Mạch vi điều khiển AVR thực hiện chức năng đọc giá trị từ bàn phím ma trận 3x4 và hiển thị kí tự tương ứng lên màn hình Led ma trận 8x8

Mạch vi điều khiển AVR thực hiện chức năng đọc giá trị từ bàn phím ma trận 3x4 và hiển thị kí tự tương ứng lên màn hình Led ma trận 8x8”. Đây là một đề tài có tính ứng dụng rất cao vì hiện nay việc sử dụng màn hình Led để quảng cáo, tạo thẩm mĩ cho các toà nhà hay là thiết kế Logo có nhu cầu rất nhiều

MỤC LỤC BẢNG PHÂN CHIA CÔNG VIỆC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chương 1: TỔNG QUAN VÀ CẤU TRÚC CÁC KHỐI CHỨC NĂNG .7 1.1 Tổng quan sản phẩm .7 1.1.3 Chức yêu cầu sản phẩm 1.2.2 Ứng dụng thực tiễn .7 1.2 Các khối chức sản phẩm 1.2.1 Khối mạch nguồn 1.2.2 Khối mạch Led 1.2.3 Khối trung tâm Chương 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 10 2.1 Tiêu chí sản phẩm 10 2.2 Nguyên lí hoạt động mạch 10 2.3 Cấu trúc phần cứng hệ thống 10 2.3.1 Vi điều khiển trung tâm AVR Atmega16 10 2.3.2 IC Max 7219 .11 2.3.4 Led matrix 12 2.4 Sơ đồ mạch .12 Chương 3: KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG VÀ ĐÁNH GIÁ 14 3.1 Kết thực sản phẩm 14 3.2 Ưu, nhược điểm sản phẩm .15 3.2.1 Ưu điểm 15 3.2.2 Nhược điểm .15 3.4 Hướng phát triển ứng dụng đề tài 15 3.5 Tổng kết chương 15 KẾT LUẬN 16 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Biển quảng cáo sử dụng hình LED .7 Hình 1.2 Ứng dụng hình LED hiển thị Logo Hình 1.3 Khối mạch nguồn 5V Hình 1.4 Khối IC Max 7219 Led ma trận 8x8 Hình 1.5 Khối xử lí trung tâm sử dụng Atmega 16 .9 Hình 2.1 Sơ đồ ngun lí mạch mơ phần mềm Proteus 12 Hình 2.2 Sơ đồ ngun lí mạch mô phần mềm Orcad Capture .13 Hình 3.1 Mạch in sản phẩm thực tế 14 LỜI MỞ ĐẦU Đến với đề tài kết thúc học phần bọn em chọn đề tài thiết kế “Mạch vi điều khiển AVR thực chức đọc giá trị từ bàn phím ma trận 3x4 hiển thị kí tự tương ứng lên hình Led ma trận 8x8” Đây đề tài có tính ứng dụng cao việc sử dụng hình Led để quảng cáo, tạo thẩm mĩ cho tồ nhà thiết kế Logo có nhu cầu nhiều Và chúng em xem động lực để nhóm đầu tư thêm nhiều thời gian, cơng sức để cố gắng hồn thiện sản phẩm tốt Đề tài gồm có chương: Chương 1: Tổng quan cấu trúc cách khối chức Chương 2: Thiết kế, chế tạo cấu trúc phần cứng Chương 3: Kết hoạt động đánh giá NỘI DUNG Chương 1: TỔNG QUAN VÀ CẤU TRÚC CÁC KHỐI CHỨC NĂNG 1.1 Tổng quan sản phẩm 1.1.3 Chức yêu cầu sản phẩm Để đọc giá trị từ bàn phím 3x4 sau hiển thị lên hình LED ma trận 8x8 có chức u cầu sau: + Nhập đọc kí tự từ bàn phím 3x4 + Xử lý hiển thị kí tự vừa nhập từ bàn phím lên ma trận 8x8 + Mạch thiết kế kết nối hợp lí, khơng bị chồng chéo + Đảm bảo tính thẩm mỹ độ hoàn thiện sản phẩm cao 1.2.2 Ứng dụng thực tiễn Sản phẩm mơ hình nhỏ làm tiền để thiết kế mạch khác lớn Và nay, việc sử dụng hình LED phổ biến, điển hình biển quảng cáo, logo công ty, cửa hàng, áp phích v.v… Hình 1.1 Biển quảng cáo sử dụng hình LED Hình 1.2 Ứng dụng hình LED hiển thị Logo 1.2 Các khối chức sản phẩm 1.2.1 Khối mạch nguồn Khối mạch chỉnh lưu: Sử dụng diode cầu 5A để chỉnh lưu điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng ta lấy 12V Chúng kết hợp với tụ chỉnh lưu để tạo điện áp DC có giá trị 15V Sử dụng IC 7805 để chuyển điện áp đầu vào 15V thành điện áp có mức 5V IC cho dòng 500mA – 1A Hình 1.3 Khối mạch nguồn 5V 1.2.2 Khối mạch Led Khối đèn Led ma trận 8x8 gắn song song với chip IC Max 7219 sử dụng cổng giao tiếp SPI (gồm chân LCK, SS, DIN, LOAD) với mạch nạp Có khả đọc nối tiếp từ Master dịch song song để đưa tín hiệu khối đèn Led Hình 1.4 Khối IC Max 7219 Led ma trận 8x8 1.2.3 Khối trung tâm - Sử dụng Atmega 16 phần mềm lập trình CodeVisionAVR đồng thời kết nối với tạo dao động thạch anh 16MHz với mạch nạp giao tiếp qua cổng SPI Có chức điều khiển tồn hoạt động thiết bị bao gồm nhận thông tin từ bàn phím, đưa tín hiệu qua cổng SPI cho Led ma trận 8x8 Hình 1.5 Khối xử lí trung tâm sử dụng Atmega 16 Chương 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 2.1 Tiêu chí sản phẩm - Đối với sản phẩm để đọc giá trị từ bàn phím 3x4 sau hiển thị lên hình LED ma trận 8x8 có tiêu chí sau: + Sản phẩm hoạt động hiển thị kí từ vừa nhập từ bàn phím 3x4 lên hình LED ma trận 8x8 + Có sơ đồ dây, layout thiết kế phù hợp, đảm bảo tính thẩm mỹ + Các múi hàn đẹp, gòn gàng Cố định chắn linh kiện 2.2 Nguyên lí hoạt động mạch - Khi cấp nguồn điện 9-12V DC mạch hoạt động Đầu tiên, nhập kí tự mà hiển thị lên hình LED ma trận 8x8 - Sau mạch điều khiển trung tâm AVR Atmega 16 xử lí xuất thơng tin thông qua IC MAX 7219 sử dụng giao thức SPI 2.3 Cấu trúc phần cứng hệ thống 2.3.1 Vi điều khiển trung tâm AVR Atmega16 - AVR Atmega16 họ vi điều khiển hãng Atmel sản xuất (Atmel nhà sản xuất dòng vi điều khiển 89C51 mà bạn nghe đến) AVR chip vi điều khiển bits với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa-RISC(Reduced Instruction Set Computer), kiểu cấu trúc thể ưu xử lí Một vài đặc điểm ATMEGA16: Bộ vi điều khiển bit hiệu cao, công suất thấp AVR®  Kiến trúc RISC nâng cao + Hệ thống hộ trợ mạnh mẽ, thực chu kỳ đồng hồ đơn + Hoạt động tĩnh hồn tồn Thơng lượng hoạt động 16 MHz + Hệ số nhân chu kỳ chip  Chương trình ghi nhớ liệu chương trình khơng biến đổi + 16K byte flash tự lập trình hệ thống, độ bền: 10.000 chu kỳ ghi / xóa + Phần mã khởi động tùy chọn với bit khóa độc lập + Lập trình hệ thống chương trình khởi động chip + Khóa lập trình để bảo mật phần mềm  Đặc điểm ngoại vi + Hai đếm thời gian / đếm bit với đếm trước chế độ so sánh riêng biệt + Một Bộ đếm thời gian / Bộ đếm 16 bit với Bộ đếm trước, Chế độ so sánh Chụp riêng biệt + Bộ đếm thời gian thực với dao động riêng va có bốn kênh PWM + Giao diện nối tiếp hai dây định hướng Byte + Giao diện nối tiếp Master / Slave SPI, I2C USART + Hẹn theo dõi lập trình với Bộ tạo dao động chip riêng  Điện áp hoạt động: 4,5 - 5,5V + Tốc độ hoạt động: - 16 MHz - AVR Atmega16 so với chip vi điều khiển bits khác, AVR có nhiều đặc tính hẳn, tính ứng dụng (dễ sử dụng) đặc biệt chức năng: - Thiết bị lập trình (mạch nạp) cho AVR đơn giản, có loại mạch nạp cần vài điện trở làm số AVR hỗ trợ lập trình on – chip bootloader khơng cần mạch nạp Bên cạnh lập trình ASM, cấu trúc AVR thiết kế tương thích C - Nguồn tài nguyên source code, tài liệu, application note…rất lớn internet 2.3.2 IC Max 7219 MAX7219 IC điều khiển LED số đoạn tối đa chữ số LED ma trận IC bao gồm giả mã BCD, mạch quét đa kênh, trình điều khiển phân đoạn chữ số RAM tĩnh lưu trữ chữ số Chỉ cần điện trở bên ngồi để hạn dòng cho tất đèn LED IC MAX7219 cho phép người dùng chọn giải mã codeB không giải mã cho chữ số Dải điện áp hoạt động 4V ~ 5.5V Dòng điện hoạt động 330mA Tốc độ quét thị(quét chữ số) 800Hz Điện áp logic đầu vào mức cao 3.5V Điện áp logic đầu vào mức thấp 0.8V Kiểu chân DIP 24 / SOP 24 2.3.4 Led matrix Led matrix ứng dụng sử dụng rộng rãi dùng học tập hiển thị chữ, hiển thị hình ảnh, làm biển quảng cáo, làm đồng hồ Là loại led có kích thước 5mm có 64 bóng bao gồm hàng cột 12 chân dễ dàng lắp đặt sử dụng Số hàng Số cột Số chân 16 2.4 Sơ đồ mạch Hình 2.1 Sơ đồ ngun lí mạch mơ phần mềm Proteus Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lí mạch mơ phần mềm Orcad Capture 10 Chương 3: KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG VÀ ĐÁNH GIÁ 3.1 Kết thực sản phẩm danh mục linh kiện sử dụng - Mạch vẽ phần mềm Layout 9.2 dựa vẽ Capture Ordcad xếp, điều chỉnh, dây cách lí Hình 3.1 Mạch in sản phẩm thực tế Danh mục linh kiện sử dụng: 11 3.2 Ưu, nhược điểm sản phẩm 3.2.1 Ưu điểm - Mạch gọn gàng tối ưu hoá sử dụng chân linh kiện - Có thể sử dụng làm tảng đề phát triển đề tài Led lớn - Sản phẩm mô phỏng, thiết kế đầy đủ Tạo tiền đề đầy đủ để ứng dụng nhiều 3.2.2 Nhược điểm - Các múi hàn thơ, chưa đảm bảo thẩm mĩ cao - Sự phân bố linh kiện chưa tinh tế đảm bảo diện tích - Chức mạch đơn giản, chưa phát triển mạnh 3.4 Hướng phát triển ứng dụng đề tài Mặc dù nhóm chúng em cố gắng, dồn nhiều công sức tâm huyết Tuy nhiên, đề tài thử nghiệm quy mô nhỏ, hiển thị hình LED ma trận 8x8 Để đề tài phát triển ứng dụng thực tiễn nhóm em đề số hướng phát triển sau: + Nghiên cứu phát triển mạch ma trận LED lớn hơn, có tốc độ đọc xử lí nhanh + Có thể hiển thị chuỗi kí tự, chạy chữ, tạo nhiều hiệu ứng đẹp + Cải tiến, nâng cấp linh kiện để sản phẩm hoạt động tốt bền bỉ với tuổi thọ + Tìm sâu, hiểu rõ cách làm ứng dụng có thị trường để tiếp thu, học hỏi áp dụng vào đề tài nhóm 3.5 Tổng kết chương Trong chương nhóm hồn thiện sản phẩm đầy đủ tiêu chí tiêu chuẩn mà đề tài đặt đồng thời đánh giá sản phẩm, kết thực hiện, phân tích ưu nhược điểm tồn thiết bị đưa hướng phát triển cho sản phẩm sau 12 KẾT LUẬN Đề tài “Mạch vi điều khiển AVR thực chức đọc giá trị từ bàn phím ma trận 3x4 hiển thị ký tự tương ứng lên hình LED ma trận 8x8” Là đề tài có tính ứng dụng cao, phát triển sử dụng phổ biến Tuy nhiên tồn số nhược điểm giá thiết kế, chế tạo đắt đỏ, tuổi thọ sử dụng thấp, cấu trúc phức tạp dễ bị lỗi hoạt động Để mạch hồn thiện tích hợp nhiều kiến thức lí thuyết thực hành học phần Thực tập sở, để nhóm vững hành trang, đào sâu nghiên cứu học hỏi Bên cạnh điều làm kiến thức chúng em hạn hẹp, thời gian tiếp xúc, luyện tập hàn Vì vậy, đề tài nhóm nhiều vấn đề nhược điểm mang tính thử nghiệm Dựa hướng phát triển đề tài mà nhóm đặt nhóm chúng em cố gắng phát triển phát triển sản phẩm ngày hồn thiện có tính ứng dụng Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! 13 ... với sản phẩm để đọc giá trị từ bàn phím 3x4 sau hiển thị lên hình LED ma trận 8x8 có tiêu chí sau: + Sản phẩm hoạt động hiển thị kí từ vừa nhập từ bàn phím 3x4 lên hình LED ma trận 8x8 + Có sơ đồ... phẩm sau 12 KẾT LUẬN Đề tài Mạch vi điều khiển AVR thực chức đọc giá trị từ bàn phím ma trận 3x4 hiển thị ký tự tương ứng lên hình LED ma trận 8x8 Là đề tài có tính ứng dụng cao, phát triển sử... phẩm thực tế 14 LỜI MỞ ĐẦU Đến với đề tài kết thúc học phần bọn em chọn đề tài thiết kế Mạch vi điều khiển AVR thực chức đọc giá trị từ bàn phím ma trận 3x4 hiển thị kí tự tương ứng lên