Đề tài thiết kế mạch hiển thị ma trận LED

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