BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BẢNG HIỆU LED Họ tên sinh viên: LÊ VĂN HIỆP Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên học: 2006-2010 Tháng 08/2010 NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BẢNG HIỆU LED Sinh viên thực LÊ VĂN HIỆP Khóa luân đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành Cơ Điện Tử Giáo viên hướng dẫn KS Đào Duy Vinh Tháng năm 2010 i LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn tất Quý Thầy / Cô trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh Q Thầy / Cơ khoa Cơ Khí trang bị cho em kiến thức quý báu giúp đỡ em suốt trình học tập trường Em xin chân thành cảm ơn thầy môn Cơ Điện Tử giúp đỡ em nhiệt tình thời gian thực Khóa luận tốt nghiệp Em xin bày tỏ biết ơn chân thành Thầy Đào Duy Vinh tận tình hướng dẫn em trình làm Khóa luận tốt nghiệp Đặt biệt, em xin cảm ơn Quý Thầy / Cô Hội Đồng dành thời gian nhận xét góp ý để Khóa luận em hồn thiện Cuối , em xin gởi lời cảm ơn đến người thân bạn bè động viên , ủng hộ tạo cho em điều kiện thuận lợi suốt q trình hồn thành Khóa luận tốt nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh , Ngày 20 Tháng Năm 2010 Sinh viên thực Lê Văn Hiệp ii TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “nghiên cứu, tính tốn, thiết kế, chế tạo bảng hiệu LED” tiến hành môn điện tử, thời gian từ 03/2010 đến 07/2010 Với phương pháp nghiên cứu, tính toán, thiết kế từ lý thuyết đến thực nghiệm trình chế tạo Kết thu sau: ™ Ba mơ hình thiết kế, thi cơng với ba loại LED thông dụng: LED đơn, LED đoạn, LED ma trận ™ Kết thử nghiệm mơ hình thiết kế, thi cơng chạy ổn định ™ Thiết kế mạch điều khiển điều khiển cho tải có dong áp lớn iii DANH SÁCH HÌNH HÌNH Hình 2.1: Giản đồ vùng lượng vẽ theo hàm xung lượng p Hình 2.2: Cấu tạo ký hiệu LED đơn Hình 2.3: Đặc tuyến phổ LED đơn Hình 2.4: Các LED đơn thường gặp Hình 2.5: Sơ đồ LED đoạn Hình 2.6: Sơ đồ LED đoạn Anot chung (a) Catot chung (b) 10 Hình 2.7: LED đoạn 11 Hình 2.8: LED ma trận 8x8 hàng Anode – cột Cathode 12 Hình 2.9: LED ma trận 8x8 màu (a) ba màu (b) 13 Hình 2.10 : LED ma trận 14 Hình 2.11: Sơ đồ khối bên IC 4017 15 Hình 2.12: Sơ đồ chân IC 4017 15 Hình 2.13 : IC CD4017 17 Hình 2.14 : Sơ đồ ngõ vào ngõ tương đương 17 Hình 2.15 : Sơ đồ khối bên IC 74HC192 18 Hình 2.16: Sơ đồ chân IC 74HC192 19 Hình 2.17: Sơ đồ ngõ vào ngõ tương đương 20 Hình 2.18: Sơ đồ chân IC 74HC194 21 Hình 2.19: Sơ đồ khối bên 6B595 22 Hình 2.20: Sơ đồ chân IC 6B595 23 Hình 2.21: Sơ đồ khối bên DS12C887 23 Hình 2.22: Sơ đồ chân DS12C887 24 Hình 2.23: DALLAS DS12C887 24 Hình 2.24: Cấu tạo MOSFET ngược kênh N 25 Hình 2.25: Mạch tương đương cho hoạt động MOSFET 25 Hình 2.26: MOSFET kênh có sẵn loại N (a) loại P (b) 26 Hình 2.27: MOSFET 27 Hình 2.28: Sơ đồ chân 89S52 28 Hình 2.29: Ảnh vi điều khiển 89S52 31 Hình 2.30: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 32 Hình 2.31: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển IC CD4017 33 Hình 2.32: Dạng xung ngõ IC 555 33 Hình 2.33: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển dùng IC 89S52 34 Hình 4.1: Bảng đèn quảng cáo siêu thị CO.OP MART 38 Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển dùng IC số 4017 38 Hình 4.3: Bảng tỷ giá tiệm vàng 39 Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý hiển thị LED đoạn 40 iv Hình 4.5: Bảng tỷ giá ngân hàng 40 Hình 4.6: Khung bảng hiệu LED đơn 42 Hình 4.7: Sơ đồ khối hiển thị LED đơn 42 Hình 4.8: LED đoạn chế tạo 45 Hình 4.9: Sơ đồ nguyên lý LED ma trận 46 Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển mơ hình LED đơn 47 Hình 4.11: Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển bảng LED đơn 49 Hình 4.12: Lưu đồ giải thuật chương trình thứ 50 Hình 4.13: Lưu đồ giải thuật chương trình thứ hai 51 Hình 4.14: Lưu đồ giải thuật chương trình thứ ba 52 Hình 4.15: Lưu đồ giải thuật chương trình thư tư 53 Hình 4.16: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển khối LED đoạn 54 Hình 4.17: Lưu đồ giải thuật chương trình chương trình 55 Hình 4.18: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cho khối LED ma trận 56 Hình 4.19: Lưu đồ giải thuật chương trình cho khối LED ma trận 57 Hình 4.20: Lưu đồ giải thuật chương trình màu đỏ 58 Hình 4.21: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 59 Hình 4.22: Mơ hình LED đơn ghép chạy chữ 59 Hình 4.23: Mạch điều khiển cho khối hiển thị LED đơn 60 Hình 4.24: Mơ hình LED đoạn 60 Hình 4.25: Mạch điều khiển cho khối LED đoạn 61 Hình 4.26: Mơ hình LED ma trận 61 Hình 4.27: Mạch điều khiển khối LED ma trận 61 v DANH SÁCH BẢNG BẢNG Trang Bảng 2.1: Một số thông số kỹ thuật LED đơn 7  Bảng 2.2: Bảng mã tín hiệu điều khiển LED mã đoạn 9  Bảng 2.3: Bảng thông số kỹ thuật LED đoạn 11  Bảng 2.4: Các thông số kỹ thuật LED ma trận (UVP-2X88AA) 14  Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật IC 4017 16  Bảng 2.6: Bảng chân trị IC 74HC192 18  Bảng 2.7: Một số thông số kỹ thuật IC 74HC192 19  Bảng 2.8: Bảng chân trị 20  Bảng 2.9: Một số thông số kỹ thuật IC 74HC194 21  Bảng 2.10: Bảng chân trị 6B595 22  Bảng 2.11: Thông số kỹ thuật MOSFET (IRF9540NL) 26  Bảng 2.12: Bảng chức đặc biệt chân port3 29  Bảng 2.13: Thanh ghi trạng thái 31  Bảng 4.1: Các giá trị điện trở gắn hàng không đủ 12 LED 43  Bảng 4.2: Thống kê số LED, số hàng, giá trị điện trở mắc thêm chữ 44  Bảng 4.3: Bảng phân cụm cho LED chạy xung quanh 45  Bảng 4.4: Thứ tự chân dùng để điều khiển 48  vi MỤC LỤC Trang tựa i Lời cảm ơn i Tóm tắt iii Danh sách hình iv Danh sách bảng vi Mục lục .vii Chương MỞ ĐẦU 1.1Tổng quan đề tài 1.2 Giới hạn đề tài 1.3 Mục đích nghiên cứu đề tài Chương TỔNG QUAN 2.1 Một số linh kiện sử dụng đề tài 2.1.1 LED đơn 2.1.2 LED đoạn 2.1.3 LED ma trận 11 2.1.4 Giới thiệu IC số 15 2.1.4.1 IC 4017 15 2.1.4.2 IC 74192 17 2.1.4.3 IC 74HC194 19 2.1.4.4 Thanh ghi dịch bit 6B595 22 2.1.4.5 Đồng hồ thời gian thực DALLAS DS12C887 23 2.1.5 MOSFET 25 2.1.6 Vi điều khiển 89S52 27 2.2 Một số sơ đồ mạch sử dụng thực đề tài 32 2.1.1 Mạch nguồn 32 vii 2.2.2 Mạch điều khiển đèn LED IC số 32 2.2.3 Mạch điều khiển sử dụng vi điều khiển 34 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 3.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu đề tài 35 3.1.1 Địa điểm tiến hành đề tài 35 3.1.2 Phân bố thời gian tiến hành đề tài 35 3.2 Đối tượng thiết bị nghiên cứu 35 3.2.1 Đối tượng nghiên cứu 35 3.2.2 Thiết bị phục vụ cho trình thực đề tài 35 3.3 Phương pháp thực đề tài 36 3.3.1 Phương pháp lý thuyết 36 3.3.2 Phương pháp thực nghiệm 36 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 4.1 Khảo sát chọn mơ hình 38 4.1.1 Khảo sát mơ hình thực tế 38 4.1.1.1 Siêu thị khu CO.OP MART 38 4.1.1.2 Khảo sát bảng thông báo tỷ giá 39 4.1.1.3 Khảo sát ngân hàng ACB 40 4.1.2 Chọn mơ hình 41 4.1.2.1 Khối hiển thị 41 4.1.2.2 Phương pháp điều khiển 41 4.2 Thực mơ hình 41 4.2.1 Tính tốn thiết kế khí 41 4.2.1.1 Chọn vật liệu chế tạo bảng hiệu LED 41 4.2.1.2 Khung bên bảng hiệu LED 42 4.2.2 Tính tốn, thiết kế phần điện tử 42 4.2.2.1 Tính tốn thiết kế phần hiển thị 42 4.2.2.1.1 Sử dụng LED đơn để ghép thành dòng chữ cố định 42 viii 4.2.2.1.2 Chế tạo LED đoạn lớn 45 4.2.2.1.3 Hiển thị chữ LED ma trận 46 4.2.2.2 Thiết kế mạch điều khiển hiển thị 47 4.2.2.2.1 Mạch điều khiển cho khối hiển thị LED đơn 47 4.2.2.2.2 Thiết kế mạch điều khiển cho khối LED đoạn 54 4.2.2.2.3 Mạch điều khiển cho khối LED ma trận 56 4.2.2.3 Thiết kế mạch nguồn 59 4.3 Kết thực 59 4.3.1 Dùng LED đơn để ghép chạy chữ “BM_ CƠ ĐIỆN TỬ” 59 4.3.2 Dùng LED đơn để ghép thành đồng hồ số lớn 60 4.3.3 Thiết bị chạy chữ kiểu LED ma trận chế tạo 61 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 62 5.1 Kết luận 62 5.2 Đề nghị 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 64 ix sss1: cjne bien_mode,#02h,ss1 mov r0,#04h movx a,@r0 inc a cjne a,#24,z1 mov a,#0 z1: movx @r0,a jmp loop ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ss1: cjne bien_mode,#03h,ss2 mov r0,#02h movx a,@r0 inc a cjne a,#60,z2 mov a,#0 z2: movx @r0,a jmp loop ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ss2: mov r0,#0h movx a,@r0 inc a cjne a,#060,z3 mov a,#00 z3: movx @r0,a ljmp loop ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx giam: mov 78h,#100 giam11: lcall hien_thi 77 djnz 78h,giam11 ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx cjne bien_mode,#01h,ss41 mov r0,#10h movx a,@r0 z41: dec a cjne a,#-1,z41 jmp z42 movx @r0,a jmp z42: loop mov a,#099 movx @r0,a mov r0,#20h movx a,@r0 dec a cjne a,#-1,z43 mov a,#9 z43: ss41: movx @r0,a jmp loop cjne bien_mode,#02h,ssss1 mov r0,#04 movx a,@r0 dec a cjne a,#0ffh,zz1 mov a,#23 zz1: movx @r0,a jmp loop ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 78 ssss1: cjne bien_mode,#03h,sss2 mov r0,#02h movx a,@r0 dec a cjne a,#0ffh,zz2 mov a,#59 zz2: movx @r0,a jmp loop ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx sss2: mov r0,#0h movx a,@r0 dec a cjne a,#0ffh,zz3 mov a,#59 zz3: movx @r0,a jmp loop ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx khoitaodallass: mov r0,#0ch movx a,@r0 mov r0,#0bh mov a,#06h movx @r0,a ;cho phep chinh cai dat gio mov r0,#0ah mov a,#020h movx @r0,a ;cho phep bo dao dong chay ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx doc_data: mov r0,#0 79 movx a,@r0 mov 10h,a mov r0,#02 movx a,@r0 mov 11h,a mov r0,#04 movx a,@r0 mov 12h,a mov r0,#10h movx a,@r0 mov 13h,a mov r0,#20h movx a,@r0 mov 14h,a ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx hex_bcd: mov a,10h mov b,#10 div ab mov 20h,b mov 21h,a mov a,11h mov b,#10 div ab mov 22h,b mov 23h,a mov a,12h mov b,#10 80 div ab mov 24h,b mov 25h,a mov a,13h mov b,#10 div ab mov 26h,b mov 27h,a mov 28h,14h ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx bcd_7doan: mov dptr,#900h mov a,20h movc a,@a+dptr mov 30h,a mov a,21h movc a,@a+dptr mov 31h,a mov a,22h movc a,@a+dptr mov 32h,a mov a,23h movc a,@a+dptr mov 33h,a mov a,24h movc a,@a+dptr mov 34h,a mov a,25h 81 movc a,@a+dptr mov 35h,a mov a,26h movc a,@a+dptr mov 36h,a mov a,27h movc a,@a+dptr mov 37h,a mov a,28h movc a,@a+dptr mov 38h,a ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx hien_thi: mov r0,#30h mov a,#0feh ht: mov p1,@r0 mov p2,a lcall delay mov p2,#0ffh inc r0 rl a cjne a,#0feh,ht mov p1,38h clr p3.5 lcall delay setb p3.5 ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 82 delay: mov 7fh,#100 djnz 7fh,$ ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx org db 900h 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h end 83 PHỤ LỤC Chương trình điều khiển cho khối LED ma trận hang equ p2 serx bit p0.0 gx bit p0.1 clrx bit p0.2 serd bit p0.3 clrd bit p0.4 gd bit p0.5 srck bit p0.6 rck bit p0.7 sw bit p1.7 bien equ r3 ;DATA VAO ;DATA VAO ORG 000H mov bien,#0 td: ss1: ss2: cjne bien,#0,ss1 lcall jnb sw,inc_bien jmp td cjne bien,#1,ss2 lcall xanh jnb sw,inc_bien jmp td cjne bien,#2,ss3 lcall cam jnb sw,inc_bien jmp td 84 ss3: lcall xanh_do jnb sw,inc_bien jmp td ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx inc_bien: jnb sw,$ inc bien cjne bien,#4,td mov bien,#0 jmp td ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx do: clr srck clr rck clr gx setb gd clr clrx mov dptr,#0400h mov r4,#00h ;dpl x33: mov 70h,#10 x22: setb serx clr clrx setb clrx mov r2,#032 ;ngo vao data = ;cho phep cot xanh ;co 32cot mov dpl,r4 x11: setb srck clr srck setb rck clr rck ;ck tac dong 85 clr a ;tuong duong nhu mov a,#0 movc a,@a+dptr mov hang,a lcall delay jnb sw,exit_d clr serx mov hang,#0 inc dptr djnz r2,x11 djnz 70h,x22 inc r4 cjne r4,#92h,x33 exit_d: ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xanh: clr srck clr rck clr gd setb gx mov dptr,#0400h mov r4,#00h ;dpl x333: mov 70h,#10 x222: setb serd clr clrd setb clrd mov r2,#032 ;ngo vao data = ;cho phep cot xanh ;co 32cot mov dpl,r4 x111: setb clr srck ;ck tac dong srck 86 setb rck clr rck clr a ;tuong duong nhu mov a,#0 movc a,@a+dptr mov hang,a lcall delay jnb sw,exit_x clr serd mov hang,#0 inc dptr djnz r2,x111 djnz 70h,x222 inc r4 cjne r4,#92h,x333 exit_x: ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx cam: clr srck clr rck clr gx clr gd clr clrd clr clrx mov dptr,#0400h mov r4,#00h x3: mov 70h,#10 x2: setb serx setb serd clr clrx ;dpl ;ngo vao data = 87 setb clrx clr clrd setb clrd mov r2,#032 ;cho phep cot xanh ;co 32cot mov dpl,r4 x1: setb srck clr srck setb rck clr rck clr a ;ck tac dong ;tuong duong nhu mov a,#0 movc a,@a+dptr mov hang,a lcall delay jnb sw,exit_c clr serx clr serd mov hang,#0 inc dptr djnz r2,x1 djnz 70h,x2 inc r4 cjne r4,#92h,x3 exit_c: ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xanh_do: clr srck clr rck mov dptr,#0400h 88 mov r4,#00h ;dpl x3333: mov 70h,#10 x2222: setb setb serd clr clrx setb clrx clr clrd setb clrd serx ;ngo vao data = ;cho phep cot xanh mov r2,#032 ;co 32cot mov dpl,r4 x1111: setb clr srck setb rck clr rck clr gx setb gd clr a srck ;ck tac dong ;tuong duong nhu mov a,#0 movc a,@a+dptr anl a,#0fh mov hang,a lcall delay1 setb gx clr gd mov a,#0 movc a,@a+dptr anl a,#0f0h mov hang,a lcall delay1 89 jnb sw,exit_xd clr serx clr serd mov hang,#0 inc dptr djnz r2,x1111 djnz 70h,x2222 inc r4 cjne r4,#92h,x3333 exit_xd: ret ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx DELAY: mov 7eh,#2 dd1: MOV 7FH,#70 dd0: jnb sw,exit0 DJNZ 7FH,dd0 djnz 7eh,dd1 exit0: RET DELAY1: mov 7eh,#1 ddd1: MOV 7FH,#70 ddd0: jnb sw,exit0 DJNZ 7FH,ddd0 djnz 7eh,ddd1 RET ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ORG 400H db 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H db 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H db 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H 90 db 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H db 0FEH,10H,28H,44H,82H,00H ;K db 0FEH,10H,10H,10H,0FEH,00H ;H db 7CH,82H,82H,82H,7CH,00H ;O db 0F8H,24H,22H,24H,0F8H,00H ;A db 00h,00h,00h,00h,00h db 0FEH,80H,80H,80H,80H,00H ;L db 7EH,80H,80H,80H,7EH,00H ;U db 0F8H,24H,22H,24H,0F8H,00H ;A db 0FEH,4H,8H,10H,0FEH,00H ;N db 00h,00h,00h,00h,00h db 2H,2H,0FEH,2H,2H,00H ;T db 7CH,82H,82H,82H,7CH,00H ;O db 2H,2H,0FEH,2H,2H,00H ;T db 00h,00h,00h,00h,00h db 0FEH,4H,8H,10H,0FEH,00H ;N db 7CH,82H,82H,0A2H,64H,20H,00H ;G db 0FEH,10H,10H,10H,0FEH,00H ;H db 0FEH,00H db 0FEH,92H,92H,92H,82H,00H ;E db 0FEH,12H,12H,12H,0CH,00H ;P db 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H db 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H db 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H db 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H ;I END 91 ... số kỹ thuật LED đoạn Hình 2.7: LED đoạn 2.1.3 LED ma trận ™ Sơ đồ cấu tạo Ma trận LED bao gồm nhiều LED đơn bố trí thành hàng cột vỏ Các tín hiệu điều khiển cột nối với Anode tất LED cột Các... màu sắc Màu sắc ánh sáng mà LED phát ra, có nhiều loại chủ yếu màu như: màu đỏ, màu xanh, màu vàng… - Dựa vào hình dáng bên ngồi Có hai loại LED tròn LED vng LED tròn (LED vng) chia thành nhiều... thuật LED đơn Một số hình ảnh LED sản phẩm LED đơn thực tế Hình 2.4: Các LED đơn thường gặp 2.1.2 LED đoạn ™ Sơ đồ cấu tạo Một LED đoạn cấu thành từ LED đơn Liên kết với theo thứ tự định để hiển