Luận văn: Thiết kế và thi công mạch quang báo dùng EPROM

Tham khảo luận văn - đề án ''luận văn: thiết kế và thi công mạch quang báo dùng eprom'', luận văn - báo cáo, điện - điện tử - viễn thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Luận văn Thiết kế thi công mạch quang báo dùng EPROM Svth: Vương Kiến Hưng Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang PHẦN I: MỞ ĐẦU I LỜI GIỚI THIỆU: Ngày nay, trước bước vào hiệu sách, bạn biết hiệu sách bán loại sách gì, có loại sách mà cần mua không… nhờ vào bảng đèn quang báo bắt mắt đặt trước cửa hiệu Hoặc vào sân bay bạn biết giấc chuyến bay, thông báo ngắn phi trường, … nhờ vào quang báo Đơi ngồi đường thành phố lúc đêm, bạn thấy bảng quang báo lớn với hình ảnh cử động li Coca Cola sủi bọt, logo sản phẩm xuất theo nhiều kiểu (tràn từ lên, từ xuống, lan dần từ trái qua phải, từ phải qua trái, …) Như quang báo ngày đưa vào sử dụng nhiều lĩnh vực khác như: giới thiệu sản phẩm, thông báo tin tức (thay cho tin giấy)… Với ứng dụng rộng rãi vậy, ta thử tìm hiểu xem mạch quang báo gồm gì, nguyên lý hoạt động sao,… qua đề tài “Thiết kế thi công mạch quang báo dùng EPROM” II GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Như giới thiệu trên, quang báo hiển thị hình ảnh cử động khơng gói gọn việc hiển thị chữ Tuy nhiên, điều kiện có hạn nên đề tài giới hạn việc hiển thị chữ chạy, chớp tắt với màu chữ thay đổi theo ý người viết chương trình Svth: Vương Kiến Hưng Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang PHẦN II: GIỚI THIỆU VỀ MẠCH QUANG BÁO VÀ CÁC IC CÓ LIÊN QUAN ĐẾN MẠCH CHƯƠNG : GIỚI THIỆU MẠCH QUANG BÁO Có nhiều cách để làm mạch quang báo: dùng IC rời, dùng EPROM, dùng vi xử lý dùng máy vi tính để điều khiển mạch Nếu dùng IC rời ta sử dụng IC giải đa hợp (Demultiplexer) kết hợp với Diode để làm thành mạch ROM (kiểu ROM gọi Made Home) Chương trình cho loại ROM tạo cách xếp vị trí Diode ma trận, cần thay đổi chương trình phải thay đổi lại vị trí Diode (thay đổi phần cứng) Dung lượng nhớ kiểu thay đổi theo kích thước mạch, kích thước lớn dung lượng lớn (vì tăng dung lượng phải thêm IC giải đa hợp, thêm Diode nên kích thước mạch tăng lên) Nếu muốn đủ nhớ để chạy mạch quang báo bình thường kích thước mạch phải lớn nên giá thành lên cao, độ phức tạp tăng lên Do đó, dạng ROM khơng đáp ứng yêu cầu mạch quang báo Khi thay IC rời EPROM kích thước mạch giá thành giảm đáng kể Kích thước EPROM không tăng theo dung lượng nhớ Ngồi ra, muốn thay đổi chương trình hiển thị ta việc viết chương trình (thay đổi phần mềm) nạp vào EPROM thay EPROM cũ EPROM có chứa chương trình cần thay đổi Việc thay đổi chương trình kiểu thực đơn giản nhiều so với cách dùng IC rời Đặc biệt, có yêu cầu hiển thị hình ảnh việc sử dụng EPROM để điều khiển hợp lý nhất, đơn giản nhiều so với việc dùng vi xử lý máy vi tính để điều khiển Điều giải thích sau: vi xử lý máy vi tính muốn giao tiếp với bên ngồi phải thơng qua chương trình IC ngoại vi cịn EPROM giao tiếp trực tiếp khơng cần chương trình điều khiển Vì phải dùng chương trình nên tín hiệu điều khiển đưa ngồi tuần tự, khơng liên tục EPROM nên muốn hiển thị hình ảnh gặp nhiều khó khăn (do hiển thị hình ảnh cần quét hàng lẫn cột, tín hiệu điều khiển xuất nên khó đồng quét hàng cột, từ gây khó khăn cho việc hiển thị hình ảnh bảng đèn) Khi vi xử lý tham gia vào mạch quang báo có nhiều chức hơn, tiện lợi đắt tiền Với kit vi xử lý điều khiển quang báo ta thay đổi chương trình hiển thị cách dễ dàng cách nhập chương trình vào RAM (thay đổi chương trình kit, khơng cần phải tháo IC nhớ đem nạp chương trình EPROM) Do vi xử lý có nhiều chức nên việc đổi màu cho bảng đèn thực cách dễ dàng Tuy nhiên, sử dụng vi xử lý để làm mạch quang báo giá thành mạch lại tăng lên nhiều so với sử dụng EPROM kit vi xử lý cần phải có EPROM lưu chương trình điều khiển cho vi xử lý, IC ngoại vi (giao tiếp bàn phím, hiển thị,…), RAM để nhớ chương trình, phím nhập liệu (do có phím nên kích thước mạch tăng lên nhiều)… Ngoài ra, vi xử lý phải gởi liệu IC ngoại vi (thường 8255A) điều khiển việc hiển thị bảng đèn nên cần hiển thị hình ảnh cách dùng vi xử lý phức tạp nhiều so với dùng EPROM (như giải thích trên) Ngồi ra, mạch quang báo cịn điều khiển máy vi tính Tuy nhiên, dùng máy tính để điều khiển quang báo đắt tiền, chiếm diện tích lớn mà chất lượng hiển thị không so với dùng EPROM Svth: Vương Kiến Hưng Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang Qua phương án nêu cách sử dụng EPROM chọn đáp ứng yêu cầu mạch quang báo bình thường, giá thành lại rẻ mạch điện đơn giản so với dùng kit vi xử lý dùng máy vi tính, việc thay đổi chương trình dễ dàng nhiều so với việc can thiệp vào phần cứng cách dùng IC rời Dưới sơ đồ khối mạch quang báo dùng EPROM với màu chữ thay đổi tuỳ theo chương trình nạp vào EPROM Svth: Vương Kiến Hưng Đồ án tố t nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH QUANG BÁO DÙNG EPROM DAO ĐỘNG TẠO ĐỊA CHỈ GIẢI MÃ HIỂN THỊ (EPROM) ĐỆM NGÕ RA (HÀNG) THÚC CÔNG SUẤT (HÀNG) BẢNG ĐÈN (MA TRẬN LED) ĐIỀU KHIỂN MÀU GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ CHỐT DỮ LIỆU (I) ĐỆM NGÕ RA CỘT (I) THÚC CÔNG SUẤT CỘT (I) CHỐT DỮ LIỆU (II) ĐỆM NGÕ RA CỘT (II) THÚC CÔNG SUẤTCỘT (II) NGUỒN Svth: Vương Kiến Hưng Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang * CHỨC NĂNG CÁC KHỐI - Dao động – tạo địa chỉ: tạo xung vuông đưa vào đếm để tạo địa cho giải mã hiển thị (EPROM) đồng thời đưa xung điều khiển đến giải mã địa - Giải mã địa chỉ: nhận xung điều khiển từ dao động – tạo địa chỉ, từ đưa tín hiệu cho phép cột LED bảng đèn (ma trận LED) phép sáng Tại thời điểm đưa xung cho phép có cột LED tương ứng với vị trí xung phép sáng Tín hiệu cho phép đưa đến hai chốt liệu - Các chốt liệu (I), (II): nhận liệu ngõ vào từ giải mã địa chỉ, nhận tín hiệu cho phép từ giải mã màu Hai chốt có ngõ vào điều khiển đảo nên thời điểm có chốt phép xuất liệu Quy định: chốt (I) ứng với cột LED xanh, chốt (II) ứng với cột LED đỏ - Các đệm ngõ (cột, hàng): cách li tải mạch trước Bộ đệm có tác dụng làm tăng dịng điện ngõ - Các thúc công suất (cột, hàng): khuếch đại dòng điện, bảo đảm cung cấp đủ dòng điện cho mạch phía sau khơng làm q dịng mạch phía trước - Giải mã hiển thị (EPROM): nhận địa từ dao động – tạo địa chỉ, đưa liệu để hiển thị bảng đèn đồng thời đưa tín hiệu điều khiển đến điều khiển màu - Bộ điều khiển màu: nhận tín hiệu từ EPROM từ đưa tín hiệu cho phép chốt làm việc, chốt ngưng làm việc - Bảng đèn (ma trận LED): nhận đồng thời hai tín hiệu từ thúc hàng cột để từ cho phép LED bảng phép sáng, LED không phép sáng - Khối nguồn: bảo đảm cung cấp đủ dịng cho tồn mạch thân khơng bị q dịng Svth: Vương Kiến Hưng Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CÁC IC SỐ LIÊN QUAN ĐẾN MẠCH ĐIỆN I IC 4060: IC 4060 đếm/bộ chia (Counter/Divider) nhị phân không đồng với 14 tầng Flip-Flop Mạch dao động gồm chân nối là: RS, RTC, CTC; tất ngõ (10 ngõ từ O3~O9, O11~O13) đệm sẵn từ bên trước đưa Quan trọng hết chân Master Reset (MR) dùng để cấm mạch dao động làm việc reset mạch đếm Khi chân MR mức logic cao, reset mạch đếm làm tất ngõ đếm mức logic thấp, việc reset hoàn toàn độc lập với ngõ vào khác (bất chấp trạng thái logic ngõ vào lại) IC 4060 có sơ đồ chân sơ đồ chức sau: 10 RTC CTC 11 RS CP CD 12 MR 14 – STAGE BINARY COUNTER O3 O4 O5 O6 O7 O8 O9 O11 O12 O13 14 13 15 SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG CỦA IC 4060 16 15 14 13 12 11 10 VDD O9 O7 O8 MR RS RTC CTC 4060 O11 O12 O13 O5 O4 O6 O3 VSS SƠ ĐỒ CHÂN IC 4060 Chức chân sau: VDD, VSS: cung cấp nguồn cho IC (ở mạch VDD nối đến +5V, VSS nối đến 0V) MR: master reset, dùng khóa mạch dao động bên IC reset đếm Khi chân tác động tất ngõ IC bị kéo mức logic thấp RS: clock input/oscillator pin, chân có hai chức năng: dùng mạch dao động từ bên ngồi IC có nhiệm vụ nhận xung, dùng mạch dao động bên IC thành phần mạch dao động (kết hợp với chân RTC, CTC) RTC: oscillator pin, chân tạo dao động (kết hợp với chân khác) Khi dùng mạch dao động R-C đầu điện trở nối với chân CTC: external capacitor connection, chân tạo dao động (kết hợp với chân khác) Khi IC 4060 dao động với mạch R-C (dùng dao động bên IC) chân nối với đầu tụ điện Svth: Vương Kiến Hưng Đồ án tốt nghiệp Gvhd: Nguyễn Phương Quang O3 - O9, O11 - O13: counter outputs, ngõ IC Các ngõ không liên tục mà bị nhảy cấp hai lần: ngõ O3 O0 (nhảy bỏ tầng Flip-Flop đầu tiên, khơng đưa tầng ngồi), ngõ từ O9 đến O11 (khơng có chân O10 ) Sơ đồ mô tả hoạt động bên 4060 vẽ sau: CTC RTC RS FF1 CP FF4 FF10 FF12 FF14 O CD O3 O13 O9 O11 Do xung Ck lấy ngõ (O3) IC 4060 chia qua tầng Flip-Flop cách tự động nên giản đồ thời gian vẽ bắt đầu có xung Ck thứ tác động vào IC MR Giản đồ thời gian IC 4060 sau: Ck MR O3 O4 O12 O13 Cấu trúc phần tử mạch dao động 4060 cho phép thiết kế mạch dao động làm việc với tụ-điện trở (mạch dao động R-C) làm việc với thạch anh Ngoài ra, ta thay mạch dao động bên tín hiệu xung đồng hồ từ bên đưa vào chân RS, dùng xung Ck từ bên ngồi đếm hoạt động có cạnh xuống xung tác động * Mạch dao động 4060 dùng tụ-điện trở ráp sau: MR\ Svth: Vương Kiến Hưng C R Rt Ct Với Rt