bảng thông tin điện tử nhập liệu từ pc

bảng thông tin điện tử nhập liệu từ pc

BÁO CÁO ĐỒ ÁN Môn: KT Vi Xử Lý

Khoa Công Nghệ

Nhóm 2:

Trần Tuấn Tài 1101046 Nguyễn Đức Hậu 1100993 Huỳnh Văn Nhu 1101029

Đề tài: Bảng thông tin điện tử nhập liệu từ PC.

GVHD: Trần Hữu Danh

Bảng thông tin

điện tử nhập liệu

từ PC.

NGUYÊN LÝ TỔNG QUÁT.

SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT.

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO TỪNG KHỐI.

NỘI DUNG

A

B

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TỔNG

QUÁT

SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT

Khối điều khiển cột

Khối Led matrix

Khối điều khiển hàng

SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT

Khối PC: thực hiện chức năng giao tiếp UART với MSP430 để truyền chuỗi ký

tự xuống khối vi xử lý thông qua chương trình serial port terminal

Khối MSP: giao tiếp UART với PC, nhận chuỗi ký tự, điều khiển khối điều

khiển cột và điều khiển hàng

Khối điều khiển hàng : Đưa dữ liệu ra hàng để hiển thị trên led ma trận, đệm

dòng cho hàng để đảm bảo led ma trận sáng rõ

Khối điều khiển cột :Thực hiện việc quét cột led ma trận liên tục để chuỗi ký

tự được hiển thị, đệm dòng cho cột để đảm bảo led ma trận sáng rõ

Khối led ma trận: Hiển thị chuỗi kí tự nhận được từ PC.

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO TỪNG KHỐI

Khối MSP

 MSP 430G2553 là họ điều khiển MSP430, đây là dòng vi điều khiển siêu tiết kiệm năng lượng, được tích hợp nhiều chức năng: biến đổi ADC, DAC, khuyết đại thuật toán Op-Amp, Real Time Clocck, truyền thông UART…vv

Một số tính năng đặc trưng của MSP430FG2553 bao gồm:

-Điện áp nguồn: 1.8V – 3.6 V.

-Mức tiêu thụ năng lượng cực thấp:

-Chế độ hoạt động: 220 μA tại 1MHz, 2,2 V.

-Chế độ chờ: 0.5 μA.

-0,8 μA chế độ đồng hồ thời gian thực

-Chế độ tắt (RAM vẫn được duy trì): 0.1 μA.

 Thời gian đánh thức từ chế độ Standby nhỏ hơn 1μs.

 Cấu trúc RISC-16 bit, Thời gian một chu kỳ lệnh là 62.5 ns

 Cấu hình các module Clock cơ bản:

-Tần số nội lên tới 4 MHz

-Thạch anh 32 KHz.

-Tần số làm việc lên tới 16 MHz.

…….

 Timer 16 bit

 Ta sử dụng chức năng truyền thông UART để thực hiện yêu cầu đồ án

Tìm hiểu UART

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO TỪNG KHỐI

UART mode:

UART viết tắt của Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, nghĩa là bộ truyền nhận dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ

Ở chế độ UART, modules USCI_Ax kết nối MSP430 với thiết bị bên ngoài qua chân UCAxRXD và UCAxTXD Chế độ UART được chọn khi bit UCSYNC được xóa

Baud rate:

Định nghĩa: là số bit truyền trong 1 giây, 2 bên thiết bị truyền và nhận cần giống

nhau về tốc độ baud thì dữ liệu truyền-nhận mới chính xác

Cách thuyết lập tốc độ baud:

VD: 1M/19200=52

Tìm hiểu UART

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO TỪNG KHỐI

Khối MSP

USCI Interrupts:

Cờ ngắt truyền (USCI Transmit Interrupt Operation):

Cờ ngắt UCAxTXIFG được set khi bộ truyền ra dấu thanh ghi UCAxTXBUF sẵn sàng nhận kí tự khác (tức là đã truyền xong kí tự trước) Để xảy ra ngắt thì cờ UCAxTXIE và GIE cần được set UCAxTXIFG tự động reset nếu ký tự được viết lên UCAxTXBUF

Cờ ngắt nhận USCI Receive Interrupt Operation:

Cờ ngắt UCAxRXIFG được set nếu dữ liệu nhận được nạp vào UCAxRXBUF

Để xảy ra ngắt thì cờ UCAxTXIE và GIE cần được set UCAxRXIFG tự động reset nếu UCAxRXBUF được đọc

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO TỪNG KHỐI

Khối LED matrix

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO TỪNG KHỐI

Led ma trận : theo hàng thì các anode được nối chung, theo cột thì các cathode được nối chung Anode nối với mức cao(H) và cathode nối với mức thấp(L) thì led sáng, các trường hợp còn lại led tắt

 Có 2 cách hiển thị chữ:

Cách 1 : mã quét gởi ra cột và dữ liệu gởi ra hàng

-Cột 1 sáng bằng cách kéo cột 1 xuống mức L các cột còn lại ở mức H , sau

đó gởi byte dữ liệu ra 8 hàng (led nào sáng thì bit tương ứng bằng 1, led nào tắt thì bit tương ứng bằng 0)

-Các cột còn lại thì tương tự

 Cách 2 : mã quét gửi ra hàng và dữ liệu gửi ra cột.

-Chọn hàng 1 sau đó đưa dữ liệu tương ứng ra các cột

 Dùng 4 led matrix 8x8 và phương pháp quét cột để hiển thị chuỗi

Khối điều khiển cột

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO TỪNG KHỐI

Để cho phép 1 cột sáng, ta cho cột đó ở

mức thấp (L) , các cột còn lại ở mức cao

Đồng thời khi đó đưa 8 bit dữ liệu vào hàng ở

mức cao (H).

Phương pháp quét cột: tại mỗi lần quét chỉ

cho phép 1 cột sáng (1 cột sáng ở mức L, các cột còn lại ở mức H), thời gian quét rất nhanh

nên ta thấy các cột sáng đồng thời.

 Sử dụng 3 port của MSP là 2.0, 2.1,

2.2 để đưa bit quét ra 32 cột của khối led

matrix thông qua 4 IC 74HC595.Vì dòng ngõ

ra của IC 74HC595 chỉ là 20mA không đủ để đệm dòng cho cột của led ma trận,

phải sử dụng thêm IC ULN2803 để đệm dòng cho cột.

Khối điều khiển hàng

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO TỪNG KHỐI

 Để làm sáng 1 cột của LED, ta phải đưa dữ liệu 8 bit ra đồng thời ở mức H

Sử dụng 3 port của MSP là P1.3, P1.4, P1.5 để đưa bit dữ liệu ra 8 hàng của khối led

matrix thông qua IC 74HC595.

 Để dịch 1 byte dữ liệu ra IC 74HC595, ta làm như sau:

- B1:Dịch 1 bit dữ liệu ra chân Data (DS).

- B2: Xuất 1 xung CLK (SH_CP) để đưa dữ liệu vào IC.

- B3: Kích xung chốt CLK (ST_CP) để xuất dữ liệu song song.

Do ngõ ra của IC 74HC595 cấp không đủ dòng cho LED sáng rõ, do đó ta sử dụng mạch đệm dòng dùng transitor C2383 có Icmax=1 A để đảm cấp đủ dòng cho led sáng rõ.

Tìm hiểu về các IC

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO TỪNG KHỐI

IC74HC595 là IC ghi dịch 8 bit kết hợp chốt dữ liệu, đầu vào nối tiếp đầu

ra song song

-Chân 14: đầu vào dữ liệu nối tiếp, Chân 11: chân vào xung Ck, khi có xung tích cực mức cao thì có 1 bit được dịch vào IC

Chân 12: xung Ck chốt dữ liệu, khi có xung kích vào thì cho phép xuất dữ liệu trên các chân output

IC ULN2803 là IC đệm đảo với 8 ngõ

ra, mỗi ngõ ra là transistor ghép darlington với dòng điện và điện áp ngõ ra cao

- Khi ngõ vào mức cao, transistor được kích dẫn, tương ứng ngõ ra được đưa xuống chân GND tức mức thấp

- Khi ngõ vào là mức thấp, transistor không được kích dẫn, ngõ tương ứng sẽ ở trạng thái tổng trở cao Để tạo được mức 1 cần gắn thêm điện trở treo tại ngõ ra của

IC ULN2803

Transistor C2383 là transistor thuộc

loại transistor NPN.

C2383 có dòng Ic cực đại = 1A đảm bảo dòng cung cấp đủ cho các hàng của led ma trận

Khối nhập dữ liệu từ PC

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO TỪNG KHỐI

Để thực hiện việc truyền chuỗi dữ liệu từ PC xuống khối vi xử lý qua giao tiếp UART ta sử dụng phần mềm hỗ trợ Serial Port Terminal.

Đây là phần mềm đơn giản dễ sử dụng có thể thay đổi các thông số

để thực hiện việc truyền nhận chuỗi ký tự từ PC đến vi xử lý như: tốc độ Baud, số bit data, parity…vv

LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CODE CHƯƠNG TRÌNH

Lưu đồ giải thuật

Begin

Khởi tạo các Port Thiết lập thông số UART

Nhận kí tự từ máy tính

chuoi= UCA0RXBUFF

Gọi chương trình con dò tìm chuoi

Lưu mã led của kí tự vô mảng tam[c]

chuoi=’/’

Thực hiện dịch phải, dịch trái

Delay c=0

Chương trình chính

LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CODE CHƯƠNG TRÌNH

Lưu đồ giải thuật

Begin

Nhận kí tự từ máy tính

Dò tìm mã led ma trận của kí tự

nhận được trong thư viện font

tạo sẵn, mỗi kí tự sẽ tương ứng

với 5 byte mã led ma trận

End

Dò tìm:

i+k<31 || i+k>c+31

Xuất mã 0xff làm tắt cột

k=0 Begin

Cho hiển thị tam[i+k-32]

Cho i chạy từ 031

i=0

Chống lem, delay

k=31+c End k=k+1

Đ

S Đ

Dịch phải:

Code chương trình:

S

KẾT QUẢ THỰC HIỆN

 Mạch quang báo cơ bản đã hoạt động và đáp ứng tối thiểu được yêu cầu của đồ án là hiển thị chuỗi kí tự được truyền từ PC thông qua giao thức UART

 Hạn chế:

Do đây là lần đầu tiên tìm hiểu về dòng vi điều khiển, cụ thể là dòng MSP430G2553 nên nhóm thực hiện gặp rất nhiều khó khăn trong việc sử dụng vi điều khiển để thực hiện yêu cầu đồ án, do đó kết quả mạch làm ra còn một số hạn chế sau:

 Bảng quang báo có kích thước nhỏ, chỉ gồm 4 led trận 8x8

Chưa hiểu rõ chức năng của các IC, nguyên lý đệm dòng nên led

ma trận sáng không được rõ khi quan sát ban ngày.

KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Hạn chế:

Chưa hiển thị được chữ tiếng Việt có dấu

Chưa tự viết được chương trình để thực hiện việc truyền-nhận giữa máy tính và msp.

CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC

BẠN ĐÃ THEO DỖI