0-A12: Địa chỉ đầu vào

-I/O0-I/O7: Dữ liệu vào/ra

-WE: cho phép ghi

Khuyết điểm của Ram là dữ liệu lưu trữ trong Ram sẽ mất khi mất nguồn cung cấp,điểu này được cải thiện bằng nguồn pin dự phòng

Bảng 1.5: Bảng trạng thái của IC 6264

1.8 Giao tiếp RS232

1.8.1 Giới thiệu sơ lược

Chuẩn RS-232 lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1962 do hiệp hội kỹ thuậtđiện tử EIA (Electronics Industries Association – Hiệp hội công nghiệp điện tử) như làchuẩn giao tiếp truyền thông giữa máy tính và một thiết bị ngoại vi (Modem, máy vẽ,mouse, máy tính khác, PLC…) RS-232A (năm 1963), RS-232B (năm 1965), RS-232C (năm 1969) là các chuẩn RS-232 có sửa đổi

Cổng giao tiếp RS-232 là giao diện phổ biến rộng rãi nhất, giống như cổng máy

in, cổng nối tiếp được sử dụng rổng rãi cho mục đích đo lường và điều khiển

1.8.2 Đặc điểm của chuẩn RS-232

Việc truyền dữ liệu RS-232 được tiến hành theo cách nối tiếp, nghĩa là các bit

dữ liệu được gởi đi nối tiếp nhau trên một đường truyền dẫn

Đầu nối Chức năng Tên Hướng

DB-25 DB-9 BERG

Bảng 1.6: Sơ đồ chức năng chân của cổng COM

1.8.3 Truyền dữ liệu qua chuẩn RS-232

Mức tín hiệu chân ra RXD tùy thuộc vào đường dẫn TXD và thông thường nằmtrong khoảng –12V đến +12V.Các bit dữ liệu được gởi đảo ngược lại Mức điện áp đốivới mức cao nằm giữa –12V đến –3V và mức thấp nằm giữa +3V đến +12V

1.8.4 Giới thiệu mạch giao tiếp MAX 232

Vi mạch MAX 232 của hãng MAXIM là một vi mạch chuyên dùng trong giaodiện nối tiếp với máy tính Chúng có nhiệm vụ chuyển đổi mức TTL ở lối vào thànhmức +10V hoặc –10V ở phía truyền và các mức +3…+15V hoặc -15…-3V thành mứcTTL ở phía nhận

Vi mạch MAX 232 có hai bộ đệm và hai bộ nhận Đường dẫn điều khiển lốivào CTS, điều khiển việc xuất ra dữ liệu ở cổng nối tiếp khi cần thiết, được nối vớichân 9 của vi mạch MAX 232 Còn chân RST (chân 10 của vi mạch MAX) nối vớiđường dẫn bắt tay để điều khiển quá trình nhận Thường thì các đường dẫn bắt tayđược nối với cổng nối tiếp qua các cầu nối, để khi không dùng đến nữa có thể hở mạchcác cầu này Cách truyền dữ liệu đơn giản nhất là chỉ dùng ba đường dẫn TxD, RxD vàGND (mass)

Sơ đồ kết nối:

VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A Cột

KHỐI HIỂN THỊ Hàng XUẤT DỮ LIỆU CỘTBỘ ĐỆM NGÕ RA CỘT

GIẢI MÃ HÀNG (quét hàng)

BỘ ĐỆM NGÕ RA HÀNG KHỐI NGUỒN

4 5

1 6

1 5

2 6

Hình 2.17 Ví dụ mạch giao tiếp MAX 232

CHƯƠNG II:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 2.1 Sơ đồ khối và chức năng của các khối.

2.1.1 Sơ đồ khối.

Hình 2.1: Sơ đồ khối

Nguyên lý hoạt động của mạch quang báo: Khi khởi động mạch quang báo, vi

điều khiển sẽ đọc thông tin được lưu trước trong ROM về tốc độ chạy chữ, kiểu chạychữ (trái sang phải, phải sang trái…), kích thước hiển thị, nội dung của bản tin Sau đó

vi điều khiển sẽ đối chiếu từng kí tự trong nội dung bản tin để copy font tương ứngvào RAM của chương trình hiển thị, rồi gọi chương trình hiển thị để hiển thị nội dung

ra bảng quang báo

Khi chương trình quản lí trên máy tính yêu cầu cập nhật bản tin mới cho bảngquang báo, vi điều khiển sẽ ngừng việc hiển thị để chờ nhận dữ liệu mới từ máy tính.Sau đó lưu nội dung vừa nhận được vào ROM để phục vụ cho việc hiển thị bảngquang báo

2.1.2 Chức năng các khối

• Khối nguồn.

Bộ nguồn được sử dụng trong đề tài là bộ nguồn PC Sở dĩ dùng bộ nguồn

PC thay cho

việc thiết kế bộ nguồn sử dụng IC ổn áp 78xx vì:

- Bộ nguồn PC có tính ổn định cao nhằm bảo vệ tốt cho bộ vi điều khiển

- Dùng lâu dài

- Có khả năng chịu đựng tốt với thời tiết

- Có nhiều mức điện áp khác nhau thuận tiện cho việc sử dụng

- Có công suất lớn vì vậy có thể sử dụng chung cho nhiều mạch khác nhau

• Khối điều khiển trung tâm.

Chương trình lập trình sẵn được nạp vào trong vi điều khiển PIC16F877A sẽ

điều khiển các khối Xuất dữ liệu cột và giải mã hàng thông qua các Port của vi điềukhiển

• Khối Xuất dữ liệu cột

Khối này làm nhiệm vụ xuất dữ liệu chứa trong vi điều khiển ra cột của bảng đènLED ma trận để điều khiển các bóng đèn của LED ma trận hiển thị dòng thông báomong muốn Dữ liệu xuất ra ở cột phải đồng bộ với hoạt động của khối quét

• Khối quét hàng.

Theo nguyên lý hoạt động của mạch, tại mỗi thời điểm chỉ cho phép các đèn ởmột hàng được sáng Như vậy cần tạo ra một khối quét hàng làm nhiệm vụ lựa chọnhàng được phép sáng tại mỗi thời điểm Khối này sẽ nhận điều khiển trực tiếp từ viđiều khiển thông qua một Port xuất khác

• Khối đệm ngõ ra hàng, ngõ ra cột.

Các khối này làm nhiệm vụ cách li tải với các mạch ở trước nó Bộ đệm còn cóchức năng làm tăng dòng điện của các đầu ra, trước khi cho nối vào các chân hàng(anod) và các chân cột (cathod) của bảng đèn LED ma trận

• Khối hiển thị.

Đây là khối hiển thị thông tin quảng cáo Bảng đèn sẽ nhận đồng thời tín hiệuđiều khiển từ khối xử lý cột ( xuất dữ liệu cột và bộ đệm cột) và khối xử lý hàng (khối quét hàng, và bộ đệm hàng) Để từ đó sẽ cho phép đèn nào sáng

2.2 Thiết kế các khối

2.2.1 Thiết kế khối quét hàng

Sơ đồ mạch

Hình 2.2: Sơ đồ khối quét hàng Linh kiện chính gồm có:

• 02 IC 74HC595

• 02 IC ULN2803

Bảng đèn trong thiết kế có 16 hàng Theo nguyên lý hoạt động của khối giải mãhàng, tại một thời điểm khối giải mã hàng chỉ được đưa ra tín hiệu điều khiển cho 1hàng được phép sáng Và các hàng sẽ được lần lươt lựa chọn để được phép sáng

Mạch dùng quang báo 16x128 ( tức 16 hàng, 128 cột), nên có 16 mạch kéo dòng.

T

quet

5.2400

11

 Thời gian sáng trung bình của mỗi hàng led là: ttb = 1 / 16