Thiết kế và thi công bộ hiển thị ba chiều

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ HIỂN THỊ BA CHIỀU SVTH : ĐỒNG NGUYỄN QUANG VŨ MSSV : 20762104 GVHD : TS.TRẦN THANH TRANG TP Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2012 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử - Khóa 2007 GVHD : T.s Trần Thanh Trang LỜI MỞ ĐẦU Trong trình đất nước tiến hành cơng nghiệp hóa đại hóa để trở thành nước cơng nghiệp phát triển khơng thể thiếu đóng góp ngành Điện - Điện Tử Bởi sản phẩm ngành điện tử mang tính tự động hóa cao mang lại giá trị lợi ích kinh tế cho xã hội Đương nhiên , để làm việc khơng thể khơng nói đến đóng góp kỹ sư điện tử họ người hàng ngày nghiên cứu đổi công nghệ trực tiếp điều khiển máy móc, dây chuyền nhà máy để tạo sản phẩm mang lại hiệu kinh tế cao Thông qua kiến thức học yêu cầu đào tạo nhà trường, em xin thực Đồ án tốt nghiệp với đề tài : “ BỘ HIỂN THỊ BA CHIỀU ” Trong đồ án có sử dụng kiến thức điện tử tương tự số, kỹ thuật vi điều khiển …… nhằm ứng dụng kiến thức học vào thực tế sống Do thời lượng môn học kiến thức cịn hạn chế nên q trình thực đồ án khơng tránh khỏi sai sót, em mong nhận quan tâm đóng góp ý kiến quý Thầy cô bạn bè để ngày tiến SVTH : Đồng Nguyễn Quang vũ MSSV : 20762104 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điên tử Khóa 2007 GVHD :T.s Trần Thanh Trang LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy cô ngành Điện – Điện tử tận tình dạy dỗ suốt bốn năm học đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy (T.s) Trần Thanh Trang khoa Xây dựng Điện trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh Trong suốt thời gian thực đồ án, bận rộn thầy giành nhiều thời gian tâm huyết việc hướng dẫn em thực đồ án Thầy cung cấp cho em nhiều hiểu biết lĩnh vực em bắt đầu thực đồ án Trong trình thực đồ án thầy ln định hướng, góp ý sửa chữa chổ sai giúp em hoàn thành tốt đồ án giao Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Xây dựng Điện thầy cô trường giảng dạy, giúp đỡ chúng em suốt năm học vừa qua Chính thầy xây dựng cho chúng em kiến thức tảng giúp em hồn thành đồ án công việc sau Sinh viên thực Đồng Nguyễn Quang Vũ SVTH : Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV : 20762104 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điên tử Khóa 2007 GVHD :T.s Trần Thanh Trang MỤC LỤC CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHƯƠNG : VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A .2 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 14 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH PHẦN CỨNG 19 4.1 SƠ ĐỒ KHỐI .19 4.2 CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI 19 CHƯƠNG 5: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 26 5.1 TỔ CHỨC CHƯƠNG TRÌNH .26 5.2 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN .26 CHƯƠNG :HƯỚNG MỞ RỘNG ĐỀ TÀI VÀ KẾT LUẬN 66 SVTH : Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV : 20762104 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điên tử Khóa 2007 GVHD :T.s Trần Thanh Trang DANH MỤC CÁC HÌNH , BẢNG TRONG ĐỒ ÁN Hình 2.1 : Sơ đồ chân pic 16F877A Hình 2.2 : Sơ đổ khối Pic 16F877A Hình 2.3 : Sơ đồ tạo dao động cho Pic 16F877A Hình 2.4 : Sơ đồ chế độ giao động RC Hình 2.5 : Sơ đồ tổ chức nhớ chương trình Pic 16F877A Hình 3.1 : Hình thực tế LM7805 Hình 3.2 : Cấu tạo LED đơn Hình 3.3 : Sơ đồ chân D718 Hình 3.4 : Sơ đồ chân B562 Hình 3.5 : Ic ULN2803 sơ đồ chân Hình 3.6 : Ic 74HC595 sơ đồ chân Hình 3.7 : Sơ đồ hoạt động chip Ic 74HC595 Hình 4.1 : Sơ đồ khối phần cứng Hình 4.2 : Sơ đồ nguyên lý khối nguồn Hình 4.3 : Hình chụp mạch thực tế khối nguồn Hình 4.4 : Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Hình 4.5 : Hình chụp mạch thực tế khối điều khiển Hình 4.6 : Sơ đồ nguyên lý khối B562 Hình 4.7 : Hình chụp mạch thực tế khối B562 Hình 4.8 : Sơ đồ nguyên lý khối74HC595 ULN2803 Hình 4.9 : Hình chụp mạch thực tế khối74HC595 ULN2803 Hình 4.10 : Hình chụp thực tế khối LED Hình 5.1 : Lưu đồ giải thuật chương trình Hình 5.2 : Lưu đồ giải thuật hiệu ứng Hình 5.3 : Lưu đồ giải thuật hiệu ứng Hình 5.4 : Lưu đồ giải thuật hiệu ứng Hình 5.5 : Lưu đồ giải thuật hiệu ứng Hình 5.6 : Lưu đồ giải thuật hiệu ứng SVTH : Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV : 20762104 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điên tử Khóa 2007 Hình 5.7 : Lưu đồ giải thuật hiệu ứng Hình 5.8 : Lưu đồ giải thuật hiệu ứng Bảng 2.1 :Bàng tóm tắt ghi liên quan đến Port A Bàng 2.2 :Bàng tóm tắt ghi liên quan đến Port B Bảng 2.3 : Bàng tóm tắt ghi liên quan đến Port C Bảng 2.4 : Bàng tóm tắt ghi liên quan đến Port D Bảng 2.5 : Bàng tóm tắt ghi liên quan đến Port E Bảng 2.6 : Bảng tổ chức nhớ liệu Pic 16F877A Bảng 2.7 : Bảng ghi trạng thái Pic 16F877A Bảng 2.8 : Bảng ghi tùy chọn Pic 16F877A Bàng 2.9 : Bảng ghi điều khiển ngắt INTCON Bảng 2.10 : Bảng ghicho phép ngắt ngoại vi Bảng 2.11 : Bảng ghi cờ ngắt ngoại vi PIR1 Bảng 2.12 : Bảng ghi cho phép ngắt ngoại vi PIE2 Bảng 2.13 : Bảng ghi cờ ngắt ngoại vi SVTH : Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV : 20762104 GVHD :T.s Trần Thanh Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử – Khóa 2007 GVHD: T.s Trần Thanh Trang CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài: Hiện kinh tế phát triển cách mạnh mẽ, bên cạnh phương pháp quảng cáo phát triển khơng ngừng Bất kỳ cửa hàng hay công ty muốn làm cho thương hiệu thật bật mắt khách hàng Đó lý mà bảng hiệu hay bảng quảng cáo đầu tư chăm chút nhiều, cho thật đẹp bắt mắt Với tiến khoa học kỹ thuật hộp đèn quảng cáo neon đi, thay vào bảng hiệu thiết kế Led ( cụ thể Led siêu sáng ) Từ bảng hiệu thiết kế cách ghép Led đơn lại với nhau, với hiệu ứng đẹp mắt Đến bảng Led ma trận gây ấn tượng mạnh cho người xem Ưu điểm Led siêu sáng nhỏ, nhẹ, bền, có độ sáng cao mà lại tiêu thụ điện Có thể linh động q trình thiết kế quảng cáo theo yêu cầu khách hàng Đề tài em chọn thiết kế mơ hình “Khối led 3D” Từ Led đơn xắp xếp lại thành khối Led lập phương 8x8x8=512 bóng Led Đây mơ hình nhỏ mở rộng trở thành thiết bị quảng cáo trang trí đẹp mắt 1.2 Mục đích nghiên cứu: Cố gắng nghiên cứu phát triển nhiều hiệu ứng cho khối Led để trở nên bắt mắt Có thể nghiên cứu mở rộng khối Led Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu: Khối Led điều khiển vi điều khiển Pic 16F877A, số IC transistor khác như: ULN 2803, 7805,74HC595… Đề tài nghiên cứu giới hạn chức vi điều khiển IC, transistor để phục vụ cho việc điều khiển khối Led 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Về mặt khoa học: Đề tài nghiên cứu chức cách sử dụng Vi điều khiển Pic 16F877A IC transistor khác Về mặt thực tiễn: Đề tài nghiên cứu khối Led dùng làm quảng cáo sử dụng để trang trí 1.4 Hướng nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu hoạt động vi điều khiển Pic 16F877A IC, transistor khác Cách thiết kế khối led cho đẹp chắn Cách điều khiển khối Led cách tạo nhiều hiệu ứng đẹp mắt… SVTH: Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV: 20762104 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử – Khóa 2007 GVHD: T.s Trần Thanh Trang CHƯƠNG GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A 2.1 Sơ lược vi điều khiển PIC 16F877A : PIC 16F877A dòng PIC phổ biến (đủ mạnh tính năng, 40 chân, nhớ đủ cho hầu hết ứng dụng thông thường) Cấu trúc tổng quát PIC 16F877A sau: - K Flash ROM - 368 Bytes RAM - 256 Bytes EEPROM - ports (A, B, C, D, E) vào với tín hiệu điều khiển độc lập - định thời bits (Timer Timer 2) - Một định thời 16 bits (Timer 1) hoạt động chế độ tiết kiệm lượng (SLEEP MODE) với nguồn xung Clock - bô CCP( Capture / Compare/ PWM) - biến đổi AD 10 bits, ngõ vào - so sánh tương tự (Compartor) - định thời giám sát (WatchDog Timer) - Một cổng song song bits với tín hiệu điều khiển - Một cổng nối tiếp - 15 nguồn ngắt - Có chế độ tiết kiệm lượng - Nạp chương trình cổng nối tiếp ICSP(In-Circuit Serial Programming) - Được chế tạo cơng nghệ CMOS - 35 tập lệnh có độ dài 14 bits - Tần số hoạt động tối đa 20MHz SVTH: Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV: 20762104 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử – Khóa 2007 GVHD: T.s Trần Thanh Trang 2.2 Sơ đồ chân PIC 16F877A : Hình 2.1 : Sơ đồ chân pic 16F877A SVTH: Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV: 20762104 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử – Khóa 2007 GVHD: T.s Trần Thanh Trang 2.3 Sơ đồ khối : Hình 2.2 : Sơ đồ khối Pic 16F877A SVTH: Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV: 20762104 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử – Khóa 2007 GVHD: T.s Trần Thanh Trang delay_ms(15); //duy trì 15ms mangcot3(); //sáng mảng cột delay_ms(15); //duy trì 15ms mangcot4(); //sáng mảng cột delay_ms(15); //duy trì 15ms mangcot5(); //sáng mảng cột delay_ms(15); //duy trì 15ms mangcot6(); //sáng mảng cột delay_ms(15); //duy trì 15ms mangcot7(); //sáng mảng cột delay_ms(15); //duy trì 15ms mangcot8(); //sáng mảng cột delay_ms(15); //duy trì 15ms ////////////////////NGUOC LAI mangcot8(); delay_ms(15); mangcot7(); delay_ms(15); mangcot6(); delay_ms(15); mangcot5(); delay_ms(15); mangcot4(); delay_ms(15); mangcot3(); delay_ms(15); mangcot2(); delay_ms(15); mangcot1(); delay_ms(25); } } SVTH: Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV: 20762104 59 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử – Khóa 2007 GVHD: T.s Trần Thanh Trang 5.2.8 Hiệu ứng : Tám Led hàng ngang chạy ngẫu nhiên tạo hiệu ứng đẹp mắt Hiệu ứng Tích cực mảng cột 1,tích cực hàng (sáng Led tần mảng cột 1) Tích cực mảng cột 2,tích cực hàng (sáng Led tần mảng cột 2) Làm tương tự để sáng Led tróng tần S Tăng j =10 j = 10 ? Đ Kết thúc Hình 5.8 : Lưu đồ hiệu ứng Chương trình hiệu ứng viết C : void cheo18() //sáng Led hàng cột 1,rồi hàng cột đến hàng cột {mangcot1(); //tích cực cột mảng cột output_b(0xfe); //tích cực hàng delay_ms(20); //duy trì 20ms mangcot2(); //tích cực cột mảng cột output_b(0xfd); //tích cực hàng SVTH: Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV: 20762104 60 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử – Khóa 2007 GVHD: T.s Trần Thanh Trang delay_ms(20); //duy trì 20ms mangcot3(); // tương tự output_b(0xfb); delay_ms(20); mangcot4(); output_b(0xf7); delay_ms(20); mangcot5(); output_b(0xef); delay_ms(20); mangcot6(); output_b(0xdf); delay_ms(20); mangcot7(); output_b(0xbf); delay_ms(20); mangcot8(); output_b(0x7f); delay_ms(20); } void ngangtan881()// sáng Led hàng cột đến hàng cột {mangcot7(); output_b(0x7f); delay_ms(20); mangcot6(); output_b(0x7f); delay_ms(20); mangcot5(); output_b(0x7f); delay_ms(20); mangcot4(); output_b(0x7f); delay_ms(20); mangcot3(); output_b(0x7f); delay_ms(20); mangcot2(); output_b(0x7f); delay_ms(20); mangcot1(); output_b(0x7f); delay_ms(20); output_b(0xff); delay_ms(1); } void ngangtan818()// sáng Led hàng cột đến hàng cột {mangcot2(); output_b(0x7f); SVTH: Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV: 20762104 61 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử – Khóa 2007 GVHD: T.s Trần Thanh Trang delay_ms(20); mangcot3(); output_b(0x7f); delay_ms(20); mangcot4(); output_b(0x7f); delay_ms(20); mangcot5(); output_b(0x7f); delay_ms(20); mangcot6(); output_b(0x7f); delay_ms(20); mangcot7(); output_b(0x7f); delay_ms(20); mangcot8(); output_b(0x7f); delay_ms(20); output_b(0xff); delay_ms(1); } void xuongmangcot1() // sáng Led hàng cột đến hàng cột {mangcot1(); output_b(0xbf); delay_ms(20); mangcot1(); output_b(0xdf); delay_ms(20); mangcot1(); output_b(0xef); delay_ms(20); mangcot1(); output_b(0xf7); delay_ms(20); mangcot1(); output_b(0xfb); delay_ms(20); mangcot1(); output_b(0xfd); delay_ms(20); mangcot1(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot1(); output_b(0xff); delay_ms(1); } SVTH: Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV: 20762104 62 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử – Khóa 2007 GVHD: T.s Trần Thanh Trang void xuongmangcot8() // sáng Led hàng cột đến hàng cột {mangcot8(); output_b(0xbf); delay_ms(20); mangcot8(); output_b(0xdf); delay_ms(20); mangcot8(); output_b(0xef); delay_ms(20); mangcot8(); output_b(0xf7); delay_ms(20); mangcot8(); output_b(0xfb); delay_ms(20); mangcot8(); output_b(0xfd); delay_ms(20); mangcot8(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot8(); output_b(0xff); delay_ms(1); } void cheo81() // sáng Led hàng cột đến hàng cột {mangcot7(); output_b(0xfd); delay_ms(20); mangcot6(); output_b(0xfb); delay_ms(20); mangcot5(); output_b(0xf7); delay_ms(20); mangcot4(); output_b(0xef); delay_ms(20); mangcot3(); output_b(0xdf); delay_ms(20); mangcot2(); output_b(0xbf); delay_ms(20); mangcot1(); output_b(0x7f); delay_ms(20); SVTH: Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV: 20762104 63 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử – Khóa 2007 GVHD: T.s Trần Thanh Trang } void ngangtan118() // sáng Led hàng cột đến hàng cột {mangcot2(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot3(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot4(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot5(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot6(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot7(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot8(); output_b(0xfe); delay_ms(20); output_b(0xff); delay_ms(1); } void ngangtan181() // sáng Led hàng cột đến hàng cột {mangcot7(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot6(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot5(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot4(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot3(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot2(); output_b(0xfe); delay_ms(20); mangcot1(); output_b(0xfe); SVTH: Đồng Nguyễn Quang Vũ MSSV: 20762104 64 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện tử – Khóa 2007 GVHD: T.s Trần Thanh Trang delay_ms(20); output_b(0xff); delay_ms(1); } void hieuung7 ()////////8 LED HANG NGANG CHAY NGAU NHIEN {for(j=0;j