Đang tải... (xem toàn văn)
BÀI TẬP LỚN NGOẠI VI GHÉP NỐIĐề tài:TÌM HIỂU VỀ LED MATRIX (MẠCH QUẢNG BÁ)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ - KĨ THUẬT BÀI TẬP LỚN NGOẠI VI GHÉP NỐI Đề tài: TÌM HIỂU VỀ LED MATRIX (MẠCH QUẢNG BÁ) Sinh viên thực hiện: Hà Anh Dũng Lương Văn Dũng Giáo viên hướng dẫn: Lê Minh Tân Vũ Đình Thanh Tháng 12 Năm 2012 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 CHƯƠNG I: Giới thiệu đề tài mạch quảng bá 4 CHƯƠNG II: Linh kiện cơ bản sử dụng trong mạch 6 2.1. Giới thiệu về vi điều khiển 89C51 6 2.1.1. Các đặc điểm của hệ vi xử lý 89C51 6 2.1.2. Cơ bản về cấu tạo của AT89C51 7 2.1.3. Các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR) 12 2.2. Giới thiệu về Led Ma trận 16 2.2.1. Sơ đồ cấu tạo của Led Ma trận 16 2.2.2. Nguyên tắc làm sáng đèn trên bảng Led Matrix 18 2.2.3. Nguyên tắc quét bảng ma trận led 18 2.2.4. Nguyên tắc tạo hiệu ứng chạy từ phải sang trái 21 3.1. Sơ đồ mạch 23 3.1.2. Giới thiệu về phần mềm hỗ trợ 23 3.1.3. Phần mềm giới thiệu viết code 26 3.1.4. Sản phẩm mạch trên mô phỏng 27 KẾT LUẬN 29 1 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay nền công nghệ ứng dụng vi sử lý vào đời sống ngày càng khá phổ biến và không ngừng được phát truyển trong nhiều lĩnh vực như điều khiển tự động, trang trí quảng cáo, các đèn giao thông…đặc biệt chúng ta hay bắt gặp nhất là ứng dụng trong quảng cáo của vi sử lý. Những biển quảng bá rất nổi bật làm chúng ta không khỏi tò mò . đó chính là thành công của người thiết kế.Tính ưu việt của nó thể hiện ở chỗ: - Dễ dàng sử dụng trong các thiết bị điện tử hoặc hệ thống điện tử số. - Chi phí nâng cấp thấp và cần rất ít linh kiện cho việc bảo dưỡng bảo hành. - Mang lại hiệu quả kinh tế cao. Vi điều khiển mang lại nhiều lợi nhuận lại có sức cạnh tranh cao do chất lượng cao mang lại được sử dụng rộng dãi, càng tăng tính hấp dẫn về người dùng đồng thời cũng mang lại nhiều lợi nhuận cho các nhà sản xuất. Đó là động lực để vi điều khiển tăng trưởng cả về số lượng và chất lượng. Trong thời gian làm đồ án, chúng em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô cùng với sự nỗ lực của cả nhóm chúng em đã hoàn thành được để tài của mình và về cơ bản đã đáp ứng được yêu cầu của đề tài. Đó là tìm hiểu về led matrix (mạch quảng bá) chúng em rất mong nhận được sự gióp ý của các thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực hiện: Hà Anh Dũng Lương Văn Dũng 2 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ĐÈN LED MATRIX (MẠCH QUẢNG BÁ) Trong thời buổi khoa hoc công nghệ phát triện không ngừng với sức sang tạo không giới hạn con người đã làm ra những cuộc đại cách mạng về công nghệ.Đã tạo ra những phát minh thành quả trong sản xuất và đời sống nhàm phục vụ những nhu cầu của con người được thỏa mãn.Ngành điện tử cũng là một ngành khoa học nên cũng không thể nằm ngoài sự phát triển đó .Các thiết bị điện tử không còn quá xa vời với con người mà nó ngày càng được sử dụng vào các nhu cầu của con người.Chúng ta sẽ không phải thấy những biển quảng cáo thô cứng thụ động bằng việc cắt dán chữ mà thay vào đó là những biển quảng cáo sinh động,bắt mắt và đặc biệt có thể linh động trong quảng cáo. Để thiết kế một mạch quảng bá thì có nhiều phương án để lựa chọn như: dùng EEPROM, dùng máy tính điều khiển trực tiếp, dùng vi xử lý, vi điều khiển. Khi sử dụng EEPROM để lưu trữ thông tin hiển thị kết hợp với các IC giải đa hợp (Demultiplexer) để điều khiển quá trình hiển thị trên màn hình. ưu điểm của EEPROM là thông tin không bị mất khi không có nguồn cấp và khi muốn thay đổi nội dung bản tin ta chỉ việc lập trình lại cho EEPROM (thay đổi phần mềm). Việc thay đôi như vậy xem ra có vẻ đơn giản, nhưng ta cần có mạch nạp và phần mềm điều khiển. Việc tháo lắp nhiều sẽ dẫn đến hỏng hóc không đáng có. Khi vi xử lý được sử dụng trong mạch thì mạch sẽ có thêm nhiều tính năng hơn nhưng giá thành cho một sản phẩm cũng vì thế mà tăng lên. Một mạch vi xử lý cần có thêm EEPROM(để lưu chương trình điều khiển), RAM và các IC giao tiếp ngoại vi khác(8255, 74373…). Một kít vi xử lý như vậy sẽ đem lại cho bảng thông tin những tính năng như: việc cập nhật nội dung hiển thị sẽ dễ dàng hơn(không cần tháo IC ra) bằng các nhập chương trình mới vào RAM, 3 các hiệu ứng đặc biệt về màu sắc cũng được thực hiện dễ dàng. Tuy nhiên như đã nói ở trên, do vấn đề giá thành cao nên phương án này không được chọn. Dùng máy tính để điều khiển bảng tin cũng là một phương án. Nhưng do kích thước máy tính lớn chiếm nhiều diện tích, lại đắt tiền nên ta không sử dụng. Phương án được lựa chọn là dùng Vi Điều Khiển. Vì sao lại chọn Vi Điều Khiển? Thứ nhất: Ngày nay Vi Điều Khiển được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hướng điều khiển do kích thước gọn, khả năng tích hợp cao nhiều tính năng trong một con Vi Điều Khiển khiến cho mạch điện tử trở nên đơn giản hơn nhiều. Thứ hai: Giá thành của Vi Điều Khiển không quá đắt như Vi xử lý. Trên thế giới hiện có rất nhiều nhà sản xuất Vi Điều Khiển (ATMEL, ZILOG, MicroChip, Motorola, Cypress…). Sự cạnh tranh của các nhà sản xuất về giá thành và khả năng tích hợp đem lại lợi ích cho người sử dụng. Thứ ba: Vi Điều Khiển được coi như một “small computer” hay System On Chip (SoC). Bên trong vi điều khiển bao gồm CPU, ROM , RAM, EEPOM, các giao tiếp ngoại vi, các khối số học và tương tự (ADC,DAC, op-amp, bộ so sánh…) tuỳ theo từng loại. Tại Viêt Nam, thị trường Vi Điều Khiển khá sôi động. Chỉ cần vào một của hàng điện tử bất kỳ ta đều có thể mua được một con Vi Điều Khiển ưng ý. Về công cụ phát triển cho Vi Điều Khiển ta có thể tìm thấy rất nhiều trên mạng Internet, trên các diễn đàn về điện tử trong và ngoài nước, hầu hết đều là các tiện ích miễn phí dành cho người sử dụng … Sau một thời gian nghiên cứu về Vi Điều Khiển, mà cụ thể là dòng Vi Điều KhiểnAT89CXX . Nhóm Em quyết định chọn Vi Điều Khiển AT89C51 để thực hiện đề tài “thiết kế , chế tạo mạch Quảng Bá” 4 CHƯƠNG II: LINH KIỆN CƠ BẢN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 2.1.GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 2.1.1 CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ VI XỬ LÝ 89C51 Vi điều khiển (VĐK) là một hệ vi xử lý được tổ chức trong một chíp. Bao gồm: + 40 chân + 4 kbyte ROM. 1, có thể ghi xoá được 1000 lần + 4 kbyte EPROM. + Dải tần số hoạt động từ 0MHz đến 24Mhz + 4 port xuất nhập (I/O) 8 bit + 128 byte RAM + Mạch giao tiếp nối tiếp + Không gian nhớ Data ngoài 64k byte. + Bộ xử lý bit thao tác trên các bit riêng. + 210 vị trí nhớ định địa chỉ, mỗi vị trí một bit. + Các thanh ghi chức năng, cơ chế điều khiển ngắt . + Các bộ thời gian dùng trong limh vực chia tần số và tạo thời gian thực. + Bộ vi điều khiển có thể nạp chương trình để điều khiển các thiết bị thông tin, viễn thông thiết bị đo lường,thiết bị điều chỉnh cũng như các ứng dụng trong công nghệ thông tin và kỹ thuật điều khiển tự động. có thể xem bộ VĐK như một hệ VXL on-chíp đối với AT89C51, nó có đầy đủ chức năng của một hệ VXL 8 bit, được điều khiển bởi một hệ lệnh, có số lệnh đủ mạnh, cho phép lập trình bằng hợp ngữ (Assemply). 5 2. 1.2 CƠ BẢN VỀ CẤU TẠO CỦA AT89C51 Hình 1.1 : Sơ đồ chân của 89C51 6 Hình 1.2 : Sơ đồ khối của 89C51 + GND(chân 20): Chân nối với 0v + Port 0(chân 32 – chân 29) 7 + Port 0 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 0 còn được cấu hình làm bus địa chỉ( byte thấp) và bus dữ liệu đa hợp trong khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và bộ nhớ chương trình ngoài. Port cũng nhận các byte mã trong khi lập trình cho. Flash và xuất các byte mã trong khi kiểm tra chương trình ( các điện trở kéo lên bên ngoài được cần đến trong khi kiểm tra chương trình). + Port 1( chân 1- 8): port 1 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port1 cũng nhận byte địa chỉ thấp trong thời gian lập trình cho Flash. + Port 2 ( chân 21 – 28): Port 2 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 2 tạo ra các byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài và trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài, sử dụng các địa chỉ 16 bit. Trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 8 bit, port 2 phát các nội dung của các thanh ghi đặc biệt, port 2 cũng nhận các bits địa chỉ cao và vài tín hiệu điều khiển trong thời gian lập trình cho Flash và kiểm tra chương trình. + Port 3 ( chân 10- 17): Port 3 cũng nhận một vài tín hiêu điều khiển cho việc lập trình Flash và kiểm tra chương trình. Port 3 là port xuất nhập 8 bit hai chiều, port 3 cũng còn làm các chức năng khác của AT89C51. các chức năng này được nêu như sau: Chân Tên Chức năng P3.0 RxD Ngõ vào port nối tiếp P3.1 TxD Ngõ ra port nối tiếp P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt ngoài 0 P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt ngoài 1 P3.4 T0 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1 P3.5 T1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0 P3.6 WR Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 RD Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài + RST ( chân 9) Ngõ vào reset. Mức cao trên chân này trong hai chu kỳ máy trong khi bộ dao động đang hoạt động sẽ reset AT89C51 + ALE/PROG( chân 30) ALE là một xung ngõ ra để chốt byte thấp của địa chỉ trong khi xuất bộ nhớ ngoài. Chân này cũng làm ngõ vào chân lập trình (PROG) 8 trong thời gian lạp trình cho Flash. Khi hoạt động bình thường xung ngõ ra luôn có tần số không đổi là 1/6 tần số của mạch dao động, có thể được dùng cho các mục đích định thời bên ngoài. Khi cần, hoạt động chân ALE có thể được vô hiệu hoá bằng cách set bit 0 của thanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ 8Eh. Khi bit này được set, ALE chỉ tích cực trong thời gian thực hiện lệnh MOVX hoặc MOVC. Ngược lại chân này sẽ được kéo lên cao. Việc set bit không cho phép hoạt động chôt byte thấp của địa chỉ sẽ không có tác dụng nếu bộ vi điều khiển đang ở chế độ thực thi chương trình ngoài. + PSEN(chân 29): PSEN (program Store Enable) là xung điều khiển truy xuất chương trình ngoài. Khi AT89C51 đang thực thi chương trình từ bộ nhớ chương trình ngoài, PSEN được kích hoạt hai lần mỗi chu kỳ máy, nhưng hai hoạt động PSEN sẽ bị bỏ qua mỗi khi truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài. + EA vpp(chân 31): Là chân cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài ( địa chỉ từ 0000h tới FFFFH). EA = 0 cho phép truy xuát bộ nhớ chương trình ngoài, ngược lại EA = 1 sẽ thực thi chương trình bên trong chip. Tuy nhiên, lưu ý rằng nếu bít khoá 1 được lập trình EA được chốt bên trong khi reset + XTAL1& XTAL2: Là hai ngõ vào ra của hai bộ khuyếch đại đảo của mạch dao động, được cấu hình để dùng như một bộ tạo dao động trên chip Hình1.3: Bộ tạo dao động 9 [...]... trên Led matric Một minh họa: Cho xuất mã quét nhanh , các mã hình lần lượt cho xuất trên Port p2, Port p3, Port p0 ( LED 1 ,LED 2, LED 3) 18 Đèn LED thứ nhất Đèn LED thứ hai Đèn LED thứ ba Hình 2.5 Mô phỏng về 3 đèn LED 2.2.4 NGUYÊN TẮC TẠO HIỆU ỨNG CHẠY TỪ PHẢI SANG TRÁI VÀ TỪ PHẢI SANG TRÁI Sau khi đã hiển thị được hình ảnh lên bảng LED Bây giờ ta sẽ tìm hiểu cách tạo hiệu ứng chữ chạy trên bảng LED. .. GIỚI THIỆU VỀ LED MA TRẬN 2.2.1 SƠ ĐỒ CẤU TẠO CỦA LED MA TRÂN Bảng hiển thị ma trận LED (diot -matrix display) có rất nhiều loại và đủ kích cỡ to nhỏ khác nhau, mỗi bảng gồm có rất nhiều LED đơn được ghép lại với nhau trong một khối Trong khối đó các LED đơn được sắp sếp theo các hàng và các cột, tại mỗi giao điểm của hàng với cột là một LED đơn, và người ta thường phân biệt các loại bảng LED theo số... đến 16 theo sơ đồ hình vẽ 15 Hình 2.2: Sơ đồ ghép nối của bảng led matrix 8x8: Khi đóng vỏ, sự phân bố chân các hàng và cột là không theo thứ tự (do tính phức tạp trong ghép nối) , do đó ta cần tìm hiểu kỹ để mắc mạch cho đúng, nên theo thứ tự đó ta có các chân số cột gồm: 13,3,4,10,6,11,15,16;các chân số hang theo thứ tự là: 9,14,8,12,1,7,2,5 Bảng ma trận LED có hai loại, loại có các cột là các chân... từ ROM ngoài Trạng thái của một LED sẽ được quyết định bởi tín hiệu điện áp đi vào đồng thời cả 2 chân Ví dụ để LED sáng thì điện áp 5V phải đưa vào chân dương và chân âm phải được nối mass, LED sẽ tắt khi chân âm nối với điện áp mức cao Với đề tài này, chúng em chọn loại ma trận LED 8x8 để hiển thị.Ta có sơ đồ nguyên lý của Ma trận LED 8x8: 17 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý led matric Để ma trận có thể sáng... và cột Một bảng LED 5x7 tức là có 5 cột dọc và 7 hàng ngang, tổng cộng sẽ có 5x7=35 LED đơn được ghép lại Cũng như vậy một bảng 8x8 là có 8 hàng và 8 cột, do 64 LED đơn ghép lại Và nhiều loại cỡ to hơn 14 như16x16hay32x32… Hình 2.1: Minh họa một bảng led matrix 8x8: Sơ đồ cấu tạo: một ma trận led có 16 chân được sắp xếp theo thứ tự 8 hàng 8 cột được đánh số từ 1 đến 8, số chân của led được đánh từ... ma trận LED ta cũng làm tương tự 16 2.2.3 NGUYÊN TẮC QUÉT BẢNG MA TRẬN LED MATRIX Trong đề tài này em sử dụng 4 bảng LED 8x8 ghép lại thành một bảng cỡ 8x32 (8 hàng và 32 cột) Để hiển thị ký tự lên bảng LED, ở đây ta dùng phương pháp quét cột và xuất dữ liệu hàng Quá trình quét cột là ta gửi tín hiệu cho phép đến từng cột trong từng thời điểm Cùng lúc đó ta gửi dữ liệu hàng đến 7 hàng Trong đề tài này... Phần Mềm Giới Thiệu vi t code Trên thực tế ở ngoài mạch thật để làm 1 mạch thật chạy led ta phải sử dụng bộ nạp sau khi vi t song code sẽ nap trực tiếp vào mạch Nhưng trên mô phỏng ta chỉ cần sử dụng phần mềm midepack02518 để vi t code Sau khi vi t song code Ta có thể tìm đường link tới là mạch đã được nạp code Hình 3.4 , Thanh hỗ trợ phần mềm vi t code Hình 3.5 cửa sổ phần mềm vi t code 24 3.1.3... Mạch Led trái tim Mạch chạy hình trái tim cổng 1 từ trái qua phải Hình 3.8 Mô phỏng chạy chữ “NGOẠI VI VA GHEP NOI”=16 ký tự 26 KẾT LUẬN 1/Ưu khuyết điểm của mạch: *Ưu điểm: - Mạch điện tử trên dùng trong vi c quảng cáo rất sinh động, vi c thay thế nội dung quảng cáo hay cách thức thể hiện dể dàng ít tốn kém, có thể sử dụng ở nhiều nơi như: trong nhà ga, trong sân bay, các biểu ngữ ngoài đường…So với vi c... bay, các biểu ngữ ngoài đường…So với vi c dùng băng rôn hay bảng quảng cáo dán decal thì nó tiện dụng và vi c thay đổi nội dung dể dàng hơn *Khuyết điểm: - So với vi c dùng các bảng quảng cáo thông thường thì vi c dùng bảng điện tử có giá thành khá cao - Vi c thay đổi nội dung chương trình là bất tiện Khi làm mạch với mô hình lớn hơn thì kết nối phức tạp hơn 27 ... cột là Cathode, hàng là Anode Khi sử dụng LED ta cần chú ý điều này để điều khiển cho đúng 2.2.2 NGUYÊN TẮC LÀM SÁNG ĐÈN TRÊN BẢNG LED MATRIX Khi muốn làm sáng LED đơn, ta cần đưa điên áp dương vào chân Anode và điện áp âm vào chân Cathode với giá trị thích hợp, khi đó LED sáng Giá trị điện áp và dòng điện tuỳ thuộc vào màu sắc từng loại LED Dòng chảy qua các LED để đảm bảo độ sáng bình thường là từ . NGUYÊN TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ - KĨ THUẬT BÀI TẬP LỚN NGOẠI VI GHÉP NỐI Đề tài: TÌM HIỂU VỀ LED MATRIX (MẠCH QUẢNG BÁ) Sinh vi n thực hiện: Hà Anh Dũng Lương Văn Dũng Giáo vi n hướng dẫn: Lê Minh Tân Vũ. tài của mình và về cơ bản đã đáp ứng được yêu cầu của đề tài. Đó là tìm hiểu về led matrix (mạch quảng bá) chúng em rất mong nhận được sự gióp ý của các thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn. hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh vi n thực hiện: Hà Anh Dũng Lương Văn Dũng 2 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ĐÈN LED MATRIX (MẠCH QUẢNG BÁ) Trong thời buổi khoa hoc công nghệ phát triện