CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu về mạng không dây
2.1.5 Phương pháp quét Module Led Matrix P5 RGB
Cấu tạo của module bao gồm
− 24 IC ghi dịch 16 bit ICN2028BP.
− 2 IC ghi đệm dòng ICN74HC245TS.
− 4 IC giải mã ICN2012.
− 1 conecter là đầu vào dữ liệu, 1 conecter là đầu ra ( để mắc nối tiếp với tấm khác).
Hình 2.9 Sơ đồ chân của Module LED Maxtrix Fullcolor P5 Jump DATA-INtrên hình 3. cần chú ý tới các chân:
− OE: Đây là chân điều khiển IC ICN2012. Nếu nó OE=0 thì IC ICN2012 không hoạt động. Tất cả các hàng đều không sáng ( cả biển LED sẽ tắt). Như vậy chân này có 2 nhiệm vụ là quét LED và băm xung PWM điều khiển độ sáng của bảng LED. 4 chân A, B, C và D: 4 chân này sẽ điều khiển ngõ ra của IC ICN2012, cụ thể 4 chân này giải mã 4 bit sang 16 bit cho phép hàng thứ 0 đến hàng thứ 16 được phép xuất dữ liệu.
8
− CLK: Chân tạo xung đẩy dữ liệu vào của ICN2028BP.
− LAT: Chân tạo xung xuất dữ liệu trong ICN2028BP ra ngoài.
− DATA (R1, G1, B1, R2, G2, B2): Là các chân dữ liệu màu từ IC dịch 16 bit ICN74HC245TS, với chân R hiển thị được dữ liệu màu đỏ, G cho ra màu xanh lá và chân B cho ra màu xanh dương, đây là 3 màu cơ bản để xuất ra nhiều màu khác nhau.
Hình 2.10 Sơ đồ chân DATA-OUT của Module LED MAXTRIX P5
Jump DATA-OUT đối diện cũng có sơ đồ giống như thế và các chân OE, A, B, C, D, CLK, LAT của 2 jump thực chất nối thông với nhau. Duy chỉ có chân DATA là khác nhau. Jump DATA-OUT cho phép nối các module lại với nhau bằng cách nối Jump DATA-OUT vào Jump DATA-IN, nguyên nhân chúng có thể nối lại được với nhau do các chân DATA R1, G1, B1, R2, B2, G2 là chân chân dữ liệu từ ic dịch ICN74HC245TS xuất dữ liệu từ nối tiếp ra song song, do đó việc nối 2 jump với nhau thực chất là ghép các ic dịch ICN74HC245TS dịch lại với nhau.
Nguyên lý hoạt động:
− Tín hiệu OE: tích cực mức logic cao (5V) cho phép xuất dữ liệu ra ở mỗi hàng hàng
− Tín hiệu chọn hàng: A, B, C, D là 2 đường tín hiệu cho phép chọn hàng hiển thị.
− Tín hiệu LAT: Tín hiệu cho phép chốt dữ liệu ra.
− Tín hiệu CLK: xung đưa dữ liệu ra IC ghi dịch .
9
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH
− Tín hiệu DATA: đưa dữ liệu cần hiển thị ra bảng LED.
Phương pháp quét LED MATRIX RGB:
• Quét theo tỉ lệ 1/16. (Mỗi lần quét tích cực được 2 hàng).
• Tất cả mô đun có 32 dòng, 64 cột. Tại 1 thời điểm nhất định sẽ có 2 dòng đồng thời được nối với nguồn Vcc (được cho phép sáng).
Bảng 2.1 bảng trạng thái của chân A, B, C, D quét hàng.
Chân D 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
Trong bảng 2.4:
Khi các chân A=B=C=D=0 thì hàng 0, 16 sẽ được cho phép hiển thị dữ liệu.
Khi các chân A=1, B=C=D=0 thì hàng 1, 17 được tích cực.
10
Khi các chân A=0, B=1,C=D=0 thì hàng 2, 18 được tích cực, tương tự như các hàng còn lại.
Để hiển thi được hàng trong bảng LED MATRIX, đối với mỗi hàng chúng ta lặp lại chu trình các bước sau:
• Xung CLK trong dữ liệu cho phép xuất dữ liệu ở hàng hiện tại mỗi lần một bit, hiện tại chúng ta đang sử dụng LED MATRIX RGB 32x64 tức là ở mỗi hàng có 64 con led RGB chính vì thế mà ở mỗi hàng sẽ có 64 xung clock.
• Tiếp theo kéo chân LAT và chân OE ở mức cao. Việc cho phép chân LAT ở mức cao, cho phép dữ liệu hàng đã được xuất dữ liệu ở bước một hiển thị đầu ra ở hàng hiện tại nhưng nó cũng vô hiệu hóa đầu ra khi chúng ta đang chuyển hàng.
• Chuyển hàng bằng cách dựa vào bảng 2.4 như đã đề cập, tức là dựa vào trạng thái các chân A, B, C, D để chuyển tiếp các hàng.
• Kéo chân LAT và chân OE ở mức cao cao một lần nữa, cho phép đầu ra và đóng chốt để chúng ta có thể xuất dữ liệu trong hàng tiếp theo.
Nếu chúng ta lặp lại các bước này đủ nhanh, mắt của mỗi người sẽ không thể biết rằng chỉ một hàng tại một thời điểm được bật sáng và hình ảnh hoàn chỉnh sẽ xuất hiện trên màn hình. Rõ ràng, khi chúng ta càng cần nhiều bit xung clock để đẩy dữ liệu ở mỗi hàng, chu kỳ này càng chậm. Để giải quyết vấn đề này, các bảng RGB được xây dựng để cho phép chúng ta mỗi lần thực hiện xung clock đẩy được 6 bit dữ liệu ở các chân R1, G1, B1, R2, G2, B2 cho đèn LED màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương cùng một lúc. Trên màn hình 32x64 của nhóm đang sử dụng,mỗi xung clock xuất xuất được 6 bit dữ liệu: 3 đại diện cho một pixel ở 16 hàng đầu tiên và 3 đại diện cho một pixel ở 16 hàng còn lại.
Mỗi chu kỳ đồng hồ trong trường hợp này đại diện cho 2 pixel của màn hình, do đó, để ghi vào toàn bộ màn hình trong cả hai trường hợp sẽ mất 1024 chu kỳ đồng hồ. Với tốc độ quét được mô tả trong bảng 2.4 có tỷ lệ quét 1:16, chúng ta đang hiển thị 128 pixel tại bất kỳ thời điểm nào ở mỗi hàng.
1
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH
Hình 2.11 Quá trình hiển thị từng hàng của LED MATRIX RGB.
Dựa vào 4 bước cở bản, có thể dễ dàng quét các hàng bằng cách sử dụng 1 port trên vi điều khiển, port này có nhiệm vụ đếm nhị phân trên vi điều khiển và kết hợp với phương pháp ngắt timer để quét bảng LED. Đối với các chân R1, R2, G1, G2, B1, B2 ta dùng 1 port, port này có nhiệm vụ xuất dữ liệu trên vi điều khiển để xuất dữ liệu trên bảng led matrix. Mỗi lần ngắt timer ta sẽ xuất được một hàng trên bảng LED, sau đó tăng giá trị port quét từ 0000 đến 0001 và cho phép hiển thị trên hàng đó bằng chân LAT, sau 15 lần ngắt ta sẽ hiển thị hình ảnh, nội dung trên vi điều khiển.
Hình 2.12 Sơ đồ khối quá trình quét led
12
Bảng 2.2 bảng trạng thái thể hiện quá trình quét led sau mỗi lần ngắt timer
Ngắt D
Timer
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 1
10 1
11 1
12 1
13 1
14 1
15 1
16 1
Trong vi điều khiển ta sử dụng 2 bộ đệm:
- Bộ đệm nhận dữ liệu (DATA IN): bộ đệm này là một mảng 3 chiều bao gồm MÀU, HÀNG, CỘT bộ đệm chứa những dữ liệu thô sẽ được xuất ra LED MATRIX với chiều thứ nhất ta sẽ xác định được màu đỏ, xanh lá, xanh dương chiều thứ 2 và chiều thứ 3 ứng với hàng và cột của màu đó trong bộ đệm . Vì đây là led MATRIX RGB có thể hiển thị hơn 16 triệu màu lí do vì 3 màu cơ bản của LED MATRIX là đỏ (red), xanh lá (green), xanh dương (blue), mỗi một màu cơ bản như thế có tạo ra 255 màu và chúng pha trộn với nhau có thể tính toán là 255 x 255 x 255 bằng 16,581,375 màu. Chính vì thế mà mỗi một byte trong bộ đệm là một dữ liệu màu có giá trị từ 0 đến 255 và 3byte dữ liệu màu RGB
trong bộ đệm sẽ phối được một màu trong hơn 16 triệu màu.
13
- Bộ đệm xuất dữ liệu (DATA OUT): trong bộ đệm này có nhiệm vụ xuất những dữ liệu đã được phân tích từ bộ đệm dữ liệu để hiển thị LED MATRIX RGB, bộ đệm này có 3 chiều bao gồm HÀNG, ĐIỀU KHIỂN MÀU, XUẤT GIÁ TRỊ. Như đã nói LED MATRIX này có tỉ lệ quét là 1/16 và hiển thị theo từng cặp, chính vì thế HÀNG trong bộ đệm này có giá trị là 16, chiều này có tác dụng cho việc chọn hàng và màu sắc của hàng sẽ được điều khiển thông qua chiều ĐIỀU KHIỂN MÀU. Đối với chiều ĐIỀU KHIỂN MÀU, có chức năng điều khiển những byte trong mảng XUẤT GIÁ TRỊ, chúng là những byte đã được phân tích từ các byte R, G, B trong bộ đệm dữ liệu thành các bit riêng rẽ với nhau tạo thành 1 byte 00R1R2G1G2B1B2 và byte này sẽ bằng với PORT XUẤT HÀNG và CHO PHÉP HIỂN THỊ như hình 2.14.
Hình 2.13 Sơ đồ khối quá trình xử lí dữ liệu.