ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO Ngày nay, trước bước vào hiệu sách, bạn biết hiệu sách bán loại sách gì, có loại sách mà cần mua không… nhờ vào bảng đèn quang báo bắt mắt đặt trước cửa hiệu Hoặc vào sân bay bạn biết giấc chuyến bay, thông báo ngắn phi trường, … nhờ vào quang báo Đôi đường thành phố lúc đêm, bạn thấy bảng quang báo lớn với hình ảnh cử động li Coca Cola sủi bọt, logo sản phẩm xuất theo nhiều kiểu (tràn từ lên, từ xuống, lan dần từ trái qua phải, từ phải qua trái, …) Như quang báo ngày đưa vào sử dụng nhiều lónh vực khác như: giới thiệu sản phẩm, thông báo tin tức (thay cho tin giấy)… Với ứng dụng rộng rãi vậy, ta thử tìm hiểu xem mạch quang báo gồm gì, nguyên lý hoạt động sao,… qua đề tài “Thiết kế thi công mạch quang báo dùng EPROM” Như giới thiệu trên, quang báo hiển thị hình ảnh cử động không gói gọn việc hiển thị chữ Tuy nhiên, điều kiện có hạn nên đề tài giới hạn việc hiển thị chữ chạy, chớp tắt với màu chữ thay đổi theo ý người viết chương trình SVTH: THÀNH VÀ THUỲ -0- GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO LÝ THUYẾT PHẦN CỨNG GIAO TIẾP CỔNG GHÉP NỐI VỚI MÁY IN: vài nét cổng ghép nối với máy in: cổng nối với máy in hay thường gọi giao diện Centronics việc nối máy in với máy tính thực qua ổ cắm 25 chân phía sau máy tính, không chỗ nối với máy in mà sử dụng máy tính vào mục đích đo lường điều khiển việc ghép nối thực qua ổ cắm qua cổng liệu truyền song song, nên gọi cổng ghép nối song song tốc độ truyền liệu đạt đến mức đáng kể tất đưòng dẫn cuas3 cổng tương thích TTL, nghóa chúng cung cấp mức mức điện áp 0v 5v ta cần phải lưu ý đường dẫn lối vào cổng không đạt mức điện áp lớn xắp xếp chân công in với tất đường dẫn mô tả hình ta thấy rõ bên cạnh bits liệu có đường dẫn tín hiệu khác, tổng cộng người sử dụng trao đổi cách riêng biệt với 17 đường dẫn, bao gồm 12 đường dẫn đường dẫn vào đường dẫn liệu D0-D7 khong phải đường dẫn chiều tất máy tính, nên sau ta thấy D0-D7 sử dụng nối nối khác STROBE, AUTOFEED(AF), INIT SELECTIN (SLCTIN) CHAÂN 10 11 12 KÝ TỰ STROBE D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 ACK Busy PE SVTH: THÀNH VÀ THUỲ VÀO/RA Lối (output) Lối Lối Loái Loái Loái Loái Loái Lối Lối vào (inpur) Lối vào Lối vào -1- byte in Đường liệu D0 Đường liệu D1 Đường liệu D2 Đường liệu D3 Đường liệu D4 Đường liệu D5 Đường liệu D6 Đường liệu D7 Acknowledge(xácnhận 1: máy in bận Hết giáy GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HOÏC HAI 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 SLCT AF ERROR INIT SLCTIN GND GND GND GND GND GND GND GND THIEÁT KEÁ MẠCH QUANG BÁO Lối vào Lối vào Lối vào Lối vào Lối vào Select(lựa chọn) Auto Fetự nạp) Lỡi 0:đặt lại máy in Select in Nối đất Nối đất Nối đất Nối đất Nối đất Nối đất Nối đất Nối đất BÀNG CHỨC NĂNG CHÂN Ở CỔNG MÁY IN CỦA MÁY TÍNH PC cổng máy in có đường dẫn lối vào PAPER EMPTY (PE), ACKNOWLEDGE(ACK), SELECT (SLCT) ERROR, nhờ mà bắt chéo (tay) máy tính máy in thực Tổng cộng máy tính PC có lối vào hướng tối máy in Trao đổi với đường dẫn tín hiệu : Datenregister (Basicaddress) Statusregister (Basicaddress+1) SVTH: THÀNH VÀ THUỲ -2- GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO Controlregister (Basicaddress+2) THANH GHI Ở CỔNG MÁY IN CỦA MÁY TÍNH PC tất đường dẫn tín hiệu vừa giới thiệu cho phép trao đổi qua địa nhớ máy tính PC 17 đường dẫn cổng máy in sếp thành ghi: ghi liệu, ghi trạng thái ghi điều khiển địa đạt đến cổng máy in xem địa cổng máy in, sắ p xếp sau: LPT1 (Cổng máy in thứ nhất) LPT2 (cổng máy in thứ 2) SVTH: THÀNH VÀ THUỲ ⇒ Địa bản378 (Hex)-37F Hoặc 3BC (Hex) máy tính Laptop ⇒ Địa = 278 (Hex) -3- GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO địa dồng với ghi liệu ghi trạng thái đạt tới địa +1 cần mức logic BUSY chân 11 xếp ngược với ghi trạng thái ghi điều khiển với đường dẫn nối đặt dùi địa 2, địa +2 Ở lại cần ý tới đảo ngược tín hiệu STROBE, AUTOFEED SLCTIN Các địa cổng máy in máy tính PC đặt địa nhớ xác định đọc chương trình địa LPT1 đùng giá trị 16 bit địa 408 (hex) 409 (hex) Cả hai địa tiếp sau: 40A (hex0 40B (hex) chứa đựng địa LPT2 ƯU VÀ KHUYẾT ĐIỂM: phương pháp dủng cổng nối tiếp; ưu điểm có đường truyến ít, truyền xa khuyết điểm phải thiết kế KIT xử lý gắn trực tiếp vào SLOT máy tính để kiểm soát START STOP bit Đối với phương pháp dùng cổng song song: ưu điểm đường truyền tốc độ nhanh liệu truyền song song, tương thích TTL, dễ sử dụng.Khuết điểm tốn cáp, không truyền xa từ ưu khuyềt điểm phương pháp em nhận thấy phương pháp cổng song song máy tính điều khiển mạch quang báo tối ưu linh động máy tính, tốc độ truyền nhanh, khoảng cách đìều khiển không xa MÔ TẢ DAO DIỆN SONG SONG: Đặc điểm: Tốc độ truyền liệu tối đa: 1000cps Tín hiệu đồng bộ: xung STROBE bên Tín hiệu bắt tay: Tín hiệu-ACKNLG or BUSY Mức logic: Tín hiệu vào tương thích với TTL Sơ đồ thời gian giao diện song song: BUSY ACKNLG DATA STORBE 0,5Ms minimum SVTH: THÀNH VÀ THUỲ -4- GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO II IC 7404: 7404 loại IC cổng thuộc họ TTL, bên gồm cổng đảo Khi số lượng cổng sử dụng cổng không sử dụng ta nên nối lên +V CC hay nối xuống mass qua điện trở khoảng vài trăm Ω đến 1KΩ để cổng không sử dụng không gây nhiễu đến trình làm việc cổng khác IC 7404 cần nguồn nuôi chuẩn 5V (± 10%) IC 7404 có sơ đồ chân sau: 14 13 12 11 10 V CC 7404 GND SƠ ĐỒ CHÂN IC 7404 Để việc sử dụng IC tốt ta nên xem bảng thông số IC 7404 nhà sản xuất cung cấp KÝ HIỆU THẤP NHẤT ĐIỂN HÌNH CAO NHẤT ĐƠN VỊ ĐO V CC 4.5 5.0 5.5 V TA 25 70 o C IOH -1.0 mA IOL 20 mA Giải thích chữ viết tắt bảng V CC: nguồn cung cấp cho IC SVTH: THÀNH VÀ THUỲ -5- GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO TA: giới hạn nhiệt độ môi trường làm việc cho IC (IC hoạt động nhiệt độ môi trường làm việc giới hạn cho phép, cụ thể từ 0oC – 70oC) IOH: dòng ngõ IC ngõ mức logic cao Khi ngõ IC mức logic cao có dòng điện từ IC đổ để cung cấp cho tải, dòng có giá trị thấp IOL: dòng ngõ IC ngõ mức logic thấp Khi ngõ IC mức logic thấp có dòng điện từ đổ vào IC (từ tải +V CC đến ngõ vào IC xuống mass), dòng có giá trị cao b.IC74LS374 : FF IC chứa D-FF xung CK đưa vào đồng thời 74LS374 11 CP Bảng thật IC74LS374 : Output control (OC) L L L H • OE 18D7 17D6 14D5 13D4 D3 D2 D1 D0 (G) Q7 19 Q6 16 Q5 15 Q4 12 Q3 Q2 Q1 Q0 Enable D Q X L H X X L H QO Z : biểu thị cạnh lên tín hiệu chốt liệu X: trạng thái không cần quan tâm Z: trạng thái trở kháng cao KẾT LUẬN: từ đặc điểm IC74374 nên thích hợp để làm chốt liệu từ cổng máy in đưa vào I IC 74138: IC 74LS245: IC có phát thu Bus trạng thái IC phát thu Bus chiều không đảo thuộc qui mô tích hợp MSI Mạch có Transistor PNP ngõ vào để giảm tải diện chiều cho đường Bus, có tốc độ trễ ngõ vào để tăng lề nhiễu Tác động ngõ cho phép G ngõ điều khiển chiều truyền liệu DIR (Direction control) dược tóm lược bảng SVTH: THÀNH VÀ THUỲ -6- GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI Cho phép G 0 THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO Điều khiển Chiều DIR x Hoạt động Đưa liệu từ B đến A Đưa liệu từ A đến B Ly cách * KẾT LUẬN: từ đặc điểm IC ta dùng chuyển BUS liệu từ bit thành 14 bit đường IC IC74LS08: IC phần họ TTL sử dụng rộng rãi Với tất đơn vị TTL sử dụng nguồn cung cấp 5V mà dương nối vào chân 14 âm nối vào chân Các công tắc A B nối vào chân Nếu đầu chân cao +5V dòng chảy qua LED LED phát sáng trạng thái H nhị phân có đầu cổng V SVTH: THÀNH VÀ THUỲ -7- GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO * Giới thiệu IC 74138: IC 74138 loại IC dùng giải mã/giải đa hợp (Decoder/Demultiplexer) làm việc với tần số cao, đặc biệt thích hợp dùng làm giải mã địa tác động vào chân chọn IC (Chip Select) IC nhớ lưỡng cực IC 74138 có sơ đồ chân sau: 16 15 14 13 12 11 10 V CC O 0\ O 1\ O 2\ O 3\ O 4\ O 5\ O 6\ 74138 A0 A1 A2 E1\ E2\ E3 O 7\GND SƠ ĐỒ CHÂN IC 74138 Chức chân IC 74138: V CC, GND: dùng cấp nguồn cho IC hoạt động VCC nối đến cực dương nguồn (+5V IC họ TTL), GND nối đến cực âm nguồn (0V) A0, A1, A2: ngõ vào chọn trạng thái ngõ (có thể coi đường địa IC 74138) Tổ hợp trạng thái logic ngõ vào ta trạng thái logic khác ngõ IC (23 = 8) E1, E2, E3: ngõ vào điều khiển IC IC phép hoạt động bình thường chân mức logic cho phép IC hoạt động (cụ thể E1, E2 mức logic thấp, E3 mức logic cao) Chỉ cần chân mức logic SVTH: THÀNH VÀ THUỲ -8- GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO không phù hợp IC bị cấm (tất ngõ mức logic cao) bất chấp trạng thái ngõ vào lại O – O 7: ngõ IC Tùy thuộc vào trạng thái đường địa mà ta có trạng thái ngõ tương ứng Khi IC hoạt động bình thường (cả châ n điều khiển mức logic cho phép) thời điểm định có ngõ mức logic thấp, tất ngõ lại phải mức logic cao IC 74138 có sơ đồ mô tả hoạt động bên sau: A2 O7 A1 A0 O6 E1\ E2\ E3 O5 O4 O3 O2 O1 O0 Baûng trạng thái IC 74138: INPUTS E1 \ E2 \ E3 A0 OUTPUTS A1 SVTH: THÀNH VÀ THUỲ A2 O 0\ O 1\ -9- O 2\ O 3\ O 4\ O 5\ O 6\ O 7\ GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO H x X x x x H H H H H H H H X H x x x x H H H H H H H H X x L x x x H H H H H H H H L L H L L L L H H H H H H H L L H H L L H L H H H H H H L L H L H L H H L H H H H H L L H H H L H H H L H H H H L L H L L H H H H H L H H H L L H H L H H H H H H L H H L L H L H H H H H H H H L H L L H H H H H H H H H H H L H: HIGH Voltage Level L: LOW Voltage Level x: Don’t care * Nguyên tắc hoạt động IC 74138: Dựa vào bảng trạng thái ta thấy: cần chân cho phép (E1, E2, E3) trạng thái cấm (không cho phép IC hoạt động) tất ngõ IC 74138 mức logic cao bất chấp trạng thái logic chân địa (A0, A1, A2) Chẳng hạn chân E1 mức logic cao tất ngõ IC mức logic cao, bất chấp trạng thái chân lại như: E2, E3, A0, A1 , A2 Ta nhận thấy đường địa mức logic thấp 00h (với điều kiện ngõ vào điều khiển phải mức logic thích hợp để IC hoạt động) có ngõ mức logic thấp, tất ngõ lại mức logic cao Khi địa đưa vào IC tăng lên (01h) mức logic thấp chuyển đến ngõ thứ hai có ngõ mức logic thấp Khi địa đưa vào IC 08h mức logic thấp ngõ cuối (O7) vào IC Như vậy, mức logic thấp ngõ di chuyển tương ứng với địa đưa Do bảng đèn có 20 cột nên ta dùng bốn IC 74138 để thực việc quét cột thêm IC 74138 để điều khiển IC hoạt động yêu cầu thiết kế (tại thời điểm đưa tín hiệu cho phép nhất) Vì IC 74138 có ngõ nên ta tổng cộng 32 ngõ ra, nhiều đường so với 20 cột bảng đèn, phải bỏ bớt hai đường IC 74138 Người viết đề tài SVTH: THÀNH VÀ THUỲ - 10 - GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO quy định bỏ hai đường quét cột Bộ giải mã địa dùng IC 74138 có sơ đồ nguyên lý hoạt động sau: Giải thích nguyên lý hoạt động mạch: IC 74138 (I) có nhiệm vụ điều khiển IC 74138 lại Do điều khiển bốn IC nên cần dùng hai đường địa để tạo tín hiệu điều khiển (22 = trạng thái) đường địa lại nối mass để mạch hoạt động ổn định Ba đường địa bốn IC quét cột dùng hết để giải mã 24 đường Tại thời điểm vừa cấp nguồ3, mạch Auto Reset tạo địa làm cho đường địa mức logic [0] Khi IC 74138 (I) cho phép IC 74138 (II) (IC quét cột) hoạt động, dựa vào bảng trạng thái IC 74138 ta biết trạng thái logic ngõ IC Ta nhận thấy có ngõ IC 74138 (II) mức logic [0], tấc ngõ lại mức logic [1] nên có cột đèn ứng với ngõ phép hoạt động (sáng) Khi xung tác động, địa tăng lên 1, có ngõ thứ IC 74138 (II) mức logic [0], tất ngõ lại quét cột mức logic [1] Tương tự trên, có cột thứ bảng đèn (ứng với ngõ thứ IC 74138 (II) phát sáng Cứ tiếp tục thế, đến xung thứ tác động có IC 74138 (III) phép hoạt động, IC lại trạng thái cấm Và thời điểm SVTH: THÀNH VÀ THUỲ - 11 - GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO có ngõ IC 74138 (III) mức logic [0], cho phép cột đèn ứng với phép hoạt động Như vậy, mức logic [0] chuyển từ IC 74138 (II) sang IC 74138 (III) cách liên tục việc quét cột thực liên tục Khi xung thứ 32 tác động mức logic [0] dịch đến ngõ cuối quét cột, cho phép cột đèn ứng với ngõ hoạt động Và xung thứ 33 tác động, IC 74138 (I) lại quay trạng thái đầu tiên, cho phép IC quét cột hoạt động (IC 74138 (II)) Lúc đường địa đặt vào IC 74138 (II) mức logic [0] nên ngõ quét cột mức logic [0] mạch điện lại trở trạng thái giống vừa cấp điện Như vậy, mạch giải mã địa dùng IC 74138 hoạt động yêu cầu thiết kế thời điểm định có tín hiệu cho phép tín hiệu dịch chuyển theo vòng có xung điện tác động Dịch chuyển theo vòng: tín hiệu cho phép di chuyển từ ngõ đến ngõ cuối cùng, sau lại quay ngõ bắt đầu chu kỳ di chuyển SVTH: THÀNH VÀ THUỲ - 12 - GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO MA TRẬN LED 5*7 Cấu tạo ma trận LED gồm có 35 nhỏ chia thành hàng cột.điểm LED SƠ ĐỒ CHÂN MA TRẬN LED Trong hệ thống hàng Katod cột Anod Như muốn 35 điểm LED sáng lúc ta việc cung cấp mức cao cho hàng mức thấp cho cột muốn điểm LED sáng ta cấp mức mức tương ứng với Anod Katod d7iểm LED Như chữ hay số cần hiển thị Ma Trận LED phải tổ hợp hàng cột để thị hết chữ hay số ta phải quét tới 7*5 lần Cấu trúc hiển thị: Màn hình hiển thị ghép lại từ ma trận LED Để tiếp kiệm giải mã ta nối hàng giống Ma Trận LED chung lại với đưa đến đường Printer Port, liệu xuất định điểm LED sáng Với cách mắc mạch thời điểm có cột LED sáng muốn hiển thị số hay chữ (số) hay hàng chữ ta phải quýet làm nhiều lần tần số quét nhanh ta cảm thấy chữ xuất lúc khối hiển thị SVTH: THÀNH VÀ THUỲ - 13 - GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO khối hiển thị gồm mạch điều khiển hàng cột bảng đèn LED, phần trình bày mạch quang báo.Dùng để hiển thị hình ảnh hay văn bản, thwo thiết kế bảng đèn LED ma trận hàng cột SVTH: THÀNH VÀ THUỲ - 14 - GVHD:PHẠM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO SƠ ĐỒ NGUYÊN LYÙ U1 2A 74L S04 V B1 1 9 2 1 U1 2B U 1 O CL C 8 K 1 DQ 2 DQ 1 7 DQ DQ 6 DQ 3 4 DQ 1 5 DQ DQ 74LS 374 74L S04 U 1 O CL 1 C 8 83 K 1 4D Q 2 D Q 7 D Q 6 47 D Q D Q 3 4 D Q 1 5 D Q D Q 74LS 374 SUBD 25 VCC_CI RCLE 21 JP CONN PWR 2-H U1 2C C C 1 U3 A C C 2 74L S04 U3 B U 74L S08 C C 19 G DI R A B A B 1 A B 2 A B 3 A B 4 A B 5 A B 6 A B 7 874LS U1 245 10 G DI R A B A B 1 A B 2 A B 3 A B 4 A B 5 A B 6 A B 7 74LS 8 245 U 56 G2 Y B0 Y A1 Y B2 Y C3 Y Y Y G5 G2 Y A7 74LS U 138 55 G2 Y B0 Y 1 A1 Y B2 Y C3 Y Y G5 Y G2 Y A7 74LS R2 2 R2 1 R2 R1 29 R1 33 R1 33 R1 33 26 33 33 33 33 0 1 1 1 R R1 R1 33 R1 33 R1 2 33 R1 33 R1 33 33 33 0 JS 11 3 5 7 9 1 1 3 5 1 6 1 Hàng thứ đến 14 CONN PLUG 8x2 JS 14 1 1 1 3 1 5 6 1 JS CONN PLUG 8x2 2 Q1 A10 Q1 62 15 A10 72 15 Q1 A10 Q1 A10 Q2 15 A10 15 15 Q2 A10 Q2 A10 Q2 15 2 15 A10 15 Q2 A10 Q2 42 15 A10 Q2 52 15 A10 Q2 15 A10 Q2 15 A10 Q2 15 A10 Q3 15 A10 15 Q3 A10 1 15 138 74L S08 SVTH: THAØNH VAØ THUYØ U 58 G2 Y Y B0 Y A1 Y B2 CY Y G5 Y G2 Y A7 74LS 138 Q3 A10 Q3 22 15 A10 Q3 32 15 A10 15 - 15 - Q3 A10 Q3 15 A10 Q3 15 A10 15 Q3 A10 Q3 15 A10 15 15 2 4 6 8 9 1 1 1 2 1 1 4 1 JS CONN 2 8x2 PLUG 4 75 8 9 1 1 1 1 4 1 6 CONN PLUG 8x2 JS 16 1 1 1 1 5 Cột thứ đến cột thứ 20 1 CONN PLUG 8x2 GVHD:PHAÏM HÙNG KIM KHÁNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC HAI THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO THIẾT KẾ PHẦN MỀM #include #include #include #include #include int main(void){ if(test()==-1){printf("cong may in chua duoc gan vao hoac may in loi !\n"); getch(); return 0;} taophong(); int skt=lengh(cnv); if(skt==-1)skt=40; skt=chuyen(skt); printf("%i\n",skt); for(int i=27,c7=0,j=0;;) { char c1; if (kbhit())if(getch()==27)break; else if(getch()==13)i++; else i ; if(i==52||i