Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé CHƯƠNG DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề Thông tin liên lạc là vấn đề được quan tâm trong xã hội. Ngay từ ngày xưa, con người đã biết vận dụng những gì đã có sẵn để truyền tin như: lửa, âm thanh, các dấu hiệu… Hiện nay quảng cáo bằng hình thức quang báo không còn mới và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Nó có thể được sử dụng để quảng cáo tên nhãn hiệu sản phẩm, tên của một công ty hay tên của một cửa hàng nào đó. Trong đó có quang báo dùng Led Ma Trận. Đặc điểm lớn nhất của quảng báo dùng Led Ma Trận là có thể linh hoạt thay đổi nội dung tùy ý mà các quang báo khác khó mà làm được. Việc sử dụng vi điều khiển để điều khiển hiển thị có rất nhiều ưu điểm mà các phương pháp truyền thống như panô, áp phích không có được như việc điều chỉnh thông tin một cách nhanh chóng bằng cách thay đổi chương trình bằng bàn phím hay được điều khiển thông qua máy vi tinh. Với các ưu điểm trên nên nhóm chúng em thuc hiện đề tài QUANG BÁO DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC18F4620 NHẬP KÝ TỰ TỪ BÀN PHÍM HEX HIỂN THỊ RA LED MA TRẬN Nội dung nghiên cứu của đề tài chính là tạo ra một bảng quang báo ứng dụng trong việc hiển thị thông tin . 1.2 Giới hạn đề tài Do thời gian thực hiện đề tài ít và kiến thức còn hạn chế nên đề tài của của chúng em chỉ dùng lại việc nhập ký tự từ bàn phím, hiển thị ra led ma trận và tạo hiệu ứng chạy chữ. không sử dụng ROM và RAM ngoại, các ký tự còn giới hạn, độ sáng chữ hiển thị chưa đều, chưa tạo nhiều hiệu ứng. SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 7 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé 1.3 Mục đích đề tài Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này nhằm giúp người học: - Tăng khả năng tự nghiên cứu cũng như tự học. - Tiếp xúc với thực tế . - Vận dụng những kiến thức đã có đồng thời tìm tòi những kiến thức mới để hiểu sâu sắc hơn trong lĩnh vực này. Ngoài ra quá trình thực hiện đề tài là một cơ hội để chúng em tự kiểm tra lại những kiến thức đã học ở trường. Đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả năng giải quyết một vấn đề theo nhu cầu đặt ra. 1.4 Mục đích nghiên cứu 1.4.1 Mục đích trước mắt -Tìm hiểu vi điều khiển PIC 18F4620 - Các phương pháp điều khiển và xử lý dữ liệu cho bảng led ma trận. - Tìm hiểu phương pháp lập trình C. - Tìm hiểu các linh kiện. 1.4.2 Mục đích gần -Tìm hiểu nguyên lý hoạt đông của từng linh kiên. - Tìm hiểu nguyên lý hiển thị led ma trận. - Nguyên lý quét phím HEX. 1.4.3 Mục đích cuối cùng -Mạch hoạt động tốt. - Bàn phím hoạt động tốt. - Led hiển thị đều ổn định. SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 8 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé CHƯƠNG II LED MA TRẬN VÀ BẢNG QUANG BÁO Ngày nay khi nhu cầu về thông tin quảng cáo rất lớn, việc áp dụng các phương tiện kỹ thuật mới vào các lĩnh vực trên là rất cần thiết. Khi bạn đến các nơi công cộng, bạn dễ dàng bắt gặp những áp phích quảng cáo điện tử chạy theo các hướng khác nhau với nhiều hình ảnh và màu sắc rất ấn tượng. 2.1 Led ma trận Ma trận LED bao gồm nhiều LED cùng nằm trong một vỏ chia thành nhiều cột và hàng, mỗi giao điểm giữa hàng và cột có thể có 1 LED (ma trận LED một màu) hay nhiều LED (2 LED tại một vị trí tạo thành ma trận LED 3 màu). Để LED tại một vị trí nào đó sáng thì phải cấp hiệu điện thế dương giữa Anode và Cathode. Trên cơ sở cấu trúc như vậy, ta có thể mở rộng hàng và cột của ma trận LED để tạo thành các bảng quang báo. SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 9 Hình 2.1 LED ma trận 5x7 1 3 3 4 1 0 6 1 1 1 5 1 6 5 2 7 1 1 2 8 1 4 9 H 1 H 2 H 3 H 4 H 5 H 6 H 7 H 8 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 8 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé 2.1.1 Phân loại led ma trận 2.1.2 Led ma trận 8x8 Led ma trận m×n là Led ma trận có m cột và n hàng. Led ma trận 8×8 là led ma trận gồm có 8 cột và 8 hàng. Led ma trận này có hai loại: loại thứ nhất là cathode chung (common cathode – hàng cathode, cột anode), loại thứ hai là anode chung (common anode– hàng anode, cột cathode). Đề tài sử dụng loại Led ma trận cathode chung (cathode cột) vì dễ dàng tìm mua được Led ma trận loại này trên thị trường linh kiện điện tử ở nước ta, đa dạng về kích cỡ và màu sắc, có loại indoor, outdoor. 2.1.3 Hình dạng thực tế và sơ đồ chân led ma trận 2.1.4 Sơ đồ nguyên lý led ma trận SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 10 Theo kích cỡ Theo màu sắc Theo hình dạng điểm chấm 5x7 1 màu Tròn 5x8 2 màu Vuông 8x8 3 màu Bầu dục Hình 2.2 Hình dạng thực tế và sơ đồ chân led ma trận 8x8 Bảng 2.1 Bảng phân loại LED ma trận Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé Led ma trận m×n là Led ma trận có m cột và n hàng, tùy theo từng loại mà con những led một màu hay 2 màu để tạo ra màu sắc khác nhau. Bảng hiện thị ma trận LED ( dot-matran display) co 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 hang va các cột, tại mỗi giao điểm của hang với cột là một LED đơn, và người ta thường phân biệt các loại bảng LED theo số hang 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 nhu vậy một bảng 8x8 là có 8 hàng và 8 cột, do 64 LED đơn ghép được lại. Và nhiều loại cỡ to hơn như 6x16 hay 32x32…… Hình 2.3 Cấu trúc kết nối của led ma trận Trên thị trường ta thường thấy các bảng LED cỡ lớn, dài hàng mét với đủ kích cở. Các bảng Led đó là do hàng nghìn Led đơn ghép lại. Khi thiết kế những bảng LED to như vậy ta cần chú ý đến sự đồng điều về độ sang cùa LED để việc hiện thị được đồng điều. Bên cạnh đó vấn đề cấp nguồn cho mạch cũng cần được chú ý và thiết kế cho phù hợp. Trong đề tài này em sử dụng 16 LED 8x8 cho việc hiện thị. 2.2 Một số hình ành về bảng quang báo thực tế SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 11 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé 2.2.1 Mẫu một dòng chữ (16 X 240 Điềm ảnh): Hình 2.2.1 Mẫu một dòng chữ Các thông số kỹ thuật: - Kích thước hiển thị: chiều cao 122mm, chiều dài tuỳ ý (thường là bội của 305mm) - Độ phân giải (số điểm ảnh): 16 x 40 x (chiều dài hiển thị/305) - Kết nối chuẩn (Máy tính, cổng COM) tuỳ chọn (RJ45, Bàn phím) - Bảng này có thể hiển thị một dòng chữ cao 122mm (16 điểm ảnh - như hình trên) hoặc hai dòng chữ cao 61mm (8 điểm ảnh) nhưng không dấu Tiếng Việt - Kết nối chuẩn (Máy tính, cổng COM) tuỳ chọn (RJ45 2.2.2 Mẫu hai dòng chữ (32 X 240 Điềm ành) Hình 2.2.2 Mẫu hai dòng chữ Các thông số kỹ thuật: - Kích thước hiển thị: chiều cao 244mm, chiều dài tuỳ ý (thường là bội của 305mm) - Độ phân giải (số điểm ảnh): 32 x 40 x (chiều dài hiển thị/305) - Kết nối chuẩn (Máy tính, cổng COM) tuỳ chọn ( RJ45) - Bảng này có thể hiển thị hai dòng chữ cao 122mm (16 điểm ảnh – như hình trên) hoặc một dòng chữ cao 244mm (32 điểm ảnh - như hình dưới) - Kết nối chuẩn (Máy tính, cổng COM) tuỳ chọn ( RJ45) 2.3 Bảng quang báo hiện thị led ma trận trong đồ án SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 12 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé - Kích thước : chiều cao 12cm,chiều dài 48 cm - Độ phân giải (số điểm ảnh):16 x 128. - Bảng này có khả năng hiển thị một dòng chữ cao 12 cm. - Hiển thị hai màu: xanh và đỏ. - Dùng ngôn ngữ lập trình CCS để lập trình cho vi xử lý PIC18F4620 SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 13 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé CHƯƠNG III MẠCH CHỐT VÀ THANH GHI 3.1 Mạch chốt 3.1.1 Mạch chốt cổng Nand Hãy xem cấu tạo của mạch dưới đây : Hình 3.1.3 Mạch chốt cổng Nand Mạch gồm 2 cổng logic Nand mắc chéo nhau, có 2 ngõ vào là S (set : có nghĩa là đặt) và R (reset : có nghĩa là đặt lại). 2 ngõ ra kí hiệu là Q (đầu ra bình thường) và Q (đầu ra đảo, tức là có trạng thái logic ngược lại với Q) Hoạt động của mạch - Khi thiết lập mạch chốt đặt S = 0, R = 1.Do S = 0 nên Q = 1 bất chấp ngõ còn lại Vậy ngõ ra ổn định sẽ là Q = 1 và Q = 0 - Khi xoá mạch chốt S = 1 và R = 0. Do R = 0 nên Q = 1 bất chấp ngõ còn lại Vậy ngõ ra ổn định sẽ là Q = 0 và Q = 1 Vì lí do đối xứng nên hoạt động thiết lập và xoá mạch chốt ngược nhau. - Khi để ngõ vào thường nghỉ S= 1 R=1.Rõ ràng chưa thể biết ngõ ra Q và Q như thế nào Hãy xét đến trạng thái trước đó: SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 14 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé Vì vậy khi S=1 R=1 trạng thái ra không thay đổi tức là trước đó như thế nào thì sau vẫn vậy (Qo và Qo) - Khi thiết lập và xoá cùng lúc S=0, R=0 Rõ ràng khi nãy cả 2 cổng NAND đều có mức vào là 0 nên mức ra là 1, đây là điều kiện không mong muốn vì đã quy ước Q và có trạng thái logic ngược nhau. Hơn nữa khi S, R trở lại mức cao(1) thì sẽ không thể dự đoán Q và Q thay đổi; vì vậy trạng thái này không được sử dụng còn gọi là trạng thái cấm. Như vậy, mạch có 2 trạng thái ra ổn định là 0 và 1; mạch có thể nhận tín hiệu số vào (trong trường hợp đơn giản này chỉ là 0 và 1) và đưa được nó ra, và từ đây khả năng nhớ (lưu trữ dữ liệu), đồng bộ, và một số điểm khác cũng có thể được thực hiện được. Ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn ở những mạch sau đó. Mạch hoạt động như ở trên được coi là 1 mạch chốt, 1dạng mạch tuần tự cơ bản nhất. 3.1.2 Chốt cổng NOR Mạch chốt như trên có thể thay thế 2 cổng nand bằng 2 cổng NOR nguyên lí hoạt động cũng tương tự nhưng ngõ vào S, R tác động ở mức cao Hình 3.1.2.1 Chốt cổng NOR SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 15 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé Hình 3.1.2.2 Bảng trạng thái của mạch chốt cổng NOR Thấy rằng các mạch tuần tự dù là mạch chốt đã khảo sát ở trên hay các mạch cao hơn thì đều được cấu tạo bởi cổng logic cơ bản. Mặc dù tự thân cồng logic không thể lưu trữ được dữ liệu nhưng khi biết kết hợp với nhau theo một cách thức cho phép tuỳ theo mức độ phức tạp, quy mô kết hợp mà sẽ có mạch chốt, mạch lật, ghi dịch hay hơn nữa là các bộ nhớ, xử lý. 3.1.3 Ứng dụng của mạch chốt Mạch chốt như tên gọi của nó được sử dụng nhiều trong các hệ thống số cần chốt hay đệm dữ liệu trước khi được xử lý điều khiển hay truyền nhận. Ngoài ra nó còn được sử dụng làm mạch chống dội và mạch tạo dạng sóng vuông. Mạch chống dội : - Hiện tượng dội do các thiết bị cơ khí gây nên khi đóng ngắt chuyển mạch điện tử. Mạch chốt có thể được dùng để chống dội như đã thấy ở chương 1 - Mạch minh hoạ SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 16 [...]... Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 33 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé Bảng 3.3.1.2 Bảng trang thái của mạch mã hoá 10 đường sang 4 đường Trong thực tế hệ thống số cần sử dụng rất nhiều loại mã khác nhau như mã hex, nạp cho vi điều khiển, mã ASCII mã hoá từ bàn phím máy tính dạng in kí tự rồi đến các mã phức tạp khác dùng cho truyền số liệu trên mạng máy tính, dùng trong vi n thông, quân sự Tất cả... 7 đoạn để hiển thị Ví dụ khi nhấn phím SW2 mã sẽ tạo ra là 0010 và led hiển thị số 2 Như vậy mạch đã sử dụng 1 bộ mã hoá 10 đường sang 4 đường hay còn gọi là mạch chuyển đổi mã thập phân sang BCD SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 32 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé Hình 3.3.1.3 Mạch mã hoá 10 sang 4 và đèn led hiển thị Rõ ràng với 10 ngõ vào, 4 ngõ ra; đây là 1 bài toán thiết kế mạch... phân cho số hiện thị; nó được điều khiển riêng biệt không qua mạch giải mã Các chân ra của led được sắp xếp thành 2 hàng chân ở giữa mỗi hàng chân là A chung hay K chung Thứ tự sắp xếp cho 2 loại như trình bày ở dưới đây SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 39 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé Hình 3.3.1.11 Cấu trúc và chân ra của 1 dạng led 7 đoạn Hình 3.3.1.12 Led 7 đoạn loại anode chung... 36 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé Hình 3.3.1.8 Kí hiệu khối của 74LS42 Hình 3.3.1.9 Cấu trúc mạch của 74LS42, giải mã 4 sang 10 Bảng 3.3.1.4 Bảng trạng thái của 74LS42 Để ý là vì có 4 ngõ vào nên sẽ có 16 trạng thái logic ngõ ra Ở đây chỉ sử dụng 10 trạng thái logic SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 37 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé đầu, 6 trạng thái sau không dùng. .. Mạch gồm bàn phím 10 phím nhấn từ SW0 đến SW9 Các phím thường hở để các đường I0 đến I9 ở thấp do có điện trở khoảng nối xuống mass Trong 1 thời điểm chỉ có 1 phím được nhấn để đường đó lên cao, các đường khác đều ở thấp Khi 1 phím nào đó được nhấn thì sẽ tạo ra 1 mã nhị phân tương ứng và sẽ làm sáng led nào nối với bit 1 của mã số ra đó Mã này có thể được bộ giải mã sang led 7 đoạn để hiển thị Ví dụ... hệ thống số kể cả vi n thông, máy tính, các đường điều khiển tuỳ chọn hay dữ liệu được truyền đi hay xử lí đều phải ở dạng số hệ 2 chỉ gồm 1 và 0; có nhiều đường tín hiệu chỉ có 1 bit như đường điều khiển mở nguồn cho mạch ở mức 1; rồi có nhiều đường địa chỉ nhiều bit chẳng hạn 110100 để CPU xác định địa chỉ trong bộ nhớ; SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 30 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng... mạch thúc giải mã Để đèn led hiển thị 1 số nào thì các thanh led tương ứng phải sáng lên, do đó, các thanh led đều phải được phân cực bởi các điện trở khoảng 180 đến 390 ohm với nguồn cấp chuẩn thường là 5V IC giải mã sẽ có nhiệm vụ nối các chân a, b, g của led xuống mass hay lên nguồn (tuỳ A chung hay K chung) 74LS47 SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 40 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn... sẽ có 1 bit được dịch chuyển từ trái sang phải, nối tiếp từ tầng này qua tầng SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 18 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé khác và đưa ra ở ngõ Q của tầng sau cùng (FF3) Giả sử dữ liệu đưa vào là 1001, sau 4 xung ck thì ta lấy ra bit LSB, sau 7 xung ck ta lấy ra bit MSB Nếu tiếp tục có xung ck và không đưa thêm dữ liệu vào thì ngõ ra chỉ còn là 0 (các FFđã reset... nhiều SR với nhau hay dùng công nghệ CMOS (các máy tính sử dụng SR nhiều bit) - Theo cách ghi dịch có: SISO vào nối tiếp ra nối tiếp SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 19 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé SIPO vào nối tiếp ra song song PISO vào song song ra nối tiếp PIPO vào song song ra song song - Theo chiều dịch có SR trái, phải, hay cả 2 chiều - Theo mạch ra có loại thường và 3... dịch hay được dùng : 7494 : 4bit vào song song, nối tiếp; ra nối tiếp 7495/LS95 : 4 bit, vào song song/nối tiếp; ra song song; dịch chuyển trái phải 7495/LS96 : 5 bit, vào nối tiếp/song song; ra song song nối tiếp 74164/LS164 : 8 bit vào song song ra nối tiếp SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận 23 Quang Báo Dùng Led Ma Trận GVHD: Thượng Văn Bé 74165/LS765 : 8 bit, vào song song/nối tiếp; ra nối tiếp