do an mon hoc - mach quang bao led ma tran

Mạch quang báo sử dụng led matrix Giáo viên hướng dẫn: Thầy Ngô Quốc Cường

MẠCH QUANG BÁO SỬ SỤNG LED MA TRẬN

Giới hạn đề tài:Thiết kế và thi công bảng quang báo một màu dùng 3 Led ma trận 8x8 được nạp chương trình sẵn, không giao tiếp máy tính.

A. KHẢO SÁT

I. Khảo sát về IC 89S52.

SƠ LUỢC PHẦN CỨNG VI ÐIỀU KHIỂN

Mã : AT89S52

Các vi điều khiển 89S được cải tiến từ 89C. Chương trình viết cho 89C đều chạy được chi 89S. 89S rẻ hơn. 89S có chế độ nạp nối tiếp với mạch nạp có khả năng nạp ngay trên board mạch mà không cần tháo chip vi điều khiển sang mạch khác để nạp chương trình và nhiều tính năng khác.

Có 4/8/12/20 Kbyte bộ nhớ FLASH ROM bên trong để lưu chương trình. Nhờ vậy vi điều khiển có khả năng nạp xóa chương trình bằng điệu đến 10.000 lần.

128 Byte RAM nội. 4 Port xuất nhập 8bit. Từ 2 đến 3 bộ định thời 16bit. Có khả năng giao tiếp truyền dữ liệu nối tiếp. Có thể mơ rộng không gian nhớ chương trình ngoài 64Kbyte ( bộ nhớ ROM ngoại). Có thể mơ rộng không gian nhớ dữ liệu ngoài 64Kbyte ( bộ nhớ ROM ngoại). Bộ xử lí bit (thao tác trên các bit riêng rẽ) . 210 vị trí nhớ định địa chỉ, mỗi vị trí một bit. Các thanh ghi chức năng, cơ chế điều khiển ngắt. Các bộ thời gian dùng trong lĩnh vực chia tần số và tạo thời gian thực

`

1Đồ án môn học I SVTH: Hồ Văn Thuyên - 08117447


1. Khảo sát sơ đồ chân.

Hình 1. Sơ đồ chân IC AT89S52.

Vì hầu hết các nhà phát triển chính dùng chip đóng vở 40 chân nên ở đây em sử dụng IC 40 chân dạng DIP.

+ GND(chân 20): Chân nối với 0v

+ Port 0(chân 32 – chân 29)

Port 0 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 0 còn được cấu hình làm bus địa chỉ (byte

thấp) và bus dữ liệu đa hợp trong khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và bộ nhớ chương trình

ngoài. Port cũng nhận các byte mã trong khi lập trình cho. Flash và xuất các byte mã trong khi

kiểm tra chương trình ( các điện trở kéo lên bên ngoài được cần đến trong khi kiểm tra chương

trình).

+ Port 1( chân 1- 8): port 1 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port1 cũng nhận byte địa chỉ

thấp trong thời gian lập trình cho Flash.



+ Port 2 ( chân 21 – 28): Port 2 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 2 tạo ra các byte

cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài và trong thời gian

truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài, sử dụng các địa chỉ 16 bit. Trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ

liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 8 bit, port 2 phát các nội dung của các thanh ghi đặc biệt, port 2

cũng nhận các bits địa chỉ cao và vài tín hiệu điều khiển trong thời gian lập trình cho Flash và

kiểm tra chương trình.

+ Port 3 ( chân 10- 17): Port 3 cũng nhận một vài tín hiêu điều khiển cho việc lập trình

Flash và kiểm tra chương trình. Port 3 là port xuất nhập 8 bit hai chiều, port 3 cũng còn làm các

chức năng khác của AT89C51. Các chức năng này được nêu như sau:

Chân Tên Chức năng

P3.0 RxD Ngõ vào port nối tiếp

P3.1 TxD Ngõ ra port nối tiếp

P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt ngoài 0

P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt ngoài 1

P3.4 T0 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1

P3.5 T1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0

P3.6 WR Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7 RD Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

Bảng 1: Chức năng các chân thuộc Port 3

+ RST ( chân 9)

Ngõ vào rEsEt. Mức cao trên chân này trong hai chu kỳ máy trong khi bộ dao động đang

hoạt động sẽ rEsEt AT89C51

+ ALE/PROG( chân 30)



ALE là một xung ngõ ra để chốt byte thấp của địa chỉ trong khi xuất bộ nhớ ngoài. Chân

này cũng làm ngõ vào chân lập trình (PROG) trong thời gian lạp trình cho Flash. Khi hoạt động

bình thường xung ngõ ra luôn có tần số không đổi là 1/6 tần số của mạch dao động, có thể được

dùng cho các mục đích định thời bên ngoài. Khi cần, hoạt động chân ALE có thể được vô hiệu

hoá bằng cách sEt bit 0 của thanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ 8Eh. Khi bit này được sEt,

ALE chỉ tích cực trong thời gian thực hiện lệnh MOVX hoặc MOVC. Ngược lại chân này sẽ

được kéo lên cao.

Việc sEt bit không cho phép hoạt động chôt byte thấp của địa chỉ sẽ không có tác dụng nếu bộ vi

điều khiển đang ở chế độ thực thi chương trình ngoài.

+ PSEN(chân 29): PSEN (program StorE EnablE) là xung điều khiển truy xuất chương

trình ngoài. Khi AT89C51 đang thực thi chương trình từ bộ nhớ chương trình ngoài, PSEN được

kích hoạt hai lần mỗi chu kỳ máy, nhưng hai hoạt động PSEN sẽ bị bỏ qua mỗi khi truy cập bộ

nhớ dữ liệu ngoài.

+ EA (chân 31): Là chân cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài ( địa chỉ từ 0000h

tới ffffh). EA = 0 cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài, ngược lại EA = 1 sẽ thực thi

chương trình bên trong chip. Tuy nhiên, lưu ý rằng nếu bít khoá 1 được lập trình EA được chốt

bên trong khi rEsEt

+ XTAL1& XTAL2: Là hai ngõ vào ra của hai bộ khuếch đại đảo của mạch dao động,

được cấu hình để dùng như một bộ tạo dao động trên chíp.

Hình 2: Bộ tạo dao động.



2. Tổ chức bộ nhớ IC 89S52:

Hình 2: Cấu trúc bộ nhớ.

Bộ nhớ bên trong chip bao gồm ROM, RAM va EPROM. RAM trên chíp bao gồm vùng RAM đa chức năng, vùng RAM với từng bit được định địa chỉ, các dây thanh ghi (bank) và các thanh ghi chức năng đặc biệt.

Có 2 đặc tính đáng lưu ý:


7F

RAM ĐA DỤNG

30

2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78

2E 77 76 75 74 73 72 71 70

2D 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68

2C 67 66 65 64 63 62 61 60

2B 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58

2A 57 56 55 54 53 52 51 50

29 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48

28 47 46 45 44 43 42 41 40

27 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38

26 37 36 35 34 33 32 31 30

25 2F 3E 2D 2C 2B 2A 29 28

24 27 26 25 24 23 22 21 20

23 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18

22 17 16 15 14 13 12 11 10

21 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08

20 07 06 05 04 03 02 01 00

1F

BANK 3

18

17

BANK 2

10

0F

BANK 1

08

07

Bank thanh ghi 0 ( mặc định cho R0-R7)


+ Các thanh ghi và các port I/O được định địa chỉthEo kiểu ánh xạ bộ nhớ và được truy xuất như một vị trí nhớ trong bộ nhớ.

+ Vùng track thường trú trong RAM trên chip thay vì ở trong RAM ngoài như đối với các bộ vi xử lý.

2.1 Vùng RAM đa mục đích: Có 80 byte, địa chỉ từ 30H đến 7FH

Bất cứ vị trí nào trong vùng RAM ta đều có thể truy xuất tự do bằng cách sử dụng định địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp.

Ví dụ 1.1:

+ Kiểu định địa chỉ trực tiếp:

MOV A,5FH ;Đọc nội dung tại địa chỉ 5FH của RAM

+ Kiểu định địa chỉ gián tiếp: (Qua các thanh ghi R0,R1)

MOV R0,#5FH ; Di chuyển giá trị 5FH vào thanh ghi R0

MOV A,@R0 ; Di chuyển dữ liệu trỏ tới R0 và thanh chứa A

2.2 Vùng RAM định địa chỉ: Chip 8951 chứa 210 vi trí định địa chỉ in đó có 128 byte chứa trong các byte ở địa chỉ 20H đến 2FH (16 byte x 8 = 128 bits), phần còn lại chứa trong các thanh ghi chức năng đặc biệt.

Công dụng: + Truy xuất các bit riêng rẽ thông qua các phần mềm.

+ Các port có thể định địa chỉ từng bit, làm đơn giản việc giao tiếp băng phần mềm với các thiết bị xuất nhập đơn bit.

Ví dụ 1.2: + SEt bit trực tiếp:

SETB 67H; lệnh làm nhiệm vụ sEt bit 67H bằng 1

+ Hoặc ta có thể sử dụng lệnh sau để sEt bít 67H là bit lớn nhất của byte 2CH:

ORL A,#10000000B ;Tác dung sEt bit

2.3 Các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR):Không phải tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH đều được định nghĩa mà chỉ có 21 địa chỉ

được định nghĩa.

Các thanh ghi chức năng đặc biệt bao gồm:

+ Tử trạng thái chương trình PSW: có địa chỉ là D0H



+ Thanh ghi B: Có địa chỉ F0H được dùng chung với thanh chứa A trong các phép toán nhân và chia.

+ Con trỏ Stack (SP) : là thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H, nó chứa địa chỉ của dữ liệu hiện đang ở đỉnh của stack.

+ Con trỏ dữ liệu DPTR:

Dùng để truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu ngoài.

DPTR là thanh ghi 16 bit có địa chỉ 82H (byte thấp ) và 83H (byte cao).

Ví dụ 1.3:

MOV A,#55H ;Nạp hằng dữ liệu 55H và thanh chứa A

MOV DPTR,%1000 ;Nạp hằng địa chỉ 16 bit 1000H cho

; con trỏ DPTR

MOV @DPTR,A ; Chuyển dữ liệu từ A vao RAM ngoài

; tai địa chỉ DPTR trỏ tới.

+ Các thanh ghi port:

- Port 0 : địa chỉ 80H

- Port 1 : địa chỉ 90H

- Port 2 : địa chỉ A0H

- Port 3 : địa chỉ B0H

+ Các thanh ghi định thời:

IC 8951 có 2 bộ định thời/đếm dùng để định khoảng thời gian hoặc đếm các sự kiện.

- Bộ định thời 0: địa chỉ 8AH (TL0 ) va 8CH (TH0)

- Bộ định thời 1: địa chỉ 8bH (TL1 ) va 8DH (TH1)

Hoạt động của bộ định thời được thiết lậpbởi thanh ghi chế độ định thời TMOD ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển bộ định thời TCON ở địa chỉ 88H (chỉ có TCON được định địa chỉ từng bit)

+ Các thanh ghi của port nối tiếp: Chip 8951 có 1 port nối tiếp để truyền thông với các thiết bị như các thiết bị đầu cuối hoặc modEl...



+ Các thanh ghi ngắt: có một cấu trúc ngắt với 2 mức ưu tiên và 5 nguyên nhân ngắt. Các ngắt bị vô hiệu hoá sau khi REsEt hệ thống và được phép bằng cách vào thanh ghi IE ở địa chỉA8H. Mức ưu tiên ngắt được thiết lập bơit thanh ghi IP ở địa chỉ B8H.

+ Thanh ghi điều khiển nguồn: PCON có địa chỉ 87H

2.4 Các lệnh được sử dụng trong chương trình:MOV A,nguồn; Di chuyển toán hạng nguồn đến đích

MOVC A,@A+DPTR; Di chuyển từ bộ nhớ chương trình

MOV R5,#32; Đưa giá trị 32 vào R5

MOV P2,A; Di chuyển giá trị ở ngăn chứa A vào P2

CALL DELAY1; Lệnh gọi chương trình con

CJNE R1,#24,LOOP3; So sánh và nhảy nếu không bằng

DJNZ R5,LOOP1; Giảm và nhảy nếu khác 0

INC A; Tăng nội dung trong ngăn chứa A lên 1

RET; Quay về từ chương trình con

II. Khối giải mã địa chỉ cột ( IC 74138).

Hình 3. Sơ đồ chân IC74LS138



Hình 4: Khối Logic IC74LS138.

Hình 5: Sơ đồ kết nối các IC 74LS138

Chức năng các chân của IC74138Khối giải mã địa chỉ cột nhận tín hiệu từ Vi Điều Khiển, từ đó đưa ra tín hiệu cho phép

cột LED nào trên bảng đèn (ma trận LED) được phép sáng. Tại mỗi thời điểm chỉ có một cột



LED được phép sáng. Linh kiện sử dụng cho khối này là IC 74138. Ghi dịch 8bit vào nối tiếp ra song song.

IC74138 là loại dùng giải mã làm việc với tần số cao, nó đặc biệt thích hợp với việc dùng làm bộ giải mã địa chỉ tác động vào chân chọn IC của IC nhớ lưỡng cưc.

74138 là IC giải mã 3 đầu vào 8 đầu ra. Trong khối này có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ chân 2, 3, 6 của 89S52 vào chân 1, 2, 3 kết hợp với mức logic của các chân 4,5,6, được điều khiển bởi chân 7, 8 cùng với tín hiệu vào các hàng mà thực hiện quét led.

Vcc:dùng để cấp nguồn +5v cho IC hoạt động.

GND: được nối đến cực âm của nguồn.

Ao, A1, A2: các ngõ vào chọn trạng thái ngõ ra có thể đây như là các đường địa chỉ của IC74138. Tổ hợp trạng thái logic của 3 ngõ vào này ta sẽ được 8 trạng thái logic khác ơ 8 ngõ ra của IC.

E1, E2, E3: ngõ vào điều khiển IC,IC chỉ được phép hoạt động bình thường khi cả 3 chân này đều ở mức logic cho phép IC hoạt động (cụ thể là E1,E2 ở mức logic thấp,E3 ở mức logic cao). Chỉ cần một trong 3 chân này ở mức logic không phù hợp thì IC bị cấm (tất cả các ngõ ra đều ở mức logic cao) bất chấp trạng thái ở các ngõ vào còn lại. Các chân từ 00 đến 07 là các ngõ ra của IC. Tùy thuộc vào trạng thái của các đường địa chỉ mà ta có trạng thái ngõ ra tương ứng. Khi IC hoạt động ở mức bình thường(cả 3 chân điều khiển đều ở mức cho phép) thì tại một thời điểm nhất định chỉ có một ngõ ra duy nhất ở mức logic thấp, tất cả các ngõ còn lại đều ở mức logic cao.

Led sẽ sáng nếu 8 chân đầu ra của 74138 ở mức thấp. Tức là 3 chân A,B,C nhận các tín hiệu logic là các tổ hợp 000, 001, 010, 011, 100, 101,110, 111 và chân G1 ở mức cao, G2A, G2B ở mức thấp.

III. Khối đệm dòng cho hàng (IC 74245).



Hình 6: Khối kết nối chân IC 74LS245

Hình 7: Mô tả chân IC 74LS245

Nguyên lý hoạt động

Tín hiệu đầu ra của IC 74245 sẽ bằng tín hiệu đầu vào nếu chân 1 được nối với dương nguồn và chân 19 nối mass. Cấp nguồn vào cho chân 1 đồng thời ta đã thực hiện việc kích dòng. Nguồn này có thể là 5 V, 9V tùy thuộc vào số ma trận led sử dụng (tức là tùy thuộc vào mức dòng cần kích để led sáng rõ).



IV. Khảo sát Led Ma Trận 8x8.

Hình 8: Led ma trận 8x8 thực tế.

Trong các khối đèn ma trận Led 8x8, người ta gắn nhiều Led, theo 8 hàng và theo 8 cột Có loại bảng đèn dùng Led 1 màu (chỉ cần 2 chân), có loại dùng Led 2 màu (ra 3 chân), loại Led 3 màu (ra 3 chân). Trên bảng đèn Led này là các hàng chân, dùng Ohm kế, lấy thang đo Rx1 để có dòng ra trên dây đo lớn và đo trên các chân để tìm ra các chân Anode chung của các Led trên cùng một hàng và các các chân Cathode của các Led trên cùng cột. Sau đây là bảng đèn Led 2 màu, có 24 chân và dùng Ohm kế đo và xác định được số chân như hình vẽ sau:



Hình 9: Mô tả chân của led ma trận

Sơ đồ cách nối các Led của bảng ma trận 8x8 loại 2 màu như hình sau: Trong hình này ta thấy 8 chân Anode chung cho nối theo từng hàng và 8 chân Cathode chung cho nối theo từng cột. Khi chân chung của một hàng cho nối vào nguồn +5V và nếu lúc này chân Cathode của một cột qua một điện trở hạn dòng cho nối xuống đường masse, thì Led trên hàng và trên cột tương ứng sẽ sáng.

Hình 10: Cách đấu dây cho led ma trận.



B. THIẾT KẾI. Mạch nguyên lý.

Hình 11: Sơ đồ nguyên lý.


do an mon hoc - mach quang bao led ma tran

Documents