Đang tải... (xem toàn văn)
Khối điều khiển trung tâm ( CPU ) :
Quang báo điều chỉnh qua bàn phím http://machdientu.net Page 1 Trong đời sống hiện đại ngày nay, quảng cáo là một phần không thể thiếu trong nhịp sống bùng nổ công nghệ thông tin như hiện nay. Ở bất cứ nơi đâu ta cũng bắt gặp những biển quảng cáo từ đơn giản, thủ công cho đến những biển quảng cáo điện tử hiện đại, thẩm mỹ. Đó là những bảng quảng cáo điện tử mà chúng ta gọi là những bảng đèn quang báo. Công nghệ điện tử này còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như những biển báo giao thông, những bảng điểm trên những sàn giao dịch chứng khoán,hay tại các sân bay, siêu thị . Những bảng quang báo này góp phần làm cho thành phố chúng ta có được một bộ mặt của một thành phố hiện đại và văn minh. Tác dụng của bảng quang báo là khá to lớn. Chính điều đó đã thôi thúc chúng tôi thực hiện được đề tài tìm hiểu về quang báo “ Điều khiển 1 dòng quang báo bằng bàn phím matrix ”. Quang báo điều chỉnh qua bàn phím http://machdientu.net Page 2 A. Giới thiệu phần cứng: I. Khối điều khiển trung tâm ( CPU ) : Vi điều khiển 89V51RB2. Với 4 Port điều khiển. 1.Sơ đồ khối của một hệ vi xử lý: 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: · Phần cứng (hardware): các thiết bị ngoại vi để giao tiếp với con người. · Phần mềm (software):chương trình để xử lý dữ liệu. Ø CPU (Central Processing Unit): đơn vị xử lý trung tâm. Ø RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên. Ø Rom (Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc. Ø Interface Circuitry: mạch điện giao tiếp. Ø Peripheral Devices (Input): các thiết bị ngoại vi (thiết bị nhập) Quang báo điều chỉnh qua bàn phím http://machdientu.net Page 3 Ø Peripheral Devices (Output): các thiết bị ngoại vi (thiết bị xuất). Ø Addressbus: bus địa chỉ. Ø Data bus: bus dữ liệu. Ø Control bus: bus điều khiển. 2.Đơn vị xử lý trung tâm: Ø 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. Ø 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. Ø IR/IP (Instruction Register/Intruction Pointer): thanh ghi lệnh/con trỏ lệnh. Ø PC (Program Counter): bộ đếm chươngtrình. Ø Instruction decode and control unit: đơn vị giải mã lệnh và điều khiển. Ø ALU (arithmetic and Logic Unit): đơn vị số học và logic. Ø Registers: Các thanh ghi. Ø Khi hoạt động CPU sẽ thực hiện liên tục 2 thao tác: tìm nạp lệnh và giãi mã - thực hiện lệnh. v 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. v Thao tác giải mã - thực hiện lệnh: § 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. Quang bỏo iu chnh qua bn phớm http://machdientu.net Page 4 Đ Mt chui cỏc lnh (Opcode) kt hp li vi nhau thc hin mt cụng vic cú ngha c gi l chng trỡnh (Program) hay phn mm. v B nh bỏn dn l mt khỏc rt quan trng ca h vi x lý, cỏc chng trỡnh v d liu u c lu gi trong b nh. v B nh bỏn dn trong h vi x lý gm: ã ROM: b nh chng trỡnh _ lu gi chng trỡnh iu khin hot ng ca ton h thng. ã RAM: b nh d liu _ lu gi d liu, mt phn chng trỡnh iu khin h thng, cỏc ng dng v kt qu tớnh toỏn. ã S lc v cu trỳc v phõn loi ROM RAM: ã ROM (Read Only Memory): b nh ch c ã RAM (Random Access Memory): b nh truy xut ngu nhiờn (b nh ghi c) 3.Cỏc chõn ca chip 89V51RB2: 3.1. S khi v chc nng cỏc khi ca chip 89V51RB2 ỹ CPU (Central Processing Unit): n v x lý trung tõm tớnh toỏn v iu khin quỏ trỡnh hot ng ca h thng. ỹ OSC (Oscillator): Mch dao ng _ to tớn hiu xung clock cung cp cho cỏc khi trong chip hot ng. ỹ Interrupt control: iu khin ngt _ nhn tớn hiu ngt t bean ngoi (INT0\, INT1\), t b nh thi (TIMER0, TIMER1) v t cng ni tip (SERIAL PORT), ln lt a cỏc tớn hiu ngt ny n CPU x lý. ỹ Other registers: Cỏc thanh ghi khỏc _ lu tr d liu ca cỏc port xut/nhp, trng thỏi lm vic ca cỏc khi trong chip trong sut quỏ trỡnh hot ng ca h thng. ỹ RAM (Random Access Memory): B nh d liu trong chip lu tr cỏc d liu. ỹ ROM (Read Only Memory): B nh chng trỡnh trong chip lu tr chng trỡnh hot ng ca chip. ỹ I/O ports (In/Out ports): Cỏc port xut/nhp _ iu khin vic xut nhp d liu di dng song song gia trong v ngoi chip thụng qua cỏc port P0, P1, P2, P3. ỹ Serial port: Port ni tip _ iu khin vic xut nhp d liu di dng ni tip gia trong v ngoi chip thụng qua cỏc chõn TxD, RxD. Quang báo điều chỉnh qua bàn phím http://machdientu.net Page 5 ü Timer 0, Timer 1: Bộ định thời 0, 1 _ dùng để định thời gian hoặc đếm sự kiện (đếm xung) thông qua các chân T0, T1. ü Bus control: Điều khiển bus _ điều khiển hoạt động của hệ thống bus và việc di chuyển thông tin trên hệ thống bus. ü Bus system: Hệ thống bus _ liên kết các khối trong chip lại với nhau. 3.2. Chức năng các chân của chip 8051 Chip 89V51 :gồm 40 chân · 2 chân nguồn cấp điện (VCC, VSS) · 32 chân xuất/nhập · 6 chân chức năng (EA, ALE, PSEN, XTAL1, XTAL2, RST) § Port xuất/nhập 8 bit (P0.0 – P0.7) § Port xuất/nhập 8 bit (P1.0 – P1.7) § Port xuất/nhập 8 bit (P2.0 – P2.7) § Port xuất/nhập 8 bit (P3.0 – P3.7) Sơ đồ chân của chip 89V51RB2 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím http://machdientu.net Page 6 v Port 0: - Port 0 (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39. - Port 0 có hai chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P0.0 - P0.7) không sử dụng bộ nhớ ngoài. • Bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 – AD7) có sử dụng bộ nhớ ngoài. + Lưu ý: Khi Port 0 đóng vai trò là port xuất nhập dữ liệu thì phải sử dụng các điện trở kéo lên bên ngoài. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 0 đóng vai trò là ngõ vào của dữ liệu (D0 -> D7) v Port 1: - Port 1 (P1.0 – P1.7) có số chân từ 1 – 8. - Port 1 có một chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P1.0 – P1.7) _ sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ ngoài. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 1 đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ byte thấp (A0 – A7) v Port 2: - 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 byte cao (A8 – A15) _ có sử dụng bộ nhớ ngoài. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 2 đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ byte cao (A8 – A11) và các tín hiệu điều khiển v Port 3: - Port 3 (P3.0 – P3.7) có số chân từ 10 – 17. - Port 0 có hai chức năng: • Port xuất nhập dữ liệu (P3.0 – P3.7) _ không sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt. • Các tín hiệu điều khiển _ có sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 3 đóng vai trò là ngõ vào của các tín hiệu điều khiển Chức năng của các chân Port3: Quang báo điều chỉnh qua bàn phím http://machdientu.net Page 7 Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng P3.0 RxD B0H Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu của port nối tiếp P3.2 INT0\ B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0 P3.3 INT1\ B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1 P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ định thời đếm 0 P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ định thời đếm 1 P3.6 WR\ B6H Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu Ram ngoài P3.7 RD\ B7H Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu Ram ngoài v Chân PSEN\: - PSEN (Program Store Enable): cho phép bộ nhớ chương trình, chân số 29. - Chức năng: • Là tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) bộ nhớ chương trình (ROM) ngoài. • Là tín hiệu xuất, tích cực mức thấp. PSEN\ = 0 _ trong thời gian CPU tìm-nạp lệnh từ ROM ngoài. PSEN\ = 1 _ CPU sử dụng ROM trong (không sử dụng ROM ngoài). - Khi sử dụng bộ nhớ chương trình bên ngoài, chân PSEN\ thường được nối với chân OE\ của ROM ngoài để cho phép CPU đọc mã lệnh từ ROM ngoài. v Chân ALE: - ALE (Address Latch Enable): cho phép chốt địa chỉ, chân số 30. - Chức năng: • Là tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để thực hiện việc giải đa hợp cho bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 – AD7). • Là tín hiệu xuất, tích cực mức cao. ALE = 0 _ trong thời gian bus AD0 – AD7 đóng vai trò là bus D0 – D7. ALE = 1 _ trong thời gian bus AD0 – AD7 đóng vai trò là bus A0 – A7. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân ALE đóng vai trò là ngõ vào của xung lập trình (PGM\) Khi lệnh lấy dữ liệu từ RAM ngoài (MOVX) được thực hiện thì 1 xung ALE bị bỏ qua v Chân EA\: Quang báo điều chỉnh qua bàn phím http://machdientu.net Page 8 - EA (External Access): truy xuất ngoài, chân số 31. - Chức năng: • Là tín hiệu cho phép truy xuất (sử dụng) bộ nhớ chương trình (ROM) ngoài. • Là tín hiệu nhập, tích cực mức thấp. EA\ = 0 _ Chip 8051 sử dụng chương trình của ROM ngoài. EA\ = 1 _ Chip 8051 sử dụng chương trình của ROM trong. - Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân EA đóng vai trò là ngõ vào của điện áp lập trình (Vpp = 12V/89xx, 21V/80xx,87xx) + Lưu ý: Chân EA\ luôn luôn phải được nối lên Vcc (sử dụng chương trình của ROM trong) hoặc xuống Vss (sử dụng chương trình của ROM ngoài). v Chân XTAL1, XTAL2: - XTAL (Crystal): tinh thể thạch anh, chân số 18-19. - Chức năng: • Dùng để nối với thạch anh hoặc mạch dao động tạo xung clock bên ngoài, cung cấp tín hiệu xung clock cho chip hoạt động. • XTAL1 _ ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip. • 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 8051 hoạt động bình thường. RST = 1 _ Chip 8051 được thiết lặp lại trạng thái ban đầu. Chân Vcc, GND: - Vcc, GND: nguồn cấp điện, chân số 40-20. - Chức năng: • Cung cấp nguồn điện cho chip 89V51 hoạt động. • Vcc = +5V ± 10%. • GND = 0V. v Tổ chức bộ nhớ - Bộ vi xử lý có không 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. Quang báo điều chỉnh qua bàn phím http://machdientu.net Page 9 Tổ chức bộ nhớ của chip 89V51RB2: Không gian bộ nhớ của chip 89V51RB2 II. IC74LS154: IC 74LS154 là loại IC dùng để giải mã ,giải đa hợp (Decoder/Demultiplexer) Quang báo điều chỉnh qua bàn phím http://machdientu.net Page 10 SƠ ĐỒ CHÂN IC74LS154 Chức năng các chân của IC 74ls154: Chân 24,12(VCC,GND):dùng cấp nguuồn cho IC hoạt động . Chân 18,19(G1,G2):các ngõ vào cho phép IC hoạt động,trong một thời điểm chỉ có 1 ic hoạt động,ic bị cấm hoạt động thì tất cả ngõ ra đều ở mức logic cao (bất chấp ngõ vào ở trạng thái nào). Chân 23,22,21,20(A,B,C,D):các ngõ vào quy định trạng thái ngõ ra Chân 1-11,13-15(O0-O15):các ngõ ra của ic Tuỳ thuộc vào trạng thái của các đường địa chỉ mà ta có ngõ ra t ương ứng,khi cả hai ngõ vào G1,G2 ở mức logic thấp thì ic hoạt động bình thường ,tại một thời điểm chỉ có một ngõ ra ở mức logíc thấp ,tất cả các ngõ còn lại đều ở mức logic cao. Sơ đồ bên trong ic 74ls154 [...]... là 1A 78HXX:dòng điện danh định là 5A(h:High) B Sơ đồ khối của mạch quang báo : http://machdientu.net Page 12 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN KHỐI NGUỒN KHỐI PHÂN KÊNH KHỐI HIỂN THỊ BẢNG LED MA TRẬN KHỐI BÀN PHÍM C Chức năng của từng khối : http://machdientu.net Page 13 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím Khối vi điều khiển: U4 U10 C1 A.7 A.6 A.5 A.4 A.3 A.2 A.1 A.0 C Y1 ZTA C3 C... bàn phím I Chương trình chính: II Chương trình hiển thị con trỏ: http://machdientu.net Page 20 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím III Chương trình con quét phím : http://machdientu.net Page 21 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím Sơ đồ giải thuật quét phím , mỗi phím tương đương với 2 chữ cái trong bảng chữ cái ü Phím A và B SCANKEYPAD Đ A = 01H S 22Hß0, 23Hß0, 24Hß0, 25Hß0, 26Hß0, 27Hß0, 28Hß0, 29Hß0, 2AHß0,... 5 ở mức 0 thì IC1 sẽ hoạt động điều khiển Led ma trận 1 và 2 Khi bit 5 ở mức 1 thì IC2 sẽ hoạt động điều khiển Led ma trận 3 và 4 Bảng trạng thái IC74LS154 http://machdientu.net Page 18 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím H: High Voltage Level L: Low Voltage Level X: Don’t Care E LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH http://machdientu.net Page 19 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím I Chương trình chính: II Chương... 16 13 3 6 9 12 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím Khối bàn phím này được thiết kế dựa vào cấu trúc hàng và cột của ma trận Bàn phím gồm 16 phím được sắp xếp theo ma trận 4x4 (4 hàng x 4 cột) Các hàng và cột của ma trận phím này được kết nối với vi điều khiển thông qua đầu nối jack 8 R0-R3 các hàng của ma trận phím C0-C3 các cột của ma trận phím V Khối nguồn: VI 1 7805 0,33µ F 3... R7 R7 = 1 Đ CHU_A S 21H ß CHUB R7 RET ü Phím Y và Z (tương tự cho các chữ cái khác) SCANKEYPAD http://machdientu.net Đ A = 0DH 21Hß0,22Hß0, 23Hß0, 24Hß0, 25Hß0, 26Hß0, 27Hß0, 28Hß0, 29Hß0, Page 22 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím ü Phím Enter ü Hiển thị từng chữ cái lần lượt trên 4 vị trí con trỏ: ) http://machdientu.net Page 23 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím R2 = 0 S VT_A2 VT_A2 Đ R2 = 1 31H ß... trận phím, đọc 4 bit dữ liệu các hàng của ma trận phím vào để kiểm tra xem có phím nào được ấn không.Nếu có phím ấn thì trong 4 bit đọc vào sẽ có một bit ở mức logic thấp và dựa trên cơ sở đó để thiết lập mã ấn phím. Nếu không có phím ấn thì 4 bit đọc vào đều ở mức logic cao,khi đó ta chuyển mức logic thấp sang cột kế tiếp để dò tìm phím khác http://machdientu.net Page 17 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím. .. III Khối phím ma trận: - Được thiết kế dựa trên cấu trúc hàng và cột của ma trận .Bàn phím gồm 16 phím được sắp xếp theo ma trận 4 x 4 (tức 4 hàng 4 cột).Các hàng và cột của ma trân phím này được kết nối với vi điều khiển thông qua Port 0.R0-R3 : các hàng của ma trận phím, C0-C3 : các cột của ma trận phím Để điều khiển bàn phím ma trận nhày ta sử dụng phương pháp quét phím Để điều khiển quét phím này... thời gian để qua con Led kế tiếp) Trong chương trình kiểm tra phím, sau khi dùng chương trình quét phím ma trận để coi có phím nào được nhấn hay không.Trong chương trình này,mõi phím trên bàn phím ma trận đều được lưu bằng 1 ô nhớ từ 21H đến 2DH trong bộ nhớ RAM nội con 89V51RB2.Mõi phím được dùng cho ra 2 chữ cái,thứ tự các chữ cái mà phím ấn được được ghi trên bề mặt bàn phím ma trận.Mõi phím lưu được... VCC GND Khối phân kênh : LED1 II 24 VCC Khối phân kênh dùng 2 IC 74LS154 dùng điều khiển hoạt động của 4 led ma trận Việc dùng IC 74LS154 làm giảm bớt việc phải tốn Port ở khối CPU do IC này phân kênh 4 è 16 ( 2 IC sẽ được 32 đường điều khiển ) III Khối Led Matrix : http://machdientu.net Page 14 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím Khối led matrix với 4 led dùng để hiện được 4 ký tự Các Led ma được thiết... đựoc dòng đển 1A nên bảo đảm cung cấp dòng cho toàn mạch mà bản thân nó không bị quá dòng Tuy nhiên ta cũng cần gắn tản nhiệt cho IC để nó hoạt đông ở điều kiện tốt nhất D NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: http://machdientu.net Page 16 Quang báo điều chỉnh qua bàn phím I Khối Led Matrix: - Loại Led ma trận sử dụng là Led 24 chân gồm 8 hàng và 8 cột.Ma trận Led có 2 màu chính là xanh và đỏ,ngoài ra còn có 1 màu phụ
