Tiểu luận " Bảng quảng cáo bằng đèn LED " pdf

thuận cao hơn các loại diode khác khoảng 1,5 đến 3V nhưng điện thế phân cực ngược ở LED lại không cao.Đèn LED có những ứng dụng rất phong phú và rộng rãi: làm bộ phận hiển thị trong các

Tiểu luận:

Bảng quảng cáo bằng đèn LED

……… , tháng … năm

Mục lục

1.1 Quảng cáo 4

1.2 Giới thiệu chung về hệ thống 7

CHƯƠNG 2: Giới thiệu về ma trận LED 10

2.1 Bộ hiển thị: 10

2.2 Ma trận LED 8x8(2 màu): 10

2.3 Phương pháp quét ma trận LED 11

CHƯƠNG 3: Khảo sát bộ nhớ ngoài EEPROM (AT28C64) 12

3.1 TỔNG QUÁT VỀ EEPROM HAY(Read-Only Memory): 12

A EEPROM AT28C64 13

3.2 IC Max232 15

3.2.1 1.Giới thiệu sơ lược 15

3.2.2 2.Đặc điểm của chuẩn RS-232 15

3.Truyền dữ liệu qua chuẩn RS-232 15

4.Giới thiệu vi mạch giao tiếp MAX 232 16

3.3 IC ULN2803 17

TÍNH TOÁN NGUỒN CUNG CẤP: 19

CHƯƠNG 4: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VÀ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA CHƯƠNG TRÌNH 19

4.1 LƯU ĐỐ CÁC CHƯƠNG TRÌNH CỦA HỆ THỐNG 19

4.1.1 Lưu đồ chương trình chính 19

4.1.2 Lưu đồ chương trình con ReadPC 21

4.1.3 Lưu đồ chương trình con D.YEN 22

4.1.4 Lưu đồ chương trình con ReadPC 23

4.1.5 Lưu đồ chương trình dịch từ phải qua trái 24

4.1.6 Lưu đồ chương trình hiển thị 25

CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ VI ĐIỀU KHIỂN 26

CHƯƠNG 5: CHƯƠNG TRÌNH TRÊN VISUAL BASIC 36

TỔNG KẾT 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2010

Giáo viên hướng dẫn

GIỚI THIỆU

1.1 Quảng cáo

Quảng cáo là hình thức tuyên truyền, giới thiệu thông tin về sản phẩm, dịch vụ, là hoạt động truyền thông phi trực tiếp giữa người với người để đưa thông tin thuyết phục hay tác động đến người nhận thông tin.

Hiện nay, với sự trợ giúp của máy tính cùng các phương tiện truyền thông khác, thông tin của các công ty, doanh nghiệp có thể dễ dàng đến với khách hàng một cách nhanh chóng và thuận tiện Nhưng đơn giản, hiệu quả, đa dạng và phổ biến nhất phải kể đến quảng cáo bằng đèn LED (Light Emitting Diode – điốt phát quang).

* Bảng quảng cáo bằng đèn LED

LED là các diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tia tử ngoại Cũng giống như diode, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N.

Hoạt động của LED cũng giống như nhiều loại diode bán dẫn khác: khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn loại N chứa các điện tử tự do thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối N, cùng lúc đó khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm)

từ khối N chuyển sang Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và thừa lỗ trống) Ở biên giới hai mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó) Tùy theo mức năng lượng giải phóng là cao hay thấp

mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau) Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn Thông thường LED có điện thế phân cực

thuận cao hơn các loại diode khác khoảng 1,5 đến 3V nhưng điện thế phân cực ngược ở LED lại không cao.

Đèn LED có những ứng dụng rất phong phú và rộng rãi: làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện tử, trang trí, làm đèn giao thông, các đèn LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa trong điện tử dân dụng… thậm chí ngày nay người ta đã sử dụng đèn LED phát ánh sáng trắng để thay thế cho các thiết bị chiếu sáng thông thường như đèn sợi đốt, đèn neon, đèn compact… Đây chắc chắn sẽ là một bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp năng lượng vì hiện tại đèn LED trắng có tuổi thọ tới 50.000 giờ sử dụng, gấp 50 lần so với bóng đèn 60W Điều này có nghĩa là chúng có thể thắp sáng liên tục trong vòng gần 6 năm Hơn thế nữa chúng dùng điện áp thấp nên không gây cháy nổ mà tiết kiệm điện hơn nhiều so với bóng đèn khác Một trong những ứng dụng quan trọng và phổ biến hiện nay của đèn LED chính là trong lĩnh vực quảng cáo: bảng quảng cáo bằng đèn LED.

Đèn LED thực sự là 1 bước đột phá mới trong công nghệ cao nói chung và trong quảng cáo nói riêng Đó là các bảng hiệu, bảng chỉ dẫn, panel quảng cáo… có sử dụng đèn LED và mạch điện tử để tạo hiệu ứng ánh sáng Qua tìm hiểu ta thấy nhiều đặc điểm nổi bật của nó như tuổi thọ cao, tiết kiệm điện, không gây cháy nổ,

an toàn tuyệt đối, chống rung động tốt, đặc biệt là nó vẫn sáng rõ vào ban ngày Vì vậy có thể dụng cả những biển quảng cáo trong nhà (indoor) và ngoài trời (outdoor) cho hiệu quả cao để gây sự chú ý, đồng thời truyền đạt thông tin đến khách hàng và người đi đường.

Bảng điện tử có thông tin thay đổi được còn được gọi là bảng quang báo hay màn hình điện tử LED Nhiều màu sắc, nhiều cách hiển thị sinh động, dễ dàng thu hút sự chú ý của mọi người, dễ dàng thay đổi thông tin trên bảng điện tử Những đặc điểm trên khiến cho Bảng quang báo trở thành phương tiện truyền đạt thông tin hiện đại, phổ biến một cách nhanh chóng từ khi nó xuất hiện.

Bảng LED quảng cáo được sử dụng cả indoor, outdoor và semi-outdoor:

 Bảng indoor sử dụng tốt trong nhà, không sử dụng ngoài trời được vì không

đủ độ sáng và không chịu được mưa nắng.

 Bảng outdoor có độ sáng cao, kết cấu chắc chắn, chịu được mưa nắng.

 Bảng semi-outdoor (bán ngoài trời) có độ sáng cao, sử dụng tốt ngoài trời

nhưng chịu mưa nắng kém nên bảng quảng cáo loại này thường được đặt ở dưới mái hiên nhà.

Trong lĩnh vực quảng cáo, ứng dụng của đèn LED được thể hiện dưới nhiều hình thức khác nhau như:

 Bảng thông tin điện tử chữ chạy: là sản phẩm của ngành công nghệ cao với

nhiều ưu điểm nổi bật đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống Điểm nổi bật của bảng thông tin điện tử là khả năng thay đổi thông tin và phương thức trao đổi thông tin Với nhiều tính năng độc đáo, bảng thông tin điện tử (bảng quang báo, bảng điện tử, bảng LED) luôn thu hút được đông đảo sự chú ý quan sát của nhiều người Do đó, nó là sản phẩm đắc dụng cho các chương trình quảng cáo, các bản tin chứng khoán, tài chính…

 Cũng vì tính tiện lợi mà bảng thông tin điện tử được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nơi với nhiều mục đích khác nhau như: khách sạn, nhà hàng, trung tâm thương mại, trụ sở công ty, ngân hàng, sân bay, hiệu vàng, sàn giao dịch chứng khoán …

 Biển hiệu, biển vẫy gây chú ý cho khách đi đường: là loại biển quảng cáo

điện tử sử dụng đèn LED siêu sáng được lập trình bằng vi điều khiển tạo nên các hiệu ứng hiển thị khác nhau gây ấn tượng mạnh mẽ và sự chú ý đặc biệt đối với người đi đường.

 Bảng quảng cáo màn hình Full Colour: là dòng sản phẩm mới, ứng dụng

những công nghệ khoa học tiên tiến nhất của ngành LED hiện nay Sản phẩm

được ứng dụng trong mọi lĩnh vực của xã hội như văn hóa, truyền thông, thể thao, du lịch.

1.2 Giới thiệu chung về hệ thống.

Với mục đích tìm hiểu về cách thiết kế và xây dựng một bảng quảng cáo điện tử bằng đèn LED đơn giản, nhóm em đã xây dựng một hệ thống quang báo với sơ đồ khối như sau:

 Khối Máy tính: gồm có một giao diện cho người dung sử dụng để giao tiếp

giữa máy tính với khối xử lý trung tâm (VĐK), để chọn các thông số cần truyền như: nội dung, hiệu ứng, màu sắc…

 Khối nguồn: có chức nắng cung cấp nguồn cho hệ thống gồm nguồn 5v và

ngồn 12v

1-1.Sơ đồ khối hệ thống.

5VDC

12VDC

 Khối xử lý trung tâm: có chức năng xử lý các dữ liệu mà máy tính truyền tới

VĐK từ đó đưa vào khối chốt để điều khiển khối hiển thị từ đó mới có thể hiển thị nội dung.

 Khối chốt: có chức năng quy định sự hoạt động của các hàng, cột và led ma

trận.

 Khối lưu trữ: có chức năng lưu trữ dữ liệu nhận được từ máy tính, để có thể

hiển thị nội dung sau khi ngắt kết nối với máy tính, hay khi bị mất nguồn nuôi.

 Khối hiển thị: có chức năng nhận tín hiệu điều khiển từ khối chốt và dữ

liệu từ khối xử lý trung tâm để hiển thị LED theo yêu cầu.

CHƯƠNG 2: Giới thiệu về ma trận LED.

2.1 Bộ hiển thị:

Trong một hệ thống vi xử lý bộ hiển thị đóng một vai trò hết sức quan trọng, nó là nơi dùng để giao tiếp giữa máy và người sử dụng Từ màn hình hiển thị người sử dụng có thể quan sát, cảm nhận được quá trình làm việc của hệ thống Khi người sử dụng muốn viết một chương trình nào đó trên mạch KIT sau khi đưa dữ liệu vào, nhờ có màn hình hiển thị mà ta có thể kiểm tra dữ liệu nhập vào đã đúng hay chưa Hiện nay trên thị trường có nhiều loại màn hình hiển thị như hiển thị màn hình Video, bằng ma trận LED, bằng LED 7 đoạn Trong các cách hiển thị trên, việc hiển thị bằng LED 7 đoạn có cấu trúc đơn giản và dễ sử dụng Thật ra, dù là loại LED nào đi nữa thì cấu tạo của chúng cũng từ các phần từ LED rời qua công nghệ sản xuất chúng sẽ có những hình dạng khác nhau.

Và như ta đã biết nguyên lý hoạt động của Diode Phát Quang là sẽ phát sáng khi có dòng điện chạy qua cỡ (5 – 30)mA Do đó nó có thể chị thị được:

Tín hiệu 1: khi có dòng điện chạy qua, Diode sáng.

Tín hiệu 0: khi không có dòng điện chạy qua, Diode tắt.

2.2 Ma trận LED 8x8(2 màu):

Ma trận LED 8x8 gồm có 24 chân, các chân được đánh số thứ tự từ 1 – 24, bao gồm

8 chân điều khiển dòng, 8 chân điều khiển cột đỏ và 8 chân điều khiển cột xanh.

Ma trận LED 8x8 gồm có 64 điểm, mỗi điểm tương ứng là một LED phát quang Tùy từng loại ma trận LED mà ta có loại quét LED cho LED sáng ở mức cao hay mức thấp Ở đây ta sử dụng LED với 8 hàng là Anod và 8 cột là Catod Khi ta muốn điểm nào sáng ta chỉ cần cấp mức 1 tương ứng với Anod và mức 0 tương ứng với Catod.

Hình 3-2 Sơ đồ khối ma trận LED 8x8 (2 màu)

2.3 Phương pháp quét ma trận LED

Để điều khiển ma trận LED cần có mạch điều khiền hàng hay cột, mạch xuất dữ liệu Các mạch này phải kết hợp chặt chẽ với nhau

Với một ma trận hiển thị, nếu sử dụng LED đơn thì số lượng LED rất lớn, kéo theo

số mạch chốt nhiều, dẫn đến phần hiển thị quang báo trở nên phức tạp, cồng kềnh, khó kết nối, khó vẽ mạch in, không có tính kinh tế.

Phương pháp MULTIPLEX cho phép ta điều khiển ma trận LED với số lượng đường dây và mạch in giảm đáng kể.

Theo phương pháp này tại mỗi thời điểm chi duy nhất có một hàng hoăc một cột LED sáng Các LED phát sáng theo tần số đủ nhanh để mắt người cảm thấy LED sáng liên tục, nhờ hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc của mắt, nhưng chú ý làm sao cho các LED sáng rõ không có cảm giác rung.

Do LED được cấp dòng phát sáng trong thời gian ngắn, nên để LED thấy rõ biên độ dòng xung phải lớn hơn nhiều lần so với dòng DC trung bình qua LED Với chế độ làm việc biên độ dòng khá lớn, LED có thể bị hư nếu thời gian quá lâu Vì vậy các

ma trận LED phải được bảo vệ thích hợp tránh hư hỏng.

Phương pháp MULTIPLEX được dùng trong phương pháp truyền data nối tiếp hay song song, được chia thành hai loại thường dùng: quét hàng hay quét cột trên bảng LED Việc chọn hàng hay chọn cột cần có một mạch chọn lệnh để chọn hàng hay cột thích hợp Bao gồm 2 phần:

 Về phần cứng gồm mạch dao động và mạch giải mã cho các cột các hàng.

 Dùng phần mềm để xử lý chọn hàng hay chọn cột.Tần số quét quy định bằng phần mềm.

CHƯƠNG 3: Khảo sát bộ nhớ ngoài EEPROM (AT28C64)

3.1 TỔNG QUÁT VỀ EEPROM HAY(Read-Only Memory):

ROM là một loại thiết bị lưu trữ dùng trong máy tính và các thiết bị khác.Nó có tên như vậy vì không dễ để ghi thông tin lên nó Không giống như RAM, thông tin trên ROM vẫn được duy trì dù nguồn điện cấp không còn.

ROM, theo đúng nghĩa, chỉ cho phép đọc dữ liệu từ chúng tuy nhiên tất cả các loại ROM đều cho phép ghi dữ liệu ít nhất một lần, hoặc khi sản xuất lần đầu hoặc trong bước lập trình Một số loại ROM cho phép xóa và lập trình lại nhiều lần.

EEPROM (tiếng Anh: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)

hay còn gọi là ROM điện là một chip nhớ không xoá được thường dùng trong các máy tính và các thiết bị di động để lưu trữ một lượng dữ liệu thấp và cần thiết thay

EEPROM thuộc loại "bộ nhớ không mất dữ liệu khi ngừng cung cấp điện" volatile storage).

(non-Có thể nói EEPROM là công nghệ mới nhất của ROM mà điều khác biệt cơ bản là chúng có khả năng xoá được bằng phương pháp lập trình mà chúng không cần đến các thiết bị chuyên dụng như các thế hệ trước của nó Bằng cách sử dụng EEPROM (hoặc flash ROM) người ta có thể dễ dàng xoá bỏ các chương trình được nạp trên

nó của các bo mạch chủ trong máy tính cá nhân mà không cần thêm một thao tác cơ học nào khác kể cả tháo vỏ máy tính EEPROM còn giúp các thiết bị khác (bo mạch mạng, bo mạch đồ hoạ, wireless access points, bộ định tuyến hoặc trong điện thoại, thiết bị giải trí số cá nhân ) có thể nâng cấp firmware mà không cần thay đổi chip nhớ, việc mà trước kia người ta thường thực hiện gắn chip trên các đế để có thể thay thế sau này bằng cách gỡ bỏ chúng và thay bằng chip khác.

A EEPROM AT28C64

Chức năng của các chân EEPROM AT28C64

 Vss: ground

Hình 3-3 Sơ đồ chân của EEROM AT28C64

Bảng sau cho ta chế độ hoạt động của EEROM AT28C64 phụ thuộc vào trạng thái của các chân điều khiển.

Bảng trên: thể hiện Chế độ hoạt động của AT28C64

3.2 IC Max232.

3.2.1 1.Giới thiệu sơ lược

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.

3.2.2 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

Bảng 3-1 Các chân và chức năng trên đầu nối 25 và 9 chân

3.Truyền dữ liệu qua chuẩn RS-232

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

4.Giới thiệu vi mạch giao tiếp MAX 232

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

Vi mạch MAX 232 có hai bộ đệm và hai bộ nhận Đường dẫn điều khiển lối vào CTS, điều khiển việc xuất ra dữ liệu ở cổng nối tiếp khi cần thiết, được nối với chân

9 của vi mạch MAX 232 Còn chân RST (chân 10 của vi mạch MAX) nối với đường dẫn bắt tay để điều khiển quá trình nhận Thường thì các đường dẫn bắt tay được nối với cổng nối tiếp qua các cầu nối, để khi không dùng đến nữa có thể hở mạch các cầu này Cách truyền dữ liệu đơn giản nhất là chỉ dùng ba đường dẫn TxD, RxD và GND (mass).

Hình 3-4 Sơ đồ kết nối

Để có thể giao tiếp được với máy vi tính ta cần phải chuyển được mức Logic của tín hiệu bình thường (mức logic 0 ứng với 0  2.5V và logic 1 ứng với 3.5V  5V) sang mức logic của tín hiệu truyền sang máy tính (mức logic 0 ứng với -12V và logic 1 ứng với +12V).

Ta sẽ sử dụng IC MAX 232 để đảm nhiệm chức năng này Đây là mạch chuẩn và rất đơn giản, chỉ cần gắn đúng linh kiện và đúng các chân như trên hình là mạch có thể chạy ổn định Không nhất thiết phải tính toán bất kỳ giá trị nào khác.

3.3 IC ULN2803.

Vi mạch ULN2803 (hoặc tương tự ULN2803) là một trong những vi mạch đệm được dùng khá phổ biến.Vi mạch ULN2803 là các mảng Darlington chịu được dòng điện lớn và điện áp cao, trong đó 8 cặp Darlington cực góp hở với các cục phát chung Từng kênh trong số 8 kênh đều có thể chịu được lâu dài dòng điện đến 500mA với biên độ đỉnh lên đến 600mA Mỗi một kênh có một diode chặn (suppression), diode này có thể được sử dụng trong trường hợp tải có tính cảm ứng, chẳng hạn như các rơle.

Lối vào của ULN2803 tương thích TTL Những ứng dụng điển hình của vi mạch đệm là điều khiển cuộn dây solenoid, rơle, môtơ một chiều, các bộ hiển thị LED, đầu máy tản nhiệt,…

Đối với mỗi một trong số các bộ đệm, có một diode với anode (cực dương) được kết nối với lối ra, còn catode (cực âm) được nối với điểm chung cho toàn bộ 8 diode Lối ra này là loại cực góp hở, có nghĩa là tải bên ngoài được nối giữa nguồn nuôi và lối ra của bộ đệm Nguồn nuôi có thể là một nguồn điện áp dương bất kì nhỏ hơn +50V, như được chỉ định trong các tài liệu kĩ thuật của nhà cung cấp Giá

trị tải phải ước tính sao cho dòng điện chạy qua lâu dài nhỏ hơn 500mA và dòng đỉnh nhỏ hơn 600mA tính trên mỗi mạch đệm.

Hình 3-5 Sơ đồ chân và cấu tạo ULN2803

TÍNH TOÁN NGUỒN CUNG CẤP:

Một hàng led matran bao gồm 16 con led ( 8 led xanh và 8 led đỏ), ta lại có 8 con led matran do đó tổng cộng một hàng ta có 16*8 = 128 con led đơn

Mà nguồn cung cấp cho 1 led đơn là 10mA,

Đồng thời theo phương pháp MULTIPLEX thì tại 1 thời điểm chỉ có 1 hàng led sáng ( đối với led matran) Nên ta sẽ đặt trường hợp là toàn bộ led ở 1 hàng sáng ở một thời điểm

Do đó dòng điện maximum cung cấp cho hàng led tại 1 thời điểm là:

Imax = 10mA*128led = 1.28 A

Vậy nguồn cung cấp cần thiết sẽ phải lớn hơn 1.28A là an toàn nhất

ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA CHƯƠNG TRÌNH.

Khi khởi động mạch quang báo, vi điều khiển sẽ đọc thông tin được lưu trước trong EEPROM về kiểu chạy chữ , màu sắc, tốc độ và nội dung của bản tin Sau đó vi điều khiển sẽ 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 bảng quang 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 EEPROM để phục vụ cho việc hiển thị bảng quang báo.

Sau khi nhận xong, vi điều khiển sẽ bắt đầu hiển thị nội dung mới cập nhật

4.1 LƯU ĐỐ CÁC CHƯƠNG TRÌNH CỦA HỆ THỐNG.

4.1.1 Lưu đồ chương trình chính

Đ

ĐĐ

MAIN

4.1.2 Lưu đồ chương trình con ReadPC