Đề tài Mạch quang báo hiển thị chữ tiếng việt có dấu

nghành vào trong giáo trình môn học, đặc biệt là môn kĩ thuật số, vi điều khiển… Cho các sinh viên ngành điện tử, đặc biết là chuyên ngành điện tử công nghiệp là điều đặc biệt quan trọng, tuy nhiên một phần do điều kiện của người dạy và người học nên việc đưa hết tài liệu trong quá trình học là không đáp ứng được nhu cầu nên việc tự tìm hiểu, tự nghiên cứu các tài liệu bên ngoài là điều rất cần thiết để nâng cao kiến thức cho người học nhằm theo kịp công nghệ khoa học kĩ thuật tiên tiến của các nước trên thế giới và góp phần vào bồi dưỡng kiến thức cho sinh viên trước khi ra trường nhằm đáp ứng được nhu cầu tuyển dụng của thị trường lao động hiện tại và tương lai góp phần to lớn trong việc phát triển nền kinh tế nói chung và phát triển chuyên ngành Điện Tử - Tự Động Hóa nói riêng của nước nhà. 2.2. Yêu cầu Qua môn học đồ án 2 sinh viên cần nắm vững kiến thức cơ bản của môn học chuyên ngành trong giáo trình đào tạo của nhà trường, đồng thời biết và nắm rõ kiến thức cơ bản về sơ đồ khối, các đặc tính, chức năng và nguyên lý họat động của các linh kiện cơ bản của chuyên ngành điện tử như: Điện trờ, tụ điện, cuộn cảm, relay … đặc biệt là Ic sử dụng rộng rãi trong vi xử lý, điều khiển tự động. Bên cạnh đó là các phần mềm giúp ích trong việc thiết kế mạch như orcad, protues, TopView …. 3. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của Đồ Án 2 nói riêng và các môn học chuyên ngành trong hệ thống Điện – Điện Tử nói chung là các sinh viên theo học, tìm hiểu và nghiên cứu trong lĩnh vực Điện tử, đồng thời là tất cả những người yêu thích chuyên ngành Điện Tử - Tự Động Hóa, vì đây là môn học cơ bản làm nền tảng, trang bị kiến thức cho người học để có thể tự tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu học tập cho các môn học tiếp theo, đồng thời cũng cố kiến thức các môn học đã được học trong thời gian theo học tại trường. 4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đề tài của môn học Đồ Án 2: Khảo sát mạch quang báo dùng led ma trận chủ yếu bằng logic thực nghiệm. Vì môn học có tính chất lý thuyết, và liên quan mật thiết đến thực tế nên việc tìm kiếm tài liệu tiếng việt liên quan đến đề tài là rất khó khăn nên quá trình hòan thành môn học đồ án 2 chủ yếu bằng văn bản dịch Anh – Việt của em thông qua sự giúp đỡ của google. 5. Phạm vi nghiên cứu Đề tài môn học đồ án 2 được tiến hành, nghiên cứu chủ yếu ở nhà và thư viện trường đại học công nghiệp TPHCM. Việc tiến hành văn bản được tiến hành ở quán net, bài báo cáo được tiến hành trong khoảng thời gian từ 1-5-2010 đến 25-5-2010, trong khỏang thời gian đó em đã thảo luận , tham khảo ý kiến của thầy cô bạn bè đồng thời tìm kiếm tài liệu, mô phỏng mạch trên phần mềm. 6. Kết quả nghiên cứu Sau một thời gian tiến hành nghiên cứu, tìm hiểu về môn học điện tử số và môn học Vi Điều Khiển nói chung, các môn học trong chuyên ngành Điện Tử Công Nghiệp nói riêng. Khảo sát mạch quang báo hiển thị chữ trên Led ma trận đã giúp em nắm được các khái niệm cơ bản của các linh kiện, đặc tính, chức năng và nguyên lý họat động của các linh kiện, hiểu được sơ đồ khối, chương trình điều khiển vi xử lý và hiểu hơn vai trò môn học trong hệ thống môn học, nhằm trao dồi kiến thức để chúng em hoàn thành tốt môn học. Qua đó trang bị kiến thức cơ bản để có thể tự học tập và cũng là hành trang em mang theo khi ra trường PHẦN II: PHẦN NỘI DUNG 1.Giới thiệu về họ vi điều khiển AT89C51 AT89C51 là phiên bản có Rom nằm trên Chip là bộ nhớ Flash. Phiên bản này rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh vì bộ nhớ Flash có thể xóa được dữ liệu chỉ trong vài giây (chứ không phải 20 giây như 8751). Dĩ nhiên là để dung AT89C51 cần có một bộ đốt ROM hỗ trợ bộ nhớ Flash, xong lại không cần bộ xóa, bộ nhớ Flash được xóa bằng bộ đốt PROM. Để tiện sử dụng, hiện nay hang Atmel đang nghiên cứu một phiên bản mới của AT89C51 có thể lập trình qua cổng COM của máy tính và như vậy sẽ không cần bộ đốt PROM 1.1.Giới thiệu về cấu trúc phần cứng họ MCS-51 Đặc điểm và chức năng hoạt động của họ IC MCS-51 hoàn toàn tương tự nhau. Ở đây giới thiệu IC AT89C51 là một IC điều khiển do hang intel của Mỹ sản xuất, chúng có những đặc điểm như sau: 4KB EFROM bên trong 128 byte RAM nội 4 Port xuất nhập I/O 8 bit Giao tiếp nối tiếp 64 KB cùng nhớ mã ngoài 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài Xử lý bit (hoạt động trên Bit đơn) 210 vị trí có thể định vị Bit 4 us cho hoạt động nhân, hoạt động chia 1.2.Khối điều khiển trung tâm ( CPU ) : Sơ đồ khối của một hệ vi xử lý: 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. Tổng quát hệ vi xử lý gồm: Hình 2.1: Sơ đồ khối vi xử lý Phần cứng (hardware): các thiết bị ngoại vi để giao tiếp với con người. Phần mềm (software):chương trình để xử lý dữ liệu. CPU (Central Processing Unit): đơn vị xử lý trung tâm. RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên. Rom (Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc. Interface Circuitry: mạch điện giao tiếp. Peripheral Devices (Input): các thiết bị ngoại vi (thiết bị nhập) Peripheral Devices (Output): các thiết bị ngoại vi (thiết bị xuất). Addressbus: bus địa chỉ. Data bus: bus dữ liệu. Control bus: bus điều khiển. 1.3.Đơn vị xử lý trung tâm: 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. 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. IR/IP (Instruction Register/Intruction Pointer): thanh ghi lệnh/con trỏ lệnh. PC (Program Counter): bộ đếm chươngtrình. Instruction decode and control unit: đơn vị giải mã lệnh và điều khiển. ALU (arithmetic and Logic Unit): đơn vị số học và logic. Registers: Các thanh ghi. Khi hoạt động CPU sẽ thực hiện liên tục 2 thao tác: tìm nạp lệnh và giãi mã - thực hiện lệnh. 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. 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. Một chuỗi các lệnh (Opcode) kết hợp lại với nhau để thực hiện một công việc có nghĩa được gọi là chương trình (Program) hay phần mềm. Bộ nhớ bán dẫn là một khác rất quan trọng của hệ vi xử lý, các chương trình và dữ liệu đều được lưu giữ trong bộ nhớ. Bộ nhớ bán dẫn trong hệ vi xử lý gồm: ROM: bộ nhớ chương trình _ lưu giữ chương trình điều khiển hoạt động của toàn hệ thống. RAM: bộ nhớ dữ liệu _ lưu giữ dữ liệu, một phần chương trình điều khiển hệ thống, các ứng dụng và kết quả tính toán. Sơ lược về cấu trúc và phân loại ROM – RAM: ROM (Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (bộ nhớ ghi đọc) 1.4.Các chân của chip 89C51: 1.4.1. Sơ đồ khối và chức năng các khối của chip 89C51: CPU (Central Processing Unit): Đơn vị xử lý trung tâm tính toán và điều khiển quá trình hoạt động của hệ thống. OSC (Oscillator): Mạch dao động _ tạo tín hiệu xung clock cung cấp cho các khối trong chip hoạt động. Interrupt control: Điều khiển ngắt _ nhận tín hiệu ngắt từ bean ngoài (INT0\, INT1\), từ bộ định thời (TIMER0, TIMER1) và từ cổng nối tiếp (SERIAL PORT), lần lượt đưa các tín hiệu ngắt này đến CPU để xử lý. Other registers: Các thanh ghi khác _ lưu trữ dữ liệu của các port xuất/nhập, trạng thái làm việc của các khối trong chip trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống. RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ dữ liệu trong chip lưu trữ các dữ liệu. ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chương trình trong chip lưu trữ chương trình hoạt động của chip. I/O ports (In/Out ports): Các port xuất/nhập _ điều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới dạng song song giữa trong và ngoài chip thông qua các port P0, P1, P2, P3. Serial port: Port nối tiếp _ điều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới dạng nối tiếp giữa trong và ngoài chip thông qua các chân TxD, RxD. 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. Bus control: Điều khiển bus _ điều khiển hoạt động của hệ thống bus và việc di chuyển thông tin trên hệ thống bus. Bus system: Hệ thống bus _ liên kết các khối trong chip lại với nhau. 1.4.2. Chức năng các chân của chip 89C51 Chip 89C51 :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) 1.4.3.Sơ đồ chân của chip 89C51 Hình 2.2: Sơ đồ chân vi xử lý 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) 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) 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 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: 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 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. 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 Chân EA\: - 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 89C51 sử dụng chương trình của ROM ngoài. EA\ = 1 _ Chip 89C51 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). 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 89C51 hoạt động bình thường. RST = 1 _ Chip 89C51 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. 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. Tổ chức bộ nhớ của chip 89C51: Hình 2.3: Không gian bộ nhớ của chip 89C51 2.Giới thiệu về các IC cơ bản trong mạch 2.1.Giới thiệu về IC ULN2803 IC ULN2803 Đây là IC gồm 8 transistor NPN ghép Darlington gắn mạch điện tử trong dãy này của chuổi là một bộ lý tưởng để giao tiếp với mạch điện dạng số mức logic thấp như: TTL, CMOS hoặc PMOS/NMOS ULN2803 được thiết kế để phù hợp với chuẩn TTL Hình 2.4: Ic ULN2803 và sơ đồ chân Vài chỉ số kĩ thuật của IC ULN2803 Dòng điện ngõ vào khoảng 0,93mA – 1,35mA Điện áp ngõ vào khoảng 2,4V – 3V Chân 1 – 8: Ngõ và dữ liệu Chân 11 – 18: Ngõ ra dữ liệu Chân 9: Nối Mass Chân 10: Nối Vcc Trong thực tế IC này có nhiều ứng dụng đòi hỏi công suất lớn. Trong mạch này em sử dụng ULN 2803 AG nhằm đệm đảo dữ liệu xuất ra từ Port 3 của Vi xử lý nhằm nâng dòng Biểu đồ kiểm tra của ULN2803 Hình 2.5: Cấu trúc ULN2803 2.2.Giới thiệu về IC 74HC154 IC 74HC154 là loại IC dùng để giải mã ,giải đa hợp với các tính năng chính: Giải đa hợp có 16 đường ngõ ra Giải mã nhị phân 4 bit đầu vào thành 16 đường ngõ ra tương ứng Hai ngõ vào cho phép khóa hoặc mở rộng Hình 2.6: sơ đồ chân IC 74HC154 2.2.1.Sơ đồ chân IC 74HC154 Chức năng các chân của IC 74HC154: 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 tương 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. 2.2.2.Sơ đồ bên trong ic 74HC154 Hình 2.7: Cấu trúc bên trong 74HC154 2.2.3. Bảng chức năng của 74HC154 H: HIGH Voltage Level (điện áp mức cao) L: LOW Voltage Level (điện áp mức thấp) x: Don’t care (bất chấp ngõ vào) Hình 2.8: Bảng sự thật của 74HC154 2.2.4.Nguyên tắc hoạt động của IC 74HC154: Dựa vào bảng trạng thái ta thấy: Chỉ cần chân G1,G2 ỏ trạng thái cấm ( không cho phép IC hoạt động) thì tất cả ngõ ra của IC 74HC154 đều ở mức logic cao bất chấp trạng thái ở các chân địa chỉ (A,B,C,D). Chẳng hạn như khi chân G1 ở mức logic cao thì tất cả các ngõ ra của IC đều ở mức logic cao bất chấp trạng thái của các chân còn lại như G2,A,B,C,D. Và khi chân G2 ở mức cao thì cũng tương tự như thế. Khi các đương địa chỉ vào từ 00H_07H thì mức logic thấp duy nhất ở ngõ ra sẽ di chuyển từ ngõ ra(O0_O7). 3.Giới thiệu về led ma trận Led ma trận gồm các led phát quang được bố trí thành hàng và cột trong một vỏ. Các tín hiệu điều khiển cột được nối với Cathode của tất cả các led trên cùng một cột. Các tín hiệu điều khiển hàng cũng được nối với Anode của tất cả các led trên cùng một hàng như hình vẽ sau: Hình 2.9: Led ma trận một màu Hình 2.10: Led ma trận đa màu Khi có một tín hiệu điều khiển ở cột và hàng, các chân Anode của các Led trên hàng tương ứng được cấp điện áp cao, đồng thời các chân Cathode các Led trên cột được cấp điện áp thấp. Tuy nhiên lúc đó chỉ có một Led sang, vì nó có đồng thời điện thế cao trên Anode và điện thế thấp trên Cathode. Như vậy, khi có một tín hiệu điều khiển hàng và cột, thì tại một thời điểm chỉ có duy nhất một Led tại chỗ gặp nhau của hàng và cột là sáng. Các bảng quang báo với số lượng Led lớn hơn cũng được kết nối theo cấu trúc như vậy. Trong trường hớp ta muốn cho sáng đồng thời một số Led rời rạc trên ma trận, để hiển thị một kí tự nào đó, nếu trong hiển thị tĩnh ta cấp áp cao cho Anode và áp thấp cho Cathode, cho các Led tương ứng mà ta muốn sáng. Nhưng khi đó một số Led ta không mong muốn sáng cũng sẽ sáng, miễn là nó nằm tại vị trí gặp nhau của các cột và hàng mà ta cấp nguồn. Vì vậy trong điều khiển Led ma trận ta không thể sử dụng phương pháp hiển thị tĩnh mà phải sử dụng phương pháp quét (hiển thị động), có nghĩa là ta phải tiến hành cấp tín hiệu điều khiển theo dạng xung quét trên các hàng và cột có Led cần hiển thị. Để đảm bảo cho mắt nhìn thấy Led không bị nháy, thì tầng số quét nhỏ nhất cho mỗi chu kì đi hết các cột là 20Hz (50ms). Trong lập trình vi điều khiển cho Led ma trận bằng vi xử lý ta cũng phải sử dụng phương pháp quét Led như vậy. Ma trận Led có thể là loại chỉ hiển thị được một màu hoặc hiển thị được hai màu trên một điểm, khi đó Led có số chân ra tương ứng: + Đối với Led ma trận 8x8 hiển thị một màu, thì số chân ra là 16, trong đó 8 chân dùng để điều khiển hàng và 8 chân còn lại đề điều khiển cột. + Đối với loại 8x8 có hai màu thì số chân ra của Led là 24 chân, trong đó 8 chân dùng để điều khiển hàng chung cho cả hai màu, 16 chân còn lại thì 8 chân dùng để điều khiển cột của màu thứ nhất và 8 chân còn lại dùng để điều khiển màu thứ hai. 4. Sơ đồ khối của mạch quang báo : KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN KHỐI GHÉP NỐI (HIỂN THỊ HÀNG) NGUỒN (5V) KHỐI PHÂN KÊNH (QUÉT CỘT) KHỐI HIỂN THỊ BẢNG LED MA TRẬN Hình 2.11: Sơ đồ khối của mạch 5. Chức năng của từng khối : 5.1.Khối vi điều khiển: Hình 2.12: Khối vi điều khiển IC 89C51 là khối điều khiển trung tâm ,khối này chứa chương trình thực thi. Có 4 port trong đó: Port 0 và Port 2 dùng để xuất dữ liệu đồng thời qua khối đảo để hiển thị hàng cho Led ma trận, Port 1 để xuất dữ liệu nhị phân 4 bit cho hai IC 74HC154 trong khối phân kênh. Port 3 em chỉ sử dụng hai chân P3.0 và P3.1 để điều khiển hai IC 74HC154 5.2.Khối phân kênh : Hình 2.13: Khối Phân kênh Khối phân kênh em dùng 2 IC 74HC154 dùng điều khiển hoạt động của 8 led ma trận. Việc dùng IC 74HC154 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 ). 5.3.Khối ghép nối Hình 2.14: Khối ghép nối Khối ghép nối em dùng IC ULN2803 và transistor để điều khiển hiển thị hàng, tại một thời điểm khi điều khiển hàng thì em xuất đồng thời port 0 và port 2 ra khối ghép nối đề hiển thị cho Led ma trận 5.4.Khối Led Matrix : Hình 2.15: bảng ma trận 16x32 Khối led matrix với 8 led dùng để hiện được chữ có dấu. Các Led ma được thiết kế theo kiểu hàng nối chung được nối với Port 0 và Port 2 để hiển thị ký tự, còn các cột đuợc nối riêng vào 2 IC 74HC154 để cấp tín hiệu quét 6.Nguyên lý hoạt động: 6.1. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý ma trận 16x32 6.2.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 là màu cam khi kết hợp 2 màu trên lại. Mỗi điểm Led trên ma trận có cấu tạo gồm 2 Led xanh và đỏ ghép lại theo nguyên tắc Anode chung còn Cathode để riêng. Sự kết hợp các mức logic cao/thấp thích hợp trên các hàng và cột theo một quy luật nhất định mà ta sẽ có hình ảnh như mong muốn. Phương pháp điều khiển: Đầu tiên ta cấp tín hiệu đầu tiên ra 16 hàng của led ma trận đó là mã nhị phân tương ứng một phần chữ mà ta muốn hiển thị ra đồng lọat 16 hàng. Sau đó ta quét cột 1 bằng cách điều khiển cột đầu tiên ở mức logic 0 tương ứng các Cathode của cột đầu tiên ở mức logic 0. Kế tiếp ta cấp tín hiệu mã nhị phân của một phần chữ tiếp theo ra tất cả hàng sau đó quét cột thứ 2 bằng cách điều khiển cột 2 về mức logic 0 tất cả cột còn lại mức logic 1 Quá trình cứ diễn ra một cách tuần tự và liên tục như vậy và do hiện tượng lưu ảnh của mắt mà ta thấy được các Led dường như sáng cùng một lúc để tạo ra hình ảnh mong muốn trên Led ma trận Các ngõ vào điều khiển cột đều sử dụng mức thấp để điều khiển. 6.3.Khối vi điều khiển: Ở đây ta dùng con 89C51, có 40 chân,gồm 4 Port dùng xuất nhập dữ liệu, mỗi Port 8 chân; 2 chân nguồn 20 mass và 40 Vcc; 2 chân gắn thạch anh (chân 18,19);1 chân reset chân 9;chân 29 là chân cho phép bộ nhớ chương trình; chân 30 là chân chốt địa chỉ và cuối cùng chân 31 là chân cho phép truy xuất ngoài. Để reset chíp ta dùng nút nhấn . Trong mạch,chúng ta có thể reset tự động bằng tụ hoặc reset bằng tay bởi nút nhấn. Các Port để điều khiển: Port 0 và Port 2 để điều khiển hàng Led ma trận Port 1 và 2 chân P3.0, P3.1 để điều khiển IC 74HC154 quét cột 6.4.Khối phân kênh: Hình 2.17: Sơ đồ khối phân kênh Khối phân kênh em dùng hai IC 74HC154 dùng điều khiển hoạt động của 8 led ma trận. Việc dùng IC 74HC154 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 ). Nguyên lý hoạt động của khối phân kênh : Dùng 8 bit ở Port 1 để điều khiển. Trong đó: 4 bit P1.4, P1.5, P1.6, P1.7 dùng để điều khiển ngõ vào của IC 74HC154 thứ nhất. Và 4 bit còn lại P1.0, P1.1, P1.2, P1.3 dùng để điều khiển ngõ vào của IC 74HC154 thứ hai Còn 2 bit P3.0 và P3.1 điều khiển cho phép IC bắt đầu quét cột hoặc không quét ngòai ra còn được dùng để chống lem. Khi bit P3.0 ở mức 0 thì IC1 sẽ hoạt động điều khiển 4 Led ma trận đầu tiên và bit P3.1 ở mức 0 thì IC2 sẽ họat động điều khiển 4 Led ma trận kế tiếp Hình 2.18: Bảng trạng thái IC74HC154 H: High Voltage Level L: Low Voltage Level X: Don’t Care 6.5. Khối ghép nối Khối ghép nối được dùng để kết nối giữa khối vi điều khiển và khối led ma trận, ngoài ra còn giúp nâng dòng thêm cho led ma trận vì dòng vi xử lý xuất ra led ko đủ nên ta phải dùng thêm khối ghép nối Khối ghép nối em đảo mức logic 2 lần nhằm mục đích điều khiển led ma trận sáng bằng mức logic 1 cho phù hợp với lúc thiết kế mạch Transistor A1015 hoạt động ở chế độ đóng ngắt nên giá trị Rb em tính giá trị như sau: Đối với Led ma trận thì Led sáng bình thường khi chúng ta hiển thị tĩnh cần dòng ~~20mA cho một con Led ma trận. Nhưng ở đây khi xuất ra Led ma trận chúng ta dùng phương pháp hiển thị động (quét Led) nên dòng đưa qua Led phải cao hơn gấp nhiều lần, và dòng đó dao động từ 40 đến 80 mA Đó cũng chính là dòng Ic cần cho Led sáng Đối với transistor hoạt động ở trạng thái bảo hòa thì Beta nằm trong khoảng 50 đến 60 Ta có Ic = Ib x beta => Ib = Ic/beta =>Ib = 50/60 = 0.83 Rb ta tính như sau: Rb = (Vcc – Vbe – Vout)/ Ib Với Vcc = 5v Vbe ~~0.7v Vout là điện áp ngõ ra vi điều khiển ở mức thấp, Vout = 0.45mA = > Rb = (5 – 0.7 – 0.45) / 0.83 = 4,6 (KOhm) = > Ta chọn giá trị gần đúng cho điện trở là 4700 (Ohm) 7.Lưu đồ giải thuật và chương trình: 7.1. Lưu đồ giải thuật Bắt đầu S S Đ Đ Kiểm tra tất cả dữ liệu (xuất hết chưa) Tăng 2 kí tự tiếp theo Nạp các mã lệnh vào DPTR Kiểm tra quét xong chưa Gọi chương trình con quét led Nạp thời gian lưu ảnh Khởi tạo các giá trị ban đầu Hình 2.19: Lưu đồ giải thuật 7.2.Chương trình chính $MOD51 ORG 00H MAIN: SETB P3.0 SETB P3.1 MOV DPTR,#CODE1 BATDAU: MOV R0,#4 VONG: LCALL SANGCHINH DJNZ R0,VONG INC DPTR INC DPTR MOV A,DPL MOV R5,DPH CJNE R5,#HIGH(CODE1+1230),BATDAU CJNE A,#LOW(CODE1+1230),BATDAU LJMP MAIN SANGCHINH: PUSH DPL PUSH DPH MOV R1,#00H MOV R2,#00H MOV R6,#00H SCAN: MOV R3,#00H MOV A,R3 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A INC R3 MOV A,R3 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A MOV P1,R1 CLR P3.0 LCALL DELAY SETB P3.0 INC R1 INC DPTR INC DPTR CJNE R1,#10H,SCAN SCAN2: MOV R3,#00H MOV A,R3 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A INC R3 MOV A,R3 MO