Đang tải... (xem toàn văn)
Lời Nói Đầu. Ngày nay sự phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật đã làm nền tảng vững chắc thúc đẩy các nghành kinh tế phát triển và tiến lên một tầm cao mới. gắn với sự phát triển của nghành khoa học kĩ thuật thì kĩ thuật điện tử và tin học cũng phát triển không kém và mang tính vượt bậc. Một xã hội phát triển đòi hỏi phải có nhiều trang thiết bị hiện đại ứng dụng kĩ thuật số trong nghành điện tử đã cho thấy rõ tính ưu việt của nó những thành tựu to lớn của nó đã đóng góp một phần không nhỏ vào nhu cầu thoả mãn của con người. Qua môn học đồ án 2 này, sinh viên chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo giảng viên các khoa đã chỉ dạy cho chúng em các môn đại cương, các thầy cô giáo giảng viên khoa Công Nghệ Điện Tử đã hướng dẫn, chỉ dạy cho chúng em các kiến thức liên quan đến chuyên ngành Điện Tử Công Nghiệp. Đặc biệt là thầy Nguyễn Vũ Thắng đã tận tình hướng dẫn cho sinh viên chúng em hoàn thành tốt các mô hình thực hành của đề tài “Thiết kế và chế tạo mạch hiển thị chạy chữ dùng led matran.” và bài báo cáo về môn đồ án này. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Vũ Thắng và các bạn trong khoa đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài. Tuy nhiên nhưng do thời gian và kiến thức còn rất nhiều hạn chế nên không tránh khỏi sai sót rất mong sự đóng góp của các thầy cô và các bạn nhằm phát triển và hoàn thiện đề tài. Chúng Em Xin Chân Thành Cảm ơn
Ngày nay sự phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật đã làm nền tảng vững chắc thúc đẩy các nghành kinh tế phát triển và tiến lên một tầm cao mới. gắn với sự phát triển của nghành khoa học kĩ thuật thì kĩ thuật điện tử và tin học cũng phát triển không kém và mang tính vượt bậc. Một xã hội phát triển đòi hỏi phải có nhiều trang thiết bị hiện đại ứng dụng kĩ thuật số trong nghành điện tử đã cho thấy rõ tính ưu việt của nó những thành tựu to lớn của nó đã đóng góp một phần không nhỏ vào nhu cầu thoả mãn của con người. Qua môn học đồ án 2 này, sinh viên chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo giảng viên các khoa đã chỉ dạy cho chúng em các môn đại cương, các thầy cô giáo giảng viên khoa Công Nghệ Điện Tử đã hướng dẫn, chỉ dạy cho chúng em các kiến thức liên quan đến chuyên ngành Điện Tử Công Nghiệp. Đặc biệt là thầy Nguyn Vũ Thng đã tận tình hướng dẫn cho sinh viên chúng em hoàn thành tốt các mô hình thực hành của đề tài !"!#và bài báo cáo về môn đồ án này. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Vũ Thắng và các bạn trong khoa đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài. Tuy nhiên nhưng do thời gian và kiến thức còn rất nhiều hạn chế nên không tránh khỏi sai sót rất mong sự đóng góp của các thầy cô và các bạn nhằm phát triển và hoàn thiện đề tài. Chúng Em Xin Chân Thành Cảm ơn! 1 Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn: Hưng Yên Ngày Tháng Năm2012 2 Nhận Xét Của Giáo Viên Phản Biện: Hưng Yên Ngày Tháng Năm2012 3 $%&'()*&+ ,-./0 Điện – Điện tử là một trong những lĩnh vực rất phát triển và đánh giá được tốc độ phát triển về kinh tế cũng như khoa học kĩ thuật của một đất nước. Việc phát triển, chế tạo các lọai Chip, các lọai IC tích hợp thông dụng, có ứng dụng nhiều trong thực tế có vai trò to lớn trong quá trình phát triển khoa học kĩ thuật liên quan đến kĩ thuật điện – điện tử - tự động hóa. Ở Việt Nam công nghệ chế tạo các lọai Chip vi điều khiển, các công nghệ tích hợp IC chưa được chú trọng phát triển, phần lớn còn ứng dụng và phụ thuộc nhiều vào các công nghệ tiên tiến của các nước phát triển như: Mỹ, Nhật Bản… đặc biệt là tập đoàn điện tử khổng lồ Intel… Vì vậy việc học tập, tìm hiểu nghiên cứu lại những công nghệ phát triển của các nước bạn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với người học và đóng vai trò không nhỏ trong quá trình phát triển nền giáo dục của nước nhà. 12)3/425 1,)3/4 Ngày nay khoa học kĩ thuật và công nghệ ngày càng phát triển như vũ bảo, vì vậy việc đưa các môn học chuyên nghành vào trong giáo trình môn học, đặc biệt là môn kĩ thuật số, vi điều khiển… Cho các sinh viên ngành điện tử, đặc biết là chuyên ngành điện tử công nghiệp là điều đặc biệt quan trọng, tuy nhiên một phần do điều kiện của người dạy và người học nên việc đưa hết tài liệu trong quá trình học là không đáp ứng được nhu cầu nên việc tự tìm hiểu, tự nghiên cứu các tài liệu bên ngoài là điều rất cần thiết để nâng cao kiến thức cho người học nhằm theo kịp công nghệ khoa học kĩ thuật tiên tiến của các nước trên thế giới và góp phần vào bồi dưỡng kiến thức cho sinh viên trước khi ra trường nhằm đáp ứng được nhu cầu tuyển dụng của thị trường lao động hiện tại và tương lai góp phần to lớn trong việc 4 phát triển nền kinh tế nói chung và phát triển chuyên ngành Điện Tử - Tự Động Hóa nói riêng của nước nhà. 1165 Qua môn học đồ án 1 sinh viên cần nắm vững kiến thức cơ bản của môn học chuyên ngành trong giáo trình đào tạo của nhà trường, đồng thời biết và nắm rõ kiến thức cơ bản về sơ đồ khối, các đặc tính, chức năng và nguyên lý họat động của các linh kiện cơ bản của chuyên ngành điện tử như: Điện trờ, tụ điện, cuộn cảm, relay … đặc biệt là Ic sử dụng rộng rãi trong vi xử lý, điều khiển tự động. Bên cạnh đó là các phần mềm giúp ích trong việc thiết kế mạch như tina, protues, TopView …. 789:5; Đối tượng nghiên cứu của Đồ Án nói riêng và các môn học chuyên ngành trong hệ thống Điện – Điện Tử nói chung là các sinh viên theo học, tìm hiểu và nghiên cứu trong lĩnh vực Điện tử, đồng thời là tất cả những người yêu thích chuyên ngành Điện Tử - Tự Động Hóa, vì đây là môn học cơ bản làm nền tảng, trang bị kiến thức cho người học để có thể tự tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu học tập cho các môn học tiếp theo, đồng thời cũng cố kiến thức các môn học đã được học trong thời gian theo học tại trường. <$9=>?>5; Phương pháp nghiên cứu đề tài của môn học Đồ Án: Khảo sát mạch chạy chữ dùng led ma trận chủ yếu bằng logic thực nghiệm. Vì môn học có tính chất lý thuyết, và liên quan mật thiết đến thực tế nên việc tìm kiếm tài liệu tiếng việt liên quan đến đề tài là rất khó khăn nên quá trình hòan thành môn học đồ án chủ yếu bằng văn bản dịch Anh – Việt của em thông qua sự giúp đỡ của google. 5 @$5; Đề tài môn học đồ án được tiến hành, nghiên cứu chủ yếu ở nhà và phòng trọ thư viện trường đại học sư phạm kĩ thuật hưng yên . Việc tiến hành văn bản được tiến hành ở nhà, bài báo cáo được tiến hành trong khoảng thời gian từ 15-10-2012 đến 15-11-2012, trong khỏang thời gian đó em đã thảo luận , tham khảo ý kiến của thầy cô bạn bè đồng thời tìm kiếm tài liệu, mô phỏng mạch trên phần mềm. ABCD5; Sau một thời gian tiến hành nghiên cứu, tìm hiểu về môn học kĩ thuật số và môn học Vi Điều Khiển nói chung, các môn học trong chuyên ngành Điện Tử Công Nghiệp nói riêng. Khảo sát mạch chạy chữ hiển thị chữ trên Led ma trận đã giúp em nắm được các khái niệm cơ bản của các linh kiện, đặc tính, chức năng và nguyên lý họat động của các linh kiện, hiểu được sơ đồ khối, chương trình điều khiển vi xử lý và hiểu hơn vai trò môn học trong hệ thống môn học, nhằm trao dồi kiến thức để chúng em hoàn thành tốt môn học. Qua đó trang bị kiến thức cơ bản để có thể tự học tập và cũng là hành trang em mang theo khi ra trường. 6 $%&''($%&E'F+G ,GHI0./0JKLM@, AT89C51 là phiên bản có Rom nằm trên Chip là bộ nhớ Flash. Phiên bản này rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh vì bộ nhớ Flash có thể xóa được dữ liệu chỉ trong vài giây (chứ không phải 20 giây như 8751). Dĩ nhiên là để dung AT89C51 cần có một bộ đốt ROM hỗ trợ bộ nhớ Flash, xong lại không cần bộ xóa, bộ nhớ Flash được xóa bằng bộ đốt PROM. Để tiện sử dụng, hiện nay hang Atmel đang nghiên cứu một phiên bản mới của AT89C51 có thể lập trình qua cổng COM của máy tính và như vậy sẽ không cần bộ đốt PROM ,,GHI0N"O>;.)MPQ@, Đặc điểm và chức năng hoạt động của họ IC MCS-51 hoàn toàn tương tự nhau. Ở đây giới thiệu IC AT89C51 là một IC điều khiển do hang intel của Mỹ sản xuất, chúng có những đặc điểm như sau: 4KB EFROM bên trong 128 byte RAM nội 4 Port xuất nhập I/O 8 bit Giao tiếp nối tiếp 64 KB cùng nhớ mã ngoài 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài Xử lý bit (hoạt động trên Bit đơn) 210 vị trí có thể định vị Bit 4 us cho hoạt động nhân, hoạt động chia 7 ,1B8/0"RSM$+T( P=/U8V!WIXY-( 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: Hình 2.1: Sơ đồ khối vi xử lý • 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). 8 Addressbus: bus địa chỉ. Data bus: bus dữ liệu. Control bus: bus điều khiển. ,7=XY-"R( 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: 9 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. 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 toàn 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 toán. • 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) ,<M?RV!>KLM@,( 1.4.1. Sơ đồ khối và chức năng các khối của chip 89C51: CPU (Central Processing Unit): Đơn vị xử lý trung tâm tính toán và điều khiển quá 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. 10 [...]... công mạch: Thi công mạch là quá trình hoàn tất thiết kế, để qua đó kiểm chứng lại thực tế về lý thuyết Đây là việc cuối cùng của việc thiết kể mạch Mạch được thiết kế gồm toàn bộ các modun nhỏ 1 Vẽ mạch nguyên lý và mạch in: Công việc này được trợ giúp bởi phần mềm Eagle đây là phần mềm cho người chuyên thiết kế mạch điện tử Để mạch chạy tốt thì sơ đồ nguyên lý phải đúng, đầy đủ Khi cho chạy board mạch. .. chân thành cảm ơn! 7, Kết luận: Trong suốt quá trình nghiên cứu và chế tạo sản phẩm với đề tài: Thiết kế và chế tạo mạch hiển thị chạy chữ dùng led matran. ” chúng em được sự hướng dẫn nhiệt tình của Nguyễn Vũ Thắng và ý kiến đóng góp của bạn bè đã tạo điều 30 kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành sản phẩm từ đó chúng em đã thu được nhiều kiến thức bổ ích, làm việc có hiệu quả và học hỏi được rất nhiều... phương án này phải dùng đến các máy chuyên dụng thi công mạch in Đây là phương pháp in mạch có độ chính xác cao Ít hư hỏng, in được nhiều lớp với kích thước đường mạch rất nhỏ 20 3 Lắp ráp linh kiện, mạch in và kiểm tra 1.Kiểm tra: Sau khi thiết kế và thi công mạch in nhiệm vụ tiếp theo là hãy kiểm tra toàn bộ mạch trước khi lắp linh kiện vào Bởi mạch thiết kế tương đối phức tạp nên phần mạch in gia công... gian bộ nhớ chung cho dữ liệu vàchương trình - Chương trình và dữ liệu nằm chung trên RAM - Bộ vi điều khiển có không gian bộ nhớ riêng cho dữ liệu vàchương trình - Chương trình và dữ liệu nằm riêng trên ROM và RAM Tổ chức bộ nhớ của chip 89C51: Hình 2.4: Không gian bộ nhớ của chip 89C51 16 2, Giới thiệu về led ma trận Led ma trận gồm các led phát quang được bố trí thành hàng và cột trong một vỏ Các tín... Cách này độ chính xác không cao, chỉ dùng cho • các mạch in ít đường tín hiệu, đi một lớp Phương án 2: làm mạch bằng phương pháp in lưới, nghĩa là sau khi đã vẽ mạch xong, chúng ta đem in lưới lên mạch in, sau đó cũng dùng dung dịch ăn mòn Cách này độ chính xác cao hơn, đồng thời khi ta in mạch board có kích thước lớn và số lượng nhiều thì có thể giảm bớt giá thi công mạch Đây cũng • không phải là cách... quét trên các hàng và cột có Led cần hiển thị Để đảm bảo cho mắt nhìn thấy Led không bị nháy, thì tầng số quét nhỏ nhất cho mỗi chu kì đi hết các cột là 20Hz (50ms) Trong lập trình vi điều khiển cho Led ma trận bằng vi xử lý ta cũng phải sử dụng phương pháp quét Led như vậy - Ở đây chúng em tiến hành ghép các led đơn thành ma trận led theo kiểu kết nối A chung tích cực mức cao - Ma trận Led có thể là loại... điểm, khi đó Led có số chân ra tương ứng: - Đối với Led ma trận 8x8 hiển thị một màu, thì số chân ra là 16, trong đó 8 chân dùng để điều khiển hàng và 8 chân còn lại đề điều khiển cột - Đối với loại 8x8 có hai màu thì số chân ra của Led là 24 chân, trong đó 8 chân dùng để điều khiển hàng chung cho cả hai màu, 16 chân còn lại thì 8 chân dùng để điều khiển cột của màu thứ nhất và 8 chân còn lại dùng để điều... những lỗi nhỏ Ngay từ đầu khi phần thiết kế mạch được đặt ra, chúng em đã liệt kê tất cả các linh kiện trong mạch và chuẩn bị đi mua Trước khi lắp ráp một lần nữa chúng em phải kiểm tra lại từng linh kiện một lần nữa để tránh khỏi sự thiếu sót và nhầm lẫn Việc lắp ráp linh kiện cũng là một khâu khá quan trọng, vì mạch in có các lỗ khoan khá gần nhau nên khi hàn dễ bị chạm mạch Mặt khác khi hàn không cẩn... chạm mạch Cháng ta có thể dung đồng hồ vạn năng để đo điện trở (hoặc đồng hồ có chuông báo thông mạch) để khiểm tra các đường tín hiệu có chạm, chập hay không, các mối hàn có tiếp xúc hay chưa Đặc biệt chú ý tới các đường nguồn 3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý a, Sơ đồ khối điều khiển 21 Hình 3.1: Sơ đồ khối điều khiển b, Sơ đồ mạch ghi dịch 22 Hình 3.2: Sơ đồ khối mạch ghi dịch 23 Mạch đệm c, Sơ đồ mạch. .. clock cho chip hoạt động • XTAL1 _ ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip 15 • XTAL2 _ ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip Chân RST: - RST (Reset): thiết lập lại, chân số 9 - Chức năng: • Là tín hiệu cho phép thiết lặp (đặt) lại trạng thái ban đầu cho hệ thống • Là tín hiệu nhập, tích cực mức cao RST = 0 _ Chip 89C51 hoạt động bình thường RST = 1 _ Chip 89C51 được thiết lặp lại trạng thái ban đầu Chân . chỉ byte thấp (A0 – A7) $"1( - Port 2 (P2.0 – P2.7) có số chân từ 21 – 28 . - Port 2 có hai chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P2.0 – P2.7) _ không sử dụng bộ nhớ ngoài. • Bus địa chỉ. được tiến hành ở nhà, bài báo cáo được tiến hành trong khoảng thời gian từ 15-10 -20 12 đến 15-11 -20 12, trong khỏang thời gian đó em đã thảo luận , tham khảo ý kiến của thầy cô bạn bè đồng thời. P1.7) Port xuất/nhập 8 bit (P2.0 – P2.7) Port xuất/nhập 8 bit (P3.0 – P3.7) Hình 2. 2: Sơ đồ chân vi xử lý Z$"[( - Port 0 (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39. - Port 0 có hai chức năng: •