Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế mạch bảng điểm cầu lông
Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Đồ án Thiết Kế Mạch Điện Tử ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH BẢNG ĐIỂM CẦU LÔNG Sinh viên thực Lớp : : Nha Trang, ngày 12 tháng 12 năm 2017 Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hồn LỜI NĨI ĐẦU Ngày với phát triển xã hội phát triển khoa học kỹ thuật, nhu cầu thông tin điều thiết yếu người sống hoạt động sản xuất kinh hoanh Việc đưa thông tin quảng cáo đến với người tiêu dùng, đến với xã hội trở nên dễ dàng nhanh chống Thông qua nhiều hình thức quang báo khác mà doanh nghiệp giới thiệu sản phẩm đến người Trong nhiều hình thức đa dạng thơng tin quảng cáo báo, đài, tivi, tờ rơi, áp phích… việc dùng bảng thông tin điện tử cách đơn giản hiệu để quang cáo Chúng ta bắt gặp nhiều thông tin thực tế vào mọt hiệu sách, bạn biết hiệu sách bán loại sách gì, nào, nhờ vào bảng đèn quang báo bắt mắt trước cửa hiệu Hoặc vào sân bay, bạn biết giấc chuyến bay, thông báo ngắn phi trường… nhờ quang báo Và đường phố đêm bạn bắt gặp với ánh đèn màu nhiều bảng quang báo lớn với hình ảnh sinh động , logo quảng cáo với đủ kiểu Với mong muốn giới thiệu ứng dụng hệ thống đời sống đại để người biết đến vài ứng dụng cụ thể tầm quan trọng Nhóm chúng em tìm hiểu đưa mơ hình Bảng Tính Điểm Cầu Lơng Nhóm thực đồ án chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy Nhữ Khải Hồn mơn điện tử , khoa điện – điện tử giúp nhóm hồn thành đề tài cách tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hồn CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Quang báo ngày phổ biến khơng xa lạ với sống thường ngày Vì nhóm chúng em áp dụng kỹ thuật Điện tử quang báo để ứng dụng làm Bảng tính điểm cầu lơng Ngày xưa với bảng tính truyền thống thường thấy ứng dụng tính điểm cách lật tay số để ghi điểm Điều bất tiện thể không chuyên nghiệm thời đại ngày Với việc đời bảng tính điện tử cho thấy chuyên nghiệp, đại thuận tiện cho người sử dụng 1.2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TÍNH ĐIỂM Các cơng nghệ thiết kế Bảng tính điểm gồm nhiều công nghệ ,song thường sử dụng Led thanh, Led ma trận, LCD, Led đơn… 1.2.1 Hệ thống tính điểm dùng LED đoạn Trong thiết bị, để báo trạng thái hoạt động thiết bị cho người sử dụng với thơng số dãy số đơn thuần, thường người ta sử dụng "led đoạn" Led đoạn sử dụng dãy số khơng đòi hỏi q phức tạp, cần thị số đủ, chẳng hạn led đoạn dùng để hiển thị nhiệt độ phòng, đồng hồ treo tường điện tử, hiển thị số lượng sản phẩm kiểm tra sau công đoạn đó… Led đoạn có cấu tạo bao gồm led đơn có dạng xếp theo hình có thêm led đơn hình tròn nhỏ thể dấu chấm tròn góc dưới, bên phải led đoạn.8 led đơn led đoạn có Anode(cực +) Cathode (cực -) nối chung với vào điểm, đưa chân để kết nối với mạch điện cực lại led đơn đưa thành chân riêng, đưa để kết nối với mạch điện Nếu led đoạn có Anode(cực +) chung, đầu chung nối với +Vcc, chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức Nếu led đoạn có Cathode(cực -) chung, đầu chung nối xuống Ground (hay Mass), chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức 1.Vì led đoạn chứa bên led đơn, kết nối cần Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn đảm bảo dòng qua led đơn khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led Nếu kết nối với nguồn 5V hạn dòng điện trở 330Ω trước chân nhận tín hiệu điều khiển Các điện trở 330Ω điện trở bên kết nối để giới hạn dòng điện qua led led đoạn nối với nguồn 5v.Chân nhận tín hiệu a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led b Tương tự với chân led lại 1.2.2 Hệ thống tính điểm dùng LED đơn Diode phát quang Diode phát sáng ta phân cực thuận cho có dòng điện cấp qua Diode phát màu sắc khác Tùy theo mức lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát khác (tức màu sắc LED khác nhau) Mức lượng (và màu sắc LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc lượng nguyên tử chất bán dẫn LED thường có điện phân cực thuận cao diode thông thường, khoảng 1,5 đến 3V Nhưng điện phân cực nghịch LED khơng cao Do đó, LED dễ bị hư hỏng điện ngược gây Ưu điểm: giá thành rẻ Nhược điểm: Phải xếp LED theo muốn hiển thị, khơng thể thay đổi được, khó khăn việc thi cơng bảng quang báo có diện tích lớ 1.2.3 Hệ thống Tính điểm dùng LCD Có nhiều loại LCD với nhiều hình dáng kích thước khác Trong thời đại LCD ứng dụng nhiều lĩnh vực quang báo có khả hiển thị nội dung cần truyền tải tốt đưa lại kết tốt nhiều so với loại hình quang báo khác Nhưng thực tế loại hình sử dụng với tỉ lệ so với loại hình khác giá thành chi phí bảo dưỡng cao, khó khăn việc sửa chữa, bảo dưỡng 1.2.4 Hệ thống Tính điểm dùng LED ma trận Bảng hiển thị ma trận LED (dot-matrix display) có nhiều loại đủ kích cỡ to nhỏ khác nhau, bảng gồm có nhiều LED đơn ghép lại vời thánh khối.Trong khối LED đơn xếp theo hàng cột,tại giao điểm hàng cột LED đơn,và người ta thường phân biệt loại bảng Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn LED theo số hàng cột Mơt bảng led 5x7 tức có cột dọc hàng ngang, tổng cộng có 5x7=35 led đơn ghép lại.Cũng bảng led 8x8 có hàng cột,do có 64 led đơn ghép lại.Và nhiều loại cỡ to 16x16 hay 32x32 CÁC GIẢI PHÁP VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH BÀI TỐN 1.2.3 Phân tích lựa chọn phương án Có nhiều để điều khiển bảng LED ĐOẠN, đề tài chúng em sử dụng vi điều khiển AT89S52 Để điều khiển khối LED ĐOẠN gồm Led sử dụng chân vi điều khiển nên em sử dụng thêm IC dịch 74HC595 để mở rộng cổng, tiết kiệm chân cho vi điều khiển 1.2.4 Xác định toán giới hạn đề tài Hệ thống điều khiển LED ,bảng led bao gồm số Hiển thị số điểm đội A, số hiệp đấu, số điểm đội B Theo thứ tự từ trái qua phải CHƯƠNG : THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG THỂ CỦA HỆ THỐNG KHỐI NGUỒN KHỐI PHÍM KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM KHỐI HIỂN THỊ Sơ đồ khối hệ thống Khối nguồn: Tạo điện áp chiều ổn định 5V từ nguồn xoay chiều 220V để cung cấp cho khối linh kiện hệ thống Khối xử lý trung tâm: Tạo tín hiệu điều khiển khối hiển thị để hiển thị số theo ý người dùng Khối phím: Gửi tín hiệu nhấn phím đến khối xử lý trung tâm Khối hiển thị: Nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm để hiển thị số 2.2 SƠ ĐỒ CALL GRAPH Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hồn Chương trình điều khiển Chương trình đọc phím Module Hiển thị Led Sơ đồ Callgraph 2.3 SƠ ĐỒ ĐẶC TẢ CỦA HỆ THỐNG Bắt đầu Tắt hết LED Xuất liệu 595 Hiển thị hết Xuất liệu 595 tiếp Dịch phải lay De 2.4 CÁC MODULE TRONG HỆ THỐNG 2.4.1 Module điều khiển trung tâm Khối điều khiển trung tâm dùng vi điều khiển Vi điều khiển xuất tín hiệu để điều khiển khối hiển thị (Led 7) Bộ tạo dao động dùng thạch anh 12MHz cung cấp ngồn dao động cho vi điều khiển Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn Bộ reset hình vẽ nhằm tạo xung reset, xác lập trạng thái ban đầu cho vi điều khiển nút reset nhấn 2.4.2 Module hiển thị Module hiển thị sử dụng led đoạn Các LED kết nối Sơ đồ nguyên lý LED đoạn Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hồn Hình ảnh thực tế LED đoạn 2.4.3 Module điều khiển LED Module điều khiển LED kết nối hình Module sử dụng IC chốt dịch 74HC595 Các chân Clock Latch IC 74HC595 mắc song song hình vẽ Chân Data IC 74HC595 nối vào vi điều khiển Các chân Data IC lại mắc vào chân số IC 74HC595 trước Thống Kê Linh Kiện - IC AT89S52 - IC 74HC595 (đây ic dùng cho hiển thị Led ) -Đế có 16 chân (dùng để gắn IC 74HC595) Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn -Bộ đế rắc cắm dùng cho board led , dùng cho board điều khiển dùng để kết nối với ma trận phím - Điện trở kéo 4,7k dùng để cấu hình cho Port o cần thiết cổng vào -Transistor C1815 (dùng để làm khối đệm hay thúc cơng suất) trình bày thiết kế chi - Điện trở 1k dùng hạn dòng cho led đơn báo nguồn -Tụ 10µF/16V dùng mạch reset - Điện trở 10k dùng mạch reset - Diot 1N4007 1A dùng mạch nguồn - Thạch anh 12Mhz dùng mạch giao động - Tụ 470µF/25V, 02 tụ 104 tất tụ dùng khối nguồn - IC ổn áp LM7805C/TO dùng khối ngồn đầu IC 5v/DC 2.4.4 Module nguồn Module tạo điện áp chiều từ nguồn xoay chiều 220V để cung cấp cho linh kiện hệ thống Sử dụng Adapter để biến điện áp xoay chiều 220V thành điện áp chiều 12VDC, dùng IC ổn áp để lấy điện áp ổn định 5V ngõ Module nguồn Khối nguồn mạch sử dụng IC ổn áp LM7805 thuộc dòng 78xx 78xx loại IC dùng để ổn định điện áp dương với điều kiện điện áp đầu vào ln ln lớn đầu 3V Dòng IC 78xx có nhiều loại, ổn định nhiều mức điện áp khác nhau, cụ thể 7805 dùng để ổn định điện áp đầu mức 5V Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn Sơ đồ chân hình ảnh thực tế IC 7805 7805 đóng gói dạng TO-220 gồm có chân: Vin: Chân đầu nguồn vào GND: Chân nối đất Vo: Chân đầu nguồn Như biết, mạch ổn áp dùng Diode Zener nhỏ gọn, đơn giản có nhược điểm cho dòng điện nhỏ (~20mA) Để tạo điện áp cố định dòng điện lớn người ta mắc thêm Tranzitor để khuếch đại sơ đồ đây: Sơ đồ cấu tạo IC ổn áp 7805 Đây sơ đồ cấu tạo IC 7805 Thông qua R Dz ghim điện áp cố định chân E Tranzitor Q1 Mạch ổn áp dùng ổn áp 7805 (78xx nói chung) ổn định hiệu nên sử dụng rộng rãi, sơ đồ lắp mạch đơn giản sau: Sơ đồ mạch ổn áp dùng IC ổn áp 7805 10 Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn 2.4.5 IC dịch 74HC595 74HC595 ghi dịch bit đầu vào nối tiếp, có đầu song song nối tiếp, ngõ có đệm trạng thái Sơ đồ chân 74HC595 sau: Sơ đồ chân 74HC595 11 Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn Sơ đồ logic 74HC595 QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG,QH: ngõ song song 74HC595 - Chân 14 (A): đầu vào nối tiếp - Chân (SQH) : đẩu nối tiếp - Chân 13 (Output Enable): Tích cực mức thấp, chân mức thấp tín hiệu từ chốt đưa đầu Khi mức cao đầu song song trạng thái trở kháng cao Đầu nối tiếp không bị ảnh hưởng chân - Chân 12 (Latch clock): Quá trình chuyển từ mức thấp sang mức cao Latch clock chốt liệu dịch ghi dich vào chốt - Chân 11 (Shift Clock) : Đầu vào xung nhịp, trình chuyển từ mức thấp đến mức cao chân dịch liệu ghi dịch nhịp - Chân 10 (Reset) : Reset khơng đồng bộ, tích cực mức thấp Mức thấp chân reset ghi dịch khơng reset chốt lối Hình ảnh thực tế IC chốt dich 74HC595 12 Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn 2.5 SƠ ĐỒ THUẬT TỐN 2.5.1 Sơ đồ thuật tốn tổng thể Begin Kiểm tra Phím Lấy Mã phím Hiển thị End Sơ đồ thuật toán tổng thể Sơ đồ thuật tốn khối hiển thị Lấy mã phím Copy vào biến Hiển thị Led đoạn Sơ đồ thuật toán khối hiển thị 13 Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG 3.1 XÂY DỰNG PHẦN MỀM 3.1.1 Sơ đồ thuật toán cho hệ thống Việc thiết kế phần mềm cho hệ thống việc xây dựng chương trình điều khiển nạp vào Vi xử lý Trước tiên phải có sơ đồ thuật toán điều khiển để xử lý vấn đề nguyên tắc hoạt động mạch Các vấn đề đặt là: - Kiểm tra phím nhấn đọc mã phím - Xuất khối hiển thị kí tự số nhận từ phím bấm 3.1.2 Chương trình nạp vào vi điều khiển AT 89S52 Chương trình cho hệ thống Tính điểm soạn thảo trình biên dịch ngơn ngữ C Sau chương trình: #include #include #include #include // Khai bao chan dieu khien 595 #define DATA P0_0 #define LACH P0_2 #define SCK P0_1 #define coi P2_0 //khai chan quet ma tran phim /* #define h1 P2_0 #define h2 P2_1 #define h3 P2_2 #define h4 P2_3 #define c1 P2_4 14 Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn #define c2 P2_5 #define c3 P2_6 #define c4 P2_7 */ #define h1 P1_0 #define h2 P1_1 #define h3 P1_2 #define h4 P1_3 #define c1 P1_4 #define c2 P1_5 #define c3 P1_6 #define c4 P1_7 #define keyport P1 unsigned ma[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; unsigned int maphim = 16; unsigned int chuc1 = 0,dv1 = 0; unsigned int chuc2 = 0,dv2 = 0; unsigned int chuc3 = 0,dv3 = 0; void ktphim() { h1 = 0; h2 = h3 = h4 = c1 = c2 = c3 = c4 = 1; if(c1==0) {while(c1==0){} maphim = 1;} if(c2==0) {while(c2==0){} maphim = 2;} if(c3==0) {while(c3==0){} maphim = 3;} if(c4==0) {while(c4==0){} maphim = 12;} h2 = 0; h1 = h3 = h4 = c1 = c2 = c3 = c4 = 1; if(c1==0) {while(c1==0){} maphim = 4;} if(c2==0) {while(c2==0){} maphim = 5;} if(c3==0) {while(c3==0){} maphim = 6;} if(c4==0) {while(c4==0){} maphim = 13;} h3 = 0; h2 = h1 = h4 = c1 = c2 = c3 = c4 = 1; if(c1==0) {while(c1==0){} maphim = 7;} if(c2==0) {while(c2==0){} maphim = 8;} if(c3==0) {while(c3==0){} maphim = 9;} if(c4==0) {while(c4==0){} maphim = 14;} h4 = 0; h2 = h3 = h1 = c1 = c2 = c3 = c4 = 1; if(c1==0) {while(c1==0){} maphim = 10;} if(c2==0) {while(c2==0){} maphim = 0;} if(c3==0) {while(c3==0){} maphim = 11;} if(c4==0) {while(c4==0){} maphim = 15;} } /* -Ham tao tre -*/ void delay_ms(unsigned int ms) 15 char Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn { unsigned int x,y; for(x=0;x 200)t = 0; } exit:; } /* -Chuong trinh chinh */ void main() { coi = 0; //keyport = 0xF0; while(1) { hien_thi(); maphim = 16; ktphim(); if(maphim == 15){beep();maphim = 16;cai_dat();} } } 19 Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử 3.1.4 Mạch in Led đoạn 3.1.5 Mạch thực tế 20 GVHD: Nhữ Khải Hoàn Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN Đã tạo Bảng tính điểm cầu lơng Tuy nhiên trình độ hạn chế nên nhiều sai sót 21 Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn TÀI LIỆU THAM KHẢO http://www.google.com http://www.dientuvietnam.net/forums/ Tài liệu 8051 Tống Văn On Vi điều khiển / Nhữ Khải Hoàn Bài giảng Tin học chuyên nghành điện tử / Vũ Thăng Long 22 Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU …………………………………………………………………2 CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG…………………………………….…3 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ………………………………………………………… 1.2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG QUANG BÁO………………………………3 1.2.1 Hệ thống quang báo dùng led đoạn………………………………3 1.2.2 Hệ thống quang báo dùng led đơn………………………………….4 1.2.3 Hệ thống quang báo dùng LCD…………………………………….4 1.2.4 Hệ thống quang báo dùng Led ma trận…………………………… 1.3 CÁC GIẢI PHÁP XÁC ĐỊNH BÀI TỐN…………………………… 1.3.1 Phân tích lựa chọn phương án………………………………… 1.3.2 Xác định toán giới hạn đề tài……………………………5 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG…………………………………………5 2.1 SƠ ĐỒ TỔNG THỂ HỆ THỐNG……………………………………….5 2.2 SƠ ĐỒ CALL GRAPH………………………………………………….7 2.3 SƠ ĐỒ ĐẶC TẢ CỦA HỆ THỐNG……………………………………7 2.4 CÁC MODEM TRONG HỆ THỐNG…………………………….…….8 2.4.1 Các modem điều khiển trung tâm…………………………….…….8 2.4.2 Modem hiển thị………………………………………………….….8 2.4.2 Modem điều khiển led ma trận…………………………………….10 2.4.4 Khối nguồn……………………………………………………… 13 23 Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hồn 2.4.5 IC dịch 74HC595………………………………………………….15 2.4.6 IC đệm dòng ULN2803C………………………………………….17 2.5 SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN……………………………………………….19 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG…………………………………… 20 3.1 XÂY DỰNG PHẦN MỀM…………………………………………… 20 3.1.1 Sơ đồ thuật tốn cho hệ thống…………………………………… 20 3.1.2 Chương trình nạp vi điều khiển MEGA328 ……………….… ….21 3.1.3 Chương trình nạp Visual Basic……………………………… … 43 3.3.4 Mạch in…………………………………………………………… 57 3.3.5 Mạch thực tế……………………………………………………… 57 ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN…………………………………………………59 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………….59 24 Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử 25 GVHD: Nhữ Khải Hoàn ... Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử 3.1.4 Mạch in Led đoạn 3.1.5 Mạch thực tế 20 GVHD: Nhữ Khải Hoàn Đồ Án Thiết Kế Mạch Điện Tử GVHD: Nhữ Khải Hoàn ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN Đã tạo Bảng tính điểm cầu lơng... HỆ THỐNG TÍNH ĐIỂM Các cơng nghệ thiết kế Bảng tính điểm gồm nhiều cơng nghệ ,song thường sử dụng Led thanh, Led ma trận, LCD, Led đơn… 1.2.1 Hệ thống tính điểm dùng LED đoạn Trong thiết bị, để... làm Bảng tính điểm cầu lơng Ngày xưa với bảng tính truyền thống thường thấy ứng dụng tính điểm cách lật tay số để ghi điểm Điều bất tiện thể không chuyên nghiệm thời đại ngày Với việc đời bảng