bài giảng thực hành vi xử lý và vi điều khiển - nhiều tác giả

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN: THỰC HÀNH VI XỬ LÝ VÀ VI ĐIỀU KHIỂN Thái Nguyên, tháng 2 năm 2012 1 MỤC LỤC PHẦN I MÔ TẢ HỆ THỐNG Giới thiệu Đặc tính I. Tổng quan hệ thống II. Module LMD01 III. Module LMD02 IV. Module LMD03 V. Module LMD04 VI. Module LMD05 VII. Module LMD06 VIII. Module LMD07 IX. Module LMD09 – Module điều khiển chính PHẦN II THỰC HÀNH BÀI I: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 MỘT MÀU VÀ QUÉT HÀNG BÀI 2: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 MỘT MÀU VÀ QUÉT CỘT BÀI 3: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 2 MÀU XANH ĐỎ VÀ PHƯƠNG PHÁP QUÉT HÀNG BÀI 4: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 2 MÀU XANH ĐỎ VÀ PHƯƠNG PHÁP QUÉT CỘT BÀI 5: KHẢO SÁT MODULE HIỂN THỊ 16x32 ĐIỂM MỘT MÀU BÀI 6: KHẢO SÁT MODULE HIỂN THỊ 16x32 ĐIỂM HAI MÀU BÀI 7: KHẢO SÁT HOẶT ĐỘNG CỦA BẢNG TIN ĐIỆN TỬ 2 Đề cương kế hoạch thực hành với KIT LMD (màn hình ma trận Led) Sinh viên và giáo viên hướng dẫn thực hành dựa trên đề cương này để chuẩn bị bài thực hành theo Tài liệu mô tả và hướng dẫn thực hành LMD. Sinh viên cần chuẩn bị bài thực hành bằng cách đọc trước phần mô tả và hướng dẫn thực hành cho các module này, tự tìm hiểu trước các vi mạch. Buổi 1: Làm quen với màn hình ma trận Led và khảo sát Module LMD01, LMD02, LMD09 Sinh viên sẽ:  Tìm hiểu một màn hình ma trận led đơn sắc cơ sở 8x8 - Cấu tạo ma trận Led (đơn sắc) - Biểu diễn một kí tự trên một ma trận cơ sở 8x8 - Cách hiển thị một điểm sáng trên ma trận led - Cách hiển thị một kí tự/ hình ảnh trên ma trận led (2 phương pháp: quét hàng/cột) Yêu cầu: sinh viên phải hiểu được cách hiển thị một kí tự trên một ma trận cơ sở 8x8 và có thể tạo ta bộ dữ liệu hiển thị cho 1 kí tự bất kì.  Tìm hiểu các thành phần cơ bản cấu tạo lên một mạch điện ma trận led cụ thể (Khảo sát trực tiếp Module LMD01, LMD 02 và LMD09) - Các vi mạch dùng để đệm/chốt dữ liệu, vi mạch dùng để quét tuần tự (thanh ghi dịch),… - Các vi điều khiển có thể dùng để điều khiển hiển thị ma trận led, vi điều kiển dùng trong Module đang khảo sát LMD09 - Nguyên lý hoạt động hiển thị của mạch LMD01 và LMD02  Kiểm tra các linh kiện và xem các module hoạt động hiển thị với chương trình lập trình sẵn. Yêu cầu: sinh viên nắm được cấu tạo của mạch, nguyên lý hoạt động hiển thị của 2 Module này. Buổi 2: Khảo sát Module LMD03, LMD04 Tương tự như khi khảo sát với module LMD01 và LMD02, chỉ khác là ma trận led ở hai module này là ma trận led hai mầu xanh-đỏ. 3 Buổi 3: Khảo sát module LMD05, LMD06, LMD07 - Nắm được cách phối ghép các ma trận đơn sắc (đa sắc) cơ sở 8x8 thành một màn hình ma trận led đơn sắc (đa sắc) lớn hơn, phương pháp để hiển thị kí tự và chuỗi kí tự, hiệu ứng dịch chữ. - Khảo sát một bảng quang báo thực tế và chạy thử chương trình điều khiển trên máy tính.(LMD07). Đưa ra kết luận về cách thức hoạt động của bảng quang báo và chương trình điều khiển. Giáo viên hướng dẫn có thể đưa ra một số câu hỏi, yêu cầu cho sinh viên sau buổi thực hành. Có các bài tập nâng cao cho sinh viên khá giỏi có nhu cầu tìm hiểu sâu hơn./. 4 PHẦN I: MÔ TẢ HỆ THỐNG Giới thiệu LMD TS là hệ thống mô hình đào tạo phục vụ khảo sát, nghiên cứu, thực hành thiết kế bảng thông tin điện tử sử dụng công nghệ ma trận đèn LED (Light Emitting Diode – Đi ôt phát quang). Hệ thống giúp sinh viên tiếp cận với công nghệ hiển thị bằng bảng ma trận đèn LED từ cơ bản đến nâng cao, từ đó sinh viên có thể hiểu, thiết kế được hệ thống bảng. Hệ thống được thiết kế theo tư duy logic kỹ thuật liền mạch từ đầu trí cuối dựa theo cách nhìn của sinh viên, cộng với sự sắp xếp, phân chia bài bản theo các vấn đề chuyên môn chi tiết rõ ràng. Đặc tính  Làm quen với các linh kiện chức năng  Thiết kế dàn trải  Các điểm kiểm tra (test point)  Sơ đồ nguyên lí rõ ràng  Phân cấp từ cơ bản đến nâng cao  Phân chia thành nhiều module  Khảo sát phương pháp quét hàng, quét cột  Hiển thị một màu đỏ và tổ hợp 2 màu xanh đỏ Sau đây là mô tả chi tiết về sản phẩm. Mục I sẽ giới thiệu tổng quan toàn bộ hệ thống, liệt kê các thành phần và các tuy chọn trong hệ thống , các mục từ II đếm IX sẽ giới mô tả chi tiết từng module. 5 I. Tổng quan hệ thống Hệ thống được chia thành 9 module theo bài thực hành, một khung giá chính bằng kim loại để đỡ các module. Khi sử dụng module nào thì cài module đó trên lên ray của khung giá kim loại. Bảng dưới đây là danh sách các module và chức năng của chúng Tên Mô tả LMD01 Ma trận LED đơn sắc 8x8, quét theo hàng, khối quét hàng, đệm hàng, chốt hàng, đệm cathode, đệm anode, các chốt cấp nguồn kiểm thử tín hiệu LMD02 Ma trận LED đơn sắc 8x8, quét theo cột, khối quét cột, đệm cột, chốt cột, đệm cathode, đệm anode, đầu nối tín hiệu điều điều khiển và dữ liệu, các chốt cấp nguồn kiểm thử tín hiệu LMD03 Ma trận LED hai màu xanh/đỏ 8x8, quét theo hàng, khối quét hàng, đệm chốt hàng, đệm anode, đầu nối tín hiệu điều điều khiển và dữ liệu, các chốt cấp nguồn kiểm thử tín hiệu LMD04 Ma trận LED hai màu xanh/đỏ 8x8, quét theo cột, khối quét cột, đệm chốt cột, đệm cathode, đầu nối tín hiệu điều điều khiển và dữ liệu, các chốt cấp nguồn kiểm thử tín hiệu LMD05 Module hiển thị màu đỏ, 16x32 pixel, quét theo hàng, khối kích dòng, đệm chốt dữ liệu, đầu vào/đầu ra tín hiệu điều khiển và dữ liệu, các chốt cấp nguồn kiểm thử tín hiệu LMD06 Module hiển thị hai màu xanh/đỏ 16x32 pixel, quét theo hàng, khối kích dòng, đệm chốt dữ liệu, đầu vào/đầu ra tín hiệu điều khiển và dữ liệu, các chốt cấp nguồn và kiểm thử tín hiệu LMD07 Bảng tin điện tử 16x96 pixel, outdoor, đơn sắc, giao tiếp RS232, nguồn 220VAC LMD09 Board điều khiển chung, MCU AT89S52, 16Kbyte Ram, RS232, LMD port, KeyBoard, nạp ISP và cấp nguồn cho thí nghiệm Khung Giá đỡ bằng kim loại 6 II. Module LMD01 LMD01 là ma trận LED đơn sắc 8x8, quét theo hàng, khối quét hàng, đệm hàng, chốt hàng, đệm cathode, đệm anode, các chốt cấp nguồn kiểm thử tín hiệu Ảnh 1 LMD01 – Quét theo hàng LMD01 chứa các loại, linh kiện cơ bản, và lí thuyết cơ bản để điều khiển bảng LED. LMD01 đưa ra một ma trận led 8x8 điểm, đơn sắc (đỏ) và các linh kiện để điều khiển một LMD theo phương pháp đầu tiên – Quét theo hàng. LMD01 gồm các thành phần sau:  Ma trận LED 8x8 pixel, đơn sắc (đỏ)  Khối đệm Kathode – ULN2803  Khối đệm Anode – 74LS574  Khối đệm dữ liệu hàng – 74LS164  Khối chốt dữ liệu hàng – 74LS573  Khối quét hàng – 74LS164 Module có chốt cắm nguồn 5V, jack nối tín hiệu điều khiển để kết nôi với module điều khiển chung. Ảnh 1 là module LMD01. 7 Các thành phần được bố trí dàn trải, có sơ đồ nguyên lí rõ ràng, các đường tín hiệu có các chốt để đo thử. Sơ đồ nguyên lí Ảnh 2 Sơ đồ nguyên lí LMD01 8 Mach in Ảnh 3 Bảng mạch in LMD01 9 III. Module LMD02 Ảnh 4 LMD02 – Quét theo cột LMD02 đưa ra một ma trận LED 8x8 điểm, đơn sắc (đỏ) và các linh kiện để điều khiển một LMD theo phương pháp Quét theo cột. Các thành phần được bố trí dàn trải, có sơ đồ nguyên lí rõ ràng, các đường tín hiệu có các chốt để đo thử. LMD02 gồm các thành phần sau:  Ma trận LED 8x8 pixel, đơn sắc (đỏ)  Khối đệm Kathode – ULN2803  Khối đệm Anode – 74LS574  Khối đệm dữ liệu cột – 74LS164  Khối chốt dữ liệu cột – 74LS573  Khối quét cột – 74LS164 Module có chốt cắm nguồn 5V để, jack nối tín hiệu điều khiển để kết nôi với module điều khiển chung. Ảnh 4 là module LMD02. Sơ đồ nguyên lí [...]... Module điều khiển chính LMD09 là hệ vi điều khiển chứa các các thành phần để phục vụ cho các bài thực hành các phương pháp điều khiển LMD bằng chương trinh điều khiển Các thành phần có trên module: - MCU PIC AT89S52 - 16K RAM - Giao diện RS232 - Bàn phím 8 - Giao diện ISP - Cổng điều khiển LMD - Sơ đồ nguyên lí 24 25 Sơ đồ mạch in 26 PHẦN II: THỰC HÀNH BÀI I: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 MỘT MÀU VÀ QUÉT... lmd09 lập trình điều khiển thay đổi nội dung hiển thị chữ 31 BÀI 2: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 MỘT MÀU VÀ QUÉT CỘT I MỤC ĐÍCH Khảo sát phương pháp điều khiển quét cột, và một số linh kiện điều khiển II THIẾT BỊ SỬ DỤNG Module LMD02, LMD09, dây nguồn, dây cáp tín hiệu Nguyên lí làm vi c - Khối quét cột làm nhiệm vụ tạo ra tín hiệu quét cho 8 chân đầu ra từ C1 đến C8 Các chân đầu ra sẽ lần lượt và luân phiên... nguồn) - Khối điều khiển LMD09 đã có sẵn chương trình lmd01 trên chíp 89s52 - Nối cáp tín hiệu 4 chân từ bảng lmd09 tới lmd01 - Bật nguồn cho cả hai khối - nếu không có gì sai trên LMD sẽ hiển thị hình ảnh/ kí tự lập trình sẵn - dùng máy hiện sóng quan sát tín hiệu tại các chốt DATA, INCLK, OUTCLK, B, H, A, K để thấy rõ quá trình làm vi c của khối QUÉT HÀNG, ĐỆM HÀNG và toàn bộ hệ thống - Phân tích giản... của b1 được đưa vào thì dữ liệu b8 dịch đến chân b8 và dữ liệu của b1 có trên chân b1 Khối này có một chân đầu vào xung nhịp sử dụng cho vi c đọc dữ liệu vào - Khối chốt hàng làm nhiệm vụ chốt dữ liệu của một hàng Trước khi hiển thị một hàng dữ liệu phải sẵn hàng ở các đầu vào D của khối chốt hàng, một xung dương được đưa vào để đẩy dữ liệu từ các chân đầu vào D tới các chân đầu ra Q và giữ nguyên ở... quẹt 30 - Làm lại như trên vài lần với các tín hiệu vào là 0 , 1 ta sẽ thấy đầu vào D được đưa đến đầu ra Q và sau mỗi lần có xung, trạng thái đầu ra sẽ được giữ nguyên nếu không có một xung quẹt lên chốt OUTCLK mặc dù đầu vào có thay đổi trạng thái 0/1 5 Kiểm tra khối đệm hàng - Gắn IC 74xx164 lên đế của khối DEMHANG và QUETHANG Chú ý: tất cả các IC phải cắm đúng chiều - Nối chốt nguồn 5V và GND cho... dữ liệu của b1 được đưa vào thì dữ liệu b8 dịch đến chân b8 và dữ liệu của b1 có trên chân b1 Một chân đầu vào xung nhịp INCLK cần cho vi c đọc dữ liệu vào - Khối chốt cột làm nhiệm vụ chốt dữ liệu của một cột Trước khi hiển thị một cột dữ liệu phải sẵn hàng ở các đầu vào D của khối chốt cột, một xung dương được đưa vào để đẩy dữ liệu từ các chân đầu vào D tới các chân đầu ra Q và giữ nguyên ở đó để... với chân A lần lượt sáng đều là ULN2803 tốt 3 Kiểm tra bộ đệm cực dương - Giữ nguyên các linh kiện như phần trên - Kiểm tra đế của khối QUETHANG không có gì, nếu có thì bỏ ra - IC 74573(4) đã gắn lên đế của khối DEMA - Cấp nguồn 5V và GND cho bảng - Dùng một dây nguồn 5V chấm vào chốt b bất kỳ giữa khối CHỐT HÀNG và khối ĐỆMK - Dùng một dây nguồn 5V khác quẹt qua các chốt từ H1 đến H8, khi quẹt quan... ĐỆMA VÀ ĐỆMK đều tốt 4 Kiểm tra khối chốt hàng - Giữ nguyên các linh kiện như phần trên - Kiểm tra đế ic của khối ĐỆM HÀNG không có gì, nếu có thì bỏ ra - Gắn IC 74573(4) lên đế của khối CHOTHANG - Đưa tín hiệu 0 hoặc 1 vào đầu vào bất kỳ từ D1 đến D8 của khối CHỐT HÀNG, dùng thanh kim loại hoặc nguồn 0V hoặc 5V quét vào chốt OUTCLK, dùng đồng hồ đo điện áp của các đầu ra từ Q tương ứng với đầu vào... từng hàng bằng cách cho điện áp dương vào chân A và quẹt đầu 0V qua các chân K1 đến K8 Sau khi kiểm tra nếu không thấy led nào hỏng là tốt 2 Kiểm tra khối đệm cathode ULN2803 - LMD đã được kiểm tra và gắn lên đế MATRIX1 - IC ULN2803 đã gắn lên đế của khối DEMK - Không cắm IC trên các khối DEMA2, và DEMK2 - Không cấp nguồn 5V cho bảng, chỉ đấu dây cho chốt GND - Nối dây từ nguồn +5V với một đầu điện... bất kỳ - Dùng một dây 5V khác quẹt qua các chốt từ b1 đến b8, khi quẹt thấy các led của hàng tương ứng với chân A lần lượt sáng đều là ULN2803 tốt 3 Kiểm tra bộ đệm cực dương - Giữ nguyên các linh kiện như phần trên - Kiểm tra đế của khối CHOTCOT không có gì - IC 74573(4) đã gắn lên đế của khối DEMA - Cấp nguồn 5V và GND cho bảng - Dùng một dây nguồn 5V chấm vào chốt C bất kỳ giữa khối QUETCOT và khối . Led) Sinh vi n và giáo vi n hướng dẫn thực hành dựa trên đề cương này để chuẩn bị bài thực hành theo Tài liệu mô tả và hướng dẫn thực hành LMD. Sinh vi n cần chuẩn bị bài thực hành bằng cách. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN: THỰC HÀNH VI XỬ LÝ VÀ VI ĐIỀU KHIỂN . LMD01, LMD 02 và LMD09) - Các vi mạch dùng để đệm/chốt dữ liệu, vi mạch dùng để quét tuần tự (thanh ghi dịch),… - Các vi điều khiển có thể dùng để điều khiển hiển thị ma trận led, vi điều kiển