Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED Lời nói đầu Hiện nay, việc quảng cáo găn liền với tất lĩnh vực sống Từ kinh tế, trị, xã hội đến vui chơi giải trí cần có quảng cáo Nhng phải quảng cáo nào? Bài tập em đa phơng thức quảng cáo hiệu Đó quảng cáo thông qua hệ thống đèn LED thị chữ, hệ thống có triển vọng phát triển tơng lai Nó đem lại cho nhà thiết kế quảng cáo phơng tiện lý tởng để thực hoá ý tởng cách hoàn hảo nhất, đem lại lợi ích kinh tế đo đếm đợc Xuất phát từ nguyên nhân khách quan đó, ý tởng việc thiết kế hệ thống đèn LED đợc điều khiển máy tính hình thành nhằm tận dụng đặc tính mềm dẻo phần mền cộng với tính khả thi phần cứng Do điều kiện khách quan khả có hạn nên em nêu phần điều khiển mạch đặt yêu cầu phần mềm điều khiển máy tính đa liệu qua cổng song song máy in Nh nói trên, tập có ứng dụng lớn lĩnh vực thông tin quảng cáo đặc biệt thời đại thông tin nay, mà thông tin quảng cáo phải luôn đợc cập nhật hay nói cách khác phải linh hoạt việc đa thông tin đến công chúng Bài tập áp dụng cho khu vực công cộng, công sở sàn giao dịch chứng khoán với nhiều mục đích khác không đơn giản quảng cáo thông thờng Tuy nhiên khuôn khổ tập em xin giới thiêu mô hình thu nhỏ hệ thống lớn với khả mở rộng cao Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Nam Quân, ngời trực tiếp hớng dẫn em Hà nội, tháng năm 2004 I.tổng quan đề tài 1.ý tởng: Hiện nay, việc quảng cáo găn liền với tất lĩnh vực sống Từ kinh tế, trị, xã hội đến vui chơi giải trí cần có quảng cáo Nhng phải quảng cáo nào? Bài tập em đa phơng SV: Nguyễn Tiến Phơng -1- Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED thức quảng cáo hiệu Đó quảng cáo thông qua hệ thống đèn LED thị chữ, hệ thống có triển vọng phát triển tơng lai Nó đem lại cho nhà thiết kế quảng cáo phơng tiện lý tởng để thực hoá ý tởng cách hoàn hảo nhất, đem lại lợi ích kinh tế đo đếm đợc Xuất phát từ nguyên nhân khách quan đó, ý tởng việc thiết kế hệ thống đèn LED đợc điều khiển máy tính hình thành nhằm tận dụng đặc tính mềm dẻo phần mền cộng với tính khả thi phần cứng 2.ý nghĩa thực tiễn đề tài: Nh nói trên, đề tài có ứng dụng lớn lĩnh vực thông tin, quảng cáo, đặc biệt thời đại thông tin nay, mà thông tin quảng cáo phải luôn đợc cập nhật hay nói cách khác phải linh hoạt việc đa thông tin đến công chúng Bài tập áp dụng cho khu vực công cộng, công sở sàn giao dịch chứng khoán với nhiều mục đích khác không đơn giản quảng cáo thông thờng Tuy nhiên khuôn khổ tập em xin giới thiêu mô hình thu nhỏ hệ thống lớn với khả mở rộng cao II nghiên cứu đề tài 1.Các phơng pháp hiển thị: Phần giới thiêu sơ qua phơng tiện dùng để thị nh u nhợc điểm phơng pháp 1.1 Sử dụng hiển thị CRT: -Đèn hình tia âm cực CRT (Cathode Ray Tube) nói phơng tiện thị thông dụng nhất, nói đến thị nghĩ đến đèn hình, CRT Không phơng tiện giải trí thông thờng, từ lầu ngời ta dùng để phục vụ cho mục đích hiển thị thông tin khác thông tin quảng cáo vị trí công cộng SV: Nguyễn Tiến Phơng -2- Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED Ưu điểm - Có thể hiển thị đợc màu sắc hay đen trắng (256 màu thang độ sáng) theo ý muốn - Hình ảnh trung thực rõ nét CRT có điểm ảnh nhỏ - Dễ dàng bảo trì, bảo dỡng linh kiện thay sẵn có Nhợc điểm - Giá thành tơng đối cao công nghệ chế tạo nhiều cải tiến - Điều khiển phức tạp cần phải chuyển đổi đầu vào số tơng tự - Cấu trúc phức tạp, cồng kềnh, khó di chuyển cần thiết 1.2 Bằng đèn điện: -Đợc dùng nhiều quảng cáo thông thờng, không cần chu trình phức tạp, thờng dùng bóng sợi đốt đèn neon màu Ưu điểm - Lắp đặt, di chuyển dễ dàng vị trí khách - Có thể tạo hình đơn giản đến phức tạp mà không cần đến mạch điện phức tạp kèm ( loại đèn neon) - Màu sắc phong phú độ bền cao đồng thời giá thành hạ so thiết bị khách Nhợc điểm - Không tạo đợc chu trình phức tạp - Không có khả tạo hiệu ứng khác - Hệ thống thay đổi trừ thay đổi hoàn toàn hệ thống đèn nên thích hợp voái nhứng loại biển tĩnh 1.3 Bằng ma trận LED -Nhắc đến đèn LED ngời ta nghĩ đến loại diode phát quang với điện áp nhỏ thờng đợc dung thị trạng thái thiết bị điện tử gia dụng nhng thực tế, công nghệ chế tạo LED không dừng lại mà vơn tới nhiều lĩnh vực khách nh hình phẳng Ti vi, máy tính, hệ thống đèn báo hiệu giao thông, quảng cáo Ngời ta bắt gặp LED khắp nơi, công nghệ có tơng lai phát triển Ưu điểm - Cực kỳ mềm dẻo với đầu vào điều khiển số điều khiển để thị điểm ảnh riêng biệt - Màu sắc phong phú nhờ tổ hợp tối đa đến 16 bit màu ( 16 tỉ màu ) điểm ảnh - Thể đợc hiệu ứng phức tạp SV: Nguyễn Tiến Phơng -3- Nhợc điểm - Giá thành conf đắt Tuy nhiên nhợc điểm đợc khắc phục dần công nghệ LED phát triển mạnh - Vận hành phức tạp, cần có kiến thức phần mềm nh phần cứng máy tính Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED nhờ vào tính mềm dẻo phần mêm - Bảo trì bảo dỡng khó khăn hệ điều khiển thống kha phức tạp bao gồm cố phần cứng nh phần mềm 1.4 Kết luận: -Hiển thị chữ nh hình ảnh có nhiều cách, nhng khuôn khổ đề tài hạn hẹp em liệt kê số phơng án khả thi đợc dùng nhiều Ngoài dùng LCD, máy chiếu hình Trong cách kể cách có u nhợc điểm riêng Việc lựa chọn phơng pháp phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh khả tài chính, yêu cầu ngời dùng cũnh nh tính khả thi phơng án Do thời gian không cho phép nên đề tài này, em sâu vào nghiên cứu phơng án phù hợp với khả nhất, việc chế tạo hệ thống đèn quảng cáo mà thiết bị hiển thị ma trận LED đơn giản làm mô hình cho hệ thống lớn 2.Các phơng pháp điều khiển -Để tiện cho việc giới thiệu phơng pháp điều khiển tập trung vào trọng tâm cuả đề tài, em xin đợc chia phần làm hai phần lớn điều khiển có kết nối không kết nối với máy tính 2.1Không kết nối với máy tính: -Các phơng pháp thờng đợc dùng hệ thống quảng cáo tính mở nghĩa thay đổi trừ thay đổi phần cứng hệ thống Điều cúng có u điểm làm cho hệ thống đơn giản, giá thành hạ vận hành cách dễ dàng 2.1.1 Dùng mạch điện tử tơng tự -Lợi dụng đặc tính linh kiện thụ động nh điện trở, tụ điện, cuộn cảm IC thờng dùng nh IC định thời 555, ta chế tạo mạch điện đơn giản thực đợc số chu trình nh chạy chữ, sáng lan tắt dần SV: Nguyễn Tiến Phơng -4- Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED Hình 1.1 Ví dụ mạch điện điều khiển chu trình sáng tắt đèn LED Ưu điểm - Mạch điện đơn giản, gọn nhẹ có khả chế toạ hàng loạt thích hợp tách rời với phận hiển thị để thơng mại hoá sản phẩm - Vận hành dễ dàng, đơn giản, độ bền hệ thống cao Nhợc điểm - Do đầu mạch điều khiển tơng tự nên thiết bị hiển thị hạn chế loại đèn sợi đốt neon thông thờng - Không thể thay đổi đợc chu trình trừ thiết kế lại toàn mạch điều khiển 2.1.2 Dùng mạch logic kết hợp ROM: -Phơng pháp phổ biến đơn giản hệ thống tính khả thi việc thơng mại hoá sản phẩm sản xuất hàng loạt theo yêu cầu ngời sử dụng Ưu điểm - Việc chế tạo đơn giản, giá thành hạ linh kiện cần thiết sẵn có - Vận hành dễ dàng đơn giản, độ bền hệ thống cao SV: Nguyễn Tiến Phơng -5- Nhợc điểm - Không mềm dẻo việc thay đổi nội dung thị đòi hỏi phải thay đổi phần cứng hệ thống - Chỉ thực đợc số chu trình đơn giản hạn chế dung lợng Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED ROM 2.1.3 Dùng công tắc điều khiển: -Có thể coi phơng pháp thủ công nhất, nh ta biết LED sáng có điện áp dơng đa vào anode cathode nối đất, ta thiết kế hệ thống công tắc để điều khiển việc sáng tối LED đơn Đây công việc có tính khả thi thấp, suy xét cho phơng pháp trờng hợp nhớ ROM mà Ưu điểm - Cực kỳ đơn giản vận hành bảo trì, bảo dỡng - Giá thành hệ thống khống đáng kể, coi rẻ thiết bị điều khiển Nhợc điểm - Không khả thi việc thực điều khiển không đợc tự động hoá 2.1.4 Ưu nhợc điểm chung: -Cả hai phơng pháp nêu có chung u điểm đơn giản dễ thực nhng hai cha có đợc mềm dẻo cần thiết việc thể ý tởng, điều tối quan trọng nghệ thuật quảng cáo 2.2Kết nối với máy tính: -Máy tính ngày đợc biết đến nh công cụ đa đáp ứng đợc tất nhu cầu ngời lĩnh vực Quảng cáo không nằm quy luật đó, việc ứng dụng máy tính thiết kế hệ thống đèn quảng cáo điều hoàn toàn khả thi có triển vọng phát triển đợc 2.2.1 Thực điều khiển trực tiếp: -Việc điều khiển phơng pháp đợc thực cách trực tiếp cách đa thẳng tín hiệu điều khiển từ máy tính phận hiển thị SV: Nguyễn Tiến Phơng -6- Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED Hình 1.2 Sử dụng trực tiếp cổng giao tiếp để điều khiển đèn LED Ưu điểm - Giá thành hạ, hệ thống đơn giản, dễ dùng - Hệ thống gọn nhẹ, kết hợp máy tính với phận hiển thị Nhợc điểm - Không khả thi cha thoả mãn đợc yêu cầu hệ thống chuyên nghiệp - Khả phát triển không cao giới hạn phần cứng máy tính 2.2.2 Điều khiển gián tiếp - Việc điều khiển thiết bị hiển thị đợc thực cách gián tiếp thông qua phối ghép phần cứng máy tính với mạch điện tử Ưu điểm -Đảm bảo đợc yêu cầu hệ thống lớn nh tính ổn định, công suất lớn -Không phụ thuộc vào phần cứng máy tính, máy tính có cố thay nóng đầu vào điều khiển số khác 2.2.3 Ưu nhợc điểm chung: Nhợc điểm Hệ thống đắt tiền phải thiết kế thêm mạch điện tử Việc bảo trì, bảo dỡng khó khăn hệ thống phụ thuộc vào nhiều yếu tố phần cứng ( máy tính, mạch ) nh phần mềm -Bởi đợc điều khiển phần mềm nên hệ thống điều khiển máy tính tận dụng đợc tính mềm dẻo vốn u tuyệt đối máy tính -Hệ thống mắc số nhợc điểm nh giá thành cao, việc bảo trì khó khăn, đòi hỏi phải có kiến thức sâu sắc cấu trúc phần cứng nh phần mềm máy tính SV: Nguyễn Tiến Phơng -7- Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED 3.Kết luận chung: -Các phơng án thiết kế đợc nêu phơng án phổ biến khả thi thị trờng Nh nêu việc lựa chọn phơng án phụ thuộc nhiều yếu tố Chính việc nghiên cứu kỹ yêu cầu, khả ngời dùng trớc định thiết kế hệ thống quan trọng Thêm vào việc tổ hợp, lai ghép phơng án thiết kế khối hiển thị nh điều khiển đòi hỏi sáng tạo ngời thiết kế -Trong khuôn khổ đề tài này, khả thân yêu cầu đề tài với phân tích trên, chúng em định chọn phớng án dùng hệ thống đèn LED điều khiển máy tính làm phơng án đề tài III thiết kế hệ thống bảng LED điện tử điều khiển máy tính 1.Giới thiệu chung hệ thống: -Trong phần để tiện cho việc trình bày cụm từ hệ thống bảng LED điện tử điều khiển máy tính đợc thay thếbằng cụm từ hệ thống -Nhìn cách tổng quát nhất, hệ thống phối ghép phần cứng máy tính, mạch điện dới điều khiển phần mềm cho phép ngời sử dụng tạo đợc hình ảnh theo ý muốn hình máy tính để đa bảng đèn LED hiển thị Nhng độ phức tạp hình ảnh cần hiển thị cao khó thực Chẳng hạn, việc hiển thị chữ chắn khác việc vẽ hoa, phần cứng không thay đổi chắn thay đổi phần mềm hay ngợc lại Một lần lại thấy linh hoạt đề tài này, ký s thành thạo phần cứng dùng máy tính nh nguồn cung cấp thiết bị chọn lựa phơng án thực thi cho phần cứng, toàn công việc khác phàn cứng đảm nhận, từ việc vẽ đến hiển thị cách bố trí linh kiện điện tử phù hợp Ngợc lại kỹ s xuất sắc viẹc lập trình cần mạch đơn giản với nhiệm vụ tổ hợp giải mã trạng thái đa từ máy tính để điều khiển sáng tối LED theo ý Nh biết 1bit có trạng thái và1; bit có trạng thái 00, 01, 10, 11; bit có trạng thái, 10 bit có 210 = 1024 trạng thái, số máy tính vô nhỏ bé nhng lại số lợng khủng khiếp trạng thái dẫn đến việc có cách điều khiển sáng tối LED tạo đợc hình ảnh mong muốn SV: Nguyễn Tiến Phơng -8- Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED 1.1 Chức hệ thống: Hệ thống chức sau: Thực việc nhập ký tự từ bàn phím thống qua giao diện phần mềm điều khiển Đa ký tự yêu cầu ma trận LED 8x8 panel có sẵn 1.2 Yêu cầu hệ thống: 10 Vì hệ thống phối ghép mạch logic với phần cứng máy tính thông qua điều khiển phần mềm nên ta phải đảm bảo đợc yêu cầu phần cứng phần mềm sau: Phần cứng - Một máy tính với cổng giao tiếp tơng thích với chuẩn IBM PC hoạt động tốt, tranh chấp địa nhớ nh ngắt - Mạch logic đơn giản, dễ lắp ghép với linh kiện có sẵn Phần mền - Phần mềm có giao diện đơn giản dễ dùng, thuật toán tối u để can thiệp vào việc điều khiển phần cứng cách xác, nhanh chóng thực yêu cầu ngời dùng 2.Cơ sở lý thuyết hệ thống: -Phần giới thiệu sở lý thuyết cho việc thiết kế phần cứng phần mềm nh nguyên lý hoạt động phần riêng biệt toàn hện thống 2.1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống: - Toàn hệ thống đợc kết nối với theo trình tự lý luận nh Hình 4.1 với khối lớn khối điều khiển khối hiển thị Máy tính đóng vai trò trung tâm khối điều khiển thông qua phần mềm đa tín hiệu điều khiển qua cổng liệu tới mạch logic thực điều khiển việc hiển thị khối hiển thị mà cụ thể ma trận LED SV: Nguyễn Tiến Phơng -9- Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quancủa hệ thống 2.2Mạch logic ngoài: -Nhiệm vụ mạch logic đóng vai trò gián tiếp sử dụng liệu điều khiển cổng song song để điều khiển sáng tắt ma trận LED để tạo hình ảnh theo ý muốn ngời dùng thông qua giao diện phần mềm 2.2.1 Sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý mạch logic ngoài: Hình 4.6 Sơ đồ khối mạch logic -Mạch logic gồm mạch xử lý số tín hiêu ma trận LED Có nhiều phơng án thiết kế mạch Mỗi phơng án dựa sở khách sử dụng loại linh kiện khác Dựa nguyên tắc nh quét hình ta thực ma trận đèn cách quét hàng quét cột Mỗi LED ma trận LED coi nh điện ảnh Địa điểm ảnh đợc xác định đồng thời mạch giải mã hàng giải mã cột xác định trạng thái điện ảnh, công suất mạch giảm đáng kể Tuy nhiên, xác định địa trạng thái điểm ảnh điểm ảnh lại chuyển trạng thái tắt (nếu LED sáng tắt dần) Vì dễ hiển thị đợc toàn hình ảnh ma trận đèn, ta quét ma trận nhiều lần với tốc độ SV: Nguyễn Tiến Phơng - 10 - Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED quét lớn, lớn nhiều lần thời gian kịp tắt đèn Mắt ngời nhận biết đợc tối đa 24 hình/s tốc độ quét lớn không nhận đợc thay đổi nhỏ đèn mà thấy đợc toàn hình ảnh cần hiển thị -Nh nêu phần trớc, tín hiệu giải mã hàng đợc đa trực tiếp từ bits cổng song song hàng ma trận LED Để đảm bảo tín hiệu đợc ổn định ta cần phải có đếm Ta dùng IC 74LS244 để làm đếm này.Đây IC đệm bits với đầu vào đầu ra, tích cực giá trị xung clock kích hoạt Hình 4.7 Sơ đồ chân IC 74LS244 Hình 4.8 Bảng chân lý IC 74LS244 -Sau qua đệm tín hiệu đợc lại chốt tín hiệu nhằm làm trễ tín hiệu giải mã hàng để đồng với tín hiệu giải mã cột Ta dùng IC 74LS244 để làm công việc Đây D - Flip Flop đầu vào đầu ra, SV: Nguyễn Tiến Phơng - 11 - Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED tích cực giá trị xung clock, tích cức IC nhận tín hiệu từ đầu vào lu lại sau đa tín hiệu giá trị xung Hình 4.9 Sơ đồ bố trí chân IC 74LS373 Hình 4.10 Bảng chân lý IC 74LS373 -Các tín hiệu sau đợc làm trễ đợc đa ma trận LED kết hợp với tín hiệu giải mã cột để điều khiển việc sáng tối LED Tiếp đến công việc quan trọng, phân kênh tín hiệu giải mã hàng giải mã cột Do đặc tính IC 74LS244 tích cực giá trị nên ta tách rời liệu từ cổng song song xung làm phần, phần giá trị phần giá trị xung clock băng cổng logic NOT Đông thời làm đệm cho mạch giải mã cột Ta dùng 2IC 74LS244, dùng nh neu trên, IC lại đầu vào đợc nối với chân liệu cổng song song nh IC nhng xung clock không trực tiếp nối vào chân - STROBE cổng SV: Nguyễn Tiến Phơng - 12 - Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED song song mà lại nói qua cổng NOT Nh vây IC IC làm việc nửa chu kỳ xung clock Để có đợc cổng NOT, ta dùng IC74LS04 Đây IC đơn giản có cấu tạo nh sau: Hình 4.11 Sơ đồ bố trí chân IC 74LS04 -Sau tách kênh khuếch đại, tín hiệu đợc đa từ cổng song song đợc đa vào mạch giải mã cột -Mạch giải mã cột đơn mạch giải mã tuần hoàn giá trị đợc từ cổng song song để chọn lần lợt cột từ đến 64 Ta sử dụng IC 74LS138 để làm công việc IC IC phân kênh với đầu vào tổ hợp đầu Vì IC có đầu vào nên giải mã lần bits đợc đa từ cổng song song, ta chia bits thành phần, phần gồm bits đợc đa vào1 IC 74LS138 để chọn xem ma trận LED 8x8 ma trận LED lớn 8x64 đợc chọn, phần lại gồm bits đợc đa đến ma trận LED 8x8 để chọn cột tơng ứng cho ma trận LED 8x8 Nh cần IC 74LS138 để thực việc giải mã cột Tín hiệu sau khia đợc chọn qua đệm gồm IC 74LS244 để đảm bảo tính ổn định SV: Nguyễn Tiến Phơng - 13 - Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED Hình 4.12 Sơ đồ bố trí chân IC 74LS138 SV: Nguyễn Tiến Phơng - 14 - Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED Iv hoàn chỉnh hệ thống -Để điều chỉnh trạng thái ma trận LED, ta sử dụng đờng liệu cổng song song -Các chân liệu tứ D0 đến D7 đa tín hiệu dới dạng chuỗi nhị phân với mức điện áp thay đổi, mức điện áo xung 5V (mức cao) 0V (mức thấp) Mỗi tín hiệu nhị phân định trạng thái đèn tơng ứng mạch Ví dụ xung thứ đinh trạng thái đèn cột 1, xung thứ định trạng thái đèn thứ cột -Chân STROBE (D6) đa tín hiệu điều khiển cho hoạt động mạch chốt Mỗi đa liêu đông thời có xung clock (tơng ứng với linh kiện mạch có xung clock tích cức sờng dơng) Ví dụ để đa liệu 11110101 để xác định trạng thái cho đèn cột thứ tín hiệu chân liệu thức tế là: D0=1; D1=0; D2=1; D3=0; D4=1; D5=1; D6=1; D7=1; STROBE=0 -Chu kỳ xung clock từ chân STROBE chu kỳ lặp lại đèn Vậy sau lần quét chu kỳ đợi tối thiểu cho ma trận đèn LED 1/24 giây đông hồ (bằng chu kỳ lu ảnh mặt ngời) -Chân GND (đất) đợc nối đất nối chân lại để đảm bảo an toàn cho hệ thống Chi tiết linh kiện mạch STT Tên linh kiện Bảng Panel LED rời IC chốt Số lợng 8x64 IC chọn IC đệm 10 Cổng máy in Thiết kế ma trận LED Thông số kỹ thuật 8x64 LED màu 74LS373 74LS138 74S244 Loại 25 chân Chú thích thêm Tự tạo Loại IC trễ, đầu vào, đầu IC giải mã đầu địa Cổng - Ma trận LED 8x8 hiển thị đợc chữ theo cách quét hàng cột nh nêu - Để tiện cho việc trình bày cách hoạt động ma trận LED, em xin đợc lấy ví dụ cụ thể việc hiển thị chữ H ma trận Có thể tóm tắt giá trị chân cổng song song trình tạo chữ H ma trận LED 8x8 bảng sau: - strobe SV: Nguyễn Tiến Phơng - 15 - Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED Giá trị đa D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Xung 1 1 1 1 1 Xung Xung Xung Xung Xung 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Chu trình đợc lặp lặp lại Xung 1 1 1 1 Xung 1 1 1 1 Hình 4.3 Chữ H ma trận LED - Đó trình hoạt động ma trận LED 8x8, để phù hợp với ma trận lớn với nhiều hàng, nhiêu cột cách xuất liệu khác Để đơn giản em xin trình bày ma trận có hàng tối đa 64 cột tức thị đợc dòng chữ tối đa ký tự, tơng đơng với ma trận 8x8 ghép nối với Khi giá trị giải mã hàng hoàn toàn không thay đổi, nhng cách giải mã cột hoàn toàn khác Ta phải mở rộng phạm vi bits cổng SV: Nguyễn Tiến Phơng - 16 - Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED song song Trên lý thuyết bits tổ hợp đơn 28 =256 trờng hợp, nhng ta kết hợp với cổng logic nh AND, NOT, OR, XOR hay NOR khác ta tạo vô số trạng thái giải mã đợc vô số cột SV: Nguyễn Tiến Phơng - 17 - Lớp TC2 - HN [...]... trận LED con 8x8 nào trong ma trận LED lớn 8x64 đợc chọn, phần còn lại gồm 3 bits đợc đa đến từng ma trận LED 8x8 để chọn cột tơng ứng cho ma trận LED con 8x8 Nh vậy sẽ cần 9 IC 74LS138 để thực hiện việc giải mã cột Tín hiệu sau khia đã đợc chọn cũng sẽ đi qua một bộ đệm gồm các IC 74LS244 để đảm bảo tính ổn định SV: Nguyễn Tiến Phơng - 13 - Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED Hình... - Ma trận LED 8x8 có thể hiển thị đợc một chữ cái theo cách quét hàng và cột nh đã nêu ở trên - Để tiện cho việc trình bày về cách hoạt động của ma trận LED, em xin đợc lấy 1 ví dụ cụ thể về việc hiển thị chữ H trên ma trận Có thể tóm tắt các giá trị các chân của cổng song song trong quá trình tạo chữ H trên ma trận LED 8x8 trong bảng sau: - strobe SV: Nguyễn Tiến Phơng - 15 - Lớp TC2 - HN Đề tài thiết. . .Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED quét rất lớn, lớn hơn nhiều lần thời gian kịp tắt của đèn Mắt ngời chỉ nhận biết đợc tối đa 24 hình/s do đó tốc độ quét rất lớn thì sẽ không nhận ra đợc sự thay đổi nhỏ của đèn mà sẽ thấy đợc toàn bộ hình ảnh cần hiển thị -Nh đã nêu ở phần trớc, tín hiệu giải mã hàng đợc đa ra trực tiếp từ 8 bits của cổng song song ra 8 hàng của ma trận LED Để đảm... Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED tích cực ở giá trị một của xung clock, khi tích cức IC này nhận tín hiệu từ các đầu vào rồi lu lại sau đó đa tín hiệu ra ở giá trị 1 của xung tiếp theo Hình 4.9 Sơ đồ bố trí chân của IC 74LS373 Hình 4.10 Bảng chân lý của IC 74LS373 -Các tín hiệu sau khi đã đợc làm trễ sẽ đợc đa ra ma trận LED kết hợp với tín hiệu giải mã cột để điều khiển việc sáng... Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED Iv hoàn chỉnh hệ thống -Để điều chỉnh trạng thái của ma trận LED, ta sử dụng 8 đờng dữ liệu của cổng song song -Các chân dữ liệu tứ D0 đến D7 đa ra tín hiệu dới dạng các chuỗi nhị phân với mức điện áp thay đổi, mức điện áo của xung này là 5V (mức cao) và 0V (mức thấp) Mỗi tín hiệu nhị phân sẽ quyết định trạng thái của các đèn tơng ứng ở mạch ngoài... 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 Hình 4.3 Chữ H trên ma trận LED - Đó là quá trình hoạt động của ma trận LED 8x8, để phù hợp với các ma trận lớn hơn với nhiều hàng, nhiêu cột thì cách xuất dữ liệu ra sẽ khác Để đơn giản em chỉ xin trình bày về ma trận chỉ có 8 hàng và tối đa là 64 cột tức là chỉ hiện thị đợc một dòng chữ tối đa là 8 ký tự, tơng đơng với 8 ma trận cơ bản 8x8 ghép nối với nhau Khi đó giá trị... Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED song song mà lại nói qua một cổng NOT Nh vây 2 IC này mỗi IC sẽ làm việc trên 2 nửa chu kỳ của một xung clock Để có đợc cổng NOT, ta dùng IC74LS04 Đây là 1 IC đơn giản có cấu tạo nh sau: Hình 4.11 Sơ đồ bố trí chân của IC 74LS04 -Sau khi đã tách kênh và khuếch đại, tín hiệu đợc đa ra từ cổng song song sẽ đợc đa vào mạch giải mã cột -Mạch giải mã... chu kỳ đợi tối thiểu cho ma trận đèn LED là 1/24 giây đông hồ (bằng chu kỳ lu ảnh trên mặt ngời) -Chân GND (đất) đợc nối đất và nối các chân còn lại để đảm bảo an toàn cho hệ thống 1 Chi tiết về linh kiện mạch ngoài STT 1 2 3 4 5 6 Tên linh kiện Bảng Panel LED rời IC chốt Số lợng 1 8x64 chiếc 1 IC chọn 9 IC đệm 10 Cổng máy in 1 2 Thiết kế ma trận LED Thông số kỹ thuật 8x64 LED 1 màu 74LS373 74LS138... không thay đổi, nhng cách giải mã cột là hoàn toàn khác Ta phải mở rộng phạm vi 8 bits của cổng SV: Nguyễn Tiến Phơng - 16 - Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED song song Trên lý thuyết 8 bits có thể tổ hợp đơn thuần là 28 =256 trờng hợp, nhng nếu ta kết hợp với các cổng logic nh AND, NOT, OR, XOR hay NOR khác ta có thể tạo ra vô số các trạng thái hay là có thể giải mã đợc vô số cột... ma trận Có thể tóm tắt các giá trị các chân của cổng song song trong quá trình tạo chữ H trên ma trận LED 8x8 trong bảng sau: - strobe SV: Nguyễn Tiến Phơng - 15 - Lớp TC2 - HN Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED Giá trị đa ra D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Xung 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 Xung Xung Xung Xung Xung 2 3 4 5 6 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1