Ứng dụng AVR thiết kế biển quảng cáo cho cửa hàng BOOK NEW tại Hà Nội

Ứng dụng AVR thiết kế biển quảng cáo cho cửa hàng BOOK NEW tại Hà Nội

1 LỜI CẢM ƠN Để có được thời gian thực tập và làm việc hiểu quả đầu tiên cho em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại Học Công Nghệ và Truyền Thông – Bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính đã tạo điều kiện tốt nhất cho em có thể hoàn thành tốt đợt thực tập của mình. Bên cạnh đó, em xin cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của cô Lưu Thị Liễu đã giúp đỡ em hoàn thành tốt đợt thực tập này. Thiếu sự giúp đỡ của cô em không thể có được kết quả như ngày hôm nay. Trong quá trình thực tập, cũng như trong qúa trình làm báo cáo, em khó tránh khỏi sai sót. Rất mong các thấy cô trong bộ môn và cô giáo Lưu Thị Liễu bỏ qua và chỉ dẫn thêm cho em. Em xin chân thành cảm ơn. 2 Lời Nói Đầu Trong thời đại công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, cùng với sự phát triển vượt bậc về công nghệ là các ứng dụng của kỹ thuật vi điều khiển, với tốc độ phát triển nhanh chóng kỹ thuật vi điều khiển đã mang đến những thay đổi trong khoa học công nghệ cũng như trong đời sống hàng ngày, các sản phẩm của vi điều khiển ngày càng nhiều hơn và được ứng dụng rộng rãi hơn trong tất cả các lĩnh vực sinh hoạt hàng ngày. Biển quảng cáo điện tử chỉ là một ứng dụng rất nhỏ trong những ứng dụng của vi điều khiển và cũng đã góp phần không nhỏ đến đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người cũng như trong lĩnh vực quảng cáo. Và biển quảng cáo điện tử đã trở thành một phần quan trọng trong lĩnh vực quảng cáo vì nó có thể thu hút được sự chú ý của mọi người, và độ bền hơn hẳn các biển quảng cáo thông thường khác. Đề tài “Ứng dụng AVR thiết kế biển quảng cáo cho cửa hàng BOOK NEW tại Hà Nội” là một phần nhỏ để phục vụ trong việc thiết kế biển quảng cáo. Thông qua đề tài này trước tiên em có thể thiết kế được biển quảng cáo cho cửa hang BOOK NEW, sau em có thể vận dụng những gì đã học để thiết kể biển quảng cáo điển tử với nhiều hình thức khác nhau và nhưng ứng dụng của vi điều khiển AVR vào thực tế một các đễ dàng và tiện lợi hơn Do trình độ và kinh nghiệm trong thực tế của em còn nhiều non kém, nên đề tài của em chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý bàu của các thầy cô và toàn thể các bạn. . 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hệ thống biển quảng cáo. 1.1.1 Quảng cáo Hàng ngày, dù ở bất cứ đâu chúng ta cũng đều bắt gặp những loại hình quảng cáo khác nhau : trong nhà thì là trên ti vi, đài radio, internet … còn ngoài trời thì là các băng rôn, bảng, biển quảng cáo và thậm chí là cả tờ rơi nữa. Vậy quảng cáo là gì và tại sao lại phải quảng cáo ? Quảng cáo là hình thức tuyên truyền, giới thiệu thông tin về sản phẩm, dịch vụ, công ty hay ý tưởng. Quảng cáo là những nỗ lực nhằm tác động tới hành vi, thói quen mua hàng của người tiêu dùng hay khách hàng bằng cách cung cấp những thông điệp bán hàng theo cách thuyết phục về sản phẩm hay dịch vụ của người bán. Các nhà hàng, công ty, doanh nghiệp … tham gia các hoạt động quảng cáo không ngoài mục đích quảng bá hình ảnh, giới thiệu sản phẩm, dịch vụ, thông tin … của họ để từ đó thu hút được thêm các khách hàng tiềm năng, nâng cao tính cạnh tranh và đem lại nhiều nguồn lợi cho công ty. Các loại hình quảng cáo phổ biến hiện nay :  Truyền hình.  Internet.  Báo chí.  Phát thanh.  Quảng cáo trực tuyến.  Quảng cáo bằng sử dụng biển quảng cáo 4  ……… 1.1.2 Quảng cáo sử dụng biển quảng cao bằng ma den led. - Một sô đặc trưng. LED (Light Emitting Diode – đi ốt phát quang) là các loại đi ốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như đi ốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N. Hoạt động của LED cũng giống như nhiều loại đi ốt bán dẫn khác : khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn loại n chứa các điện tử tự do thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối N, cùng lúc đó khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và thừa lỗ trống). Ở biên giới hai mặt tiếp giáp, một số điện tử bi lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó). Tùy theo mức năng lượng giải phóng là cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn. Thông thường LED có điện thế phân cực thuận cao hơn các loại đi ốt khác khoảng 1,5 đến 3V nhưng điện thế phân cực ngược ở LED lại không cao. Quảng cáo bằng đèn led Đèn LED thực sự là có cách đột phá mới trong công nghệ cao nói chung và trong quảng cáo nói riêng. Đó là các bảng hiệu, bảng chỉ dẫn, panel quảng cáo… có sử dụng đèn LED và mạch điện tử để tạo hiệu ứng ánh sáng. Qua tìm hiểu ta thấy nhiều đặc điểm nổi bật của nó như độ bền của nó cao gấp mấy chục lần bóng đèn thường, và lại rất ít hao điện, không gây cháy nổ, an toàn tuyệt đối, chống rung động tốt, đặc biệt là nó vẫn sáng rõ vào ban ngày vì vậy có thể dụng cả những biển quảng cáo trong nhà (indoor) và ngoài 5 trời (outdoor) cho hiệu quả cao cũng như gây sự chú ý đồng thời truyền đạt thông tin đến khách hàng và người đi đường. Bảng điện tử có thông tin thay đổi được còn được gọi là bảng quang báo hay màn hình điện tử LED, có nhiều màu sắc, nhiều cách hiển thị sinh động, dễ dàng thu hút sự chú ý của mọi người. Do dễ dàng thay đổi thông tin trên bảng điện tử nên đây được xem là phương tiện truyền đạt thông tin hiện đại, nhanh chóng. 1.2 Khảo sát vấn đề Hiện nay, những ứng dụng của phần cứng được sử dụng ngày càng nhiều và phổ biến, đi tới đâu chúng ta cũng có thể nhìn thấy những biển quảng cáo có sử dụng đèn led để hiển thị thời gian, giá cả,…vv, thậm chí hiện nay đã và đang xuất hiện những biển quảng cáo sử dụng các ma trận led với kích thước lớn hoặc sử dụng những tivi màn hình led vào việc quảng cáo. Đề tài em chọn xuất phát từ ý tưởng sử dụng vi điều khiển AVR vào điều khiển cho biển quảng cáo cửa hàng BOOK NEW. Với ý tưởng này, người dùng sẽ có thể thay thế các biển quảng cáo thông thường và sẽ không cần phải quan tâm đến vấn đề biển quảng cáo của mình bị mờ do vấn đề thời tiết, hoặc thời gian Đây chỉ là một ứng dụng nhỏ trong rất nhiều ứng dụng liên quan đến vi điều khiển AVR. 1.3 Các vấn đề cần giải quyết Các vấn đề cần giải quyết của đề tài”Tìm hiểu và ứng dụng vi điều khiển AVR vào điều khiển hiển thị chữ trên LED ma trận” như sau: - Ghép nối vi điều khiển với các LED ma trận và các IC dịch 74HC154. - Có khả năng mở rộng và phát triển vào trong thực tế. - Có độ an toàn, độ bền cao. Hệ thống chạy ổn định. 1.4 Mục đích của đề tài 6 Sự cần thiết, quan trọng cũng như tính khả thi và lợi ích của mạch số cũng chính là lý do để tôi chọn và thực hiện đồ án “Tìm hiểu và ứng dụng vi điều khiển AVR thiết kể biển quản cáo cho cửa hàng BOOK NEW” nhằm ứng dụng kiến thức đã học vào thực tế. CHƯƠNG 2 VI ĐIỀU KHIỂN AVR (ATMEGA 8), MA TRẬN LED 8x8, IC 74HC154. 2.1 Giới thiệu vi điều khiển AVR Vi điều khiển AVR là sản phẩm của công ty Atmel( Hoa kỳ), đây là một bộ xử lý có kiến trúc kiểu Harvard, nghĩa là đơn vị xử lý trung tâm có bộ nhớ chương trình và một bộ nhớ dữ liệu tách biệt. Bộ vi điều khiển AVR có nhiều khả năng để giảm năng lượng tiêu thụ. Đây là một trong những ưư điểm lớn của họ vi điều khiển này. So với các chip vi điều khiển 8 bits khác, AVR có nhiều đặc tính hơn hẳn, hơn cả trong tính ứng dụng (dễ sử dụng) và đặc biệt là về chức năng: • Gần như chúng ta không cần mắc thêm bất kỳ một linh kiện phụ nào khi sử dụng AVR, thậm chí không cần nguồn tạo xung clock cho chip (thường là khối thạch anh). • Thiết bị lập trình (mạch nạp) cho AVR rất đơn giản, có loại mạch chỉ cần vài con điện trở là có thể làm được. Một số chip còn hỗ trợ lập trình on-chip bằng bootloader không cần mạch nạp. • Bên cạnh lập trình bằng ASM, cấu trúc AVR được thiết kế tương thích với ngôn ngữ C. 7 • Nguồn tài nguyên source code, tài liệu trên internet rất lớn. Họ vi điều khiển AVR gồm nhiều bộ điều khiển với các tài nguyên khác nhau về bộ phận ngoại vi, bộ nhớ chương trình và kiểu đóng vỏ. Sau đây là một số vi điều khiển họ AVR và đặc điểm của chúng: 8 Bộ xử lý Số Us Fmax Bộ nhớ CT (Kbyte Bộ nhớdữ liệu flash Bộ nhớdữ Cổn g A/D AT90S1200 20 4-6 12 1 64 32 15 AT90S2313 20 4-6 10 2 128 128 15 AT90S2323 8 4-6 10 2 128 128 3 AT90S2343 10 4-6 10 2 128 128 5 AT90S4433 8 8 8 4 256 128 20 6kênh AT90S8515 40 4-6 8 8 512 512 32 AT90S8535 40 4-6 8 8 512 512 32 6kênh ATTINY15L 8 2.7-5.5 1.6 1 64 …. 6 1Kbyte 1Kbyte 9 Hình 1: Một số vi điều khiển và đặc điểm của chúng: - AVR có rất nhiều dòng khác nhau bao gồm dòng Tiny AVR (như AT tiny 12, AT tiny 22…) có kích thước bộ nhớ nhỏ, ít bộ phận ngoại vi, rồi đến dòng AVR ( chăng hạn AT90S8535, AT90S8515) có kích thước bộ nhớ vào loại trung bình và mạnh hơn là dòng Mega (như Atmega32, Atmega128,…) với bộ nhớ có kich thước vài Kbyte đến vài Kb cùng với các bộ ngoại vi đa dạng được tích hợp trên chíp, cũng có dòng tích hợp cả LCD trên chip (dòng LCD AVR). Tốc độ của dòng mega cũng cao hơn các dòng khác, Sự khác nhau cơ bản giữa các dòng chính là cấu trúc ngoại vi, còn nhân thì vẫn như nhau. 10 2.2 Kiến trúc của vi điều khiển AVR: 2.2.1 Đặc điểm cơ bản của AVR: Bộ nhớ flash được tích hợp ngay trên chíp có khả năng lập trình ngay trên hệ thống được sử dụng làm bộ nhớ chương trình. Điều này có nghĩa là ta không cần phải dùng đến các bộ nhớ EPROM hoặc ROM bên ngoài để chứa mã chương trình. Hơn nữa bộ nhớ chương trình có thể nạp được chương trình trong khi bộ vi xử lý vẫn ở nguyên trên bản mạch, không cần nhấc ra ngoài để nạp. Các thanh ghi làm việc đa năng 32-X-8 . Một tập hợp bao gồm rất nhiều thanh ghi có nghĩa là các biến có thể được lưư trữ bên trong CPU chứ không phải lưu trữ các biến trong bộ nhớ, vì việc truy nhập lên bộ nhớ thường tốn nhiều thời gian hơn. Như vậy chương trình sẽ chạy nhanh hơn. Bộ nhớ dữ liệu ngay trên chip loại EEPROM và RAM có trong hầu hết các thành viên của họ AVR. Đơn vị CPU có kiến trúc Harvard, còn các bộ nhớ EEPROM và RAM được nhìn nhận như là bộ nhớ dữ liệu và được dùng để cất giữ các hằng và biến. Hoạt động với xung giữ nhịp có tần số từ 0 đến 10MHz. Hầu hết các lệnh được thực hiện trong một chu kì đồng hồ làm cho tốc độ xử lý lớn hơn khoảng 10 lần so với 8051 ở cùng tần số của đồng hồ giữ nhịp.Có mạch đặt lại trạng thái mỗi khi cấp lại điện nguồn cho hệ thống. [...]... định thời này được sử dụng cho các ứng dụng cần có sự phân định thời gian của các sự kiện Có các nguồn ngắt bên trong và bên ngoài Có bộ định thời watchdog ngay trên chip và lập trình được với bộ dao động độc lập Bộ phận này được sử dụng để khôi phục lại trạng thái hoạt động của hệ thống trong trường hợp xảy ra lỗi treo khi chạy phần mềm, ngoài ra còn được sử dụng cho một vài ứng dụng khác Có các chế... hay giảm dòng tiêu thụ khi khồn cần thiết) Đặc điểm này cho phép tiết kiệm năng lượng khi bộ xử lý nhàn rỗi Nhiều chíp có mạch dao động đồng hồ RC ngay trên chíp Khi sử dụng bộ dao động RC trên chíp số lượng các linh kiện phụ trợ sẽ giảm đi Hệ thống chíp đa dạng từ cỡ nhỏ đến lớn thuận tiện cho từn ứng dụng riêng biệt 2.2.2 Kiến trúc họ vi điều khiển AVR Các bộ xử lý AVR có kiến trúc Harvard, nghĩa là... các bộ xử lý có giá thành cao trong họ AVR Dung lượng của bộ nhớ SRAM thay đổi từ 128 byte đến 4 Kbyte Bộ nhớ SRAM được truy nhập bằng cách sử dụng nhiều lệnh truy nhập dữ liệu trực tiếp hoặc gián tiếp Bộ nhớ này cũng đựơc sử dụng cho ngăn xếp Thời gian truy nhập bộ hớ SRAM bằng 2 chu kì đồng hồ Trên các bộ điều khiển AVR cỡ lớn đều có khả năng kết nối với bộ nhớ SRAM ở bên ngoài Để cho phép truy nhập... tâm khi sử dụng các ngắt là bộ vi xử lý có thể đáp ứng ngắt nhanh đến mức nào Câu trả lời phụ thuộc rất nhiều vào kién trúc của bộ vi xử lý Đối với các bộ điều khiển AVR, việc thực thi ngắt đáp ứng đối với tất cả các ngắt AVR đã được cho phép ít nhất là 4 chu kỳ đồng hồ Bốn chu kỳ đồng hồ sau khi cờ ngắt đã được đặt, chương trình vectơ địa chỉ dùng cho đoạn chương trình xử lý ngắt hiện tại được thực... để đặt cấu hình cho các bit riêng biệt thành lối vào hoặc lối ra, địa chỉ khác cần đến để xuất ra dữ liệu tới các bit đó được đặt cấu hình thành lối ra, và địa chỉ thứ 3 được cần đến để đọc dữ liệu từ các chân đó được cấu hình thành lối vào 17 2.2.8 Truy nhập bộ nhớ và thực thi lệnh Bộ xử lý AVR được điều khiển bởi đồng hồ hệ thống, đồng hồ này có thể ở bên ngoài hoặc, nếu có tồn tại và được phép,... những thao tác đáp ứng cần thiết Sau khi hoàn thành những thao tác đáp ứng cầm thiết việc thực thi chương trình bị ngắt lại tiếp tục Chương trình ngắt chỉ đơn giản giống hệt một cương trình con bình thường ngoại trừ một đặc điểm là việc thực thi của chương trình này không bị bộ xử lý chặn trước là sẽ xuất hiện ở một thời điểm cụ thể nào Thứ tự các sự việc xuất hiện khi xảy ra ngắt: 1 Thiết bị ngoại vi... ghi nào được ALU sử dụng để thực thi lệnh • Lối ra của thanh ghi lệnh được giải mã bằng bộ giải mã lệnh để quyết định chọn tín hiệu điều khiển nào sẽ đựơc kích hoạt để hoàn thành lệnh hiện tại Bộ nhớ chương trình, bên cạnh các lệnh lưu trữ cũng chứa các vectơ ngắt bắt đầu ở địa chỉ $0000 12 Kiến trúc Harvard Tổ chức bộ nhớ AVR: Hình 2: Tổ chức bộ nhớ của AVR • Bộ nhơ dữ liệu gồm 5 thành phần khác nhau:... và cờ ngắt toàn cục đã được đặt thành “1” bên trong ISR dùng cho ngắt 1(bằng cách sử dụng lệnh SEI) Trong trường hợp này, ngắt ISR1 bị ngắt và ISR khác, ISR2 thực thi Việc thực thi ISR1 lại tiếp tục sau khi ISR2 kết thúc, và sau khi thực thi xong ISR1 chương trình chính lại tiếp tục Bình thường sau khi một ngắt xuất hiện và đang đựoc phục vụ bởi thanh ghi ISR tương ứng, các ngắt toàn cục bị cấm(tương... tuy là một module 8 bit như Timer/Counter0 nhưng Timer/Counter2 có đến 4 chế độ hoạt động như Timer/Counter1, ngoài ra nó nó còn được sử dụng như một module canh chỉnh thời gian cho các ứng dụng thời gian thực (chế độ asynchronous) 2.2.11 Các chế độ truy nhập địa chỉ AVR: 26 - Địa chỉ thanh ghi đơn trực tiếp: Ở chế độ này địa chỉ các thanh ghi được lấy trực tiếp từ vùng các thanh ghi (từ vùng 0 đến 31)... thời gian Các tín hiệu dẫn đến ngắt có thể xuất phát từ các thiết bị bên trong chip (ngắt báo bộ đếm timer/counter tràn, ngắt báo quá trình gởi dữ liệu bằng RS232 kết thúc…) hay do các tác nhân bên ngoài (ngắt báo có 1 button được nhấn, ngắt báo có 1 gói dữ liệu đã được nhận…) Ngắt là một cơ cấu điều khiển dòng lệnh, cơ cấu này đựơc thiết kế trên hầu hết các bộ điều khiển Trong quá trình giao tiếp . vực quảng cáo vì nó có thể thu hút được sự chú ý của mọi người, và độ bền hơn hẳn các biển quảng cáo thông thường khác. Đề tài Ứng dụng AVR thiết kế biển quảng cáo cho cửa hàng BOOK NEW tại Hà. Hà Nội là một phần nhỏ để phục vụ trong việc thiết kế biển quảng cáo. Thông qua đề tài này trước tiên em có thể thiết kế được biển quảng cáo cho cửa hang BOOK NEW, sau em có thể vận dụng. điều khiển cho biển quảng cáo cửa hàng BOOK NEW. Với ý tưởng này, người dùng sẽ có thể thay thế các biển quảng cáo thông thường và sẽ không cần phải quan tâm đến vấn đề biển quảng cáo của mình