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 bo hiển thị trên led ma trn giao tip my tnh” Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 1: Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013 Giáo viên hướng dẫn 1 1 BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2 Tên đề tài:“Quang bo hiển thị trên led ma trn giao tip my tnh” Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 2: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013 Giáo viên hướng dẫn 2 2 BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tên đề tài: “Quang bo hiển thị trên led ma trn giao tip my tnh” Nhận xét của giáo viên phản biện: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013 Giáo viên phản biện 3 MỤC LỤC 4 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 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 5 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 bo hiển thị trên led ma trn giao tip my tnh” 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 6  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 bo hiển thị trên led ma trn giao tip my tnh”. 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 7 - 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 16×128 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 mạch quang báo.  Ứng dụng Về lý luận: Đề tài là sản phẩm nghiên cứu của nhóm sinh viên với những chuyên môn khác nhau, ý nghĩa về sự thống nhất, kết hợp hài hòa giữa những con người chung nhiệt huyết, đánh dấu bước ngoặt sau 4 năm ngồi trên ghế giảng đường đại 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 8 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 đó các 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 LED đơn 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 cột được đánh số từ 1 đến 16 số chân của led matrix. 9 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 và điện 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 đảm bảo độ sáng bình thường là từ 10mA cho đến 25mA. Khi ta muốn làm sáng một điểm trên bảng ma trận LED ta cũng làm tương tự. 10 [...]... 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 sẽ quan 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... cùng được đưa ra hàng sau đó tích cực cột cuối cùng Cứ như thế quá trình trên được lặp đi lặp lại > 24lần/1s, đến đây chúng ta quan sát được một hình ảnh liên tục hiển 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, cột được 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... 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 nó diễn ra một cách đồng thời, nhờ đó chúng ta quan sát được trên màn hình Led ma trậnlà một chữ A liên tục Phương pháp quét cột thích hợp cho các bảng quang báo sử dụng Led ma trậncó số lượng cột ít hơn số lượng hàng, vì thời gian sáng của LED khi quét cột lớn hơn thời gian sáng của LED. .. được hiển thị trên màn hình led ma trận, tiếp tục dữ liệu của hàng thứ hai được đưa ra cột sau đó tích cực hàng thứ hai lúc này dữ liệu của hàng thứ hai được hiển thị trên màn hình led ma trận, cứ như vậy cho đến dữ liệu của hàng cuối cùng được đưa ra cột sau đó tích cực hàng cuối cùng Cứ như thế quá trình trên được lặp đi lặp lại > 24lần/1s, đến đây chúng ta quan sát được một hình ảnh liên tục hiển thị. .. 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 nó diễn ra một cách đồng thời, nhờ đó mà chúng ta quan sát được trên màn hình Led ma trận 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 lâu hơn... 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 của cột thứ hai được đưa ra hàng sau đó tích cực cột thứ hai lúc này dữ liệu của hàng thứ hai được hiển thị trên man hình led ma trận, cứ như vậy cho đến dữ liệu... như thế quá trình trên được lặp đi lặp lại > 24lần/1s, đến đây chúng ta quan sát được một hình ảnh liên tục hiển thị trên màn hình led ma trận 14 Ví dụ Hiển thị chữ A lên màn hình Led ma trận (hàng được tích cực ở mức 1, cột được 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 trị theo... thời gian sáng và tắt của mỗi led vẫn không đổi Nhưng chu kì quét sẽ tăng lên vì phải tốn thêm thời gian gửi dữ liệu ra các cột, 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 tạo hiệu ứng chữ chạy trên bảng LED Thủ thuật ở đây là quét và hiển thị một hình ảnh trong một... tương ứng Cách tính toán như sau: Với dòng làm việc bình thường (không quét) chọn là 2 0mA, 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 16 0mA, khi đó dòng trung bình: ILED-TB= 20 (mA) 12 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... xác định chỉ cho một hàng được tích cực hiển thị trong khi các hàng khác đều tắt, các hàng được quét (tích cực) 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: 13 Hình 1.4: Quy trình đưa dữ liệu ra 8 cột cho led ma trận Quét hàng sử dụng thanh ghi dịch . 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. nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu. Tuy nhiên điều này chỉ có ý nghĩa khi tốc độ xử lí của CPU phải rất cao, vì với cấu trúc đó, trong cùng một thời điểm CPU chỉ có thể tương tác với bộ nhớ dữ liệu hoặc