Đang tải... (xem toàn văn)
Điều khiển 1 dòng quang báo bằng bàn phím matrix
Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chữ ký của giáo viên GVHD: SVTH: Phạm Quang Trí - 1 - NGÔ NGỌC NHÂN HOÀNG MINH THẮNG Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chữ ký của giáo viên GVHD: SVTH: Phạm Quang Trí - 2 - NGÔ NGỌC NHÂN HOÀNG MINH THẮNG Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận Trong đời sống hiện đại ngày nay, quảng cáo là một phần không thể thiếu trong nhịp sống bùng nổ công nghệ thông tin như hiện nay. Ở bất cứ nơi đâu ta cũng bắt gặp những biển quảng cáo từ đơn giản, thủ công cho đến những biển quảng cáo điện tử hiện đại, thẩm mỹ. Đó là những bảng quảng cáo điện tử mà chúng ta gọi là những bảng đèn quang báo. Công nghệ điện tử này còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như những biển báo giao thông, những bảng điểm trên những sàn giao dịch chứng khoán,hay tại các sân bay, siêu thị . Những bảng quang báo này góp phần làm cho thành phố chúng ta có được một bộ mặt của một thành phố hiện đại và văn minh. Tác dụng của bảng quang báo là khá to lớn. Chính điều đó đã thôi thúc chúng tôi thực hiện được đề tài tìm hiểu về quang báo “ Điều khiển 1 dòng quang báo bằng bàn phím matrix ”. GVHD: SVTH: Phạm Quang Trí - 3 - NGÔ NGỌC NHÂN HOÀNG MINH THẮNG Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận A. Giới thiệu phần cứng: I. Khối điều khiển trung tâm ( CPU ) : Vi điều khiển 89V51RB2. Với 4 Port điều khiển. 1.Sơ đồ khối của một hệ vi xử lý: a. Định nghĩa hệ vi xử lý: • Khả năng được lập trình để thao tác trên các dữ liệu mà không cần sự can thiệp của con người. • Khả năng lưu trữ và phục hồi dữ liệu. b. Tổng quát hệ vi xử lý gồm: • Phần cứng (hardware): các thiết bị ngoại vi để giao tiếp với con người. • Phần mềm (software):chương trình để xử lý dữ liệu. CPU (Central Processing Unit): đơn vị xử lý trung tâm. RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên. Rom (Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc. Interface Circuitry: mạch điện giao tiếp. Peripheral Devices (Input): các thiết bị ngoại vi (thiết bị nhập) Peripheral Devices (Output): các thiết bị ngoại vi (thiết bị xuất). Addressbus: bus địa chỉ. Data bus: bus dữ liệu. GVHD: SVTH: Phạm Quang Trí - 4 - NGÔ NGỌC NHÂN HOÀNG MINH THẮNG Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận Control bus: bus điều khiển. 2.Đơn vị xử lý trung tâm: CPU đóng vai trò chủ đạo trong hệ vi xử lý, nó quảnlý tất cả các hoạt động của hệ và thựchiện tất cả các thao tác trên dữ liệu. CPU là một vi mạch điện tử có độ tích hợp ca. Khi hoạt động CPU đọc mã lệnh được ghi dưới dạng cácbit 0 và bit 1 từ bộ nhớ, sau đó nó sẽ thực hiện giải mã các lệnh này thành các dãy xung điều khiển tương ứng với các thao táctrong lệnhđể điều khiển cáckhối khác thực hiện từng bước các thao tác đóvà từ đó tạo ra các xung điều khiển cho toàn hệ. IR/IP (Instruction Register/Intruction Pointer): thanh ghi lệnh/con trỏ lệnh. PC (Program Counter): bộ đếm chươngtrình. Instruction decode and control unit: đơn vị giải mã lệnh và điều khiển. ALU (arithmetic and Logic Unit): đơn vị số học và logic. Registers: Các thanh ghi. Khi hoạt động CPU sẽ thực hiện liên tục 2 thao tác: tìm nạp lệnh và giãi mã - thực hiện lệnh. Thao tác tìm nạp lệnh: Nội dung của thanh ghi PC đượcCPU đưa lên bus địa chỉ. Tín hiệu điều khiển đọc (Read) chuyển sang trạng thái tích cực. Mã lệnh (Opcode) từ bộ nhớ được đưa lên bus dữ liệu. Nội dung của thanh ghi PC tăng lên một đơn vị để chuẩn bị tìm nạp lệnh kế tiếp từ bộ nhớ. Thao tác giải mã - thực hiện lệnh: Mã lệnh từ thanh ghi IR được đưa vào đơn vị giải mã lệnh và điều khiển. Đơn vị giải mã lệnh và điều khiển sẽ thực hiện giải mã opcode và tạo ra các tín hiệu để điều khhiển việc xuất nhập dữ liệu giữ ALU và cácthanh ghi. Căn cứ trên các tín hiệu điều khiển này, ALU thực hịên các thao tác đã được xác định. Một chuỗi các lệnh (Opcode) kết hợp lại với nhau để thực hiện một công việc có nghĩa được gọi là chương trình (Program) hay phần mềm. GVHD: SVTH: Phạm Quang Trí - 5 - NGÔ NGỌC NHÂN HOÀNG MINH THẮNG Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận Bộ nhớ bán dẫn là một khác rất quan trọng của hệ vi xử lý, các chương trình và dữ liệu đều được lưu giữ trong bộ nhớ. Bộ nhớ bán dẫn trong hệ vi xử lý gồm: • ROM: bộ nhớ chương trình _ lưu giữ chương trình điều khiển hoạt động của tồn hệ thống. • RAM: bộ nhớ dữ liệu _ lưu giữ dữ liệu, một phần chương trình điều khiển hệ thống, các ứng dụng và kết quả tính tốn. • Sơ lược về cấu trúc và phân loại ROM – RAM: • ROM (Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc • RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (bộ nhớ ghi đọc) 3.Các chân của chip 89V51RB2: 3.1. Sơ đồ khối và chức năng các khối của chip 89V51RB2 CPU (Central Processing Unit): Đơn vị xử lý trung tâm tính tốn và điều khiển q trình hoạt động của hệ thống. OSC (Oscillator): Mạch dao động _ tạo tín hiệu xung clock cung cấp cho các khối trong chip hoạt động. Interrupt control: Điều khiển ngắt _ nhận tín hiệu ngắt từ bean ngồi (INT0\, INT1\), từ bộ định thời (TIMER0, TIMER1) và từ cổng nối tiếp (SERIAL PORT), lần lượt đưa các tín hiệu ngắt này đến CPU để xử lý. Other registers: Các thanh ghi khác _ lưu trữ dữ liệu của các port xuất/nhập, trạng thái làm việc của các khối trong chip trong suốt q trình hoạt động của hệ thống. RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ dữ liệu trong chip lưu trữ các dữ liệu. ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chương trình trong chip lưu trữ chương trình hoạt động của chip. I/O ports (In/Out ports): Các port xuất/nhập _ điều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới dạng song song giữa trong và ngồi chip thơng qua các port P0, P1, P2, P3. Serial port: Port nối tiếp _ điều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới dạng nối tiếp giữa trong và ngồi chip thơng qua các chân TxD, RxD. Timer 0, Timer 1: Bộ định thời 0, 1 _ dùng để định thời gian hoặc đếm sự kiện (đếm xung) thơng qua các chân T0, T1. GVHD: SVTH: Phạm Quang Trí - 6 - NGƠ NGỌC NHÂN HỒNG MINH THẮNG Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận Bus control: Điều khiển bus _ điều khiển hoạt động của hệ thống bus và việc di chuyển thông tin trên hệ thống bus. Bus system: Hệ thống bus _ liên kết các khối trong chip lại với nhau. 3.2. Chức năng các chân của chip 8051 Chip 89V51 :gồm 40 chân • 2 chân nguồn cấp điện (VCC, VSS) • 32 chân xuất/nhập • 6 chân chức năng (EA, ALE, PSEN, XTAL1, XTAL2, RST) Port xuất/nhập 8 bit (P0.0 – P0.7) Port xuất/nhập 8 bit (P1.0 – P1.7) Port xuất/nhập 8 bit (P2.0 – P2.7) Port xuất/nhập 8 bit (P3.0 – P3.7) Sơ đồ chân của chip 89V51RB2 GVHD: SVTH: Phạm Quang Trí - 7 - NGÔ NGỌC NHÂN HOÀNG MINH THẮNG Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận Port 0: - Port 0 (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39. - Port 0 có hai chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P0.0 - P0.7) không sử dụng bộ nhớ ngoài. • Bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 – AD7) có sử dụng bộ nhớ ngoài. + Lưu ý: Khi Port 0 đóng vai trò là port xuất nhập dữ liệu thì phải sử dụng các điện trở kéo lên bên ngoài. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 0 đóng vai trò là ngõ vào của dữ liệu (D0 -> D7) Port 1: - Port 1 (P1.0 – P1.7) có số chân từ 1 – 8. - Port 1 có một chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P1.0 – P1.7) _ sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ ngoài. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 1 đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ byte thấp (A0 – A7) Port 2: GVHD: SVTH: Phạm Quang Trí - 8 - NGÔ NGỌC NHÂN HOÀNG MINH THẮNG Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận - Port 2 (P2.0 – P2.7) có số chân từ 21 – 28. - Port 2 có hai chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P2.0 – P2.7) _ không sử dụng bộ nhớ ngoài. • Bus địa chỉ byte cao (A8 – A15) _ có sử dụng bộ nhớ ngoài. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 2 đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ byte cao (A8 – A11) và các tín hiệu điều khiển Port 3: - Port 3 (P3.0 – P3.7) có số chân từ 10 – 17. - Port 0 có hai chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P3.0 – P3.7) _ không sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt. • Các tín hiệu điều khiển _ có sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 3 đóng vai trò là ngõ vào của các tín hiệu điều khiển Chức năng của các chân Port3: Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng P3.0 RxD B0H Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu của port nối tiếp P3.2 INT0\ B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0 P3.3 INT1\ B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1 P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ định thời đếm 0 P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ định thời đếm 1 P3.6 WR\ B6H Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu Ram ngoài P3.7 RD\ B7H Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu Ram ngoài Chân PSEN\: - PSEN (Program Store Enable): cho phép bộ nhớ chương trình, chân số 29. - Chức năng: • Là tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) bộ nhớ chương trình (ROM) ngoài. • Là tín hiệu xuất, tích cực mức thấp. PSEN\ = 0 _ trong thời gian CPU tìm-nạp lệnh từ ROM ngoài. GVHD: SVTH: Phạm Quang Trí - 9 - NGÔ NGỌC NHÂN HOÀNG MINH THẮNG Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận PSEN\ = 1 _ CPU sử dụng ROM trong (không sử dụng ROM ngoài). - Khi sử dụng bộ nhớ chương trình bên ngoài, chân PSEN\ thường được nối với chân OE\ của ROM ngoài để cho phép CPU đọc mã lệnh từ ROM ngoài. Chân ALE: - ALE (Address Latch Enable): cho phép chốt địa chỉ, chân số 30. - Chức năng: • Là tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để thực hiện việc giải đa hợp cho bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 – AD7). • Là tín hiệu xuất, tích cực mức cao. ALE = 0 _ trong thời gian bus AD0 – AD7 đóng vai trò là bus D0 – D7. ALE = 1 _ trong thời gian bus AD0 – AD7 đóng vai trò là bus A0 – A7. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân ALE đóng vai trò là ngõ vào của xung lập trình (PGM\) Khi lệnh lấy dữ liệu từ RAM ngoài (MOVX) được thực hiện thì 1 xung ALE bị bỏ qua Chân EA\: - EA (External Access): truy xuất ngoài, chân số 31. - Chức năng: • Là tín hiệu cho phép truy xuất (sử dụng) bộ nhớ chương trình (ROM) ngoài. • Là tín hiệu nhập, tích cực mức thấp. EA\ = 0 _ Chip 8051 sử dụng chương trình của ROM ngoài. EA\ = 1 _ Chip 8051 sử dụng chương trình của ROM trong. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân EA đóng vai trò là ngõ vào của điện áp lập trình (Vpp = 12V/89xx, 21V/80xx,87xx) + Lưu ý: Chân EA\ luôn luôn phải được nối lên Vcc (sử dụng chương trình của ROM trong) hoặc xuống Vss (sử dụng chương trình của ROM ngoài). Chân XTAL1, XTAL2: - XTAL (Crystal): tinh thể thạch anh, chân số 18-19. - Chức năng: • Dùng để nối với thạch anh hoặc mạch dao động tạo xung clock bên ngoài, cung cấp tín hiệu xung clock cho chip hoạt động. • XTAL1 _ ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip. • XTAL2 _ ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip. Chân RST: GVHD: SVTH: Phạm Quang Trí - 10 - NGÔ NGỌC NHÂN HOÀNG MINH THẮNG [...]... 1 VC C 18 19 74LS154 2 2 2 2 3 2 1 0 18 19 P P2 0 24 A B C D G 1 G 2 U 7A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 1 1 0 1 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 74LS 00 3 7 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 12 1 G N D VC C Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 1 Y 1 Y 1 Y 1 Y 1 Y 1 LE D3 3 2 1 0 LE D4 G 1 G 2 2 2 2 2 VC C A B C D 2 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 VC C Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 1 12 1 1 1 1 1. .. 21 18 15 1 4 7 10 C 0G C 1G C 2G C 3G C 4G C 5G C 6G C 7G 1 2 3 4 5 6 7 8 P2 PB C 10 P17 1 2 3 4 5 6 7 8 C2 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 PA Q9 C 17 C 18 C 19 C 20 C 21 C 22 C 23 C 24 P9 P9 P10 P 11 P12 P13 P14 P15 P16 Q1 C 0R C 1R C 2R C 3R C 4R C 5R C 6R C 7R C 25 C 17 C9 C 10 C 11 C 12 C 13 C 14 C 15 C 16 P1 C9 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C1 23 20 17 14 2 5 8 11 le d m a t irx 22 19 16 13 3 6 9 12 22 19 16 ... tìm phím khác GVHD: Phạm Quang Trí - 20 - SVTH: NGÔ NGỌC NHÂN HOÀNG MINH THẮNG Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận IV Khối phân kênh: 18 19 74LS 15 4 2 2 2 2 3 2 1 0 18 19 P0 P2 24 A B C D G 1 G 2 U 7A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 1 1 0 1 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 74LS 00 3 7 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 12 1 G N D VC C Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 1 Y 1 Y 1 Y 1 Y 1 Y 1 LE D3 3 2 1. .. điều khiển: U 4 U 10 C 1 A A A A A A A A A A A A A A A A C Y 1 C 3 Z TA C HI 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 8 7 6 5 4 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 18 19 9 31 P IN C 3 U 12 P P P P P P P P 3 3 3 3 3 3 3 3 0 1 2 3 4 5 6 7 P P P P P P P P 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6 7 X2 X1 R ST EA P P P P P P P P 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 3 3 3 3 3 3 P 2 0 P 2 1 P 2 2 P 2 3 P 2 4... 16 13 3 6 9 12 le d m a tirx 22 19 16 13 3 6 9 12 le d m a t irx R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 1 2 3 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 1 2 3 4 5 6 7 8 C 0G C 1G C 2G C 3G C 4G C 5G C 6G C 7G G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 C 0R C 1R C 2R C 3R C 4R C 5R C 6R C 7R 24 21 18 15 1 4 7 10 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 23 20 17 14 2 5 8 11 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 U1... Q 21 PC - 18 - R 4 R1 4 R2 4 R3 4 R4 4 R5 4 R6 4 R7 4 8 RRRRRRRR PD C 28 PC C 24 Q 16 Q 26 PD C 27 P 27 Q 19 PC C 23 P C VCC G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 Q 25 PD C 26 PC C 22 PB C 16 P16 R 3 R3 3 R4 3 R5 3 R6 3 R7 3 R8 3 R9 4 0 RRRRRRRR PC C 21 P 21 Q 13 PB C 15 PB PA VCC PA C8 P8 J4 Q 12 PB C 14 Q6 P 25 PC C 20 PB C 13 P13 Q5 Q 18 PC C 19 PB C 12 PA C6 P6 P18 P19 Q 11 1 2 3 4 5 6 7 8 P3 P10 Q 17 PC C 18 ... Y 1 Y 1 LE D3 3 2 1 0 LE D4 G 1 G 2 2 2 2 2 VC C A B C D 2 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 VC C Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 1 8 7 6 5 4 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 3 4 5 6 7 VC C G N D 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 12 LE D2 LE D1 24 VC C Khối phân kênh dùng 2 IC 74LS154 dùng điều khiển hoạt động của 4 led ma trận Việc dùng IC 74LS154 làm giảm bớt việc phải... Port 1 để hiển thị ký tự,còn các hàng đuợc nối riêng theo từng Led để cấp tín hiệu quét J2 U2 CON8 U3 23 20 17 14 2 5 8 11 C 0R C 1R C 2R C 3R C 4R C 5R C 6R C 7R C 0G C 1G C 2G C 3G C 4G C 5G C 6G C 7G 24 21 18 15 1 4 7 10 G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 23 20 17 14 2 5 8 11 U4 C 0R C 1R C 2R C 3R C 4R C 5R C 6R C 7R C 0G C 1G C 2G C 3G C 4G C 5G C 6G C 7G 24 21 18 15 1 4 7 10 G0 G1 G2... R 1 R7 1 R8 1 R9 2 R0 2 R1 2 R2 2 R3 2 4 RRRRRRRR PA C3 R 2 R5 2 R6 2 R7 2 R8 2 R9 3 R0 3 R1 3 2 RRRRRRRR PB C 11 P 11 Q3 Q 10 PA C4 P4 Q4 PA C5 P5 J3 P12 CON8 PA C7 P7 P14 P20 CON8 Q7 P15 Q8 PA IV Khối phím Matrix: GVHD: Phạm Quang Trí P22 Q 14 C 25 C 26 C 27 C 28 C 29 C 30 C 31 C 32 P 17 P18 P19 P20 P 21 P22 P23 P24 P 26 P23 Q 15 P24 PB Q 20 J5 P 28 CON8 Q 27 Q 24 CON8 P 30 Q 30 PD C 31 VCC P 31. .. Phạm Quang Trí - 17 - SVTH: NGÔ NGỌC NHÂN HOÀNG MINH THẮNG Đồ án 2 Quang báo nhập từ bàn phím ma trận 8 7 6 5 4 3 2 1 R 9 R 1 R0 1 R1 1 R2 1 R3 1 R4 1 R5 1 6 RRRRRRRR R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0 8 7 6 5 4 3 2 1 R 1 R 2 R 3 R 4 R 5R 6R 7 R 8 RRRRRRRR DR7 DR6 DR5 DR4 DR3 DR2 DR1 DR0 DR7 DR6 DR5 DR4 DR3 DR2 DR1 DR0 DG7 DG6 DG5 DG4 DG3 DG2 DG1 DG0 DG7 DG6 DG5 DG4 DG3 DG2 DG1 DG0 Khối led matrix với 4 led . 1 0 Y 1 1 Y 1 2 Y 1 3 Y 1 4 Y 1 5 V C CG N D A B C D G 1 G 2 L E D 3 1 2 3 4 5 6 7 8 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 2 41 2 2 3 2 2 2 1. 4 L S 0 0 1 2 3 1 47 P 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 7 4 L S 1 5 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 2 41 2 2 3 2 2 2 1 2 0 1 8 1 9 Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y
