303042

LỜI CẢM ƠN
Qua một thời gian thực hiện, đến nay đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết
kế bảng quang báo có kết nối với máy tính và bàn phím PS2” đã được hoàn
thành. Trong thời gian thực hiện, chúng em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ
quý báu.
Trước tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thành Long
và thầy Nguyễn Xuân Công người đã trực tiếp tận tình giúp đỡ chúng em trong
quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Chúng em cũng xin chân thành cám ơn tới các thầy, cô giáo trong khoa
Điện - Điện Tử đã cung cấp cho chúng em những kiến thức cần thiết, có hệ
thống, tạo điều kiện thuận lợi nhất, giúp cho chúng em có thể hoàn thành
được đồ án theo đúng thời gian quy định. Kính chúc các thầy, cô luôn dồi dào
sức khỏe!
Mặc dù chúng em đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành đề tài này, song
do giới hạn về thời gian cũng như kiến thức nên nội dung còn nhiều thiếu sót.
Rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn sinh viên để
luận văn được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn!
MỞ ĐẦU
Trang

5
Khoa học công nghệ ngày càng phát triển đặc biệt là về năng lượng,
điện tử Ngày nay chúng ta có thể sản xuất ra chíp có tốc độ truy cập lên tới
hàng GB, bộ nhớ bán dẫn dung lượng ngày càng cao. Tuy nhiên yêu cầu mới
đặt ra là nhỏ gọn, dễ sử dụng, để đáp ứng được yêu cầu đó phải có những vi
mạch đi kèm theo.
Giờ đây khi nhu cầu về thông tin quảng cáo rất lớn, việc áp dụng các
phương tiện kĩ thuật mới vào các lĩnh vực trên là rất cần thiết. Khi bạn đến
các nơi công cộng, bạn dễ dàng bắt gặp những áp phích quảng cáo điện tử
chạy theo các hướng khác nhau với nhiều hình ảnh và màu sắc rất ấn tượng.
Từ yêu cầu thực tiễn như trên, chúng em quyết định chọn đề tài :
“Thiết kế bảng quang báo có kết nối với máy tính và bàn phím PS2”
Trong giới hạn kiến thức của mình chúng em đã mạnh dạn tìm hiểu và
thi công bảng quang báo gồm có 16 hàng x 128 cột. Quang báo có thể giao
tiếp trực tiếp với máy tính thông qua giao diện người dùng được thiết kế bằng
phần mềm VB6.0. Ngoài ra quang báo còn có thể giao tiếp được với bàn phím
máy tính PS2.
Người sử dụng muốn thay đổi thông tin hiển thị có thể nhập thông tin
này từ bàn phím PS2 hoặc truyền từ máy tính thông qua chuẩn truyền RS232.
Trang

6
Mục đích nghiên cứu của đồ án:
- Tìm hiểu và thiết kế bảng quang báo ứng dụng AT89C51.
- Xây dựng phần mềm, thiết kế giao diện người dùng và máy tính.
- Đưa ra thuật toán điều khiển cho bảng quang báo.
- Thi công, kiểm tra và vận hành.
Đối tượng phạm vi nghiên cứu:
- Trong phạm vi đồ án chúng em nghiên cứu, tìm hiểu và ứng dụng
chíp AT89C51.
- Cách thức truyền thông giữa máy tính và Vi điều khiển (VĐK)
- Ứng dụng phần mềm Visual Basic 6.0 (VB6.0) thiết kế giao diện
Ý nghĩa thực tiễn của đồ án:
- Ngày nay khi công nghệ quang báo ngày càng phát triển, với khả
năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống như ở các siêu
thị, trung tâm thương mại, các sàn giao dịch, các công sở… Tuy nhiên bảng
quang báo cũng được sản xuất nhiều ở nước ta xong giá thành vẫn còn cao và
chưa được phổ biến rộng rãi ở các lĩnh vực. Đưa sản phẩm vào trong cuộc
sống là một phần mong muốn của nhóm thực hiện đề tài chúng em.
Nội dung của đồ án:
Đồ án gồm 3 phần:
Phần I: Cơ sở lý luận chung
Phần II: Thiết kế và thi công
Phần III: Phụ lục
Trang

7
Phần I:
CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG
I. Sự lưu ảnh của mắt
Sự lưu ảnh của mắt tức là sự lưu ảnh trên võng mạc mà phải mất một
khoảng thời gian cỡ 0,1s võng mạc mới hồi phục lại như cũ. Trong khoảng
thời gian 0,1s này cảm giác ánh sáng chưa bị mất và người quan sát vẫn còn
thấy hình ảnh của vật.
Trong phim ảnh người ta chiếu 24 hình/s để người xem có cảm giác
hoạt động trong phim là liên tục. Lợi dụng tính chất lưu ảnh của mắt người
mà người ta có thể tạo ra những bảng quang báo với kích thước khác nhau.
II. Giới thiệu về mạch quang báo trong đề tài
Có nhiều phương pháp và cách thức để thiết kế một bảng quang báo.
Đơn giản và rẻ tiền nhất là sử dụng bộ nhớ EPROM của Vi điều khiển
(VĐK), mỗi khi cần thay đổi nội dung hiển thị trên bảng thì ta nạp lại chương
trình vào EPROM. Nhược điểm của phương pháp này là mỗi khi cần thay đổi
nội dung chúng ta lại phải gỡ IC ra để nạp lại chương trình. Một cách khác là
ta sử dụng bộ điều khiển trung tâm là Vi xử lý. Với những tính năng vượt trội
bảng quang báo được điều khiển dễ dàng hơn, hình ảnh hiển thị cũng sinh
động hơn, có thể hiển thị được hình ảnh chuyển động với những màu sắc khác
nhau. Tuy nhiên chi phí thực hiện tốn kém.
Quang báo thiết kế trong đề tài có thể giao tiếp trực tiếp với máy tính
thông qua giao diện người dùng được thiết kế bằng phần mềm VB6.0. Ngoài
ra quang báo còn có thể giao tiếp được với bàn phím máy tính PS2.
Người sử dụng muốn thay đổi thông tin hiển thị có thể nhập thông tin
này từ bàn phím PS2 hoặc truyền từ máy tính thông qua chuẩn truyền RS232.
Trang

8
III. Phương pháp quét LED
Hình 1.2 là sơ đồ kết nối từ các LED đơn thành một ma trận LED 8x8 (8
hàng 8 cột). Các tín hiệu P0.0 -> P0.7 của cổng P0 của VĐK được nối vào
Anode của 8 hàng LED. Các tín hiệu điều khiển cột p1.0 -> P1.7 được nối
vào Cathode của của 8 cột LED.
Khi tín hiệu ở P0.0 là 1 (+5V) tương ứng với các LED ở chân Cathode
của hàng 1 ở mức cao, khi P1.0 là mức 1 tương ứng với các LED ở chân
Anode của cột 1 được cấp điện thế thấp. Như vậy hàng 1 được cấp điện áp
cao, cột 1 được cấp điện áp thấp nên chỉ có một LED duy nhất được sáng là
LED giao nhau của hàng 1 và cột 1. Như vậy khi có một cặp tín hiệu điều
khiển hàng và cột thì có duy nhất một LED là giao điểm của hàng hàng và
cột đó sáng. Trên cơ sở đó ta có thể mở rộng thành bảng quang báo với số
hàng có thể là 16, 32 hoặc có thể lớn hơn và số cột có thể lên tới hàng trăm
tuỳ thuộc vào cách thiết kế mạch liên kết với các hàng và cột.
Trong trường hợp ta muốn hiển thị một số hay một một ký tự, chúng ta
sẽ có cảm giác như đồng thời các LED được sáng. Nhưng thật ra đó chỉ là
cảm giác của mắt bị đánh lừa. Dưới đây chúng ta sẽ tìm hiểu về cách quét
LED.
Ví dụ ta muốn hiển thị chữ “L” trên ma trận. Khi đó các LED trên cột 1
và các LED trên hàng 8 sáng. Muốn như vậy thì các bit thuộc cổng P0 và P1
đều ở mức 1, như vậy thì toàn bộ LED trong ma trận đều sáng. Do vậy trong
điều khiển LED ma trận chúng ta không thể điều khiển bằng cách hiển thị
tĩnh mà phải dùng phương pháp hiển thị động (phương pháp quét LED).
Nghĩa là tiến hành cấp tín hiệu điều khiển theo dạng xung quét cho các hàng
và cột cần được hiển thị.
Gọi thời gian quét đủ từ cột 1 đến hết cột 8 là một chu kỳ. Để đảm bảo
cho mắt thấy các LED sáng đều không bị nháy thì tần số quét cho một chu kỳ
nhỏ nhất là 50Hz
Trang

1
Để hiển thị được chữ L như Hình 1.4 ta có thể mô tả các bước quét trong
một chu kỳ như sau:
Bước 1: P0.0 -> P0.7 = 1, P1.0 = 1; Các LED cột 1 sáng
Bước 2: P0.7 = 1, P0.0 -> P0.6 =0, P1.1 = 1; LED hàng 7 cột 2 sáng.
Bước 3: P0.7 = 1, P0.0 -> P0.6 =0, P1.2 = 1; LED hàng 7 cột 3 sáng
Bước 4: P0.7 = 1, P0.0 -> P0.6 =0, P1.3 = 1; LED hàng 7 cột 4 sáng
Bước 5: P0.7 = 1, P0.0 -> P0.6 =0, P1.4 = 1; LED hàng 7 cột 5 sáng
Bước 6: P0.7 = 1, P0.0 -> P0.6 =0, P1.5 = 1; LED hàng 7 cột 6 sáng
Bước 7: P0.7 = 1, P0.0 -> P0.6 =0, P1.6 = 1; LED hàng 7 cột 7 sáng
Bước 8: P0.7 = 1, P0.0 -> P0.6 =0, P1.7 = 1; LED hàng 7 cột 8 sáng
Bước 9: Quay trở lại bước 1
Trang

2
Hình 1.2: Sơ đồ kết nối LED Matrix 8x8
Trang

3
Hình 1.3: Mã chữ Hình 1.4: Mô phỏng chữ L
Với việc hiển thị trong thí nghiệm chúng ta chỉ cần một hoặc hai ma trận
LED do đó chúng ta có thể sử dụng các bit trực tiếp của cổng Vi điều khiển
(VĐK) hay 8255 . Đối với một bảng quang báo thì yêu cầu cần có nhiều hàng,
nhiều cột. Một trong các cách tiết kiệm bit để điều khiển cột chúng ta có thể
dùng vi mạch ghi dịch như 74HC164 hoặc 74HC595. Khi đó tín hiệu quét
hàng được lấy ra từ cổng VĐK (tuỳ thuộc vào số hàng mà ta sử dụng hết một
cổng, hai cổng hay ba cổng). Tín hiệu quét cột được lấy ra từ các bit của cổng
còn lại .
Tín hiệu quét cột sẽ dịch theo từng xung Clock do người lập trình tạo ra.
Cứ mỗi một xung thì một cột được dịch, đồng thời vào thời điểm cột được
dịch thì dữ liệu tương ứng cần hiển thị cũng được đưa ra hàng. Như vậy để
hiển thị được thông báo thì xung dịch và dữ liệu cần phải được xuất ra đồng
bộ. Quay trở lại ví dụ trên theo Hình1.3 muốn hiển thi đực trữ “L” thì cổng
P0 cần xuất ra hàng ma trận các mã : FFh,80h,80h,80h,80h,80h,80h,80h
Bước 1: P0 xuất FFh đồng thời dữ liệu cột được đưa tới cột 1
nhờ có xung dịch Clock
Tương tự Bước 8: P0 xuất 80h đồng thời dữ liệu cột được đưa tới cột 8.
Trang

4
Quá trình quét như vậy xảy ra rất nhanh (tính bằng
s
µ
cho mỗi cột) vì vậy
mắt có cảm giác như các LED đồng thời được sáng.
Gọi t là thời gian một xung được dịch.
Như phần trên đã nói tần số hiển thị của một hàng hay một cột là 50Hz .
Như vậy thời gian để dịch một xung CLK :
mss
Hz
t 2002,0
50
1
===
.
Quá trình quét như vậy xảy ra rất nhanh (tính bằng ms cho mỗi cột) vì vậy
mắt có cảm giác như các LED đồng thời được sáng.
IV. Khảo sát bộ Vi điều khiển 89C51
IC vi điều khiển 89C51 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau:
- 4 Kb ROM
- 128 byte RAM
- 4port I/0 8bit
- 2 bộ định thời 16bit
- Giao tiếp nối tiếp
- 64KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng
- 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng
- Một bộ xử lý thao tác trên các bit đơn
Trang

5
Sơ đồ chân tín hiệu 89C51
Hình1.5: IC 80C51/AT89C51
Chức năng của các chân tín hiệu như sau:
- P0.0 đến P0.7 là các chân của cổng 0.
- P1.0 đến P1.7 là các chân của cổng 1.
- P2.0 đến P2.7 là các chân của cổng 2.
- P3.0 đến P3.7 là các chân của cổng 3.
- RxD: nhận tín hiệu kiểu nối tiếp.
- TxD: truyền tín hiệu kiểu nối tiếp.
- /INT0: ngắt ngoài 0.
- /INT1: ngắt ngoài 1.
- T0: chân vào 0 của bộ Timer/Counter 0.
- T1: chân vào 1 của bộ Timer/Counter 1.
- /Wr: ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài.
- /Rd: đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài.
- RST: chân vào Reset
Trang

6

Xem chi tiết: 303042