Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 51 I tb = 382 mA*3% 11,46 mA với I cbh = 382 mA I BH = 15,28 mA Vậy chọn giá trò R E = 6,8 Ta có I BH (dòng điện qua R BH ) = = = 15,28 mA R BH ≤ = 0,12 K chọn R BH = 120 đối với Transistor T 2 : I BC (dòng điện qua R BC ) = = 15,28 mA R BC ≤ 0,288 K chọn R BC = 270 Xét trường hợp cả 7 LED trong cùng một cột đều sáng, ta chỉ tính toán đối với T 2 Khi 7 LED cùng sáng thì dòng điện tức thời qua T 2 là: 7 * 382 mA = 2,674 A Tương tự như trên ta có I BC = = = 107 mA R BC ≤ = 0,041 K chọn R BC = 39 Transistor thúc hàng chọn loại B562, thúc cột chọn loại D468. Hai Transistor này có dòng I C đến 1A nên bảo đảm hoạt động tốt ở mạch này. 25 382 R BH 5V – I cbh * R E – 0,6V R BH 5V – 2,6 – 0,6 R BH 1,8 R BH 1,8 15,28 mA 1,8V R BC 5V – 0,6V R BC 4,4 V R BC 5V – 0,6V R BC I cbh 25 2,674A 1 07 mA 4,4V T2 7404 R BC 7 LED Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 52 CHƯƠNG 7: BẢNG ĐÈN I. GIỚI THIỆU VỀ MA TRẬN LED: Do đề tài là mạch quang báo nên ta phải dùng bảng đèn để hiển thò (bảng đèn sử dụng ở đây là ma trận LED). Có hai cách để có được một ma trận LED: ráp các LED rời lại với nhau hoặc mua các ma trận LED đã được tích hợp sẵn vào trong một vỏ. Khi ráp các LED rời lại thành ma trận thì giá thành tuy có rẻ nhưng lại không được thẩm mỹ cho lắm: độ sáng không đồng đều khi nhìn ở các góc nhìn khác nhau, độ sáng giữa các LED cũng không giống nhau; và không đạt được các tiêu chuẩn tối ưu về kỹ thuật: mạch điện phức tạp vì có quá nhiều chân đưa ra ngoài. Khi sử dụng ma trận LED được tích hợp sẵn thì ta sẽ khắc phục được tất cả các khuyết điểm về thẩm mỹ cũng như kỹ thuật của ma trận dùng LED rời: độ sáng đồng đều cho tất cả các LED (điều này chỉ có tính chất tương đối nhưng ta cũng khó có thể phân biệt được sự khác nhau này bằng mắt thường), các LED sáng đều như nhau ở mọi góc nhìn, đạt các tiêu chuẩn yêu cầu về kỹ thuật: do được tích hợp vào trong cùng một vỏ nên các đường mạch bên trong LED được vẽ với độ chính xác cao, số lượng chân đưa ra ngoài ít hơn nhiều so với ma trận dùng LED rời. Và một điều nữa rất quan trọng là khi cần hiển thò hai màu trên bảng đèn (như yêu cầu của đề tài này) thì ta khó có thể thực hiện được đối với LED rời nhưng với ma trận LED tích hợp thì lại có sẵn trên thò trường, giá lại không cao hơn so với ma trận LED một màu là bao nhiêu, giá tại thời điểm hiện nay (tháng 2/2000): ma trận LED cỡ trung một màu đỏ: 22 000 đ , ma trận LED cùng cỡ nhưng có hai màu xanh-đỏ: 25 000 đ . Ngoài ra, để hiển thò các bảng đèn lớn thì ta có thể dùng các bóng đèn tim nung ráp lại thành ma trận. Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế và thời gian có hạn nên đề tài này chỉ dừng lại ở mức hiển thò các bảng đèn cỡ nhỏ. Với những ưu điểm vượt trội như trên thì ma trận LED tích hợp được dùng để thay thế cho ma trận LED rời ở đề tài này là điều hiển nhiên. Để việc sử dụng ma trận LED được tối ưu thì trước tiên ta phải biết được kết cấu bên trong của nó như thế nào (cách thức các LED nối lại với nhau), sơ đồ chân của nó ra sao. Phần sau đây sẽ trình bày rõ về những điều này. Do đề tài sử dụng ma trận LED hai màu nên ở đây chỉ giới thiệu về loại ma trận LED này. Sau đây là sơ đồ chân và cách kết nối bên trong của nó. Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 53 Hình trên là sơ đồ chân của ma trận LED 5x8 hai màu xanh-đỏ và hai hình ảnh thực tế của ma trận LED nhìn từ trên xuống. Trong thực tế thì ma trận LED có hai loại như trên (có thứ tự các chân đảo nhau tuy nhìn cấu tạo bên ngoài giống hệt nhau) nên trước khi ráp vào mạch thì cần dùng VOM kiểm tra trước. Các khớp nối ở bốn cạnh cho phép ghép nối nhiều ma trận lại với nhau, và chỉ có những ma trận có cùng thứ tự chân thì mới hoạt động ổn đònh được khi ráp chung vào mạch. a b c f h e d g K đ1 K x1 K đ1 K x3 K x4 K đ5 K x5 K x1 K x2 K đ2 K đ3 K đ4 f g e h d b a c SƠ ĐỒ CHÂN CỦA MA TRẬN LED HAI MÀU XANH-ĐỎ Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 54 K đn : Cathode của cột LED đỏ thứ n. K xn : Cathode của cột LED xanh thứ n. a, b,…,h: Anode củacác hàng LED từ hàng thứ nhất đến hàng thứ tám. Đề tài này chỉ hiển thò chữ có cỡ là 5x7 nhưng mạch in được thiết kế với ma trận LED 5x8 để sau này khi cần hiển thò cỡ chữ lớn hơn thì không cần thiết phải sửa mạch lại. II. BẢNG KIỂU KÝ TỰ: Việc thể hiện kiểu ký tự trong thực tế có nhiều cách thực hiện, tùy thuộc vào yêu cầu, mục đích hiển thò. Khi cần hiển thò tiếng Anh (chữ không có dấu) thì có thể dùng ma trận loại 5x7, 5x8. Khi cần hiển thò tiếng Việt (chữ có dấu) thì ta có thể dùng các ma trận có độ phân giải cao như 8x12, 8x14 hoặc cũng có thể dùng hai loại ma trận ở trên cũng được. Để chữ hiển thò được đẹp hơn, đề tài này sử dụng kiểu chữ cỡ 5x7, có dấu và chỉ hiển thò các chữ thường (không hiển thò câu văn bản toàn các chữ viết hoa). Hình vẽ sau giới thiệu kiểu chữ cũng như cách mã hóa ký tự khi viết chương trình nạp vào EPROM. Để đề tài được ngắn gọn nên ở đây chỉ giới thiệu các chữ được hiển thò trên bảng đèn. 1E 21 21 21 12 3F 04 04 04 38 1C 20 22 21 3C 18 24 24 24 28 21 1C 04 3C 3C 04 38 02 3C 22 20 48 54 54 54 38 04 04 3C 04 38 04 04 3C 04 38 25 26 18 25 3C 04 3C 3C 04 38 Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 55 Trên đây chỉ là các mã hóa của chữ màu xanh trên bảng đèn, để có các chữ màu đỏ trên bảng đèn thì ta phải mã hóa các chữ lại bằng cách thêm các bit 1 ở hàng thứ 8 của ma trận (không hiển thò ở bảng đèn). Ví dụ như khi muốn hiển thò số 2000 màu đỏ trên bảng đèn thì ta làm như sau: 04 3C 3C 04 38 26 24 18 24 19 04 3C 1E 21 21 21 1E 32 29 29 29 26 1E 21 21 21 1E 1E 21 21 21 1E 1E 21 21 21 12 1E 21 21 21 12 04 04 3C 04 38 3F 04 04 04 38 01 01 01 01 3F 3F 04 04 04 38 00 3D 04 04 3C 04 38 02 Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 56 Các ô có dấu chấm đen biểu thò cho bit 1 của dữ liệu từ EPROM gởi ra, các ô không có chấm biểu thò cho bit 0. 9E A1 A1 A1 9E B2 A9 A9 A9 A6 9E A1 A1 A1 9E 9E A1 A1 A1 9E Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 57 CHƯƠNG 8: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH Nguyên lý hoạt động của mạch được giải thích dựa vào sơ đồ nguyên lý ở phần phụ lục. Do bảng đèn sử dụng 6 ma trận LED 5x8 nên ta có tổng cộng 30 cột (5 cột x 6 LED = 30 cột). Mà mạch điện này hiển thò theo phương pháp quét lặp lại (quét lặp lại: truy xuất một số ô nhớ nào đó một cách liên tục, quét lặp đi lặp lại nhiều lần với tần số cao, sau một thời gian được đònh trước thì sẽ chuyển qua các ô nhớ mới và bắt đầu lại quá trình quét như trên) nên ta lấy 5 đường đòa chỉ đầu của EPROM (quản lý được 32 ô nhớ) để thực hiện việc quét lặp lại. Để dữ liệu từ EPROM đưa ra hiển thò được trên bảng đèn theo một trật tự nhất đònh (hiển thò đúng chữ hoặc đúng hình ảnh) thì dữ liệu gởi ra này phải được đồng bộ với tín hiệu quét cột. Khi dữ liệu từ ô nhớ đầu tiên gởi ra bảng đèn thì chỉ có cột đèn đầu tiên là được phép sáng (có sự cho phép của tín hiệu quét cột), các cột còn lại không được phép sáng (không có sự cho phép của tín hiệu quét cột). Tương tự như thế, khi dữ liệu từ ô nhớ thứ hai gởi ra thì chỉ có cột thứ hai của bảng đèn là được phép sáng, các cột còn lại thì không. Quá trình cứ tiếp tục cho đến ô nhớ cuối cùng thì chỉ có cột cuối cùng của bảng đèn là được phép sáng. Sau đó EPROM quay về truy xuất lại ô nhớ đầu tiên và quá trình lại cứ thế tiếp diễn. Việc quay về này được điều khiển bởi hai IC 4060 và 4040. Như vậy, xét tại một thời điểm nhất đònh thì chỉ có một cột LED được phép sáng (LED nào trong cột được phép sáng thì do dữ liệu từ EPROM gởi đến quyết đònh). Nhưng do quét với tần số cao và nhờ vào sự lưu ảnh của mắt mà ta thấy được các chữ một cách liên tục, không bò chớp tắt. Sau khi quét 32 ô nhớ của EPROM đủ lâu (đủ thời gian để người xem có thể đọc được chữ trên bảng đèn) thì EPROM sẽ được chuyển sang quét 32 ô nhớ kế tiếp. Dữ liệu ở 32 ô nhớ này khi hiển thò trên bảng đèn sẽ tạo cho ta cảm giác như các chữ dòch đi một cột (nhờ cách viết chương trình cho EPROM). Quá trình cứ thế tiếp tục và ta sẽ được các chữ di chuyển trên bảng đèn. Việc đổi màu cho bảng đèn được thực hiện bởi các IC chốt kết hợp với tín hiệu điều khiển từ EPROM gởi đến. Theo hình vẽ, khi tín hiệu điều khiển từ EPROM gởi đến ở mức logic thấp thì sẽ cho phép các IC 74573 thứ nhất (nằm phía trái của mỗi cặp IC 74573, theo hình vẽ) hoạt động, cấm các IC còn lại hoạt động. Theo quy đònh của đề tài này thì các IC 74573 thứ nhất sẽ quản lý các cột LED xanh, các IC còn lại sẽ quản lý các cột LED đỏ. Nên khi tín hiệu điều khiển ở mức logic thấp thì chữ trên bảng sẽ có màu xanh, chữ sẽ hiển thò màu đỏ khi tín hiệu gởi ra đường điều khiển ở mức logic cao. Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 58 PHẦN IV: TỔNG KẾT I. ƯU VÀ NHƯC ĐIỂM CỦA MẠCH THI CÔNG: 1. Ưu điểm: - Chữ hiển thò rõ ràng, tốc độ di chuyển của các chữ trên bảng vừa phải. - Mạch hoạt động ổn đònh trong thời gian dài (đã kiểm nghiệm). - Chữ đổi màu như ý đồ thiết kế. 2. Nhược điểm: Do phải đổi màu bằng phần mềm (chương trình nạp vào EPROM) nên khi không cần đổi màu thì phải sửa chương trình lại. II. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI: Tăng số lượng ma trận LED đồng thời thay bộ quét cột cũ bằng EPROM (sử dụng phương pháp quét) để hiển thò được hình ảnh. Lúc này, dữ liệu ở hàng và cột của ma trận LED đều từ EPROM đưa đến. III. KẾT LUẬN: Đề tài “THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO DÙNG EPROM” đã hoàn thành. Đề tài đã trình bày được nguyên tắc hoạt động cơ bản của một mạch quang báo dùng EPROM, giới thiệu về cách sử dụng cũng như sơ đồ chân, sơ đồ nội bộ… của các IC số dùng trong mạch. Đề tài cũng đưa ra được hai loại mạch Auto Reset, mạch này dùng để xác đònh trạng thái hoạt động đầu tiên của mạch (ngay khi vừa cấp điện); điều này rất cần thiết khi dùng các IC đếm, các Flip-Flop… Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô cùng các bạn sinh viên, những người đã đóng góp rất nhiều ý kiến, công sức rất quý báu để giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. Đặc biệt, em rất biết ơn thầy Nguyễn Phương Quang, dù điều kiện sức khỏe không tốt nhưng thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo em những kinh nghiệm cùng kiến thức thực tế để đề tài được hoàn thành một cách nhanh chóng. Tuy nhiên, do điều kiện có hạn nên chắc chắn đề tài không tránh khỏi nhiều sai sót, rất mong sự đóng góp ý kiến chân tình của thầy cô và các bạn sinh viên để đề tài được hoàn chỉnh hơn. . LED đều từ EPROM đưa đến. III. KẾT LUẬN: Đề tài “THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO DÙNG EPROM đã hoàn thành. Đề tài đã trình bày được nguyên tắc hoạt động cơ bản của một mạch quang báo dùng EPROM, giới. chân, sơ đồ nội bộ… của các IC số dùng trong mạch. Đề tài cũng đưa ra được hai loại mạch Auto Reset, mạch này dùng để xác đònh trạng thái hoạt động đầu tiên của mạch (ngay khi vừa cấp điện);. Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Svth: Vương Kiến Hưng 57 CHƯƠNG 8: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH Nguyên lý hoạt động của mạch được giải thích dựa vào sơ đồ nguyên lý ở phần phụ