Báo cáo thực tập: THIẾT KẾ BẢNG ĐÈN QUẢNG CÁO BẰNG LED ĐƠN

Để thực hiện được điều này, người ta có thể sử dụng nhiều cáchnhư dùng bảng đèn Led Ma trận, bảng đèn Led đơn…Nhận biết được vấn đề đó, chúng Em, Sinh viên chuyên nghành Điện -Điện Tử ,t

BÁO CÁO THỰC TẬP

TỐT NGHIỆP

Địa điểm: CÔNG TY TNHH ĐÓNG TÀU ĐẠI DƯƠNG

Giáo viên hướng dẫn: VŨ MINH VIỆT

M ỤC LỤC

M ỤC LỤC … … 2

PH ẦN I: MỞ ĐẦU……….3

A- ĐẶT VẤN ĐỀ………3

B- TÌM HIỂU NGUYÊN LÍ HIỂN THỊ……….4

PH ẦN II : SƠ ĐỒ MẠCH 5

2.1 SƠ ĐỒ KHỐI, SƠ ĐỒ MẠCH IN VÀ SƠ ĐỒ BỐ TRÍ LINH KIỆN TRÊN MẠCH IN 5

2.1.1 Sơ đồ khối………5

2.1.2 Sơ đồ bố trí mạch In……… 6

2.1.3 Sơ đồ bố trí các linh kiện trên mạch In……… 7

2.2 CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI 8

2.2.1 Khối điều khiển 8

2.2.2 Bộ đệm 12

2.2.4 Khối hiển thị ( Mạch đèn Led đơn ) 13

PHẦN III : CAC PHƯƠNG ÁN 14

3.1 BỘ ĐIỀU KHIỂN 14

3.2 BỘ ĐỆM 14

PHẦN IV : THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 16

4.1 LỰA CHỌN LINK KIỆN 16 4.2 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

4.3 THIẾT KẾ MẠCH 17

PH ẦN V : LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 18

LỜI NÓI ĐẦU

Tại thời điểm hiện nay, khi trên Thế Giới sự phát triển một cách mạnh mẽngày càng cao của Khoa học kĩ thuật , Công Nghệ Thông Tin hiện đại đã vàđang mang đến sự thay đổi to lớn trong Khoa Học và Công Nghệ cũng nhưtrong Đời sống hàng ngày Nhằm đáp ứng nền sản xuất mớiĐồng nghĩa với sựphát triển đó là việc kéo theo nhiều nghành,nhiều Hãng và nhiều nhà Sản xuất…cạnh tranh nhau về các mặt hàng cũng như các Sản phẩm mà Họ tạo ra.Một

trong những hình thức cạnh tranh đó chính là : “Hình thức Quảng Cáo”.Nhưng

trong thời đại hiện nay,có rất nhiều hình thức Thông tin Quảng cáo.Một trongnhững hình thức Quảng cáo có hiệu quả nhất và đang được sử dụng rộng rãi đó

là quảng cáo bằng bảng điện tử Trên các Bảng điện tử hiện nay thường là cácthông tin quảng cáo(là các dòng chữ hay hình ảnh) xuất hiện theo chu kì đượclập trình sẵn Để thực hiện được điều này, người ta có thể sử dụng nhiều cáchnhư dùng bảng đèn Led Ma trận, bảng đèn Led đơn…Nhận biết được vấn đề đó,

chúng Em, Sinh viên chuyên nghành Điện -Điện Tử ,trường Cao đẳng Cộng

Đồng Hải Phòng,dưới sự hướng dẫn, giảng dạy nhiệt tình của Thầy,Cô.Chúng

Em đã được học, được thực hành và bổ xung vào kiến thức của mình theo đúngchuyên nghành Để nâng cao nền tảng Lí thuyết cũng như thực hành đó,Nhóm

Em xin thực hành đề tài: ”THIẾT KẾ BẢNG ĐÈN QUẢNG CÁO BẰNG LEDĐƠN” Trong khuôn khổ đề tài này, nhóm em xin trình bày thiết kế Bảng quảng

cáo điện tử dung Led đơn có ứng dụng Vi điều khiển 89C51.

B TÌM HIỂUNGUYÊN LÍ HIỂN THỊ

Để hiển thị thông tin lên bảng quảng cáo trong một thời gian nhất định (đủ lâu để làm cho mắt người có thể lưu giữ được hình ảnh) thì thực chất ta sẽ làm cho các Led đơn của bảng điện tử lần lượt sáng lên trong trong 1 thời điểm được lập trình tính toán sẵn Dữ liệu từ vi điều khiển đưa ra hiển thị được trên bảng đèn theo một trật tự nhất định (hiển thị dữ liệu mà ta yêu cầu) thì dữ liệu gửi ra này phải được gửi qua Bộ đệm rồi sau đó đưa ra Bộ hiển thị Led đơn Dữ liệu về thông tin cần hiển thị sẽ được lưu trữ trong Rom của vi điều khiển, nó sẽ được lấy ra theo qui ước lập trình sẵn

Nhưng nếu chỉ hiển thị một thông tin tĩnh lên bảng quảng cáo thì sẽ gây ra sự nhàm chán và bị hạn chế rất nhiều trong việc truyền tải nội dung quảngcáo Và nếu chỉ để làm điều đó thôi thì cũng chưa cần phải sử dụng đến bảng quảng cáo điện tử

Để làm cho một bảng quảng cáo sinh động, bắt mắt hơn thì ta phải tạo nên các hiệu ứng hình ảnh cho nó Điều này được thực hiện dễ dàng trên cơ sở nguyên lý hiện thông tin tĩnh đã nêu ở trên

Quá trình hiển thị một thông tin với các hiệu ứng hình ảnh về cơ bản làmột quá trình hiển thị liên tiếp các thông tin (dữ liệu tĩnh) ở những vị trí và theo thứ tự khác nhau đã được tính toán để tạo nên được hiệu ứng cần thiết Ở bài nàynhóm Em làm bảng quảng cáo bằng Led đơn lên chỉ làm 1số hiệu ứng đơn giản như: sáng dần từ trái sang phải hay từ phải sang trái, rồi sáng từ trong ra, từ ngoài vào, hay tắt sáng nhiều lần

Việc sử dụng các linh kiện điện tử trong các bảng quảng cáo điện tử là rất

đa dạng Tuỳ từng ứng dụng và nhu cầu cụ thể mà các thành phần trong các khốinày có thể thay đổi và khác biệt so với chính khối đó trong các bảng điện tửkhác Nói chung thì một bảng quảng cáo điện tử thông thường gồm có bốn khốichính : khối điều khiển, khối giải mã cột, khối xuất dữ liệu và khối hiển thị, đó

là đối với Ma trận Led Nhưng ở đề tài Bảng quảng cáo bằng Led đơn này thì

chỉ gồm 3 khối chính, đó là: Khối điều khiển(dùng 89C51),Bộ đệm và Khốihiển thị(mạch đèn Led đơn)

2.1.2 Sơ đồ bố trí mạch In

2.1.3 Sơ đồ bố trí các linh kiện trên mạch In

2.2.1 Khối điều khiển

Chương trỡnh lập trỡnh sẵn được nạp vào trong Khối điều khiển (cụ thể là

nạp chương trỡnh định sẵn vào IC AT89C51) và nú sẽ điều khiển mạch đốn Led

đơn theo chương trỡnh đú thụng qua cỏc Port của Vi điều khiển

IC AT89C51 là một hệ Vi tớnh 8Bit đơn chip CMOS cú hiệu suất cao,cụng

suất nguồn tiờu thụ thấp và cú 4Kbyte Bộ nhớ ROM FLASH xoỏ được và lậptrỡnh được.Chip này được sản xuất dựa vào cụng nghệ bộ nhớ khụng mất nộidung cú độ tớch hợp cao

AT89C51 cú cỏc đặc trưng chuẩn sau:

89C52 là VĐK do hóng ATMEL sản xuất, nú cú những đặc điểm sau:

 4 Port I/O 8 bit

 Giao tiếp nối tiếp

CLOCK trờn Chip

Mụ tả cỏc chõn của IC AT89C51 như sau:

 Vcc: Chân cung cấp điện.

 GND: Chân nối đất.

 PORT 0: Port 0 là port xuất nhập 8 bit 2 chiều cực D hở Port 0 còn

đợc cấu hình làm Bus địa chỉ (byte thấp) và làm Bus dữ liệu đa hợptrong khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và bộ nhớ chơng trìnhngoài Port 0 cũng nhận các byte mã trong khi lập trình cho Flash vàxuất các Byte mã trong khi kiểm tra chơng trình

 PORT 1: Port 1 là port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo

lên bên trong Khi các Logic 1 đợc ghi lên các chân của Port 1, cácchân này đợc kéo lên mức cao bởi các điện trở kéo lên bên trong và

có thể đợc sử dụng nh là các ngõ vào Khi làm nhiệm vụ là các Portnhập, các chân của Port 1 đang đợc kéo xuống mức thấp do

tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện trở kéo lên bên trong

 PORT2 : Port 2 là port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo

lên bên trong Khi các Logic 1 đợc ghi lên các chân của Port 2, cácchân này đợc sử dụng nh là các ngõ vào Khi làm nhiệm vụ Portnhập, các chân của Port 2 đang đợc kéo xuống mức thấp do tác

động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện trở kéo lên bên trong.Port 2 tạo ra Byte cao của Bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh

từ bộ nhớ chơng trình ngoài, và trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữliệu ngoài sử dụng các địa chỉ 16 Bit

 PORT 3: Là Port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo lên

bên trong Khi các Logic 1 đợc ghi lên các chân của Port 3, cácchân này đợc kéo lên mức cao bởi các điện trở kéo lên bên trong và

có thể đợc sử dụng nh là các ngõ vào Khi làm nhiệm vụ Port nhập,các chân của Port 3 đang đợc kéo xuống mức thấp do tác động bênngoài sẽ cấp dòng do có các điện trở kéo lên bên trong Port 3 còn

đợc sử dụng làm các chức năng khác của AT89C51:

 RST: Ngõ vào Reset Mức cao trên chân này trong 2 chu kỳ máy trong khi bộ dao động đang hoạt động sẽ Reset AT89C51.

Mạch Reset tự động khi khởi động máy

“Với bài này chúng em thực hiện Reset bằng cách nối chân 9 của

IC AT89C51 với GND” Được thể hiện qua hỡnh vẽ sau:

 ALE:ALE là một xung ngõ ra cho phép chốt địa chỉ ALE (AddressLatch Enable) cho phép chốt Byte thấp của địa chỉ trong thời giantruy xuất bộ nhớ ngoài Chân này cũng đợc dùng làm ngõ vào xunglập trình ( PROG ) trong thời gian lập trình cho Flash.

Khi hoạt động bình thờng, xung của ngõ ra ALE luôn luôn có tần sốbằng 1/6 tần số của mạch dao động trên CHIP, có thể đợc sử dụngcho các mục đích định thời từ bên ngoài và tạo xung CLOCK Tuynhiên cần lu ý là một xung ALE sẽ bị bỏ qua trong mỗi chu kì truyxuất của bộ nhớ dữ liệu ngoài Khi cần, hoạt động cho phép chốtByte thấp của địa chỉ sẽ đợc vô hiệu hoá bằng cách SET bit 0 củathanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ byte là 8E(h) Khi bit này đ-

ợc SET, ALE chỉ tích cực trong thời gian thực thi lệnh MOVX hoặc

MOVC Ngợc lại chân này sẽ đợc kéo lên mức cao Việc SET Bitkhông cho phép hoạt động chốt Byte thấp của địa chỉ sẽ không cótác dụng nếu bộ vi điều khiển đang ở chế độ thực thi chơng trìnhngoài

 XTAL1: Ngõ vào đến mạch khuếch đại đảo của mạch dao động và

ngõ vào đến mạch tạo xung Clock bên trong chip

 XTAL2: Ngõ ra từ mạch khuếch đại đảo của mạch dao động.

Để tạo mạch dao động cho vi điều khiển 8951 hoạt động, chúng emchọn mạch tạo dao động nh hình vẽ dới đây, với các giá trị của linh

kiện là: C1 = C2 =30Pf (C1 C2 l à 2 tụ khụng phõn cực) Thạch Anh daođộng cú tần số f=12MHz

Kết nối của mạch dao dộng

Sơ đồ chân của IC AT89C51:

tránh hiện tợng này đồng thời tránh phải dùng các cổng NOT, tại mỗi chân racủa bộ giải mã ta có thể dùng bộ đệm.

Bộ đệm thực chất là các mạch 3 trạng thái (tri-state logic), gồm có

1 đầu vào A, 1 đầu ra Y và 1 đầu điều khiển G Trạng thái của đầu ra Y do

đầu điều khiển G và đầu vào dữ liệu A quyết định Khi đầu điều khiển chọnthì tín hiệu tại đầu ra sẽ thay đổi theo tín hiệu đầu vào; khi không đợc chọnthì ở đầu ra sẽ là trạng thái trở kháng cao, tín hiệu tại đầu vào không đ ợc đa

IC HD74LS245P cú hỡnh dỏng và sơ đồ chõn bờn trong như sau:

IC HD74LS245P gồm 20chõn Trong đú từ chõn thứ 2 đến chõn

thứ 9 (A1 => A8) là cỏc đầu nhận tớn hiệu điều khiển từ bộ điều khển.Chõn thứ 11 đến chõn thứ 18 (B1 => B8) là cỏc chõn xuất tớn hiệu điều khiển ra.Chõn số 1 và chõn số 20 được nối với nguồn Cũn chõn số 10 và chõn số

19 được nối với mỏt GND

2.2.3 Khối hiển thị (Mạch đốn Led đ ơn)

Đõy là khối hiển thị thụng tin quảng cỏo Bảng đốn sẽ nhận tớn hiệuđiều khiển từ Khối điều khiển Để từ đú sẽ cho phộp đốn nào sỏng, đốn nào tắt,

nhằm hiển thị ra những thông tin quảng cáo mong muốn Cụ thể ở đây là khốihiển thị được sắp xếp theo hình dáng thứ tự như sau:

Khối hiển thị gồm có 10 chữ cái :D I E N D I E N T U ( mỗi chữ cáiđược định hình bằng các Led đơn được mắc song song nhau ) đặc trưng cho chữ

“ĐIỆN ĐIỆN TỬ” Trong đó 2 chữ gần nhau 1 đóng vai trò của 1 cổng ( tức là các Led đơn hiển thị 2 chữ gần nhau đó cũng được mắc song song nhau ), và mỗi cổng này làm nhiệm vụ chức năng của riêng mình ( sáng và tắt ) khi có tín hiệu điều khiển từ khối điều khiển truyền đến qua bộ đệm

Vi điều khiển liên tục gửi các tín hiệu điều khiển qua từng cổng sau đó đi

qua bộ đệm đến từng Led đơn hiển thị theo chương trình được định sẵn trong Vi

điều khiển AT89C51

PH

Ầ N III

ÁN nay là các vi điều khiển họ 8051 như một số loại vi điều khiển của hãng Atmel

sản xuất : AT89C51,AT89S51 AT89C1051, AT89C52,AT89S52…

Đối với phạm vi bài này, yêu cầu hiển thị không quá cầu kì, chương trình

nạp vào ROM của IC không lớn nên chỉ cần sử dụng Vi điều khiển AT89C51.

Việc lập trình cho vi điều khiển tương đối đơn giản bởi vì ta có thể thao táctrực tiếp với các 4 cổng từ P0 đến P3

3.3 Bộ đệm

Bộ đệm có nhiệm vụ kích dòng để tăng cường độ sáng cho đèn Trong bài

HD74LS245P (cách m c và nguyên lí ho t đ ng và tác d ng đã đ c nêu trên) Bắc và nguyên lí hoạt động và tác dụng đã được nêu ở trên) Bộ ạt động và tác dụng đã được nêu ở trên) Bộ ộng và tác dụng đã được nêu ở trên) Bộ ụng đã được nêu ở trên) Bộ ược nêu ở trên) Bộ ở trên) Bộ ộng và tác dụng đã được nêu ở trên) Bộ

đ m th 2 g m có 1 Transistor và 1 đi n tr Cách m c chúng nh sau:ứ 2 gồm có 1 Transistor và 1 điện trở.Cách mắc chúng như sau: ồm có 1 Transistor và 1 điện trở.Cách mắc chúng như sau: ở trên) Bộ ắc và nguyên lí hoạt động và tác dụng đã được nêu ở trên) Bộ ư

Nhiệm vụ của Bộ đệm thứ 2 này là để tăng dòng lên đủ mạnh cho các Ledmắc song song hoạt động tốt (vì các Led trong bảng đèn được mắc song song lênhiệu điện thế U cho hoạt động như nhau U=5V, còn dòng thì được tăng lên theotừng Led mắc song song vào mạch đó).Để hiển thị được rõ ràng dữ liệu thì bắtbuộc các Led trong bảng phải sáng đủ mạnh, việc này được thực hiện một cách

hòa, đóng -cắt).Chân E được nối với GND, chân C nối với trở nối với dươngNguồn.Còn chân B của Transistor được nối với tín hiệu ra từ Bộ đệm thứ nhất.

Nhưng trong quá trình làm mạch và chạy thử , nhóm chúng Em nhận thấykhông cần đến Bộ đệm thứ 2 này, vì khi cho mạch chạy thử các đèn Led vẫnsáng tôt và hiển thị theo đúng yêu cầu.Nên phương án chọn bộ đệm thứ 2 nàychúng Em không lắp ráp vào mạch

PH

Ầ N IV

THI ẾT KẾ PHẦN

CỨNG quảng cáo lớn nhỏ, sáng rất tốt kể cả trong điều kiện ngoài trời, hay trong nhữngđiều kiện khắc nghiệt (như môi trương trong Công Nghiệp, mưa gió…) Nhữngbảng quảng cáo như vậy đòi hỏi một thiết kế phức tạp và linh kiện có tính ổnđịnh cao Tuy thế nó vẫn dựa trên những nguyên tắc cơ bản trong thiết kế cũngnhư lập trình Với pham vị, mục đích và đề tài của môn học, với những điềukiện hạn chế, ý tưởng của chúng em ở đây chỉ là sẽ thiết kế một bảng quảng cáovới kích thước nhỏ Hình ảnh được hiển thị từ các đèn Led đơn sắc (có màu đỏ)

ghép lại với nhau và được điều khiển bằng Vi điều khiển AT89S51.

4.1 Lựa chọn linh kiện

Để lựa chọn linh kiện đáp ứng đủ theo yêu cầu của đề bài, nhưng sao cho thẩm mĩ, kinh tế và chất lượng hoạt động tốt Trong bài tập này, chúng Em đã tham khảo và lựa chọn linh kiện cho mạch gồm có ( hình dáng , cấu tạo, công dụng và chức năng của từng linh kiện chúng Em đã nêu ở trên):

* 5 Công tắc ấn (1 cái dùng để RESET, 4cái dùng để điều chỉnh)

* 1 Điện trở thanh A103J (giảm áp và chống nhiễu cho IC HD

4.2 Tài liệu tham khảo

 T i lià ệu tham khảo KÜ thuËt Vi điều khiển T¸c gi¶ NguyễnQuang Thư

Trong quá trình làm chúng Em thực hiện lựa chọn linh kiện như trên và

thiết kế mạch trên phần mềm PROTEL98 và EAGLE, sau đó chạy mô phỏng trên chương trình Vi xử lí RAISONANCE

Sau khi thực hiện các bước trên,chúng Em in toàn bộ mạch ra giấy Thủ côngA4 rồi sau đó Là lên Fip đồng.Khi đã có mạch trên Fip đồng, đem ngâm vớiBột sắt (FeCl3), sau đó làm công tác vệ sinh, lắp ráp linh kiện và hàn.Chống Oxy hoá.Cuối cùng chúng Em đã nghiên cứu và tiến hành thiết kế và tiến hành đóng hộp toàn bộ mạch Nhưng do trong quá trình thiết kế và làm mạch Chúng

Em nhận thấy nếu để nguyên 1bảng mạch linh kiện có độ lớn như trên thì khi đóng sẽ khó và không được đẹp.Nên chúng Em đã cưa đôi mạch thành 2 phần

riêng biệt : phần hiển thị và phần điều khiển sau đó dùng dây nối hai phần

trên Và đã có kết quả hoàn thành như sản phẩm

Theo nguyên lý và thiết kế phần cứng của mạch quảng cáo, chúng ta sẽ xâydựng thuật toán cho chương trình điều khiển để nạp vào vi điều khiển

AT89C51 Và mục đích của chương trình sẽ là :

 Điều khiển quét Led đơn, tạo hình ảnh liên tục

Chương trình như sau:

$include(reg51.inc)

org 0000h

mov r5,#33 start:

mov dptr,#DL mov r3,#23

Lap: clr A

movc A,@A+dptr mov p0,A

call tocdo call doi inc dptr djnz r3,lap jmp start

Trên đây là báo cáo đề tài : “THIẾT KẾ BẢNG ĐÈN QUẢNG

CÁO DÙNG IC VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51” Qua việc nghiên cứu và thiết

kế đề tài này, chúng Em đã hiểu thêm nhiều kiến thức về VI XỬ LÍ và VIĐIỀU KHIỂN , cũng như biết, va chạm nhiều hơn với IC 89C51 và 1 số ICkhác.Từ đó nắm bắt được cũng như rút ra được nhiều kinh nghiệm trong việcthiết kế và khắc phục 1 số lỗi thường gặp trong quá trình làm mạch Những điều

đó thực sự bổ ích đối với chúng Em Nhưng do đây là lần đầu tiên chúng Emđược làm và tự tay thiết kế 1 mạch hoàn chỉnh, tuy chưa phải là phức tạp, nhưngkhông vì thế mà tránh gặp phải những sai sót, mong thầy bỏ qua Và đó sẽ làtiền đề và bài học kinh nghiệm cho chúng Em sau này

Qua đây chúng Em cũng xin gửi những lời cảm ơn chân thành nhất

tới thầy giáo Nguyễn Quang Thư (giáo viên chủ nhiệm Bộ môn thực hành Vi

xử lí ), thầy giáo Vũ Minh Việt ( giáo viên chủ nhiệm Bộ môn thực hành Điện

tử Công suất ) và Thầy giáo chủ nhiệm lớp CĐ.ĐĐT05.1 cũng như các bạn

cùng lớp đã tạo điều kiện và giúp đỡ chúng Em trong suốt quá trình thực hiện vàhoàn thành Đề án này Chúng Em xin chân thành cảm ơn

Hải phòng tháng 11 năm 2007

Sinh viên: Đặng Đình Trung

Lê Xuân Toàn