GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY CHƯƠNG DẪN NHẬP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Thông tin liên lạc vấn đề quan tâm xã hội Ngay từ ngày xưa, người biết vận dụng có sẵn để truyền tin lửa, âm thanh, dấu hiệu… Ngày nay, với phát triển xã hội ngày có nhiều cách tiếp cận với thông tin Ta biết thông tin qua báo chí, truyền hình, mạng internet, qua pano, áp phích… Thông tin cần phải truyền nhanh chóng, kịp thời phổ biến rộng rãi toàn xã hội Và việc thu thập thông tin kịp thời, xác yếu tố quan trọng thành công lĩnh vực Các thiết bị tự động điều khiển từ xa qua thiết bị chủ điều khiển trực tiếp qua hệ thống máy tính Việc sử dụng vi điều khiển để điều khiển hiển thị có nhiều ưu điểm mà phương pháp truyền thống panô, áp phích việc điều chỉnh thông tin cách nhanh chóng cách thay đổi chương trình Với lý trên, nhóm thực đề tài đưa cách thức phục vụ thông tin dùng quang báo Nội dung nghiên cứu đề tài tạo bảng quang báo ứng dụng việc hiển thị thong tin nơi công cộng công ty, nhà xưởng, nhà ga… Thế giới ngày phát triển lĩnh vực điều khiển cần phải mở rộng Việc ứng dụng mạng truyền thông công nghiệp vào sản xuất mang lại nhiều thuận lợi người, thông tin cập nhật nhanh chóng điều khiển cách xác 1.2 NỘI DUNG ĐỀ TÀI Với khoảng thời gian thực đề tài tuần, Em chọn nội dung đề tài sau: - Nghiên cứu, tìm phương án điều khiển xử lý liệu cho bảng led ma trận hiển thị - Nghiên cứu tìm phương án để xử lý giao tiếp máy tính bảng quang báo - Thi công bảng quang báo hiển thị đơn sắc kích thước 8x64 điểm ảnh - Thi công mạch giao tiếp máy tính bảng quang báo - Lập trình CCS cho Pic16F877A - Lập trình VISUAL BASIC để truyền nhận liệu máy tính mạch quang báo 1.3 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI Trong trình nghiên cứu thực đề tài nhằm giúp người học: - Tăng khả tự nghiên cứu tự học - Bước đầu tiếp xúc với thực tế - Vận dụng kiến thức có đồng thời tìm tòi kiến thức để hiểu sâu sắc lĩnh vực Để thiết kế hệ thống nêu người nghiên cứu phải nắm vững kiến thức chuyên ngành điện tử, tìm hiểu, nghiên cứu qua sách vở, tài liệu nước dạng mạch thực tế để thi công phần cứng 1.4 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Các phương án điều khiển xử lý liệu cho bảng led ma trận Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY - Tìm hiểu vi điều khiển PIC16F877A - Tìm hiểu phương pháp lập trình CCS cho PIC - Tìm hiểu phương pháp lập trình VISUAL BASIC - Bảng quang báo led ma trận kích thước 8x64 điểm ảnh 1.5 LẬP KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU Để thực đề tài nhóm sinh viên kết hợp sử dụng nhiều phương pháp phương tiện hỗ trợ gồm có: - Tham khảo tài liệu: kỹ thuật xung, kỹ thuật số, điện tử bản, vi điều khiển… - Quan sát - Thực nghiệm - Tổng kết kinh nghiệm - Phương tiện: máy vi tính, Internet, thư viện… Kế hoạch nghiên cứu: - Tuần 1: Nhận đề tài lập đề cương tổng quát + Thu thập tài liệu lập đề cương chi tiết - Tuần 2, 3, 4: Thiết kế thi công viết báo cáo Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY CHƯƠNG GIỚI THIỆU LED MA TRẬN VÀ BẢNG QUANG BÁO Ngày nhu cầu thông tin quảng cáo lớn, việc áp dụng phương tiện kỹ thuật vào lĩnh vực cần thiết Khi bạn đến nơi công cộng, bạn dễ dàng bắt gặp áp phích quảng cáo điện tử chạy theo hướng khác với nhiều hình ảnh màu sắc ấn tượng Hình ảnh LED ma trận 5x7 2.1 GIỚI THIỆU VỀ LED MA TRẬN Ma trận LED bao gồm nhiều LED nằm vỏ chia thành nhiều cột hàng, giao điểm hàng cột có LED (ma trận LED màu) hay nhiều LED (2 LED vị trí tạo thành ma trận LED màu) Để LED vị trí sáng phải cấp hiệu điện dương Anode Cathode Trên sở cấu trúc vậy, ta mở rộng hàng cột ma trận LED để tạo thành bảng quang báo 2.1.1 PHÂN LOẠI LED MA TRẬN Theo kích cỡ Theo màu sắc Theo hình dạng điểm chấm 5x7 màu Tròn 5x8 màu Vuông 8x8 màu Bầu dục 11x9 16x16 Bảng phân loại LED ma trận Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY C C H H C H C C 2 H H C H C H H C 7 1 1 1 2.1.2 LED MA TRẬN 8x8 Led ma trận m×n Led ma trận có m cột n hàng Led ma trận 8×8 led ma trận gồm có cột hàng Led ma trận có hai loại: loại thứ cathode chung (common cathode – hàng cathode, cột anode), loại thứ hai anode chung (common anode– hàng anode, cột cathode) Đề tài sử dụng loại Led ma trận cathode chung (cathode cột) dễ dàng tìm mua Led ma trận loại thị trường linh kiện điện tử nước ta, đa dạng kích cỡ màu sắc, có loại indoor, outdoor 2.1.3 HÌNH DẠNG THỰC TẾ VÀ SƠ ĐỒ CHÂN RA Hình dạng thực tế sơ đồ chân led ma trận 8x8 2.1.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LED MA TRẬN 8X8 Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY 2.2 MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ BẢNG QUANG BÁO THỰC TẾ 2.2.1 MẪU MỘT DÒNG CHỮ (16 X 240 ĐIỂM ẢNH): Các thông số kỹ thuật: - Kích thước hiển thị: chiều cao 122mm, chiều dài tuỳ ý (thường bội 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 hiển thị dòng chữ cao 122mm (16 điểm ảnh - hình trên) hai dòng chữ cao 61mm (8 điểm ảnh) không dấu Tiếng Việt - Kết nối chuẩn (Máy tính, cổng COM) tuỳ chọn (RJ45) 2.2.2 MẪU HAI DÒNG CHỮ (32 X 240 ĐIỂM ẢNH) Các thông số kỹ thuật: - Kích thước hiển thị: chiều cao 244mm, chiều dài tuỳ ý (thường bội 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 hiển thị hai dòng chữ cao 122mm (16 điểm ảnh – hình trên) dòng chữ cao 244mm (32 điểm ảnh - hình dưới) - Kết nối chuẩn (Máy tính, cổng COM) tuỳ chọn ( RJ45) 2.3 GIỚI THIỆU VỀ BẢNG QUANG BÁO HIỂN THỊ LED MA TRẬN TRONG ĐỒ ÁN 2.3.1 PHẦN CỨNG: - Kích thước hiển thị: chiều cao cm,chiều dài 48 cm - Độ phân giải (số điểm ảnh):8 x 64 - Bảng có khả hiển thị dòng chữ cao cm Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY - Hiển thị: + Một màu đỏ + Nội dung hiển thị cho chạy theo hướng khác nhau: dịch trái, dịch phải, dịch lên, dịch xuống 2.3.2 PHẦN MỀM - Dùng ngôn ngữ lập trình CCS để lập trình cho vi xử lý PIC16F877A - Dùng ngôn ngữ lập trình Visual Basic để viết phần mềm giao diện máy tính Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang 10 GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY CHƯƠNG KHẢO SÁT LINH KIỆN 3.1 VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 3.1.1 HÌNH DẠNG VÀ SƠ ĐỒ CHÂN Hình 3.2: Vi điều khiển PIC16F877A/PIC16F874A dạng sơ đồ chân 3.1.2 MỘT VÀI THÔNG SỐ VỀ PIC 16F877A Đây vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit Mỗi lệnh thực thi chu kì xung clock Tốc độ hoạt động tối đa cho phép 20 MHz với chu kì lệnh 200ns Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, nhớ liệu 368 byte RAM nhớ liệu EEPROM với dung lượng 256 byte Số PORT I/O với 33 pin I/O Các đặc tính ngoại vi bao gồm khối chức sau: - Timer0: đếm bit với chia tần số bit - Timer1: đếm 16 bit với chia tần số, thực chức đếm dựa vào xung clock ngoại vi vi điều khiển hoạt động chế độ sleep - Timer2: đếm bit với chia tần số, postcaler - Hai Capture/so sánh/điều chế độ rông xung - Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI I2C - Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với bit địa - Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với chân điều khiển RD, WR, CS bên Các đặc tính Analog: - kênh chuyển đổi ADC 10 bit - Hai so sánh Bên cạnh vài đặc tính khác vi điều khiển như: - Bộ nhớ flash với khả ghi xóa 100.000 lần - Bộ nhớ EEPROM với khả ghi xóa 1.000.000 lần - Dữ liệu nhớ EEPROM lưu trữ 40 năm Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang 11 GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY - Khả tự nạp chương trình với điều khiển phần mềm - Nạp chương trình mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming) thông qua chân - Watchdog Timer với dao động - Chức bảo mật mã chương trình - Chế độ Sleep - Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác 3.1.3 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA PIC16F877A Hình 3.3: Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang 12 GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY 3.1.4 TỔ CHỨC BỘ NHỚ Cấu trúc nhớ vi điều khiển PIC16F877A bao gồm nhớ chương trình (Program memory) nhớ liệu (Data Memory) * Bộ nhớ chương trình Bộ nhớ chương trình vi điều khiển PIC16F877A nhớ flash, dung lượng nhớ 8K word (1 word = 14 bit) phân thành nhiều trang (từ page0 đến page 3) Như nhớ chương trình có khả chứa 8*1024 = 8192 lệnh (vì lệnh sau mã hóa có dung lượng word (14 bit) Khi vi điều khiển reset, đếm chương trình đến địa 0000h (Reset vector) Khi có ngắt xảy ra, đếm chương trình đến địa 0004h (Interrupt vector) Bộ nhớ chương trình không bao gồm nhớ stack không địa hóa đếm chương trình * Bộ nhớ liệu Bộ nhớ liệu PIC nhớ EEPROM chia làm nhiều bank Đối với PIC16F877A nhớ liệu chia làm bank Mỗi bank có dung lượng 128 byte, bao gồm ghi có chức đặc biệt SFG (Special Function Register) nằm vùng địa thấp ghi mục đích chung GPR (General Purpose Register) nằm vùng địa lại bank Các ghi SFR thường xuyên sử dụng (ví dụ ghi STATUS) đặt tất cà bank nhớ liệu giúp thuận tiện trình truy xuất làm giảm bớt lệnh chương trình Sơ đồ cụ thể nhớ liệu PIC16F877A sau: Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang 13 GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY Hình 3.4: Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu của PIC16F877A Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang 14 GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY nap_ma(); uptime=0; } }} goto loop ; } //**************CHUONG TRINH CON NAP MA*******************// void nap_ma() { int i,j,k,m=0; b_test=0; if((set_mode[0]=='2')&&(set_on==1)) { set_time(); set_on=0; read_time(); } if((set_mode[0]=='1')&&(set_on==1)) { read_time(); set_on=0; dem=17; ma_asci[2]=':'; ma_asci[5]='-'; ma_asci[8]='/' ;ma_asci[11]='/'; } rb3=0; rb3=1; for(i=0;i 40 Then H_U_Trans = cmdGui.Caption = "&Gui" Me.Timer2.Enabled = False End If End Sub CHƯƠNG 10 Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang 64 GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY TỔNG KẾT Sau tuần nghiên cứu thực với nhiều nỗ lực cố gắng nhóm thực đề tài với hướng dẫn tận tình thầy TỐNG THANH NHÂN, đồ án hoàn thành với nội dung sau: 11.1 CÁC VẤN ĐỀ ĐÃ ĐƯỢC GIẢI QUYẾT TRONG ĐỒ ÁN: 11.1.1 Các vấn đề nghiên cứu: - Nghiên cứu vi điều khiển PIC 16F877A - Nghiên cứu cách quét led ma trận - Thiết kế thi công mô hình bảng quang báo - Nghiên cứu ngôn ngữ lập trình CCS - Nghiên cứu ngôn ngữ lập trình Visual Basis 11.1.2Các vấn đề thực hiện: - Lập trình điều khiển vi điều khiển PIC 16F877A ngôn ngữ CCS - Lập trình điều khiển led ma trận theo cách quét cột - Lập trình giao diện giao tiếp máy tính vi điều khiển ngôn ngữ Visual Basis 11.1.3 Thi công mạch Nhóm thi công xong mạch sau: - Mạch điều khiển - Mạch hiển thị - Mạch quét kéo dòng - Mạch nguồn 11.2 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA THI CÔNG MẠCH: 11.2.1 Ưu điểm: Chữ hiển thị rõ ràng, tốc độ di chuyển vừa phải Mạch hoạt động ổn định thời gian dài 11.2.2 Nhược điểm - Chiều dài cáp RS232 bị hạn chế - Do nhớ ROM có dung lượng nhỏ nên muốn lưu nhiều ký tự chữ phải kết hợp ROM, RAM có dung lượng lớn 11.3 Các phương hướng phát triển đề tài Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang 65 GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY - Tăng kích thước mạch quang báo cho phù hợp với thực tế sử dụng - Sử dụng nhiều font chữ để làm phong phú bảng quang báo - Tạo bảng led ma trận led out door để đáp ứng nhu cầu sử dụng - Sử dụng module phát vô tuyến Chương trình điều khiển máy tính giám sát -liên lạc ( mail, điện thoại )… KẾT LUẬN: Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang 66 GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY Đề tài: “QUANG BÁO HIỂN THỊ LED MA TRẬN GIAO TIẾP MÁY TÍNH DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A” Đề tài trình bày nguyên tắc hoạt động mạch quang báo giao tiếp máy tính, giới thiệu cách sử dụng sơ đồ chân, sơ đồ nội IC số dùng mạch Nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bạn sinh viên, đóng góp nhiều ý kiến, công sức quý báu trình nhóm thực đề tài Đặc biệt, chúng em xin cảm ơn thầy TỐNG THANH NHÂN nhiệt tình hướng dẫn, bảo kinh nghiệm, kiến thức thực tế để đề tài hoàn thành thời gian quy định Tuy nhiên, hạn chế thời gian trình độ nên đề tài không tránh khỏi nhiều sai sót, nhóm mong nhận đóng góp ý kiến chân tình quý thầy cô bạn để đề tài hoàn chỉnh Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang 67 GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng việt [1] Tài liệu mạng Cấu trúc họ vi điều khiển PIC16f877a [2] Các viết diễn đàn điện tử Diễn đàn: http://dientuvietnam.net Diễn đàn: http://picvietnam.com [3] Trần Xuân Trường Tài liệu sử dụng CCS tiếng việt Tài liệu tiếng anh [4] PIC mid range reference manual, Microchip, Inc http://microchip.com [5] Seria port complete [6] PIC circuits gallely http://interq.or.jp/japan/se-inoue http://datasheet4u.com Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang 68 ... viết báo cáo Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY CHƯƠNG GIỚI THIỆU LED MA TRẬN VÀ BẢNG QUANG BÁO Ngày nhu cầu thông tin quảng cáo. .. bảng quang báo 2.1.1 PHÂN LOẠI LED MA TRẬN Theo kích cỡ Theo màu sắc Theo hình dạng điểm chấm 5x7 màu Tròn 5x8 màu Vuông 8x8 màu Bầu dục 11x9 16x16 Bảng phân loại LED ma trận Mạch quang báo giao. .. 2.1.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LED MA TRẬN 8X8 Mạch quang báo giao tiếp máy tính dùng pic 16f877a Trang GVHD: TỐNG THANH NHÂN SVTH: NGUYỄN ĐỨC HUY 2.2 MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ BẢNG QUANG BÁO THỰC TẾ 2.2.1 MẪU MỘT