Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. Giáo trình thực hành vi xử lý. 19 Biên soạn: Phạm Quang Trí • Giới thiệu chung: Loại ma trận LED sử dụng trên mô hình thí nghiệm này là loại ma trận LED 24 chân gồm 8 hàng và 8 cột. Ma trận LED này có hai màu chính là xanh và đỏ, ngoài ra còn có một màu phụ là do sự tổng hợp của hai màu trên mà ra. Mỗi điểm LED trên ma trận có cấu tạo gồm hai LED màu xanh và màu đỏ ghép lại với nhau theo nguyên tắc Anode ghép chung và Cathode để riêng. Ma trận LED 8 hàng x 8 cột này gồm 24 chân được chia ra làm ba nhóm chân: 8 chân HÀNG R0-R7 (là các Anode chung của các LED trên cùng một hàng), 8 chân CỘT ĐỎ C0R-C7R (là các Cathode chung của các LED màu đỏ trên cùng một cột), 8 chân CỘT XANH C0G-C7G (là các Cathode chung của các LED màu xanh trên cùng một cột). Sự kết hợp các mức logic cao/thấp thích hợp trên các hàng và cột theo một qui luật nhất định (hiển thị theo phương pháp quét hay còn gọi là phương pháp chỉ thị động) mà ta sẽ có được các hình ảnh như mong muốn trên ma trận LED với các màu sắc khác nhau. J11 (COL RED MATRIX): ngõ vào điều khiển hàng R0-R7 cho các LED màu đỏ, tích cực mức thấp; J12 (COL GREEN MATRIX): ngõ vào điều khiển hàng R0-R7 cho các LED màu xanh, tích cực mức thấp; J13 (ROW MATRIX): ngõ vào điều khiển cột chung C0-C7 cho các LED, tích cực mức thấp. Phương pháp điều khiển cũng tương tự như phương pháp điều khiển các LED 7 đoạn ở chế độ đa hợp (phương pháp quét LED). Đầu tiên, ta cấp tín hiệu sao cho chỉ có HÀNG 1 có nguồn rồi đưa mã nhị phân tương ứng của hình ảnh cần hiển thị tại hàng đó ra các cột. Kế tiếp, ta cấp tín hiệu sao cho chỉ có HÀNG 2 có nguồn rồi đưa mã nhị phân tương ứng của hình ảnh cần hiển thị tại hàng đó ra các cột. Quá trình cứ diễn ra một cách tuần tự và liên tục như vậy và do hiện tượng lưu ảnh của mắt mà ta thấy được các LED dường như sáng cùng một lúc để tạo ra hình ảnh như mong muốn trên ma trận LED. Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J116 (POWER). • Ứng dụng: o Thí nghiệm phương pháp kết nối LED ma trận với vi điều khiển. o Thí nghiệm phương pháp điều khiển từng LED trong ma trận. o Thí nghiệm phương pháp điều khiển nhiều LED trong ma trận. o Thí nghiệm các kiểu điều khiển LED sáng tắt và hiển thị thông tin tĩnh hoặc thông tin động với các màu sắc khác nhau. Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. Giáo trình thực hành vi xử lý. 20 Biên soạn: Phạm Quang Trí 1.2.6 Khối LCD: • Sơ đồ nguyên lý: VCC D1 J128 CTRL LCD 1 2 3 R149 10K ENA 25. KHOÁI LCD BL Q25 C1815 D4 D0 RS D2 R/W LCD 16 Characters x 2 Lines U57 TC1602A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 GND VCC VEE RS R/W E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 LED+ LED- D3 CONTRAST BL J104 POWER 1 2 3 GND J127 DATA LCD 1 2 3 4 5 6 7 8 R148 2K7 D6 VCC +5V D7 J121 BACKLIGHT 1 2 D5 VCC GND • Sơ đồ bố trí linh kiện: • Giới thiệu chung: Trên mô hình thí nghiệm có thiết kế sẵn một LCD 16 ký tự x 2 hàng, được sử dụng cho các bài thí nghiệm về phương pháp điều khiển và hiển thị thông tin trên màn hình tinh thể lỏng (LCD). J127 (DATA LCD): ngõ vào nhận thông tin dữ liệu (Data) hoặc thông tin lệnh (Command) cho LCD, J128 (CTRL LCD): ngõ vào điều khiển LCD. Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. Giáo trình thực hành vi xử lý. 21 Biên soạn: Phạm Quang Trí Để điều chỉnh độ tương phản của các thông tin hiển thị trên LCD ta tiến hành điều chỉnh biến trở R149. Để bật đèn chiếu nền cho LCD trong trường hợp ánh sáng môi trường yếu làm việc hiển thị thông tin trên LCD không được rõ ràng thì ta cung cấp một mức logic cao (5V) vào đầu nối J121 (BACKLIGHT). Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J104 (POWER). • Ứng dụng: o Thí nghiệm phương pháp kết nối LCD với vi điều khiển. o Thí nghiệm phương pháp điều khiển trạng thái làm việc của LCD. o Thí nghiệm phương pháp điều khiển LCD hiển thị thông tin tĩnh hay động. 1.2.7 Khối công tắc: • Sơ đồ nguyên lý: SW27 SWITCH 20. KHOÁI COÂNG TAÉC SW0 SW2 SW3 SW5 SW6 VCC SW1 VCC J106 POWER 1 2 3 GND SW4 SW7 +5V R147 10K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 GND J122 SWITCH 1 2 3 4 5 6 7 8 • Sơ đồ bố trí linh kiện: Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. Giáo trình thực hành vi xử lý. 22 Biên soạn: Phạm Quang Trí • Giới thiệu chung: Nhiệm vụ chính của khối công tắc là sử dụng cho các bài thí nghiệm về giao tiếp giữa vi điều khiển với công tắc, lập trình điều khiển dùng công tắc. Khối gồm 8 công tắc được thiết kế trên một DIP-SW, các công tắc này sẽ tạo ra một mức logic cao (5V) hoặc thấp (0V) ở các bit tương ứng của đầu nối J122 (SWITCH) tuỳ theo vị trí của công tắc trên DIP-SW (công tắc ở vị trí ON là mức logic thấp và ngược lại sẽ có mức logic cao). Ngoài ra, khối này còn được sử dụng cho việc nối GND hoặc nối VCC cho các khối cần thiết, ví dụ như nối GND cho các transistor trong khối LED 7 đoạn. Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J106 (POWER). • Ứng dụng: o Thí nghiệm phương pháp kết nối công tắc với vi điều khiển. o Thí nghiệm ứng dụng điều khiển thiết bị bằng công tắc. o Tạo các mức logic thấp (0V) hoặc logic cao (5V) cho các khối khác trên mô hình thí nghiệm. 1.2.8 Khối nút nhấn: • Sơ đồ nguyên lý: SW19 KEY0 GND SW26 KEY7 K0 VCC KEY4 K7 +5V R128 4K7 GND K4 SW21 KEY2 R132 4K7 VCC K2 16. KHOÁI NUÙT NHAÁN J91 PUSH KEY 1 2 3 4 5 6 7 8 K1 VCC VCC K5 R131 4K7 KEY0 J114 POWER 1 2 3 K0 K6 KEY1 K4 VCC R129 4K7 KEY7 VCC SW22 KEY3 SW24 KEY5 VCC K1 K2 K7 R125 4K7 SW23 KEY4 SW25 KEY6 KEY2 K3 KEY6 R127 4K7 KEY5 SW20 KEY1 VCC R126 4K7 K6 VCC K3 K5 R130 4K7 KEY3 • Sơ đồ bố trí linh kiện: • Giới thiệu chung: Nhiệm vụ chính của khối nút nhấn là sử dụng cho các bài thí nghiệm về giao tiếp giữa vi điều khiển với nút nhấn, lập trình điều khiển dùng nút nhấn. Khối gồm 8 nút nhấn được thiết kế theo nguyên tắc: nếu không nhấn nút thì mức logic tại bit tương ứng của đầu nối J91 sẽ có mức logic cao (5V) và ngược lại khi nhấn nút thì sẽ có mức logic cao. Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. Giáo trình thực hành vi xử lý. 23 Biên soạn: Phạm Quang Trí Ngoài ra, khối này còn được sử dụng cho việc tạo ra một xung kích có mức logic thấp (hoặc kích bằng cạnh xung) cho các khối khác trên mô hình thí nghiệm, ví dụ như cung cấp xung đếm hoặc xung ngắt cho vi điều khiển. Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J114 (POWER). • Ứng dụng: o Thí nghiệm phương pháp kết nối nút nhấn với vi điều khiển. o Thí nghiệm ứng dụng điều khiển thiết bị bằng nút nhấn. o Tạo các tín hiệu xung có mức logic thấp cho các khối khác trên mô hình thí nghiệm. 1.2.9 Khối bàn phím: • Sơ đồ nguyên lý: R3 R1 SW3 3 C3 R1 SW10 8 R1 SW6 5 R0 R0 R2 SW14 0 C0 SW13 ESC R2 C2 5. KHOÁI PHÍM MA TRAÄN C2 C1 SW7 6 SW11 9 SW15 ENTER R2 C3 R0 C2 J18 KEYPAD 1 2 3 4 5 6 7 8 C0 C0 C1 SW12 F3 SW5 4 SW9 7 C1 R1 R3 SW8 F2 R3 C3 SW4 F1 R2 C3 R3 SW16 F4 R0 SW1 1 C0 SW2 2 J15 KEYBOARD 1 2 3 4 5 6 7 8 C1 C2 • Sơ đồ bố trí linh kiện: Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. Giáo trình thực hành vi xử lý. 24 Biên soạn: Phạm Quang Trí • Giới thiệu chung: Khối bàn phím trên mô hình thí nghiệm này được thiết kế dựa vào cấu trúc hàng và cột của ma trận. Bàn phím gồm 16 phím được sắp xếp theo ma trận 4 x 4 (tức 4 hàng x 4 cột). Các hàng và cột của ma trận phím này được kết nối với vi điều khiển thông qua đầu nối J15 (KEYBOARD), R0-R3: các hàng của ma trận phím, C0-C3: các cột của ma trận phím. Để điều khiển bàn phím ma trận này ta sử dụng phương pháp quét phím. Để điều khiển quét phím thì bạn xuất một dữ liệu 4 bit (trong đó có 1 bit ở mức logic thấp và 3 bit còn lại ở mức logic cao) ra các cột của ma trận phím (C0-C3), đọc 4 bit dữ liệu ở các hàng của ma trận phím (R0-R3) vào để kiểm tra xem có phím nào được nhấn hay không. Nếu có phím nhấn thì trong 4 bit đọc vào sẽ có 1 bit ở mức logic thấp và dựa trên cơ sở đó để thiết lập mã phím nhấn. Nếu không có phím nhấn thì 4 bit đọc vào đều có mức logic cao, khi đó ta chuyển mức logic thấp sang cột kế tiếp để dò tìm phím khác. • Ứng dụng: o Thí nghiệm phương pháp kết nối bàn phím được thiết kế theo kiểu ma trận với vi điều khiển. o Thí nghiệm ứng dụng điều khiển thiết bị bằng bàn phím. o Thí nghiệm các phương pháp quét phím và nhận dạng phím nhấn. 1.2.10 Khối relay: • Sơ đồ nguyên lý: NC12 COM11 R92 2K2 NO21 NO11 LS1 RELAY 5V 3 4 5 6 8 7 1 2 COM21 R91 330 NO12 VCC NC22 NO22NO12 GND R89 330 NO11 COM21 VCCVCC COM12 R90 2K2 6. KHOÁI RELAY COM12 NC11 GND Q18 C1815 +5V J27 RELAY 1 OUT 1 2 3 4 5 6 7 8 D19 LED D18 1N4148 NO21 NC11 +5V NC22 +5V COM12 J26 RELAY 2 OUT 1 2 3 4 5 6 7 8 NO12 LS2 RELAY 5V 3 4 5 6 8 7 1 2 NO21 NC12 COM22 VCC GND NC11 NC22 J111 POWER 1 2 3 COM11 COM22 REL1 GND COM21 Q17 C1815 COM22 NO11 D17 LED NO22 NO22 COM11 VCC NC21 REL1 NC21 NC12 D20 1N4148 NC21 Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. Giáo trình thực hành vi xử lý. 25 Biên soạn: Phạm Quang Trí • Sơ đồ bố trí linh kiện: • Giới thiệu chung: Trên mô hình thí nghiệm được thiết kế sẵn hai relay LS1 và LS2 cho các ứng dụng lập trình điều khiển đóng ngắt công suất. Hai relay được điều khiển bằng đầu nối J18 (RELAY CTRL), để đóng (hoặc) relay thì bạn cần cung cấp một mức logic cao (hoặc logic thấp) đến đầu nối J18 này. Các công tắc bên trong relay được nối ra bên ngoài thông qua các đầu nối J26 (RELAY1 OUT) và J27 (RELAY2 OUT). Trong đó: COM (Common): điểm chung; NC (Normal Close): điểm thường đóng; NO(Normal Open): điểm thường mở. Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J111 (POWER). • Ứng dụng: o Thí nghiệm phương pháp kết nối relay với vi điều khiển. o Thí nghiệm ứng dụng điều khiển relay. 1.2.11 Khối tạo xung: • Sơ đồ nguyên lý: U18 LM555 3 4 8 1 52 6 7 OUT RST VCC GND CVTRG THR DSCHG VCC PULSE +5V PULSE GND C10 10u J113 POWER 1 2 3 GND R95 1K J33 PULSE OUT 1 2 D22 1N4148 7. KHOÁI TAÏO XUNG VCC VCC C9 104 C7 103 R96 100K C11 103 R94 1KD21 1N4148 R93 100K VCC VCC Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. Giáo trình thực hành vi xử lý. 26 Biên soạn: Phạm Quang Trí • Sơ đồ bố trí linh kiện: • Giới thiệu chung: Khối tạo xung trên mô hình sử dụng vi mạch LM555 để tạo ra các xung vuông cung cấp cho các ứng dụng lập trình điều khiển cần đến. Xung vuông được lấy ra tại đầu nối J33 (PULSE OUT), tần số xung được điều chỉnh bởi biến trở R93 và phần trăm xung ở mức cao (hoặc thấp) được điều chỉnh bởi biến trở R96. Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J113 (POWER). • Ứng dụng: Phát xung clock có tần số thay đổi và tạo xung điều khiển cho vi điều khiển hoặc cho các khối khác trên mô hình thí nghiệm. 1.2.12 Khối tạo áp thay đổi: • Sơ đồ nguyên lý: GND R104 100K J46 V OUT 2 1 2 R106 100K 11. KHOÁI TAÏO AÙP J48 V OUT 4 1 2 J47 V OUT 3 1 2 VCCVCC VCC GND R103 100K VCC VCC +5V R105 100KJ45 V OUT 1 1 2 D35 POWER 1 2 3 • Sơ đồ bố trí linh kiện: Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. Giáo trình thực hành vi xử lý. 27 Biên soạn: Phạm Quang Trí • Giới thiệu chung: Khối tạo áp này được thiết kế trên mô hình chủ yếu nhằm mục đích để giả lập tín hiệu tương tự cung cấp cho khối ADC thực hiện việc biến đổi. Khoảng điện áp thay đổi nằm trong khoảng 0V – 5V. Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối D35 (POWER). • Ứng dụng: o Tạo các mức điện áp thay đổi liên tục từ 0V đến 5V cung cấp cho các khối trên mô hình thí nghiệm. o Giả lập tín hiệu tương tự cung cấp cho khối ADC. 1.2.13 Khối điều khiển động cơ bước: • Sơ đồ nguyên lý: GND D7 D6 A J31 CTRL MOTOR 1 2 3 4 5 6 7 8 D C J32 STEPPER2 1 2 3 4 A +5V VCC B 8. KHOÁI MOTOR BUOC D C B U17 ULN2803 10 9 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM GND IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 GND J30 STEPPER 1 1 2 3 4 D4 D5 C8 104 D2 VCC D1 D0 J105 POWER 1 2 3 D3 • Sơ đồ bố trí linh kiện: • Giới thiệu chung: Khối điều khiển động cơ bước được thiết kế trên cơ sở vi mạch ULN2803, khối có thể điều khiển được cùng lúc hai động cơ bước công suất nhỏ (điện áp hoạt động: 5VDC, dòng điện tiêu thụ: 500 mA). . LM555 3 4 8 1 52 6 7 OUT RST VCC GND CVTRG THR DSCHG VCC PULSE +5V PULSE GND C10 10u J1 13 POWER 1 2 3 GND R95 1K J 33 PULSE OUT 1 2 D22 1N4148 7. KHOÁI TAÏO XUNG VCC VCC C9 104 C7 1 03 R96 100K C11 1 03 R94 1KD21 1N4148 R 93 100K VCC VCC Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi. F2 R3 C3 SW4 F1 R2 C3 R3 SW16 F4 R0 SW1 1 C0 SW2 2 J15 KEYBOARD 1 2 3 4 5 6 7 8 C1 C2 • Sơ đồ bố trí linh kiện: Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. Giáo trình thực. 2 Lines U57 TC1602A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 GND VCC VEE RS R/W E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 LED+ LED- D3 CONTRAST BL J104 POWER 1 2 3 GND J127 DATA LCD 1 2 3 4 5 6 7 8 R148 2K7 D6 VCC +5V D7 J121 BACKLIGHT 1 2 D5 VCC GND