Đồ Án Thiết Kế Mạch Quang Báo Dùng Vi Điều Kiển

§å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN Môc lôc Trang Lêi nãi ®Çu……………………………………………………………………2 Ch−¬ng 1-C¬ së lü thuyÕt – S¬ ®å khèi…………………………… 3 I.Tæng quan 3 II.Chøc n¨ng tõng khèi 6 Ch−¬ng 2 – Mét sè ph−¬ng b¸n thùc hiÖn m¹ch………… … 7 I. M¹ch quang b¸o dïng EEPROM 7 II. M¹ch quang b¸o dïng Vi §iÒu KhiÓn 10 Ch−¬ng 3 – M¹ch quang b¸o dïng PIC16F88…………………… 14 I. Nguyªn lý lµm viÖc m¹ch quang b¸o 14 I.1 Gíi thiÖu vÒ b¶ng ®Ìn LED ma trËn 14 I.2 Nguyªn t¾c lµm s¸ng LED trªn b¶ng LED 8x8 17 I.3 Nguyªn t¾c quÐt b¶ng ma trËn LED 18 I.4 Ph−¬ng ph¸p t¹o hiÖu øng ch÷ ch¹y… 19 II. Nguyªn lý lµm viÖc m¹ch quang b¸o 19 III. S¬ ®å nguyªn lý 21 IV. Linh kiÖn sö dông trong m¹ch 22 V. M· nguån ch−¬ng tr×nh 22 Ch−¬ng 4 – Giíi thiÖu c¸c IC liªn quan ®Õn m¹ch…………… 28 I. Vi ®iÒu khiÓn PIC16F88 28 II. IC 74154 35 III. IC 74HC595 37 IV. IC MAX232 39 V. IC KA7805 40 Ch−¬ng 5 - KÕt luËn 41 Tµi liÖu tham kh¶o 43 §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN Lêi nãi ®Çu Ngµy nay, cïng víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt, nhÊt lµ trong lÜnh vùc §iÖn tö - Tin häc – ViÔn th«ng, viÖc ®−a th«ng tin qu¶ng c¸o ®Õn víi ng−êi tiªu dïng, ®Õn víi x· héi trë nªn dÔ dµng vµ nhanh chãng. Th«ng qua nhiÒu h×nh thøc qu¶ng c¸o kh¸c nhau mµ c¸c doanh nghiÖp giíi thiÖu s¶n phÈm cña m×nh ®Õn mäi ng−êi. Trong nhiÒu h×nh thøc ®a d¹ng cña Th«ng tin qu¶ng c¸o nh−: b¸o, ®µi, tivi, tê r¬i, ¸p phÝch… th× viÖc dïng B¶ng th«ng tin ®iÖn tö lµ mét c¸ch ®¬n gi¶n vµ hiÖu qu¶ ®Ó qu¶ng c¸o. Chóng ta b¾t gÆp rÊt nhiÒu b¶ng th«ng tin nh− vËy trong thùc tÕ. Khi ®i vµo mét hiÖu s¸ch, b¹n cã thÓ biÕt ®−îc hiÖu s¸ch ®ã b¸n lo¹i s¸ch g×, gi¸ c¶ ra sao… lµ nhê vµo b¶ng ®Ìn quang b¸o rÊt b¾t m¾t tr−íc cöa hiÖu. HoÆc khi vµo s©n bay, b¹n biÕt ®−îc giê giÊc c¸c chuyÕn bay, c¸c th«ng b¸o ng¾n cña phi tr−êng,… còng lµ nhê vµo quang b¸o. Vµ khi ®i trªn ®−êng phè lóc vÒ ®ªm, b¹n sÏ b¾t gÆp cïng víi ¸nh ®Ìn mµu lµ rÊt nhiÒu c¸c b¶ng quang b¸o lín víi c¸c h×nh ¶nh sinh ®éng nh− ly bia Tiger ®ang trµo bät, hay c¸c h×nh ¶nh, logo hiÖn lªn víi ®ñ kiÓu (tõ trªn xuèng, tõ tr¸i sang,……). Qua ®ã ta thÊy r»ng, b¶ng th«ng tin ®iÖn tö ®· ®−îc øng dông réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau nh−: giíi thiÖu s¶n phÈm, th«ng b¸o tin tøc, lµm biÓn hiÖu… Víi øng dông réng r·i nh− vËy, viÖc t×m hiÓu vµ thiÕt kÕ mét b¶ng th«ng tin nh− vËy ®· th«i thóc em thùc hiÖn ®Ò tµi “thiÕt kÕ m¹ch quang b¸o dïng Vi §iÒu KhiÓn” • Giíi h¹n ®Ò tµi Nh− ®· giíi thiÖu, b¶ng th«ng tin ®iªn tö cã thÓ hiÓn thÞ ®−îc c¸c h×nh ¶nh cö ®éng, chø kh«ng chØ gíi gän trong viÖc hiÓn thÞ ch÷. Tuy nhiªn, do ®iÒu kiÖn cã h¹n nªn ®Ò tµi chØ giíi h¹n ë viÖc hiÓn thÞ ch÷ ch¹y, kÕt nèi m¸y tÝnh ®Ò thay ®æi th«ng tin hiÓn thÞ vµ mét sè hiÖu øng kh¸c nh− thay ®æi tèc ®é ch÷ ch¹y, hiÓn thÞ nhiÖt ®é trªn b¶ng ®Ìn v.v… §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN Ch−¬ng 1 Giíi thiÖu m¹ch quang b¸o II. Tæng quan §Ó thiÕt kÕ mét m¹ch quang b¸o th× cã nhiÒu ph−¬ng ¸n ®Ó lùa chän nh−: dïng EEPROM, dïng m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn trùc tiÕp, dïng vi xö lý, vi ®iÒu khiÓn. Khi sö dông EEPROM ®Ó l−u tr÷ th«ng tin hiÓn thÞ kÕt hîp víi c¸c IC gi¶i ®a hîp (Demultiplexer) ®Ó ®iÒu khiÓn qua tr×nh hiÓn thÞ trªn mµn h×nh. −u ®iÓm cña EEPROM lµ th«ng tin kh«ng bÞ mÊt khi kh«ng cã nguån cÊp vµ khi muèn thay ®æi néi dung b¶n tin ta chØ viÖc lËp tr×nh l¹i cho EEPROM (thay ®æi phÇn mÒm). ViÖc thay ®«i nh− vËy xem ra cã vÎ ®¬n gi¶n, nh−ng ta cÇn cã m¹ch n¹p vµ phÇn mÒm ®iÒu khiÓn. ViÖc th¸o l¾p nhiÒu sÏ dÉn ®Õn háng hãc kh«ng ®¸ng cã. Khi vi xö lý ®−îc sö dông trong m¹ch th× m¹ch sÏ cã thªm nhiÒu tÝnh n¨ng h¬n nh−ng gi¸ thµnh cho mét s¶n phÈm còng v× thÕ mµ t¨ng lªn. Mét m¹ch vi xö lý cÇn cã thªm EEPROM(®Ó l−u ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn), RAM vµ c¸c IC giao tiÕp ngo¹i vi kh¸c(8255, 74373…). Mét kÝt vi xö lý snh− vËy sÏ ®em l¹i cho b¶ng th«ng tin nh÷ng tÝnh n¨ng nh−: viÖc cËp nhËt néi dung hiÓn thÞ sÏ dÔ dµng h¬n(kh«ng cÇn th¸o IC ra) b»ng c¸c nhËp ch−¬ng tr×nh míi vµo RAM, c¸c hiÖu øng ®Æc biÖt vÒ mµu s¾c còng ®−îc thùc hiÖn dÔ dµng. Tuy nhiªn nh− ®· nãi ë trªn, do vÊn ®Ò gi¸ thµnh cao nªn ph−¬ng ¸n nµy kh«ng ®−îc chän. Dïng m¸y tÝnh ®Ó ®iÒu khiÓn b¶ng tin còng lµ mét ph−¬ng ¸n. Nh−ng do kÝch th−íc m¸y tÝnh lín chiÕm nhiÒu diÖn tÝch, l¹i ®¾t tiÒn nªn ta kh«ng sö dông. Ph−¬ng ¸n ®−îc lùa chän lµ dïng Vi §iÒu KhiÓn. V× sao l¹i chän Vi §iÒu KhiÓn? Thø nhÊt: Ngµy nay Vi §iÒu KhiÓn ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c øng dông h−íng ®iÒu khiÓn do kÝch th−íc gän, kh¶ n¨ng tÝch hîp cao nhiÒu tÝnh n¨ng trong mét con Vi §iÒu KhiÓn khiÕn cho m¹ch ®iÖn tö trë nªn ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu. §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN Thø hai: Gi¸ thµnh cña Vi §iÒu KhiÓn kh«ng qu¸ ®¾t nh− Vi xö lý. Trªn thÕ giíi hiÖn cã rÊt nhiÒu nhµ s¶n xuÊt Vi §iÒu KhiÓn (ATMEL, ZILOG, MicroChip, Motorola, Cypress…). Sù c¹nh tranh cña c¸c nhµ s¶n xuÊt vÒ gi¸ thµnh vµ kh¶ n¨ng tÝch hîp ®em l¹i lîi Ých cho ng−êi sö dông. Thø ba: Vi §iÒu KhiÓn ®−îc coi nh− mét “small computer” hay System On Chip (SoC). Bªn trong vi ®iÒu khiÓn ®· bao gåm CPU, ROM , RAM, EEPOM, c¸c giao tiÕo ngo¹i vi, c¸c khèi sè häc vµ t−¬ng tù (ADC,DAC, op-amp, bé so s¸nh…) tuú theo tõng lo¹i. T¹i Viªt Nam, thÞ tr−êng Vi §iÒu KhiÓn kh¸ s«i ®éng. ChØ cÇn vµo mét cña hµng ®iÖn tö bÊt kú ta ®Òu cã thÓ mua ®−îc mét con Vi §iÒu KhiÓn −ng ý. VÒ c«ng cô ph¸t triÓn cho Vi §iÒu KhiÓn ta cã thÓ t×m thÊy rÊt nhiÒu trªn m¹ng Internet, trªn c¸c diÔn ®µn vÒ ®iÖn tö trong vµ ngoµi n−íc, hÇu hÕt ®Òu lµ c¸c tiÖn Ých miÔn phÝ dµnh cho ng−êi sö dông … Sau mét thêi gian nghiªn cøu vÒ Vi §iÒu KhiÓn, mµ cô thÓ lµ dßng Vi §iÒu KhiÓn 8051 vµ PIC, em quyÕt ®Þnh chän Vi §iÒu KhiÓn ®Ó thùc hiÖn ®Ò tµi “thiÕt kÕ m¹ch quang b¸o dïng Vi §iÒu KhiÓn ”. Vi §iÒu KhiÓn ®−îc chän lµ Vi §iÒu KhiÓn PIC dßng Mid-range cña h·ng MicroChip: PIC16F88. §©y lµ mét dßng Vi §iÒu KhiÓn m¹nh, ph¸t triÓn tõ l©u ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. T¹i ViÖt Nam, tuy xuÊt hiÖn sau dßng 89C (ATMEL), nh−ng víi nh÷ng tÝnh n¨ng næi bËt, nã dÇn ®· cã ®−îc mét vÞ trÝ nhÊt ®Þnh trong c¸c lo¹i Vi §iÒu KhiÓn. Khi PIC ®−îc sö dông trong m¹ch quang b¸o, viÖc thiÕt kÕ phÇn cøng sÏ ®¬n gi¶n ®i nhiÒu mµ hiÖu n¨ng cña m¹ch vÉn lu«n ®−îc ®¶m b¶o (sù linh ho¹t trong viÖc hiÓn thÞ, c¸c hiÖu øng, kh¶ n¨ng n©ng cÊp phÇn cøng vµ phÇn mÒm…) D−íi ®©y lµ s¬ ®å khèi cña m¹ch quang b¸o §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN S¬ ®å khèi m¹ch ®iÖn quang b¸o Nguån cÊp cho m¹ch Khèi ®iÒu khiÓn trung t©m B¶ng ®Ìn (ma trËn LED 16x8) Gi¶i m· hµng vµ Chèt d÷ liÖu hµng Gi¶i m· ®Þa chØ cét §Öm dßng cho cét ®Öm dßng cho hµng Khèi giao tiÕp víi m¸y tÝnh (rs232) M¸y tÝnh Dao ®éng §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN II. Chøc n¨ng tõng khèi (giíi thiÖu chung). - Dao ®éng: t¹o xung nhÞp dao ®éng cho Vi §iÒu KhiÓn. Sö dông th¹ch anh tÇn sè 20MHz cïng víi hai tô 22pF - Gi¶i m· ®Þa chØ cét : nhËn tÝn hiÖu tõ Vi §iÒu KhiÓn, t¹o ®Þa chØ, tõ ®ã ®−a ra tÝn hiÖu cho phÐp cét LED nµo trªn b¶ng ®Ìn (ma trËn LED) ®−îc phÐp s¸ng. T¹i mçi thêi ®iÓm chØ cã mét cét LED ®−îc phÐp s¸ng. TÝn hiÖu nµy ®−îc ®−a ®Õn bé ®Öm dßng cho. IC ®−îc sö dông lµ 74HC154 – decoder/demux1 – 16. - Gi¶i m· hµng vµ chèt d÷ liÖu hµng: NhËn tÝn hiÖu tõ Vi §iÒu KhiÓn lµ tÝn hiÖu quy ®Þnh LED nµo trong cét ®−îc s¸ng, LED nµo t¾t khi mét cét ®−îc cho phÐp. TÝn hiÖu sau ®ã ®−îc ®−a qua bé ®Öm dßng cho hµng. IC ®−îc sö dông cho bé gi¶i m· hµng lµ 74HC595 – Ghi dÞch 8 bit vµo nèi tiÕp ra song song - C¸c bé ®Öm dßng cho hµng vµ cét ®−îc sö dông ®Ò ®¶m b¶o ®é s¸ng cña c¸c LED tr©n mµn h×nh lµ ®ång ®Òu khi chØ 1 LED s¸ng hay c¶ 8 LED cña mét cét ®Òu s¸ng(ë mét møc ®é nµo ®ã). Sö dông transistor vµ c¸c IC ®Öm chuyªn dông(ULN2803). - Khèi giao tiÕp víi m¸y tÝnh ®−îc dïng ®Ó kÕt nèi gi÷a Vi §iÒu KhiÓn víi m¸y tÝnh khi cÇn cËp nhËt d÷ liÖu, thay ®æi th«ng tin hiÓn thÞ. Giao tiÕp ®−îc dïng lµ th«ng qua cæng COM cña m¸y tÝnh. Dïng IC ®Öm cæng MAX232 - Khèi ®iÒu khiÓn trung t©m (PIC16F88): Lµ mét Vi §iÒu KhiÓn PIC16F88. §©y lµ phÇn tö ®iÒu khiÓn chÝnh trong m¹ch ®iÖn. Nã chøa trong ROM phÇn mÒm ®iÒu khiÓn bao gåm viÖc gi¶i m· ký tù tõ ASCII ®Ó ®−a ra b¶ng LED, chøa bé font cho b¶ng LED m· ho¸ cho c¸c ch÷ c¸i vµ c¸c sè, ký tù ®Æc biÖt kh¸c. Ngoµi ra cßn chøa phÇn mÒm ®iÒu khiÓn tèc ®é ch÷ hiªn thÞ trªn b¶ng LED, phÇn giao tiÕp víi m¸y tÝnh cho viÖc cËp nhËt d÷ liÖu. Néi dung hiÓn thÞ ®−îc l−u trong EEPROM cña Vi §iÒu KhiÓn (cã 256 byte). - Khèi nguån cÊp: cã nhiÖm vô cÊp ®ñ nguån cho m¹ch ®iÖn nh−ng b¶n th©n nã kh«ng bÞ qu¸ dßng. §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN Ch−¬ng 2 Mét sè ph−¬ng ¸n thùc hiÖn m¹ch quang b¸o Nh− ®· tr×nh bµy ë trªn, ®Ó thùc hiÖn mét m¹ch quang b¸o ta cã nhiÒu ph−¬ng ¸n ®Ó lùa chän nh−: dïng EEPROM, dïng m¸y tÝnh ®iÌu khiÓn trùc tiÕp, dïng vi xö lý, vi ®iÒu khiÓn…Sau ®©y xin giíi thiÖu qua mét vµi ph−¬ng ¸n ®Ó lµm mét b¶ng th«ng tin ®iªn tö. I. M¹ch quang b¸o dïng EEPROM EEPROM – Electrically Erasable Programmable Read-Only-Memory - §©y lµ lo¹i bé nhí chØ ®äc lËp tr×nh vµ xo¸ ®−îc b»ng ®iÖn. EEPROM cã ®Æc ®iÓm lµ kÝch th−íc chip hÇu nh− kh«ng t¨ng theo dung l−îng bé nhí cña nã. M¹ch quang b¸o dïng EEPROM cã ®Æc ®iÓm lµ néi dung hiÓn thÞ kh«ng bÞ mÊt khi mÊt ®iÖn, viÖc thay ®æi néi dung hiÓn thÞ còng dÔ dµng h¬n bëi chØ cÇn lËp tr×nh l¹i cho EEPROM (n¹p mét ch−¬ng tr×nh míi, néi dung hiÓn thÞ míi). Tuy vËy ®Êy chÝnh lµ nh−îc ®iÓm cña m¹ch quang b¸o dïng EEPROM v× khi muèn thay ®æi ta l¹i ph¶i th¸o b¶ng dÌn xuèng, thay IC, nh− vËy sÏ tèn nhiÒu thêi gian vµ c«ng søc. H¬n n÷a viÖc t¹o c¸c hiÖu øng ®Ëc biÖt sÏ khã kh¨n. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch: M¹ch dao ®éng t¹o ra tÇn sè dao ®éng ®−a ®Õn EEPROM vµ khèi gi¶i m· ®Þa chØ. Trong EEPROM chøa néi dung cÇn hiÓn thÞ, gåm cã néi dung b¶n tin, c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn mµu…Tõ ®ã chóng ®−îc ®−a ®Õn lÇn l−ît c¸c m¹ch ®iÓu khiÓn mµu, m¹ch chèt ®Þa chØ cét, hµng vµ ®−a ra b¶ng LED ®Ó hiÓn thÞ. §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN S¬ ®å khèi m¹ch quang b¸o dïng EEPROM NhËn xÐt: - M¹ch tËn dông ®−îc kh¶ n¨ng cña EEPROM vµ c¸c m¹ch sè - Linh kiÖn dÔ mua, dÔ t×m - Khi cÇn thay ®æi th× ta ph¶i lËp tr×nh l¹i cho EEPROM, ®©y lµ nh−îc ®iÓm chÝnh - Kh¶ n¨ng ph¸t triÓn cña hÖ thèng ch−a linh ho¹t. M¹ch cÇn nhiÒu bé gi¶i m·, kÝch th−íc m¹ch t¨ng lªn, sè l−îng IC còng t¨ng khi ta t¨ng kÝch th−íc b¶ng th«ng tin. DAO ÑOÄNG TAÏO ÑÒA CHÆ GIAÛI MAÕ ÑÒA CHÆ GIAÛI MAÕ HIEÅN THÒ (EPROM) ÑIEÀU KHIEÅN MAØU CHOÁT DÖÕ LIEÄU (I) CHOÁT DÖÕ LIEÄU (II) ÑEÄM NGOÕ RA (HAØNG) THUÙC COÂNG SUAÁT (HAØNG) ÑEÄM NGOÕ RA COÄT (I) ÑEÄM NGOÕ RA COÄT THUÙC COÂNG SUAÁT COÄT THUÙC COÂNG SUAÁTCOÄT BAÛNG ÑEØN (MA TRAÄN LED) NGUOÀN §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN Mét sè lo¹i EEPROM trªn thÞ tr−êng. 1. EPROM 2732: EPROM 2732 laø moät IC nhôù coù dung löôïng 4 Kbyte, goàm 12 ñöôøng ñòa chæ, 24 chaân. Caùc chaân ñöôïc saép xeáp nhö sau: SÔ ÑOÀ CHAÂN EPROM 2732 - A0 ~ A11 lµ c¸c ch©n ®Þa chØ cña EEPROM, khi n¹p hay truy xuÊt ®Òu cÇn c¸c ®−êng ®Þa chØ nµy - D0 ~ D7 : c¸c ®−êng vµo/ra d÷ liÖu cña EEPROM, 2. EPROM 2764: EPROM 2764 coù dung löôïng nhôù lôùn gaáp ñoâi EPROM 2732 (8 Kbyte), noù coù taát caû laø 28 chaân. Trong ñoù coù 13 chaân ñöôïc duøng laøm ñöôøng ñòa chæ, 8 chaân laøm ñöôøng döõ lieäu, caùc chaân coøn laïi duøng caáp nguoàn vaø ñieàu khieån. EPROM 2764 coù sô ñoà chaân nhö sau: SÔ ÑOÀ CHAÂN EPROM 2764 Ngoµi ta cßn nhiÒu lo¹i EEPROM kh¸c nh− 27128, 27256… C¸c EEPROM kh¸c hä 28xxx, 29xxx. 1 2 3 5 16 4 6 7 8 15 14 13 12 21 9 10 VCC GND D2 D1A1A2A3 D3 A8 D0 D7 A7 A6 D6 D5 2732 20 19 1718 D4 A4A5 3 2 1 5 11 23 24 22 A9 A11 A10 A0 OE/VPP CE 1 2 3 5 16 4 6 7 8 15 14 13 12 21 9 10 VCC GND D2D1A1A2A3 D3A8 D0 D7 A7 A6 D6 D5 2764 20 19 1718 D4 A4A5 PGM\ 3 2 1 5 11 2326 27 2428 2225 VPP NC A12 A9 A11 A10 A0 OE CE §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN II. M¹ch quang b¸o dïng Vi §iÒu KhiÓn Vi §iÒu KhiÓn nh− mét m¸y vi tÝnh thu nhá – Small Computer víi ®Çy ®ñ ROM, RAM vµ c¸c ngo¹i vi giao tiÕp kh¸c. Ngµy nay Vi §iÒu KhiÓn ®−îc sö dông kh¸ réng r·i vµ tá ra rÊt phï hîp cho c¸c hÖ thèng h−íng ®iÒu khiÓn, yªu cÊu vÒ chi phÝ thÊp. ViÖc sö dông Vi §iÒu KhiÓn cho m¹ch quang b¸o cã thªm nhiÒu chøc n¨ng h¬n. HÖ thèng tá ra linh ho¹t, kh¶ n¨ng giao tiÕp víi ngo¹i vi bªn ngoµi m¹nh. ViÖc kÕt hîp gi÷a Vi §iÒu KhiÓn vµ EEPROM sÏ tËn dông ®−îc nh÷ng −u ®iÓm cña c¶ EEPROM vµ Vi §iÒu KhiÓn. TÝnh n¨ng cña m¹ch: - D÷ liÖu hiÓn thÞ l−u trong EEPROM, kh«ng bÞ mÊt khi mÊt nguån cÊp - Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn chøa trong ROM cña Vi §iÒu KhiÓn ®iÒukhiÓn viÖc gi¶i m· vµ ®iÒu khiÓn mµu, c¸c giao tiÕp víi EEPROM - Giao tiÕp víi bµn phÝm bªn ngoµi hay m¸y tÝnh ®Ò thay ®æi néi dung b¶n tin trùc tiÕp - Tèc ®é ch÷ ch¹y thay ®æi linh ho¹t HiÖn nay trªn thÞ tr−êng cã kh¸ nhiÒu lo¹i Vi §iÒu KhiÓn ®Ó ta lùa chän cña h·ng nh− ATMEL, ZILOG, MicroChip, Motorola… Mçi lo¹i, mçi dßng cã nh÷ng tÝnh n¨ng riªng. Trong ®Ò tµi nµy em ®−a ra hai ph−¬ng ¸n sö dông Vi §iÒu KhiÓn. 1. M¹ch quang b¸o dïng Vi §iÒu KhiÓn AT89S52 2. M¹ch quang b¸o dïng Vi §iÒu KhiÓn PIC16F88 §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN A. M¹ch quang b¸o dïng Vi §iÒu KhiÓn AT89S52 S¬ ®å khèi S¬ ®å khèi cña m¹ch dïng AT89S52 vÒ c¬ b¶n gièng víi m¹ch dïng cho PIC, chi kh¸c ë chç thªm phÇn giao tiÕp víi EEPROM. NÕu kh«ng sö dông EEPROM th× néi dung hiÓn thÞ cïng víi ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®−îc l−u trong ROM cña Vi §iÒu KhiÓn AT89S52. Khi cÇn thay ®æi néi dung hiÓn thÞ th× ta buéc ph¶i lËp tr×nh l¹i cho AT89S52. VÒ chi tiÕt cña m¹ch ®iÖn ®−îc tr×nh bµy bªn d−íi. Sau ®©y em giíi thiÖu qua vÒ Vi §iÒu KhiÓn AT89S52. AT89S52 lµ V§K thuéc hä 8051, mét dßng V§K kh¸ phæ biÕn trªn thÕ giíi, ngµy nay ®· ph¸t triÓn thµnh nhiÒu phiªn b¶n kh¸c nhau. Nguån cÊp cho m¹ch Khèi ®iÒu khiÓn trung t©m AT89S52 B¶ng ®Ìn (ma trËn LED 16x8) Gi¶i m· hµng vµ Chèt d÷ liÖu hµng Gi¶i m· ®Þa chØ cét §Öm dßng cho cét ®Öm dßng cho hµng Khèi giao tiÕp víi m¸y tÝnh (rs232) M¸y tÝnh Dao ®éng EEPROM §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN §Æc ®iÓm cña AT89S52 - Vi §iÒu KhiÓn 8 bit hä MCS-51, tÇn sè ho¹t ®éng 0 Hz ~ 33MHz - Bé nhí ch−¬ng tr×nh 8K Bytes, n¹p ISP, ghi/xãa 1000 lÇn, RAM 256 Bytes - D¶i ®iÖn ¸p ho¹t ®éng 4.0V ~ 5.5V - 32 ®−êng vµo/ra cë b¶n - 3 bé dÕm/®Þnh thêi 16 bit - 8 nguån ng¾t (2 ng¾t ngoµi, ng¾t Timer, ng¾t USART…) - Giao tiÕp nèi tiÕp USART (RS - 232) S¬ ®å ch©n cña AT89S52 AT89S52 ngoµi 8KB bé nhí trªn chÝp, khi muèn më réng bé nhí ta cã thÓ ghÐp nèi thªm víi c¸c bé nhí ngoµi. AT89S52 cã thÓ qu¶n lý ®−îc tèi ®a 64KB ROM vµ 64KB RAM (16 bit ®Þa chØ). TËp lÖnh cña AT89S52 kh¸ phong phó víi c¸c lÖnh xö lý bit, xö lý byte, c¸c phÐp toµn sè häc vµ logic, c¸c lÖnh nh¶y, lÖnh gäi ch−¬ng tr×nh con… gióp cho ng−êi lËp tr×nh lµm viÖc víi AT89S52 mét c¸ch thuËn lîi. §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN Ch−¬ng 3 M¹ch quang b¸o dïng Vi §iÒu KhiÓn PIC16F88 II. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch quang b¸o 1. Giíi thiÖu vÒ b¶ng LED ma trËn Tr−íc khi ®i vµo nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch ta t×m hiÓu qua vÒ b¶ng ma trËn LED ®−îc sö dông trong ®Ò tµi. B¶ng hiÓn thÞ ma trËn LED (dot-matrix display) cã rÊt nhiÒu lo¹i vµ ®ñ kÝch cì to nhá kh¸c nhau, mçi b¶ng gåm cã rÊt nhiÒu LED ®¬n ®−îc ghÐp l¹i víi nhau trong mét khèi. Trong khèi ®ã c¸c LED ®¬n ®−îc s¾p sÕp theo c¸c hµng vµ c¸c cét, t¹i mçi giao ®iÓm cña hµng víi cét lµ mét LED ®¬n, vµ ng−êi ta th−êng ph©n biÖt c¸c lo¹i b¶ng LED theo sè hµng vµ cét. Mét b¶ng LED 5x7 tøc lµ cã 5 cét däc vµ 7 hµng ngang, tæng céng sÏ cã 5x7=35 LED ®¬n ®−îc ghÐp l¹i. Còng nh− vËy mét b¶ng 8x8 lµ cã 8 hµng vµ 8 cét, do 64 LED ®¬n ghÐp l¹i. Vµ nhiÒu lo¹i cì to h¬n nh− 16x16 hay 32x32… Trªn thÞ tr−êng ta th−êng thÊy c¸c b¶ng LED cì lín, dµi hµng mÐt víi ®ñ kÝch cì. C¸c b¶ng LED ®ã lµ do hµng ngh×n LED ®¬n ghÐp l¹i. Khi thiÕt kÕ nh÷ng b¶ng LED to nh− vËy ta cÇn chó ý ®Õn sù ®ång ®Òu vÒ ®é s¸ng cña c¸c LED ®Ó viÖc hiÓn thÞ ®−îc ®ång ®Òu. Bªn c¹nh ®ã vÊn ®Ò cÊp nguån cho m¹ch còng cÇn ®−îc chó ý vµ thiÕt kÕ cho phï hîp. Trong ®Ò tµi nµy em sö dông hai b¶ng LED 8x8 cho viÖc hiÓn thÞ, sö dông ma trËn 5x7 cho viÖc hiÓn thÞ mçi mét ký tù. Sau ®©y lµ s¬ ®å ghÐp nèi cña hai lo¹i b¶ng LED th«ng dông lµ 5x7 vµ 8x8. §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN H1.1 B¶ng LED 8x8 B¶ng ma trËn LED cã hai lo¹i, lo¹i cã c¸c cét lµ c¸c ch©n Anode, cßn hµng lµ c¸c ch©n Cathode vµ lo¹i kia th× ng−îc l¹i c¸c cét lµ Cathode, hµng lµ Anode. Khi sö dông LED ta cÇn chó ý ®iÒu nµy ®Ó ®iÒu khiÓn cho ®óng. Khi ®ãng vá, sù ph©n bè ch©n c¸c hµng vµ cét lµ kh«ng theo thø tù (do tÝnh phøc t¹p trong ghÐp nèi), do ®ã ta cÇn t×m hiÓu kü ®Ó m¾c m¹ch cho ®óng. D−íi ®©y lµ s¬ ®å ch©n cña b¶ng LED 8x8 ®−îc dïng trong ®Ò tµi. C¸c sè g¹ch ch©n lµ hµng C¸c sè kh«ng g¹ch ch©n lµ cét §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN 6 3 4 1 6 7 2 4 Hµng Cét 8 5 3 5 8 7 2 1 §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN H1.2 B¶ng LED 5x7 Nguyªn t¾c lµm s¸ng ®Ìn LED trªn b¶ng LED Khi muèn lµm s¸ng LED d¬n, ta cÇn ®−a ®iªn ¸p d−¬ng vµo ch©n Anode vµ ®iÖn ¸p ©m vµo ch©n Cathode víi gi¸ trÞ thÝch hîp, khi ®ã LED s¸ng. Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn tuú thuéc vµo mµu s¾c tõng lo¹i LED. Dßng ch¶y qua c¸c LED ®Ó ®¶m b¶o ®é s¸ng b×nh th−êng lµ tõ 10mA cho ®Õn 25mA. VÒ ®iÖn ¸p ta cã b¶ng sau. Mµu LED\§iÖn ¸p Vmin V Vmax §á 1.88 1.9 1.93 Xanh 2.08 2.1 2.12 Vµng 1.98 2.0 2.02 Khi ta muèn lµm s¸ng mét ®iÓm trªn b¶ng ma trËn LED ta còng lµm t−¬ng tù. XÐt víi b¶ng LED 5x7 d−íi ®©y (H1.3). H1.3 B¶ng LED 5x7 Ta muèn lµm s¸ng LED t¹i vÞ trÝ hµng 5 - cét 3 (Row = 5 : Col = 3), ta ®−a møc ®iÖn ¸p d−¬ng (møc logic 1) ®Õn ch©n sè 4 tøc hµng thø 5 vµ nèi ch©n sè 10 tøc cét 3 xuèng ®Êt (GND hay møc logic 0), ®Ìn LED t¹i vÞ trÝ ®ã sÏ s¸ng. ViÖc hiÓn thÞ th«ng tin trªn b¶ng LED ta còng lµm t−¬ng tù, cho s¸ng nh÷ng ®iÓm theo sù ®iÒu khiÓn cña ta ®Ó t¹o ra ch÷ vµ h×nh ¶nh. ViÖc ®iÒu khiÓn hiÓn thÞ sÏ ®−îc tr×nh bµy trong phÇn d−íi d©y. §å ¸n m«n ThiÕt kÕ m¹ch Logic Gi¶ng viªn: NguyÔn Nam Qu©n Sinh viªn: NguyÔn ChÝ Linh – DT8 K47 - DHBKHN 2. Nguyªn t¾c quÐt b¶ng ma trËn LED Trong ®Ò tµi nµy em sö dông hai b¶ng LED 8x8 ghÐp l¹i thµnh mét b¶ng cì 8x16 (8 hµng vµ 16 cét). Mçi ký tù sÏ ®−îc hiÓn thÞ trong mét khung cì 5x7. D−íi ®©y lµ nguyªn t¾c quÐt vµ hiÓn thÞ mét ký tù (gi¶ thiÕt lµ ch÷ R) trªn khung h×nh 5x7. §Ó hiÓn thÞ ký tù lªn b¶ng LED, ë ®©y ta dïng ph−¬ng ph¸p quÐt cét vµ xuÊt d÷ liÖu hµng. Qu¸ tr×nh quÐt cét lµ ta göi tÝn hiÖu cho phÐp ®Õn tõng cét trong tõng thêi ®iÓm. Cïng lóc ®ã ta göi d÷ liÖu hµng ®Õn 7 hµng. Tro