SƠ ĐỒ KHỐI Hình 5.1.1: Sơ đồ khối của mạch Bàn phím BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM Khối nguồn Khối giải mã cột Khối hiển thị Khối giải mã hàng Bộ reset Bộ dao động... 5.4 khối bàn phím 5.4.1 cấu
Trang 1CHƯƠNG 5
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH
5.1 SƠ ĐỒ KHỐI
Hình 5.1.1: Sơ đồ khối của mạch
Bàn phím
BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM
Khối nguồn
Khối giải mã cột
Khối hiển thị
Khối giải mã hàng
Bộ reset
Bộ dao
động
Trang 25.2 MẠCH KÉO DÒNG
5.2.1 SƠ ĐỒ MẠCH
5 V
Q 2
B 5 6 2
R 2
3 3 0
R 1
4 K 7
D 3
L E D
U L N 2 8 0 3
Hình 7.1: Mạch kéo dòng
Về phương diện công suất chính là việc nâng dòng cho dữ liệu hàng và cột nhằm đảm bảo yêu cầu về dòng qua led ma trận
Mạch kéo dòng dùng Transistor để kéo dòng cho mạch dùng 8 led ma trận, mỗi led ma trận có 8 hàng và mỗi điểm ảnh có 1 led màu đỏ nên có: 8 x 8=64
Mạch dùng quang báo 8x64 ( tức 8 hàng, 64 cột)
Như vậy trong mạch dùng 8 mạch kéo dòng
5.2.2 TÍNH TOÁN
Tính R1, R2:
Để Led làm việc lâu dài
Điện áp rơi ngang qua Led khi đã dẫn điện khoảng 1.7V đến 2.4V tùy màu
10
2 2 0 5 1
LED
LED CE CC I
V V V R
Trang 3
2
B
E E CC
I
R I V R
5.3 MẠCH NGUỒN
5.3.1 SƠ ĐỒ MẠCH
V C C
- +
D 1
0 1 m F
D 2
L E D
C 1
2 2 0 V / 5 0 H Z - 1 2 V / 5 0 H Z
C 2
5 V
U 1 7 8 0 5
V I N V O U T
2 2 0 V / 5 0 H Z
R 1
3 3 0
Hình 5.1.2.2:Sơ đồ mạch nguồn
Do yêu cầu của mạch, vi điều khiển PIC16F877A khi hoạt động bình
thường không thúc tải ở ngõ ra: 4mA, khi thúc các tải giao tiếp với ngoại vi,
dòng điện khoảng dưới 10mA
IC 74HC595 tiêu thụ dòng 5mA Có 8 IC 74HC595 do đó tổng dòng tiêu
thụ của IC 74HC595 là: 8 x 5mA = 40mA
IC ULN2803 tiêu thụ dòng là 5mA có 9 ULN2803 do đó tổng dòng tiêu
thụ
Của IC ULN2803 là: 9x5mA=45mA
Bộ đệm tiêu thụ dòng 1.33mA Có 8 Transistor đệm do đó tổng dòng là: 8
x 1.33 = 10.64mA
Trang 4Vậy, nguồn cung cấp 5V phải chịu được dòng điện lớn hơn 95.64mA
Nhằm đảm bảo tính ổn định của mạch, đề tài thiết kế mạch nguồn sử dụng IC
ổn áp dương 7805 (ổn áp dương có điện áp ngõ ra cố định là 5V, dòng điện
ngõ ra từ 100mA đến 1A)
5.3.2 THIẾT KẾ
Để an toàn IC 7805 cung cấp dòng cho tải là: 100mA - 1A
Điện áp ngõ vào tối thiểu phải cao hơn điện áp ngõ ra 2V để mạch hoạt
động tốt Trong đó C1, C2 dùng để lọc (nguồn DC chưa ổn định) để ổn định
điện áp ngõ vào, C3 dùng để lọc nhiễu cao tần
5.4 khối bàn phím
5.4.1 cấu tạo
Khối bàn phím này được thiết kế dựa vào cấu trúc hàng và cột của ma
trận Bàn phím gồm 16 phím được sắp xếp theo ma trận 4x4 (4 hàng x 4 cột)
Các hàng và cột của ma trận phím này được kết nối với vi điều khiển thông
qua đầu nối jack 8 H1-H4 các hàng của ma trận phím C1-C4 các cột của
ma trận phím
P H I M 1 2
7 - 8 - 9
P H I M 8
V - W - X
1 4
2 3
C O T 1
1 0 K
P H I M 1 4
C H A N G E
5 V
P H I M 7
S - T - U
1 4
2 3
P H I M 1 1
4 - 5 - 6
P H I M 2
D - E - F
1 4
2 3
H A N G 2
P H I M 6
P - Q - R
1 4
2 3
P H I M 1
A B C
-1 4
2 3
H A N G 3
P H I M 9
Y - Z - 0
1 4
2 3
P H I M 3
G - - H - I
1 4
2 3
H A N G 4
P H I M 1 5
S P A C E
C O T 3
P H I M 4
M - N - O
1 4
2 3
P H I M 1 0
1 - 2 - 3
1 4
2 3
P H I M 4
J - K - L
P H I M 1 3
C A S E
H A N G 1
C O T 4
J 1
H E A D E R 8
1 2 3 4 5 6 7 8
C O T 2
V C C
P H I M 1 6
E N T E R
5.4.2 Nguyên tắt hoạt động :
Trang 5- Được thiết kế dựa trên cấu trúc hàng và cột của ma trận Bàn phím
gồm 16 phím được sắp xếp theo ma trận 4 x 4 (tức 4 hàng 4 cột) Các hàng
và cột của ma trân phím này được kết nối với vi điều khiển thông qua Port D
H1-H4 : các hàng của ma trận phím,
C1-C4 : các cột của ma trận phím
Để điều khiển bàn phím ma trận này ta sử dụng phương pháp quét
phím Để điều khiển quét phím này ta xuất 1 dữ liệu 4 bit ( trong đó 1 bit ở
mức logic thấp và 3 bit ở mức logic cao) ra các hàng của ma trận phím, đọc 4 bit dữ liệu các cột của ma trận phím vào để kiểm tra xem có phím nào được
ấn không Nếu có phím ấn thì trong 4 bit đọc vào sẽ có một bit ở mức logic thấp và dựa trên cơ sở đó để thiết lập mã ấn phím Nếu không có phím
ấn thì 4 bit đọc vào đều ở mức logic cao, khi đó ta chuyển mức logic thấp
sang cột kế tiếp để dò tìm phím khác
5.5 Khối hiển thị
Gồm 8 led matrix hàng nối song song với nhau sao cho có 8 hàng và 64 cột
U 9
c c7 c6 c5 c c c2 c1
h h7 h6 h5 h h h2 h1
U 9
c8 c7 c5 c4 c3 c2 c h8 h7 h5 h4 h3 h2 h
U 9
c c c c5 c4 c3 c1
h h h h5 h4 h3 h1
U 1 3
L e d _ 0
c8 c7 c5 c4 c3 c2 c
L e d _ 0
c c c c5 c4 c3 c1
h h h h5 h4 h3 h1
U 1 2
L e d _ 0
c8 c7 c6 c5 c c3 c2 c1
c8 c7 c6 c5 c3 c2 c1 h8 h7 h6 h5 h3 h2 h1
U 1 1
L e d _ 0
c c7 c6 c5 c c c2 c1
h h7 h6 h5 h h h2 h1
5.6 Khối giải mã cột
Khối giải mã cột gồm 8 IC 74HC595 và 8 IC ULN2803 để giải mã cột cho
các led ma trix được nối với Pic thông qua 3 pin ( RC4, RC5,RC6) như hình dưới
Trang 6C 4 3
V C C
C 8
C 1 9
C 4 6
V C C
C 3 1
C 3
V C C
7 4 H C 5 9 5 / S O
8
9
1 0
1 4
3 5 7
G N D
S D O
C L R G
S D I
V C C
S R C L K
R C L K Q A
Q C
Q E
Q G
Q H
C 1 8
C 2 0
7 4 H C 5 9 5 / S O
8
9
1 0
1 4
3 5 7
G N D
S D O
C L R G
S D I
V C C
S R C L K
R C L K Q A
Q C
Q E
Q G
Q H
7 4 H C 5 9 5 / S O
8
9
1 0
1 4
3 5 7
G N D
S D O
C L R G
S D I
V C C
S R C L K
R C L K Q A
Q C
Q E
Q G
Q H
C 1 1
C 1 6
7 4 H C 5 9 5 / S O
8
9
1 0
1 4
3 5 7
G N D
S D O
C L R G
S D I
V C C
S R C L K
R C L K Q A
Q C
Q E
Q G
Q H
C 4 0
C 3 0
C 1 7
7 4 H C 5 9 5 / S O
8
9
1 0
1 4
3 5 7
G N D
S D O
C L R G
S D I
V C C
S R C L K
R C L K Q A
Q C
Q E
Q G
Q H
C 4
5 V
U L N 2 8 0 3
1 0
9 2 4 6 8
1 8
1 6
1 4
1 2
V C C
G N D
I N 1
I N 3
I N 5
I N 7
O U T 1
O U T 3
O U T 5
O U T 7
C 9
7 4 H C 5 9 5 / S O
8
9
1 0
1 4
3 5 7
G N D
S D O
C L R G
S D I
V C C
S R C L K
R C L K Q A
Q C
Q E
Q G
Q H
U 1 4
P IC 1 6 F 8 7 7 A
1
2 4 6
8
1 0
1 1
1 2
1 3
1 5
1 7
1 9
2 1
2 3
2 5
2 7
2 9
3 1
3 2
3 3
3 5
3 7
3 9
M C R L / V P P
R A 0 / A N 0
R A 2 / A N 2
R A 4
R A 5 / A N 4
R E 0 / A N 5
R E 2 / E N 7
V D D
V S S
O S C 1 / C L K 1
R C 0 / T 1 C K 1R C 1 / C C P 2
R C 3 / S C K / S C L
R D 0 / P S P 0
R D 2 / P S P 2
R C 4 / S D I / S D AR C 5 / S D 0
R C 6 / T X / C K
R C 7 / R X / D T
R D 4 / P S P 4
R D 6 / P S P 6
V S S 1
V D D 1
R B O / I N TR B 1
R B 3 / P G MR B 4
R B 6 / P G C
C 2 4
C 2
V C C
C 6 3
C 3 5
C 4 4
C 2 9
7 4 H C 5 9 5 / S O
8
9
1 0
1 4
3 5 7
G N D
S D O
C L R G
S D I
V C C
S R C L K
R C L K Q A
Q C
Q E
Q G
Q H
C 6 2
C 3 7
C 5 7
C 4 8
C 2 5
C 1 0
J 1
H E A D E R 8
1 3 5 7
J 1
H E A D E R 8
1 3 5 7
C 3 8
C 5 4
V C C
U L N 2 8 0 3
1 0
9 2 4 6 8
1 8
1 6
1 4
1 2
V C C
G N D
I N 1
I N 3
I N 5
I N 7
O U T 1
O U T 3
O U T 5
O U T 7
U L N 2 8 0 3
1 0
9 2 4 6 8
1 8
1 6
1 4
1 2
V C C
G N D
I N 1
I N 3
I N 5
I N 7
O U T 1
O U T 3
O U T 5
O U T 7
C 2 6
C 1 2
C 2 2
C 6 1
C 1
J 1
H E A D E R 8
1 3 5 7
U L N 2 8 0 3
1 0
9 2 4 6 8
1 8
1 6
1 4
1 2
V C C
G N D
I N 1
I N 3
I N 5
I N 7
O U T 1
O U T 3
O U T 5
O U T 7
C 2 7
C 1 4
C 5 8
C 4 7
C 4 9
C 5
C 3 4
7 4 H C 5 9 5 / S O
8
9
1 0
1 4
3 5 7
G N D
S D O
C L R G
S D I
V C C
S R C L K
R C L K Q A
Q C
Q E
Q G
Q H
C 3 3
U L N 2 8 0 3
1 0
9 2 4 6 8
1 8
1 6
1 4
1 2
V C C
G N D
I N 1
I N 3
I N 5
I N 7
O U T 1
O U T 3
O U T 5
O U T 7
C 3 2
C 6 0
C 4 1
C 2 8
1 0 K
J 1
H E A D E R 8
1 3 5 7
C 5 1
U L N 2 8 0 3
1 0
9 2 4 6 8
1 8
1 6
1 4
1 2
V C C
G N D
I N 1
I N 3
I N 5
I N 7
O U T 1
O U T 3
O U T 5
O U T 7
C 5 5
J 1
H E A D E R 8
1 3 5 7
V C C
C 1 3
C 1 5
S W 1
1 0 M H Z
C 5 3
C 5 6
C 5 0
C 2 1
U L N 2 8 0 3
1 0
9 2 4 6 8
1 8
1 6
1 4
1 2
V C C
G N D
I N 1
I N 3
I N 5
I N 7
O U T 1
O U T 3
O U T 5
O U T 7
J 1
H E A D E R 8
1 3 5 7
J 1
H E A D E R 8
1 3 5 7
C 4 2
V C C
C 3 9
C 4 5
V C C
C 6 4
V C C
C 2 3
J 1
H E A D E R 8
1 3 5 7
U L N 2 8 0 3
1 0
9 2 4 6 8
1 8
1 6
1 4
1 2
V C C
G N D
I N 1
I N 3
I N 5
I N 7
O U T 1
O U T 3
O U T 5
O U T 7
V C C
C 6
C 5 9
C 7
C 5 2
Trang 7Hình 5.1.3: Sơ đồ kết nối Pic với khối giải mã cột
5.8 Khối giải mã hàng
Khối giải mã hàng gồm 1 IC ULN2803 kết nối với Pic thông qua port B
( RB0 – RB8) Và nối với khối hiển thị thông qua jack 8
4 7 K
U 1 5
U L N 2 8 0 3
9
1 2 3 4 5 6 7 8
1 8
1 7
1 6
1 5
1 4
1 3
1 2
1 1
G N D
I N 1
I N 2
I N 3
I N 4
I N 5
I N 6
I N 7
I N 8
O U T 1
O U T 2
O U T 3
O U T 4
O U T 5
O U T 6
O U T 7
O U T 8
U 1 4
P IC 1 6 F 8 7 7 A
1
2 3 4 5 6 7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
2 7
2 8
2 9
3 0
3 1
3 2
3 3
3 4
3 5
3 6
3 7
3 8
3 9
4 0
M C R L / V P P
R A 0 / A N 0
R A 1 / A N 1
R A 2 / A N 2
R A 3 / A N 3R A 4
R A 5 / A N 4
R E 0 / A N 5
R E 1 / A N 6
R E 2 / E N 7
V D D
V S S
O S C 1 / C L K 1
O S C 2 / C L K 0
R C 0 / T 1 C K 1R C 1 / C C P 2
R C 2 / C C P 1
R C 3 / S C K / S C L
R D 0 / P S P 0
R D 1 / P S P 1
R D 2 / P S P 2
R D 3 / P S P 3
R C 4 / S D I / S D AR C 5 / S D 0
R C 6 / T X / C K
R C 7 / R X / D T
R D 4 / P S P 4
R D 5 / P S P 5
R D 6 / P S P 6
R D 7 / P S P 7
V S S 1
V D D 1
R B O / I N TR B 1
R B 2
R B 3 / P G MR B 4
R B 5
R B 6 / P G C
R B 7 / P G D
J 1
H E A D E R 8
1 2 3 4 5 6 7 8
4 7 K
4 7 K
4 7 K
4 7 K
4 7 K
V C C
4 7 K
Hình 5.1.4: Sơ đồ kết nốt Pic với khối giải mã hàng
Trang 85.9 KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Khối xử lý trung tâm sử dụng pic 16F877A , có mạch tạo xung và mạch reset, đồng thời khối này nhận tín hiệu điều khiển từ bàn phím thông qua portD, xuất dữ liệu cho khối giải mã địa chỉ hàng thông qua portB để quét
hàng và xuất dữ liệu để hiển thị ra cột thông qua portC (RC4,RC5,RC6) như
hình bên dưới
5 V
V C C
1 2 M
R C K
S W 1
S E R _ I NS C K
J 4
1 2 3
J 2
1 2 3 4 5 6 7 8
U 1 4
P IC 1 6 F 8 7 7 A
1
2 3 4 5 6 7
8 9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
2 7
2 8
2 9
3 0
3 1
3 2
3 3
3 4
3 5
3 6
3 7
3 8
3 9
4 0
M C R L / V P P
R A 0 / A N 0
R A 1 / A N 1
R A 2 / A N 2
R A 3 / A N 3R A 4
R A 5 / A N 4
R E 0 / A N 5
R E 1 / A N 6
R E 2 / E N 7
V D D
V S S
O S C 1 / C L K 1
O S C 2 / C L K 0
R C 0 / T 1 C K 1
R C 1 / C C P 2
R C 2 / C C P 1
R C 3 / S C K / S C L
R D 0 / P S P 0
R D 1 / P S P 1
R D 2 / P S P 2
R D 3 / P S P 3
R C 4 / S D I / S D AR C 5 / S D 0
R C 6 / T X / C K
R C 7 / R X / D T
R D 4 / P S P 4
R D 5 / P S P 5
R D 6 / P S P 6
R D 7 / P S P 7
V S S 1
V D D 1
R B O / I N TR B 1
R B 2
R B 3 / P G MR B 4
R B 5
R B 6 / P G C
R B 7 / P G D
C 3
3 3 P
1 0 M H Z
J 3
1 2 3 4 5 6 7 8
1 0 K
V C C
C 2
3 3 P
