Do an mon hoc 1: Mạch quang báo docx

Page  of  Đề tài Quang báo TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THẬT TP.HCM  KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 ĐỀ TÀI QUANG BÁO LỜI NÓI ĐẦU  Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, mức sống của mọi người GVHD: thầy Nguyễn Văn Phúc SV thực hiện: Nguyễn Tấn Thông Mã sv: 07119049 Lớp: 071190A  được nâng cao thì cũng là lúc con người quan tâm nhiều hơn đến cái chân thiện mỹ. Vì vậy sự cạnh tranh giữa các nhà kinh doanh ngày càng khốc liệt. Chiến lược kinh doanh bị chi phối bởi nhiều yếu tố. Một trong những yếu tố quyết định đó là chiến lược quảng cáo. Cùng với đó khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, những ứng dụng đi vào thực tế nhiều hơn. Đề tài quang báo là một ứng dụng kỹ thuật điện tử đi vào thực tiễn, có mục đích truyền tải thông tin, gây sự chú ý cho mọi người. Đây là một hình thức quảng cáo được ưa chuộng vì nó rất tiện lợi, đẹp, có thể nhìn thấy từ xa, giá cả phù hợp… Tính ưu việt của nó thể hiện ở chỗ: - Dễ dàng sử dụng trong các thiết bị điện tử hoặc hệ thống điện tử số. - Chi phí nâng cấp thấp và cần rất ít linh kiện cho việc bảo dưỡng bảo hành. - Mang lại hiệu quả kinh tế cao. Đây là những yếu tố góp phần cho đề tài quang báo được ứng dụng rộng rãi. Đề tài đã hoàn thành đúng theo mục đích là: cho chữ chạy trên các led matrix. Trong lúc thực hiện chắc chắn còn nhiều thiếu xót. Mong được sự góp ý của thầy cô, và các bạn quan tâm đến đề tài. Trong thời gian thực hiện đề tài đã có nhiều khó khăn, vướng mắc.Nhưng cuối cùng đề tài đã hoàn thành đúng hạn đó là nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô Khoa Điện- Điện Tử, các bạn trong lớp 07119…Xin chân thành cảm ơn. Mọi đóng góp, thắc mắc xin liện hệ: email: ngoisaovinhcuu_tan@yahoo.com Page 2 of 25   Liệt kê bảng 4 Liệt kê hình 4 Chương 1: Giới thiệu về mạch quang báo 1.1 Tổng quang 5 1.2 Ứng dụng 6 1.4 Giới hạn đề tài 6 Chương 2: Các linh kiện dùng trong mạch 2.1 Cơ bản về vi điều khiển 89C51 7 2.2 Khối giải mã địa chỉ cột IC74HC138 15 2.3 Khối đệm dòng cho hàng IC 74HC245 18 Chương 3: Thiết kế và thi công 3.1 Sơ đồ nguyên lý các khối và nguyên tắc hoạt động 19 3.2 Lưu đồ giải thuật 20 3.3 Chương trình 20 3.4 Mạch in 23 Chương 4: Kết luận 4.1 Kết luận 25 4.2 Hạn chế của đề tài 25 4.3 Tài liệu tham khảo 25 Page 3 of 25   ! Hình 2.1 : Sơ đồ chân của 89C51 8 Hình 2.2: Bộ tạo dao động 10 Hình 2.3: hiển thị chữ trên Led matric 15 Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo 15 Hình 2.5:Sơ đồ kết nối các IC 74LS138 16 Hình 2.6:Sơ đồ cấu tạo IC 74LS245 18 Hình 3.1:Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 19 Hình 3.2: Lưu đồ giải thuật 20 Hình 3.3: Mạch in mạch điều khiển 23 Hình3.4: mạch in mạch led matric 24 "# Bảng2.1: Chức năng các chân thuộc Port 3 9 Bảng2.2: Cấu trúc bộ nhớ 11 Page 4 of 25  $ %&#'()*+,-.$*/'012 3)45# 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, 74373…). 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. Nhưng do kích thước máy tính lớn chiếm nhiều diện tích, lại đắt tiền nên ta không sử dụng. Phương án được lựa chọn là dùng Vi Điều Khiển. Vì sao lại chọn Vi Điều Khiển? Thứ nhất: Ngày nay Vi Điều Khiển được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hướng điều khiển do kích thước gọn, khả năng tích hợp cao nhiều tính năng trong một con Vi Điều Khiển khiến cho mạch điện tử trở nên đơn giản hơn nhiều. Thứ hai: Giá thành của Vi Điều Khiển không quá đắt như Vi xử lý. Trên thế giới hiện có rất nhiều nhà sản xuất Vi Điều Khiển (ATMEL, ZILOG, MicroChip, Motorola, Cypress…). Sự cạnh tranh của các nhà sản xuất về giá thành và khả năng tích hợp đem lại lợi ích cho người sử dụng. Thứ ba: Vi Điều Khiển được coi như một “small computer” hay System On Chip (SoC). Bên trong vi điều khiển bao gồm CPU, ROM , RAM, EEPOM, các giao tiếp ngoại vi, các khối số học và tương tự (ADC,DAC, op-amp, bộ so sánh…) tuỳ theo từng loại. Tại Viêt Nam, thị trường Vi Điều Khiển khá sôi động. Chỉ cần vào một của hàng điện tử bất kỳ ta đều có thể mua được một con Vi Điều Khiển ưng ý. Về công cụ phát triển cho Vi Điều Khiển ta có thể tìm thấy rất nhiều trên mạng Internet, trên các diễn đàn về điện tử trong và ngoài nước, hầu hết đều là các tiện ích miễn phí dành cho người sử dụng … Sau một thời gian nghiên cứu về Vi Điều Khiển, mà cụ thể là dòng Vi Điều Khiển, em quyết định chọn Vi Điều Khiển 89C51 để thực hiện đề tài “thiết kế mạch quang báo dùng Vi Điều Khiển ”. Page 5 of 25  367# Ứng dụng vai trò của vi điều khiển vào thực tiễn ta có thể thấy những chức năng to lớn của nó. Quang báo là một khía cạnh ứng dụng mạnh mẽ vi điều khiển. Trong cuộc sống hằng ngày ta có thể bắt gặp rất nhiều các mạch quang báo.Với ưu điểm đơn giản, dễ thiết kế, chi phí thấp các mạch quang báo được sử dụng để giới thiệu về các sản phẩm, vai trò quảng cáo, hiển thị các thông tin đơn giản nội dung ngắn gọn. Các mạch quang báo thường gặp rất đa dạng, tùy theo mục đích sử dụng và thông tin cần hiển thị mà chúng có kết cấu khác nhau như: sử dụng led đơn, led matrix, LCD, hay các led matric có kích thước rất nhỏ. Trong công nghiệp và dân dụng vai trò thông tin của quang báo là vô cùng to lớn,các mạch quang báo giúp các nhà sản suất truyền tải thông tin của sản phẩm đến người tiêu dung và đưa người tiêu dùng tiếp cận thông tin của sản phẩm. 1.3Giới hạn đề tài: Thiết kế và thi công bảng quang báo một màu dùng 3 led ma trận 8x8 được nạp chương trình sẵn, không giao tiếp máy tính. Page 6 of 25  $ %&#$ 789:; 3,-<*=>?$# 2.1.1 Đặc điểm 89C51 Vi điều khiển (VĐK) là một hệ vi xử lý được tổ chức trong một chíp. Nó bao gồm: + Bộ vi xử lý + Có 40 chân + 4 kbyte ROM. 1, có thể ghi xoá được 1000 lần + 4 kbyte EPROM. + Dải tần số hoạt động từ 0MHz đến 24Mhz + Có 4 port xuất nhập (I/O) 8 bit + Có 128 byte RAM + 2 bộ định thời 16 bit + Mạch giao tiếp nối tiếp + Không gian nhớ chương trình (mã) ngoài 64k byte. + Không gian nhớ Data ngoài 64k byte. + Bộ xử lý bit thao tác trên các bit riêng. + 210 vị trí nhớ định địa chỉ, mỗi vị trí một bit. + Các thanh ghi chức năng, cơ chế điều khiển ngắt . + Các bộ thời gian dùng trong limh vực chia tần số và tạo thời gian thực. + Có thể lập trình được qua cổng nối tiếp + Bộ vi điều khiển có thể lập chương trình để điều khiển các thiết bị thông tin, viễn thông thiết bị đo lường, thiết bị điều chỉnh cũng như các ứng dụng trong công nghệ thông tin và kỹ thuật điều khiển tự động. Page 7 of 25  33$@0A,-$B).2$C//)>?$# Hình2.1 : Sơ đồ chân của 89C51 + GND(chân 20): Chân nối với 0v + Port 0(chân 32 – chân 29) Port 0 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 0 còn được cấu hình làm bus địa chỉ (byte thấp) và bus dữ liệu đa hợp trong khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và bộ nhớ chương trình ngoài. Port cũng nhận các byte mã trong khi lập trình cho. Flash và xuất các byte mã trong khi kiểm tra chương trình ( các điện trở kéo lên bên ngoài được cần đến trong khi kiểm tra chương trình). + Port 1( chân 1- 8): port 1 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port1 cũng nhận byte địa chỉ thấp trong thời gian lập trình cho Flash. Page 8 of 25  + Port 2 ( chân 21 – 28): Port 2 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 2 tạo ra các byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài và trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài, sử dụng các địa chỉ 16 bit. Trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 8 bit, port 2 phát các nội dung của các thanh ghi đặc biệt, port 2 cũng nhận các bits địa chỉ cao và vài tín hiệu điều khiển trong thời gian lập trình cho Flash và kiểm tra chương trình. + Port 3 ( chân 10- 17): Port 3 cũng nhận một vài tín hiêu điều khiển cho việc lập trình Flash và kiểm tra chương trình. Port 3 là port xuất nhập 8 bit hai chiều, port 3 cũng còn làm các chức năng khác của AT89C51. Các chức năng này được nêu như sau: Chân Tên Chức năng P3.0 RxD Ngõ vào port nối tiếp P3.1 TxD Ngõ ra port nối tiếp P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt ngoài 0 P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt ngoài 1 P3.4 T0 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1 P3.5 T1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0 P3.6 WR Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 RD Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài Bảng2.1: Chức năng các chân thuộc Port 3 + RST ( chân 9) Ngõ vào reset. Mức cao trên chân này trong hai chu kỳ máy trong khi bộ dao động đang hoạt động sẽ reset AT89C51 + ALE/PROG( chân 30) ALE là một xung ngõ ra để chốt byte thấp của địa chỉ trong khi xuất bộ nhớ ngoài. Chân này cũng làm ngõ vào chân lập trình (PROG) trong thời gian lạp trình cho Flash. Khi hoạt động bình thường xung ngõ ra luôn có tần số không đổi là 1/6 tần số của mạch dao động, có thể được dùng cho các mục đích định thời bên ngoài. Khi cần, hoạt động chân ALE có thể được vô hiệu hoá bằng cách set bit 0 của thanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ 8Eh. Khi bit này được set, ALE chỉ tích cực trong thời gian thực hiện lệnh MOVX hoặc MOVC. Ngược lại chân này sẽ được kéo lên cao. Page 9 of 25  Việc set bit không cho phép hoạt động chôt byte thấp của địa chỉ sẽ không có tác dụng nếu bộ vi điều khiển đang ở chế độ thực thi chương trình ngoài. + PSEN(chân 29): PSEN (program Store Enable) là xung điều khiển truy xuất chương trình ngoài. Khi AT89C51 đang thực thi chương trình từ bộ nhớ chương trình ngoài, PSEN được kích hoạt hai lần mỗi chu kỳ máy, nhưng hai hoạt động PSEN sẽ bị bỏ qua mỗi khi truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài. + EA (chân 31): Là chân cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài ( địa chỉ từ 0000h tới ffffh). EA = 0 cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài, ngược lại EA = 1 sẽ thực thi chương trình bên trong chip. Tuy nhiên, lưu ý rằng nếu bít khoá 1 được lập trình EA được chốt bên trong khi reset + XTAL1& XTAL2: Là hai ngõ vào ra của hai bộ khuếch đại đảo của mạch dao động, được cấu hình để dùng như một bộ tạo dao động trên chíp. Hình2.2: Bộ tạo dao động. Page 10 of 25 [...]... 20 of 25 Đề tài Quang báo DB 081H,082H,067H,000H,081H,0FFH,083H,03FH,0F0H,038H,087H,0FFH,0FF H,081H,081H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H ;======================================= END Page 21 of 25 Đề tài Quang báo 3.4 SƠ ĐỒ MẠCH IN Hình3.3: Mạch in mạch điều khiển Page 22 of 25 Đề tài Quang báo Hình3.4: mạch in mạch led matric... quang báo bằng việc thay đổi nội dung trên máy tính, hay có thề dủng remote đều khiển từ xa bảng quang báo Một kỹ thuật cao hơn là có thề thay đổi nội dung của bảng quang báo thông qua mạng internet như các bảng quang báo mà ta đã thấy trên các xa lộ để hướng dẫn giao thông Không ngừng lại ở việc chạy chữ, mạch có thể tạo ra 1 hình ảnh sinh động, phức tạp hơn có thể thể hiện 1 ảnh động… 4.3 Tài liệu... 19 11 09 01 BANK 3 18 17 BANK 2 10 0F BANK 1 08 07 Bank thanh ghi 0 ( mặc định cho R0-R7) 78 70 68 60 58 50 48 40 38 30 28 20 18 10 08 00 Bảng2.2: Cấu trúc bộ nhớ Bộ nhớ bên trong chip bao gồm ROM, RAM va EPROM RAM trên chíp bao gồm vùng RAM đa chức năng, vùng RAM với từng bit được định địa chỉ, các dây thanh ghi (bank) và các thanh ghi chức năng đặc biệt Có 2 đặc tính đáng lưu ý: + Các thanh ghi và... có thể là 5 V, 9V tùy thuộc vào số ma trận led sử dụng (tức là tùy thuộc vào mức dòng cần kích để led sáng rõ) Page 17 of 25 Đề tài Quang báo CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH PHẦN CỨNG 3.1 SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Sơ đồ mạch nguyên lý: Hình 3.1:Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Nguyên lý hoạt động: Ta sử dụng cổng P2 để xuất dữ liệu điều khiển cho 3 IC 74ls138 làm nhiệm vụ quét cột cho 3 led... of 25 Đề tài Quang báo Bất cứ vị trí nào trong vùng RAM ta đều có thể truy xuất tự do bằng cách sử dụng định địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp Ví dụ 1 .1: + Kiểu định địa chỉ trực tiếp: MOV A,5FH ;Đọc nội dung tại địa chỉ 5FH của RAM + Kiểu định địa chỉ gián tiếp: (Qua các thanh ghi R0,R1) MOV R0,#5FH ; Di chuyển giá trị 5FH vào thanh ghi R0 MOV A,@R0 ; Di chuyển dữ liệu trỏ tới R0 và thanh chứa A 2.1.5... địa chỉ A0H Page 12 of 25 Đề tài Quang báo - Port 3 : địa chỉ B0H + Các thanh ghi định thời: IC 8951 có 2 bộ định thời/đếm dùng để định khoảng thời gian hoặc đếm các sự kiện - Bộ định thời 0: địa chỉ 8AH (TL0 ) va 8CH (TH0) - Bộ định thời 1: địa chỉ 8bH (TL1 ) va 8DH (TH1) Hoạt động của bộ định thời được thiết lậpbởi thanh ghi chế độ định thời TMOD ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển bộ định thời... www.datasheetall.com 3 Các bài viết trên các diễn đàn điện tử - Diễn đàn www.dientuvietnam.net Page 24 of 25 Đề tài Quang báo + Mục “Kiến thức chung về Vi Điều Khiển“ - Tìm hiểu về mạch quang báo + Các bài viết về Vi Điều Khiển 89C51 và cách lập trình 4 Và Các tài liệu khác được tìm kiếm thông qua trang web của GOOGLE www.google.com.vn Page 25 of 25 ... vào anot của các led ở 8 hàng led Các chữ sẽ được hiển thị khi ta tiến hành quét cột, tức là ta gửi tín hiệu ở mức “0” đến từng cột trong từng thời điểm Page 18 of 25 Đề tài Quang báo 3.2 LƯU ĐỒ THUẬT GIẢI: Hình 3.2: Lưu đồ giải thuật 3.3 CHƯƠNG TRÌNH: chạy chữ TRUONG ĐH SPKT TP.HCM từ phải sang trái ORG 0000H MOV DPTR,#DATA1 LOOP: MOV R2,#0 ;bộ đếm dịch LOOP2: MOV R5,#32 ;số lần quét tạo delay LOOP1:... nhảy nếu không bằng Giảm và nhảy nếu khác 0 Tăng nội dung trong ngăn chứa A lên 1 Quay về từ chương trình con Page 13 of 25 Đề tài Quang báo 2.2 KHỐI GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ CỘT( IC 74LS138) 2.2.1 Sơ đồ cấu tạo Hình 2.3: hiển thị chữ trên Led matric Page 14 of 25 Đề tài Quang báo Hình2.4: Sơ đồ cấu tạo Hình2.5:Sơ đồ kết nối các IC 74LS138 2.2.2 Chức năng của các chân của IC74L138 Khối giải mã địa chỉ cột nhận... bit) + Các thanh ghi của port nối tiếp: Chip 8951 có 1 port nối tiếp để truyền thông với các thiết bị như các thiết bị đầu cuối hoặc model + Các thanh ghi ngắt: có một cấu trúc ngắt với 2 mức ưu tiên và 5 nguyên nhân ngắt Các ngắt bị vô hiệu hoá sau khi Reset hệ thống và được phép bằng cách vào thanh ghi IE ở địa chỉA8H Mức ưu tiên ngắt được thiết lập bơit thanh ghi IP ở địa chỉ B8H + Thanh ghi điều . liện hệ: email: ngoisaovinhcuu_tan@yahoo.com Page 2 of 25   Liệt kê bảng 4 Liệt kê hình 4 Chương 1: Giới thiệu về mạch quang báo 1.1 Tổng quang 5 1.2 Ứng dụng 6 1.4 Giới. nó. Quang báo là một khía cạnh ứng dụng mạnh mẽ vi điều khiển. Trong cuộc sống hằng ngày ta có thể bắt gặp rất nhiều các mạch quang báo. Với ưu điểm đơn giản, dễ thiết kế, chi phí thấp các mạch. 74LS245 18 Hình 3.1:Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 19 Hình 3.2: Lưu đồ giải thuật 20 Hình 3.3: Mạch in mạch điều khiển 23 Hình3.4: mạch in mạch led matric 24 "# Bảng2 .1: Chức năng