Vin i hc m h ni_ K9A ****Nhóm thiên thần & ác quỷ**** Trần nam Chung Lời mở đầu: Ngày nhu cầu thông tin quảng cáo lớn , việc áp dụng phơng tiện kĩ thuật vào lĩnh vực cần thiết Khi bạn đến nơi công cộng, bạn dễ dàng bắt gặp áp phích quảng cáo điện tử chạy theo hớng khác với nhiều hình ảnh màu sắc ấn tợng Từ yêu cầu môn học kĩ thuật vi xử lý thực tiễn nh trên, chúng em định chọn đề tài cho tập lớn môn học là: Thiết kế mạch hiển thị dùng ma trận LED Khi đề tài đợc mở rộng có khả ứng dụng thực tiễn lớn Nói tóm lại, thời đại bùng nổ thông tin nay, khả ứng dụng tiềm lực phát triển hệ thống lớn, đặc biệt Việt Nam, hệ thống nh ít, hầu hết đợc nhập từ nớc với giá thành cao I) Cơ sở lý thuyết: Dựa nguyên tắc nh quét hình, ta thực việc hiển thị ma trận đèn cách quét theo hàng quét theo cột Mỗi Led trªn ma trËn LED cã thĨ coi nh mét điểm ảnh Địa điểm ảnh đợc xác định đồng thời mạch giải mà hàng giải mà cột, điểm ảnh đợc xác định trạng thái nhờ liệu đa từ vi điều khiển 8951 Nh thời điểm có trạng thái điểm ảnh đợc xác định Tuy nhiên xác định địa trạng thái điểm ảnh điểm ảnh lại chuyển trạng thái tắt (nếu LED sáng tắt dần) Vì để hiển thị đợc toàn hình ảnh ma trận đèn, ta quét ma trận nhiều lần với tốc độ quét lớn, lớn nhiều lần thời gian kịp tắt đèn Mắt ngời nhận biết đợc tối ®a 24 h×nh/s ®ã nÕu tèc ®é quÐt rÊt lớn không nhận đợc thay đổi nhỏ đèn mà thấy đợc toàn hình ảnh cần hiển thị Sơ đồ khối: Giải mà cột Data Giải mà hàng Ma trận đèn LED Vin Đại học mở hà nội_ K9A TrÇn nam Chung ****Nhãm thiên thần & ác quỷ**** Để thực đợc quét hàng quét cột ma trận LED đợc thiết kế nh sau: Các LED hàng đợc nối chân dơng với Các LED cột đợc nối chân âm với nh hình vẽ Ta mô ma trận Led đơn giản 4x4 nh sau: Hµng Cét Sơ đồ thiết kế ma trận LED Trạng thái LED đợc định tín hiệu điện áp vào đồng thời chân Ví dụ để LED sáng điện áp 5V phải đa vào chân dơng chân âm phải đợc nối đất, LED tắt điện áp đa vào chân dơng Với đề tài này, chúng em chọn loại ma trận LED 8x8 để hiển thị Ta có sơ đồ nguyªn lý cđa Ma trËn LED 8x8: Viện Đại hc m h ni_ K9A Trần nam Chung ****Nhóm thiên thần & ác quỷ**** Để ma trận sáng nh hình vẽ (hiển thị phần chữ ADIDAS): Đèn LED Thực quét dòng cột: Chọn cột 1, đa điện áp cột Sau chọn quét lần lợt hàng 1,2,3,4,5,6,7,8 nh sau: + Đèn tắt Điện áp đa vào hàng 0V + Đèn tắt Điện áp đa vào hàng 0V + Đèn sáng Điện áp đa vào hàng 5V + Đèn sáng Điện áp đa vào hàng 5V + Đèn sáng Điện áp đa vào hàng 5V + Đèn sáng Điện áp đa vào hàng 5V + Đèn sáng Điện áp đa vào hàng 5V + Đèn sáng Điện áp đa vào hàng 5V Chọn cột 2, nối đất Sau quét lần lợt hàng 1,2,3,4,5,6,7,8 + Đèn tắt Điện áp đa vào hàng 0V + Đèn sáng Điện áp đa vào hàng 5V + Đèn tắt Điện áp đa vào hàng 0V + Đèn sáng Điện áp đa vào hàng 5V + Đèn tắt Điện áp đa vào hàng 0V + Đèn tắt Điện áp đa vào hàng 0V + Đèn tắt Điện áp đa vào hàng 0V + Đèn tắt Điện áp đa vào hàng 0V - TiÕp tơc qt víi c¸c cét tõ đến cách nh trên, sau chuyển sang quét đèn LED thứ hai thứ ba cách t¬ng tù Viện Đại học mở hà nội_ K9A Trần nam Chung ****Nhóm thiên thần & ác quỷ**** Để mắt ngời nhận biết đợc toàn hình ảnh ma trận ta phải tiến hành quét nhiều lần Do mắt ngời không phân biệt đợc thay đổi ảnh ảnh đợc quét với tốc độ 24 hình/s nên ta quét ảnh với tốc độ lớn 24 hình/s ảnh chạy liên tục không bị giật II) Thiết kế: Để thực đợc việc quét theo hàng quét theo cột ta cần phải làm công việc sau: Thiết kế ma trận LED theo mô hình nh đà nói Thiết kế phân kênh đa vào giải mà địa cột cho tất điểm ảnh Thiết kế đệm để ổn định liệu (gồm đệm hàng đệm cột) 1) Sơ đồ khối mạch hiển thị dùng ma trận LED : Gii mã cột Not Led ma trận 8x8 8051 Giải mã hng m Sơ đồ khối cho mạch điều khiển ma trËn LED x i 2)NhiƯm vơ cđa c¸c khối: Bộ vi điều khiển 8951: Đây nơi lu giữ chơng trình điều khiển liệu cho mạch giải mà hàng cột AT89C51 hệ vi tính bit đơn chip CMOS có hiệu suất cao, công suất nguồn tiêu thụ thấp có 4Kbyte nhớ ROM Flash xoá đợc/lập trình đợc Chip đợc sản xuất dựa vào công nghệ nhớ không nội dung có độ tích hợp cao Viện Đại học mở hà nội_ K9A TrÇn nam Chung ****Nhóm thiên thần & ác quỷ**** AT89C51 có đặc trng chuÈn sau: 4Kbyte Flash, 128 byte RAM, 32 ®êng xuất nhập, hai định thời/đếm 16 bit, cấu trúc ngắt hai mức u tiên nguyên nhân ngắt, port nối tiếp song công, mạch tạo dao động tạo xung Clock Chip Chế độ nghỉ dõng CPU vÉn cho phÐp RAM, c¸c bé định thời/đếm, Port nối tiếp hệ thống ngắt hoạt động Mô tả chân IC 8951: Vcc: Chân cung cấp điện GND: Chân nối đất Port 0: Port port xuất nhËp bit chiÒu cùc D hë Port đợc cấu hình làm bus địa (byte thấp) làm bus liệu đa hợp truy xuất nhớ liệu nhớ chơng trình Port nhận byte mà lập trình cho Flash xuất byte mà kiểm tra chơng trình Port 1: Port port xuất nhập bit hai chiều có điện trở kéo lên bên Khi logic đợc ghi lên chân port 1, chân đợc kéo lên mức cao điện trở kéo lên bên đợc sử dụng nh ngõ vào Khi làm nhiệm vụ port nhập, chân port đợc kéo xuống mức thấp tác động bên cấp dòng có điện trở kéo lên bên Port 2: Port lµ port xuÊt nhËp bit hai chiều có điện trở kéo lên bên Khi logic đợc ghi lên chân port 2, chân đợc sử dụng nh ngõ vào Khi làm nhiệm vụ port nhập, chân port đợc kéo xuống mức thấp tác động bên cấp dòng có điện trở kéo lên bên Port tạo byte cao bus địa thời gian tìm nạp lệnh từ nhớ chơng trình ngoài, thời gian truy xuất nhớ liệu sử dụng địa 16 bit Port 3: Là port xuất nhập bit hai chiều có điện trở kéo lên bên Khi logic đợc ghi lên chân port 3, chân đợc kéo lên mức cao điện trở kéo lên bên đợc sử dụng nh ngõ vào Khi làm nhiệm vụ port nhập, chân port đợc kéo xuống mức thấp tác động bên cấp dòng có điện trở kéo lên bên Port đợc sử dụng làm chức khác AT89C51: Chân Chức P3.0 N gõ vào Port nèi tiÕp P3.1 N gâ Port nèi tiÕp P3.2 N gõ vào ngắt P3.3 N gõ vào ngắt P3.4 N gõ vào bên định thời P3.5 N gõ vào bên định thời P3.6 Đ điều khiển ghi nhớ liệu P3.7 Đ điều khiển đọc nhớ liệu Vin i hc m h ni_ K9A Trần nam Chung ****Nhóm thiên thần & ác quỷ**** RST: Ngõ vào Reset Mức cao chân chu kỳ máy dao động hoạt động Reset AT89C51 Mạch Reset tự động khởi động máy Với chúng em thực Reset cách nối chân 8951 víi ngn 5V”  ALE: ALE lµ mét xung ngõ cho phép chốt địa ALE (Address Latch Enable) cho phép chốt byte thấp địa thời gian truy xuất nhớ Chân đợc dùng làm ngõ vào xung lập trình ( PROG ) thời gian lập trình cho Flash Khi hoạt động bình thờng, xung ngõ ALE luôn có tần số 1/6 tần số mạch dao động chip, đợc sử dụng cho mục đích định thời từ bên tạo xung Clock Tuy nhiên cần lu ý xung ALE bị bỏ qua chu kì truy xuất nhớ liệu Khi cần, hoạt động cho phép chốt byte thấp địa đợc vô hiệu hoá cách set bit ghi chức đặc biệt có địa byte 8E(h) Khi bit đợc set, ALE tích cực thời gian thực thi lệnh MOVX MOVC Ngợc lại chân đợc kéo lên mức cao Việc set bit không cho phép hoạt động chốt byte thấp địa tác dụng vi điều khiển chế độ thực thi chơng trình XTAL1: Ngõ vào đến mạch khuếch đại đảo mạch dao động ngõ vào đến mạch tạo xung Clock bên chip XTAL2: Ngõ từ mạch khuếch đại đảo mạch dao động Để tạo mạch dao động cho vi điều khiển 8951 hoạt động, chúng em chọn mạch tạo dao động nh hình vẽ dới đây, với giá trị linh kiện là: C1 = C2 =30pF; Thạch anh dao động có tần số 12MHz Kết nối mạch dao dộng Vin i hc m h ni_ K9A ****Nhóm thiên thần & ác quỷ**** Trần nam Chung Sơ đồ chân IC AT89C51: ii iii Mạch giải mà cột: Dùng IC 74LS138 (3 đầu vào, đầu ra) để giải mà cho cột ma trận LED Sơ đồ chân IC 74LS138: Đối với hàng ma trận LED : Các cổng P2 đợc nối với đầu vào đệm Url2803 đầu đợc nối với tầng điện trở để led sáng dõ url2803 tích cực mức âm 3) Thiết kế: Đối với hàng bảng hiển thị: dùng chân Port (từ chân P2.0 đến chân P2.7) vi điều khiển 8951 làm đầu vào điều khiển Trớc đa vào chân điều khiển hàng ma trận, chân Port đợc đa vào chân điều khiĨn G cđa bé ®Ưm gåm IC URL2803( cã tất đầu vào điều khiển) Đầu vào IC đợc nối với nguồn 5V, đầu IC đợc đa đến hµng cđa ma trËn LED Viện Đại học m h ni_ K9A Trần nam Chung ****Nhóm thiên thần & ác quỷ**** Đối với giải mà cột bảng hiển thị: Dùng chân Port vi điều khiển 8951 làm đầu vào cho giải mà cột Cụ thể: Các chân P0.0, P0.1, P0.2 làm ba đầu vào cho IC giải mà 74LS138 (các chân A1, A2, A3 74LS138) Các chân G2A,G2B IC 74LS138 đợc nối với đợc nối nguồn đầu giải mà (gồm IC 74LS138) đợc nối với cột bảng hiển thị gồm ma trận LED 8x8 4) Nguyên lý hoạt động: - Trong bé gi¶i m· cét chän cét thø nhÊt, giải mà hàng quét lần lợt hết hàng, liệu đợc đa vào xác định trạng thái tất đèn cột - Tiếp tục quét cột thứ hai, giải mà hàng lại đa liệu vào lần lợt hết hàng định trạng thái tất đèn cột Quá trình tiếp tục cho ®Õn quÐt hÕt cét (do ta dïng ma trận LED 8x8) Với đề tài này, chúng em chọn tốc độ quét 60 lần quét nhiều lần với thời gian trễ đèn 255 us, ta nhận biết đợc hình ảnh ma trận dòng chữ : K9A ' chạy từ phải qua trái III) Các linh kiện dùng mạch:      IC AT89C51 ma trận LED loại 8x8 IC giải mà 74LS138 IC ULR2803 IC 7404 (cỉng NOT) tơ ®iƯn giá trị 33 pF dao động thạch anh tần số 12 MHz IV) Sơ đồ mạch mô b»ng Proteus7.1 Viện Đại học mở hà nội_ K9A ****Nhóm thiên thần & ác quỷ**** Trần nam Chung Mà nguồn để chạy led ma trân( sử dụng ngôn ngữ lËp tr×nh c) #include void delay(long time) { long n; for(n=0; n