Thiết kế và thi công hệ thống quang báo có đổi màu giao tiếp với máy tính thông qua vi điều khiển AT89C52

Address : Một bộ nhớ thì chứa đựng trong nó rất nhiều ô nhớ, để phân biệt các ô nhớ với nhau thì mỗi ô nhớ sẽ được gán cho một địa chỉ tương ứng duy nhất.. Trong khi sử dụng bộ nhớ cần l

Trang 1

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

DE TAI:

THIET KE VA THI CONG HE THONG QUANG BAO CO DOI MAU

GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH

THONG QUA VI DIEU KHIỂN AT89C52

GIAO VIEN HUGNG DAN : NGUYEN VIET HUNG

SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN THÁI DƯƠNG

Trang 2

BO GIAO DUC & DAO TAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯƠNG ĐẠI HỌC DỊ, KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

KHOA ĐIỆN-ĐIỆNTỬ ance taeeee oO -

eR HOR OR Ae Xe

NHIEM VU LUAN AN TOT NGHIEP Chú ý : SV phải đóng bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án

Họ và tên SV: "` ti “AS ue "` _ MSSV: 3491014 Lee

Ngành : đến TU Vien uy “hii M Lop: i DFAT OD ooo sce

1 Bdu dé ludn 4n tốt nghiệp :

3 Ngày giao nhiệm vụ luận án : 3/40/2005

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ :6/4/ 2006

5, Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn

' đc nh HH x4 KH HH2 ngang nu TQ 2 ung gu Tum trreerina

Âu Hung nàn H012 H2 g0 reo ưư 4L nh H2 nung 2 HH2 H82 22 Heo Hang

Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông qua NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

Ngày XŸ“ tháng 10 năm 200.5 (Ký và ghi rô họ tên)

Trang 3

NHAN XET CUA GIAO VIEN HUGNG DAN

GVHD : NGUYEN VIET HUNG Trang

SVTH : NGUYÊN THÁI DƯƠNG 2

Trang 4

NHAN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIEN

Trang 5

PHAN I: MO DAU ccccccccccccssscsssessssscsssesssecsstevsssussssuscssecsssetssnecsssesssucsssucsesucessucessesessuceesevesneessaes 2

- LỜI GIỚI THIỆU: esseessessapseseeeessnsssssssuussesenscsessenngerteceesuenanennnenntncetsceseeresesnsseesessssses 5 PHẨNII: GIỚI THIÊU SƠ ĐỒ KHOI VA MAN HINH HIEN THI MA TRAN LED

I SODO KHOI CUA QUANG BAO NHU SAU :

2.KHỐI GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH :

3 CỔNG GIAO TIẾP VỚI THIẾT BỊ NGOÀI :

4 KHỐI GIẢI MÃ HÀNG :

5 KHỐI THANH GHI DỊCH NỐI TIẾP :

6 KHỐI HIẾN THỊ :_

6.1 Mặt chỉ thị tinh thể lỏng

6.2 Điôt phát sáng -Led (light - emitting diode)

6.2.1 Đại cương và lớp chuyỂn tiếp pI 5-5 St rerrrree 24 6.2.2.Một số diốt phát sáng

6.2.3 Ứng dụng và một số tính chất kỹ thuật quan trọng của LED:

7; GIỚI THIỆU MỘT SỐ IC TRONG LUẬN VĂN NÀY :

7.1 - GIỚI THIỆU IC 74LS145 :

7.2 - GIỚI THIỆU IC 74LS165:

7.3 Giơi thiệu IC 74LS595:

GIỚI THIỆU TRANSISTOR :

8 VI ĐIỀU KHIỂN AT89C52

8.1 Giới thiệu cấu trúc phần cứng họ MSC-51 (8952): Ăn 40

8.2 SƠ ĐỒ CHÂN IC 89C 52 : ©22-2St 2E E9EEE921107111212711271127112112711212213 xe 41

8.3/ So luge về các chân của 8952 :

8 Al TAP LENH CUA 8952 : CT1 1-0105 TT 0104 62 THIẾT KẾ PHAN MEM ‘essscccsccccccssssecssscccssscessvcecsssssssscsssssssssssssssecssnessssscesesseeses 76 PHAN III: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH 82

KET LUAN 1 87

Trang 6

AN VAN TOT NGH P A KE BH NG QUANG BAO DOI MA

LOICAM TA

Em xin chân thành cảm ơn Thay NGUYỄN VIỆT HÙNG đã tận tình hướng

dẫn và giúp đỡ em trong suốt thờigian thực hiện luận văn này

Xin cảm ơn qúi thầy cô Khoa Điện và các bạn sinh viên cùng khóa đã đóng góp những ý kiến qúi báo để tập luận văn nàyhoàn thành đúng thời gian

sinh viên thực hiện

GVHD : NGUYÊN VIỆT HÙNG Trang

SVTH : NGUYỄN THÁI DƯƠNG 4

Trang 7

PHANI: LOINOLDAU `

LỜI GIỚI THIỆU:

Ngày nay, trước khi bước vào một hiệu sách hay những loại bảng quảng cáo về

đêm là nhờ vào bảng đèn quang báo rất bắt mắt đặt trước cửa hiệu , hay trên các đường phố Hoặc khi vào sân bay bạn biết được giờ giấc các chuyến bay, các thông báo ngắn

của phi trường, cũng nhờ vào quang báo theo nhiều kiểu hiệu ứng khác nhau (chữ từ dưới lên, từ trên xuống, lan dân từ trái qua phải, từ phải qua trái, .)

Như vậy quang báo ngày nay đã được đưa vào sử dụng ở rất nhiều lĩnh vực khác

nhau như: giới thiệu sản phẩm, thông báo tin tức (thay cho các bản tin bằng giấy) Với nhiều ứng dụng rộng rãi như vậy ,sau đây khảo sát nguyên lý hoạt động về đề tài quang

báo sau :

THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUANG BÁO ĐỔI MÀU

THONG QUA VI DIEU KHIEN

AT89C352

SVTH : NGUYEN THAI DUONG 5

Trang 8

PHẨN II: GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ KHỐI VÀ

MAN HINH HIEN THỊ MA TRẬN LED

L SƠ ĐỒ KHOI CUA QUANG BÁO NHƯ SAU :

Trang 9

II GIẢI THÍCH CHỨC NĂNG CÁC KHỐI :

1 Bộ nhớ : bao gồm bộ nhớ ROM va RAM, để chứa dữ liệu cho chương trình xử lý và tính toán

* ROMfread only memory): bộ nhớ chỉ đọc

* RAM(random access memory): bộ nhớ truy suất ngẫu nhiên

SƠ LƯỢC VỀ BỘ NHỚ BÁN DAN

1.1/ Vai Trò Bộ Nhớ Bán Dẫn:

Tuy không giữ vai trò quyết định trong một hệ thống vi xử lí nhưng bộ nhớ lại không thể vắng mặt bởi một lí do:

Bộ xử lí trung tâm chỉ có chức năng xử lí dữ liệu theo một chương trình đã định trước

mà chương trình này không thể lưu trữ ở đâu khác ngoài bộ nhớ dù cho bộ nhớ có nằm

bên ngoài chip hay nằm trong chính nó

Ngoài ra, trong quá trình thực thi chương trình sẽ phát sinh các dữ liệu tạm thời, dữ

liệu này cũng cần được lưu lại để sau đó được xử lí tiếp

1.2/ Các Thuật Ngữ Của Bộ Nhớ:

Memory cell: Là một ô nhớ hay một tế bào nhớ, có nhiệm vụ lưu trữ một bit dữ liệu

0, hoặc 1 Ô nhớ có thể được hình thành từ một Flip-Flop, hoặc điện tích của tụ điện Memory word : Là một từ nhớ, bao gồm một nhóm các ô nhớ Độ rộng của một từ

dữ liệu có thể là : 4 bits, 8 bits, 16 bits

Byte : Là một thuật ngữ đặc biệt dùng để chỉ một từ nhớ có độrộng = 8 bits

Capacity : Là dung lượng của một bộ nhớ được tính bằng đơn vị bit Đó chính là tổng

số bit có thể lưu trữ trong bộ nhớ

Dựa vào số đường địa chỉ và độ rộng của data bus của chip nhớ mà ta có thỂ suy ra được dung lượng bộ nhớ đó

Address : Một bộ nhớ thì chứa đựng trong nó rất nhiều ô nhớ, để phân biệt các ô nhớ

với nhau thì mỗi ô nhớ sẽ được gán cho một địa chỉ tương ứng duy nhất Trong khi sử dụng bộ nhớ cần lưu ý một điểu là : các ô nhớ khác nhau có thể lưu trữ dữ liệu giống

nhau nhưng một đữ liệu khi cần lưu vào bộ nhớ thì chỉ được phép ghi lên một ô nhớ tại một địa chỉ xác định mà thôi, nếu không sẽ dẫn đến việc lãng phí bộ nhớ một cách vô ích

Trang 10

Read Operation : La hoạt động đọc hay cách thức sao chép dữ liệu từ một ô nhớ xác

định trong bộ nhớ ra bên ngoài

Write Operation : La hoạt động ghi đữ liệu từ ngoài vào trong bộ nhớ tại địa chỉ ô nhớ được xác định trước Dữ liệu trước đó của ô nhớ sẽ bị mất và thay vào đó là dữ

liệu vừa mới ghi vào

Access Time: Là thời gian truy xuất một ô nhớ tính từ lúc địa chỉ ô nhớ được đặt vào

cho đến lúc có dữ liệu xuất hiện tại các ngõ ra

Kí hiệu thời gian truy xuất là : /Acc

Random-Access Memory (RAM): Là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên theo nghĩa bất cứ

ô nhớ nằm tại địa chỉ nào cũng có thời gian truy xuất như nhau Dữ liệu chỉ tổn tại trong RAM khi nó còn nguồn nuôi Khi mất nguồn, dữ liệu sẽ thay đổi một cách ngẫu

nhiên và do đó không còn giữ được các giá trị giữ liệu đã lưu vào trước nguồn bị mất

Read-Only Memory (ROMI: Là bộ nhớ chỉ đọc tức là dữ liệu đã được nạp vào ROM

ngay trong lúc sản xuất ra nó, dữ liệu này không bị thay đổi trong suốt quá trình sử

dụng

Nếu như đữ liệu trong ROM cần thay đổi thì buộc phải mua một ROM mới khác thay

thế tất nhiên phải chứa chương trình cần thiết ROM thuộc loại bộ nhớ chỉ lập trình

được một lần duy nhất, ROM được dùng trong các thiết kế cần tỉ lệ đọc dữ liệu rất cao

Một điểm cần lưu ý là thông tin đã lưu trữ trong ROM không bị mất ngay cả khi

không cấp nguồn nuôi cho nó

Static Memory: Là bộ nhớ tĩnh theo nghĩa dữ liệu khi đã ghi vào thì không cần phải

nạp lại, nhưng dữ liệu sẽ bị mất đi khi không còn cấp điện cho nó

Dynamic Memory: Là bộ nhớ động theo nghĩa dữ liệu khi đã nạp vào còn cần thiết

phải thường xuyên nạp lại, nếu không chúng sẽ không giữ được giá trị như cũ Tức là

dữ liệu có thể bị mất ngay cả khi còn cấp điện cho nó Công việc nạp lại dữ liệu được

gọi là quá trình làm tươi bộ nhớ (Refresh)

Data bus : Là một nhóm các đường truyền dùng để tải đữ liệu từ bộ nhớ ra ngoài và

ngược lại Do vậy, đata bus có thể truyền theo hai chiều

Address bus : Là nhóm đường truyền dùng để tải các bit địa chỉ từ bộ xử lí trung tâm

đến bộ nhớ nhằm xác định ô nhớ nào được truy xuất Address chỉ có một chiều duy

nhất

Trang 11

1.3/ Hoạt Động Tổng Quát Của Bộ Nhớ:

Mỗi hệ thống nhớ đòi hỏi một số các đường tín hiệu vào ra nhằm thực thi các chức

năng sau:

e_ Xác định địa chỉ của ô nhớ cần truy xuất trong hoạt động doc/ghi

e _ Nhận tín hiệu điều khiển để thực thi hoạt động đọc hoặc ghi

e Khi thực hiện hoạt động đọc, nó sẽ nhận dữ liệu để lưu trữ vào ô nhớ

e _ Khi thực hiện hoạt động ghi, nó sẽ gởi dữ liệu ra bộ nhớ

e_ Cho phép (hoặc ngăn cấm) việc truy xuất bộ nhớ

Do độ rộng của từ dữ liệu = 4 bits, nên có 4 đường dữ liệu vào là : lọ, l, lạ, l và 4

đường dữ liệu ra : Oo, O;, O, O3

Khi thực hiện ghi dữ liệu thì từ dữ liệu 4 bits cần ghi sẽ được áp vào các ngõ vao Ip,

I, ky, Is

Khi muốn đọc đữ liệu ra từ bộ nhớ, từ dữ liệu sẽ xuất hiện tại các ngõ ra Oạ, O¡, On, O3

Do bộ nhớ chứa 32 từ nhớ nên phải có 32 vị trí lưu trữ khác nhau được phân biệt

thông qua 32 địa chỉ nhị phân Muốn vậy, phải cần 5 bits địa chỉ để có 32 trạng thái khác nhau tương ứng với 32 địa chỉ ô nhớ

Ngõ vào R/W\: Dùng để xác định chế độ hoạt động của bộ nhớ là chế độ đọc hay

ghi dữ liệu

Trang 12

Một số bộ nhớ sử dụng hai ngõ vào riêng biệt, một cho hoạt động đọc và một cho

hoạt động ghi Nếu tích hợp chung lại thành một đường R/W!\ thì quá trình đọc dữ liệu xảy ra khi R/W\ = 1, và quá trình ghi dữ liệu xảy ra khi R/W\ =0

Ngõ vào cho phép (Memory Enable) : khi một hệ thống có sử dụng nhiều bộ nhớ thì

cần thiết phải phân biệt bộ nhớ nào sẽ được truy xuất tại từng thời điểm, việc này có

thể thực hiện được bằng cách sử dụng ngõ vào cho phép (CS\) để cho phép bộ nhớ nào

được truy xuất tại thời điểm hiện tại đồng thời ngăn cấm tất cả các bộ nhớ còn lại

A Các loại về ROM :

Đây là loại bộ nhớ không thay đối thì các dữ liệu được lưu trữ trong ROM không bị mất đi hay hư hỏng khi bị mất nguồn điện ROM cũng có nhiều dạng khác nhau người ta phân chúng thành 3 loại tiêu biểu :

+ MASKABLE ROM (ROM mặt nạ)

+ PROGRAMMABLE ROM (PROM)

+ ERASABLE PROGRAMMABLE ROM (EPROM)

Bộ nhớ bán dẫn được chế tạo đầu tiên có tên gọi là ROM (ROM: Read Only

Memory có nghĩa là bộ nhớ chỉ đọc) Với ROM, ta chỉ có thể đọc dữ liệu ra chứ không

thể viết dữ liệu mới vào nó bất cứ khi nào ta muốn ROM có cách truy xuất dữ liệu như sau:

SVTH : NGUYỄN THÁI DƯƠNG 10

Trang 13

Các EPROM thường được ký hiệu bắt đầu bằng 27xxx, với x là các số chỉ dung

lượng của EPROM và tính bằng Kbit Chẳng hạn như EPROM 2708 có dung lượng bộ

nhớ là 8 Kbit (tương đương 1 Kbyte do EPROM 2708 có bus đữ liệu dài 8 bit), EPROM

2764 có dung lượng là 64 Kbit (8 Kbyte), EPROM 27256 có dung lượng là 256 Kbit (32 Kbyte)

A1 CÁCH TRUY XUẤT DỮ LIỆU CUA EPROM:

Các EPROM đều có cách truy xuất đữ liệu như sau:

nhờ các mạch X DECODER và Y DECODER Dữ liệu ứng với địa chỉ này sẽ được đưa

đến bộ đệm ngõ ra (OUTPUT BUFFER) và chỉ được phép xuất ra khi được sự cho phép

của bộ điều khiển xuất dữ liệu (OUTPUT CONTROL) Do đó các chân OE, CE phải ở mức logic thấp (0V); các chân PGM, Vỳppẹ phải ở mức logic cao (Vcc) khi EPROM đang ở

chế độ đọc dữ liệu

SVTH : NGUYEN THAI DUGNG 11

Trang 14

fn —_—— _

Tổ chức ma trận nhớ theo cách chọn trùng phùng: địa chỉ của một tế bào nhớ được quy định bởi địa chỉ hàng và địa chỉ cột, chỉ có những tế bào nhớ mà địa chỉ hàng và địa

chỉ cột đều ở mức logic cao thì mới được chọn để đưa đữ liệu ra ngoài Để hiểu rõ hơn về

cách tổ chức ma trận nhớ theo cách chọn trùng phùng, ta hãy xem hình vẽ sau:

Các đường từ Y (cột) Các đườngtỪÄX ĐÊM

Té bao nhé (1 bit) (Hang) NGO

Trang 15

Ta nhận thấy trong hình vẽ trên thì tế bào nhớ chỉ có một bit Khi muốn số lượng

bit ở ngõ ra tăng lên thì số lượng bit trong một tế bào nhớ phải tăng lên theo, và lúc này

số lượng đường bit cũng phải tăng lên tương ứng, kéo theo số cổng đệm ngõ ra cũng phải tăng lên theo

Chẳng hạn như EPROM 2764 có § bit ở ngõ ra thì tế bào nhớ của nó phải là 8 bit,

8 bit nay được đưa đến 8 đường bit riêng biệt, mỗi đường bit cũng được nối đến một bộ đệm ngõ ra riêng biét

A2 EPROM 2732:

EPROM 2732 là một IC nhớ có dung lượng 4 Kbyte, gồm 12 đường địa chỉ, 24 chân Các chân được sắp xếp như sau:

24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 [ILILITLTITLILLIL f)] {) [i f) fw

Vcc, GND: 1a hai chân cấp nguồn cho EPROM, Vẹc nối với +5V, GND nối mass

(0V) Nguồn nuôi cho EPROM cần có độ ổn định cao Khi cấp nguồn thì phải luôn luôn

đúng cực tính, không được phép sai

CE: chip enable, chân chọn 1C Chỉ ở trạng thái chờ và cấm nạp trình thì chân này

mới ở mức logic cao, các trạng thái còn lại thì nó phải ở mức logic thấp Khi CE được đưa

lên mức logic cao thì các ngõ ra của EPROM sẽ ở trạng thái tổng trở cao, bất chấp trạng

thái logic ở các ngõ vào còn lại

GVHD : NGUYEN VIỆT HUNG Trang

Trang 16

OE/Vpp: chan nay cé hai chifc năng là cho phép xuất dữ liệu và điều khiển nạp trình Khi EPROM đang đọc dữ liệu thì chân này phải ở mức logic thấp, còn khi nạp chương trình thì chân này phải ở mức logic cao (Vụp, giá trị Vpp này được nhà sản xuất quy định)

Áo ~ A¡¡: các đường địa chỉ của EPROM, khi nạp chương trình hoặc truy xuất dữ

liệu thì đều cần các đường địa chỉ này Khi áp địa chỉ ô nhớ cần truy xuất hoặc cần nạp

chương trình vào thì các bộ giải mã hàng và giải mã cột bên trong EPROM sẽ chọn lấy tế bào nhớ ở đúng địa chỉ cần truy xuất hoặc nạp trình để từ đó dữ liệu được lấy ra (lúc truy

xuất) hoặc nạp vào (khi nạp trình)

Dạ ~ D;: các đường dữ liệu của EPROM Khi EPROM đang nạp trình thì nó có

nhiệm vụ đưa dữ liệu vào bên trong EPROM, còn khi đang đọc thì nó lại lấy dữ liệu từ

bên trong EPROM đưa ra ngoài Do khi ở trạng thái chờ thì các đường dữ liệu này sẽ ở

trạng thái tổng trở cao nên ta có thể mắc song song các ngõ ra của nhiều EPROM lại với

nhau được, điều này rất thiết thực với những ứng dụng cần nhiều bộ nhớ

EPROM 2732 có bảng trạng thái hoạt động như sau:

Standby Vin Don’t Care +5V High Z

Program Vit Vpp +5V Din Program Vit Vit +5V Dout Verify

Program Vin Vpp +5V High Z Inhibit

A3: EPROM 2764:

EPROM 2764 cé dung lượng nhớ lớn gấp d6i EPROM 2732 (8 Kbyte), nó có tất cả

là 28 chân Trong đó có 13 chân được dùng làm đường địa chỉ, 8 chân làm đường dữ liệu, các chân còn lại dùng cấp nguồn và điều khiển

Trang 17

EPROM 27128 có dung lượng nhớ là 16 Kbyte, số lượng chân cũng như cách bố trí

các chân giống hệt như EPROM 2764, chỉ có chân NC của EPROM 2764 được thay bằng chân A¡s (đường địa chỉ cuối cùng) cha EPROM 27128

EPROM 27128 có sơ đồ chân như sau:

Trang 18

Gidi thiéu v8 EEPROM (Electriccally Erasable Programmable Read Only Memory )

AT24C64 mà dé tai em sử dụng nó :

AT24C64 cung cấp 65536 bit của bộ nhớ chi doc (ROM ) có thể lập trình được và xóa

bằng điện nối tiếp , được tổ chức thành 8192 ti 8 bit (8192 x 8) EEPROM nay được tối

ưu hóa sử dụng nhiều trong ứng dụng thương mại và công nghiệp , khi cần dòng điện và

điện áp thấp AT24C64 gồm 64K EEPROM nối tiếp và phân thành 256 trang , 32 byte

từng trang

Ưu và nhược điểm của EEPROM và EPROM:

Nhược điểm EPROM :

* xóa bằng tia cực tím nên khi ta gỡ ROM ra khỏi mạch ta phải dùng chân

cắm nên mạch cũng phải dùng chân cắm => dẫn đến độ tin cậy trong quá trìh thao tác bị giảm do tiếp xúc xấu

*' Không thể tiến hành xóa từng bit nên sau mỗi lấn xóa phải lập trình lại từ đầu cho dù chỉ một bit bị lỗi

Ưu điểm EEPROM :

v Thời gian cần thiết để xóa toàn bộ bộ nhớ ngắn khoảng 10ms

* Thời gian lập trình nhanh hơn , khoảng 10ms cho mỗi từ, trong khi phải mất

khoảng 50ms khi ding EPROM

* Quá trình lập trình và xóa đều tiến hành trong mạch , nên có thể hàn trực

tiếp vào trong mạch mà không cần chân cắm => nên tránh được sự cố do tiếp xúc xấu gây ra

v EEPROM cho phép ngudi sử dụng nạp và xóa chương trình nhiểu lần mà

không mất dữ liệu khi mất nguồn cung cấp Chính vì vậy , trong để tài này

en đã sử dụng EEPROM để làm bộ nhớ cho hệ thống điều khiển của mình

v EEPROM có nhiễu loại với dung lượng khác nhau

Trang 19

Sau là bảng liệt kê các loại EEPROM loại AT24C64:

TÊN EEPROM | DUNG LƯỢNG | CHẾ ĐỘ GHI

AT24C01 1 Kbytes 8Byte trang

GVHD : NGUYEN VIET HUNG

SVTH : NGUYEN THAI DUONG

Trang 17

Trang 20

CHỨC NĂNG CAC CHAN CUA EEPROM AT24C64 :

® A2,AI,Ao :3 đường địa chỉ ngõ vào

e© SDA : dữ liệu vào nối tiếp, và nó cho phép truyền dữ liệu nối tiếp theo hai chiều

e SCL : ngõ vào xung nối tiếp , và được tích cực ở cạnh lên của xung để nạp dữ liệu vào EEPROM, còn tích cực cạnh xuống để lấy dữ liệu ra khỏi EEPROM

e WP: bdo vé ghi dữ liệu ,WP nối mass thì cho phép hoạt động viết bình thường Khi được nối lên nguồn thì chức năng ghi trên 16K bị ngăn lại, Trường hợp bỏ

trống thì được coi như nối xuống mass

SƠ ĐỒ KHỐI CỦA EEPROM AT24C64 :

Trang 21

2 KHỐI GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH :

Để máy tính và vi điểu khiển có thể giao tiếp được với nhau , thông qua cổng giao tiếp

với thiết bị ngoại vi Thông thường ta dùng cổng COMI hoặc COM2 để giao tiếp với

quang báo và có hình dạng như sau :

CỔNG COM CONG MAY IN (25 CHAN)

COM(1 OR 2) : DB9 DB25

ttltsshbhllitdddh Atte

Cổng nối tiếp RS232 là giao điện phổ biến rộng rãi nhất, nó còn gọi là cổng

COM I1, còn cổng COM 2 thường dùng tự do cho ứng dụng khác Cổng này truyền dữ

liệu dưới dạng nối tiếp theo một tốc độ do người lập trình quy định ( thường là

1200;2400;4800;9600 bps ) Loại truyén nay có khả năng dùng cho những khoảng cách

Chiều dài đữ liệu truyền đi có thể là 5,6,7 hoặc 8 bit, và kèm theo các bit start,

stop, parity để tạo thành một khung truyền (frame) Do việc truyền đữ liệu là nối tiếp

nên tốc độ truyền bị hạn chế nên nó thường không được sử dụng trong những ứng dụng

cần tốc độ truyền cao

e - Địa chỉ cơ bản của cổng nối tiếp COM 1 1a : 3F8h

e_ Địa chỉ cơ bản của cổng nối tiếp COM l1 là : 2F8h

Chọn cổng giao tiếp với thiết bị ngoài (AT89C52) :

Tuy có nhiếu phương pháp giao tiếp với thiết bị ngoài , nhưng để đạt yêu cầu về

kỹ thuật và kinh tế : phương pháp đơn giản, dễ thiết kế , tốc độ truyền nhanh, và có thể truyền dữ liệu trong khoảng cách xa

Trang 22

Nên về để tài này em chọn : giao tiếp giữa máy tính và vi xử lý AT89C52 qua cổng RS-232 nên data truyền đi lần lượt theo từng byte (8 bit) Để truyền đi được chính

xác hơn thì trước khi truyền qua vi xử lý thì máy tính phải tác động một xung để cho vi xử

lý biết sắp truyền sang và vi xử lý sẵn sàng nhận data Khi vi xử lý nhận data xong một

byte thì phải tác động một xung cho máy tính biết là đã nhận xong một byte và yêu cầu

máy tính gởi byte kế tiếp và quá trình đó cứ tiếp tục cho đến khi hết data

Chức năng các chân của cổng COM9 và COM 25 :

1 8 DCD_Data carrier detect Lối vào

2 3 RxD_Receive Data Lối vào

3 2 TxD_ Transmit Data Lối ra

4 20 DTR_Data Terminal Ready Lối ra

6 6 DSR _Data Set Ready Lối vào

7 4 RTS _Request To Send _ Lối ra

8 5 CTS_ Clear To Send Lối vào

9 22 RI _Ring Indicator Lốivào

BANG 1: chân của cổng nối tiếp máy tính

Trang 23

3 CONG GIAO TIEP VGI THIET BINGOAL:

Khối giao tiếp với máy tính ta sử dụng IC MAX232 để giao tiếp với cong COM

Phương pháp truyền dữ liệu là nối tiếp

SƠ ĐỒ KHỐI IC MAX232:

ICL232 [PDIP, CERDIP, SOIC)

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ IC MAX232:

GVHD : NGUYEN VIET HUNG LÔ TY Lane yy + Trang

x + LS peg ar A eS Ry

SVTH : NGUYEN THAI DUONG oa Ok ye 21

Trang 24

5 KHOI THANH GHI DỊCH NỐI TIẾP :

Nhận tín hiệu từ vi điều khiển để giải mã địa chỉ cho COT va chon COT cho ma tran

LED

====> Để giải mã hàng và ghi dịch nối tiếp ra cho bãng ma trận LED ta dùng IC

74LS145 để giải mã từ 4 đường ngõ vào thành 8 đường ngõ ra và IC 74LS595 , IC

74LS165 có chức năng dịch chuyển dữ liệu từ song song sang nới tiếp và đựoc nối với

PORT 1 của IC 89C52 để chọn cột Vậy muốn LED nào sáng thì ta chọn hàng đó và cho tích cực ở mức cao ,cột tương ứng của LED đó ở mức thấp

eee - ằ—

Trang 25

không được sáng Và để tài này sử dụng ma trận led 8x8 hai màu xanh, đỏ

Sơ đồ chân ma trận LED :

Cesc TC

PPP EET Ss PYYYYYY Yo 00000000—1, 000000004;

00000000—1:

000000006 —4, 00000000-—1;

0000000060—1 00000000—2:

6.1 Mat chi thi tinh thé long

Mặt chỉ thị tỉnh thể lổng còn gọi là LCD, Viết tat t¥ Liquid Crystal Display Ngay nay

LCD loại mới có đời sống từ 10.000 đến 100.000 giờ thay thế dần các mặt chỉ thị loại LED, Plasma hay huỳnh quang LCD có những lợi điểm:

- rất ít tốn điện; ca 10 „W

- chữ số hiện rõ ràng dễ đọc ở nơi có nhiều ánh sáng

- cấu trúc phẳng đẹp có độ bên cơ học cao

- có thể điều khiển trực tiếp bằng các linh kiện TTL hay CMOS

- có thể chỉ thị những dấu hiệu phức tạp

LCD cũng có những bất lợi sau:

- đời sống tương đối ngắn so với LED

- khi trời tối chỉ có thể đọc được với ánh đèn từ bên ngoài

- thời gian tắt và mở tương đối chậm

Với những tính chất như trên, LCD đươc dùng làm mặt chỉ thị cho đồng hồ, máy

tính con, máy đo digital, các đồng hồ trong xe hơi, trò chơi trẻ em

Trang 26

LCD là linh kiện thụ động, nó không phát sáng, càng dé doc hon khi chung quanh

càng sáng Ngày nay đã có LCD màu Thời gian tắt mở của LCD loại mới cũng cải tiến

nhanh hơn để dùng lam mat TiVi

Một trong những nhược điểm của LCD là nhiệt độ là việc tương đối hẹp Dưới 0

độ một ít với tính chất vật lí của tinh thể lồng, LCD đã bị “đóng băng”, nhưng với nhiệt

độ dương LCD làm việc trở lại

Quá 60” LCD cũng không làm việc Tuy nhiên hiện nay có một số hãng sản xuất

được loại LCD với nhiệt độ làm việc tới 90° va tdi -60°

6.2 Điôt phat sang -Led (light - emitting diode)

6.2.1 Đại cương và lớp chuyển tiép pn -

LED là linh kiện phổ thông của quang điện tử LED cho lợi điểm như tần số hoạt

động cao, thể tích nhỏ, công suất tiêu hao bé, không rút điện mạnh khi bắt đầu hoạt động

(như bóng đèn rút điện 10 lần nhiều hơn lúc mới cháy) LED không cần kính lọc mà vẫn

cho ra màu sắc Sự phát minh ra ánh sáng của LED trên nguyên tắc hoàn toàn khác với

bóng đèn điện, ở đấy vật chất bị đun nóng và photon được phóng thích

Những điều kiện tiên quyết để ngày hôm nay người ta có thể sản xuất khoảng

30x10? LED mỗi năm là kết qủa của việc nghiên cứu cơ bản vật lý bán dẫn, nhất là sau khi transitor được phát minh

Điốt phát quang có cấu trúc với lớp chuyển tiếp pn và cũng có đặc trưng kỹ thuật như các điốt thông thường: chiều dẫn điện và chiều không dẫn điện Tuy nhiên LED có

mức ngưỡng điện áp chiều dẫn điện cao (từ 1,6V - 3V) và có điện áp nghịch tương đối

thấp (khoảng 3V 5V)

Viyeak

down

Trang 27

Ví dụ :với cơ chế tái hợp trực tiếp giữa vùng dẫn và vùng hóa trị của GaAs cho ta :

A.= © = 900nm

AW Với h = hằng số Planck = 4,16.10 ` eVs

(eV = electron Volt)

Germanium 0,66 - - gián tiếp

Silizium 1,09 - - gián tiếp

Galium-Arsenid 1,43 910 Hồng ngoại | trực tiếp

Galium-Arsenid- 1,91 650 Đỏ trực tiếp

Phosphid

Galium-Phosphid 2,24 560 Xanh lá cây gián tiếp

silizium-Nitrit 2,5 490 Xanh datrời | gián tiếp

Gallium-Nitrit 3,1 400 Tim gián tiếp

6.2.2.Một số diết phát sáng

* Đại cương

Hầu hết những nguyên tố dùng để chế tạo diốt phát sáng đều là những ở nhóm III

và V của bảng phân loại tuần hoàn Đó là GaAs, Gap và loại hỗn hợp “ternarrius” với 3

Tùy theo sự pha tạp mà bức xạ do sự tái hợp trong GaAs có cực đại giữa 880 và 940

nm trong hổng ngoại gần, mắt không thể nhìn thấy được

Gallium-Arsemid là một vật liệu bán dẫn lý tưởng cho điện phát quang Sự tái hợp giữa

Trang 28

Trước đây người ta chế tạo led phát ánh sáng xanh da trời với SiC Tuy nhién với

vật liệu này người ta gặp rất nhiều khó khăn, như đường kính cột tinh thể SiC chỉ chiếm đến 15 mm Như thế không thể sản xuất nhiều LED trên cùng một phiến bán dẫn để giá

thành hạ Với dòng điện 20mA, LED với vật liệu SiC cho ta cường độ sánh chỉ 0,9med

Gần đây hãng Nichia (NHẬT BẢN) đã chế tạo thành công và bán rộng rãi trên thị

trường loại LED xanh da trời cực sáng với vật liệu GaN LED loại này có độ dài sóng

450nm (peak wavelength), công suất từ 1,2 đến 1,5 mW, cường độ chiếu sáng từ 1 dén 2

ed Loại này mang kí hiệu NLPB 300/310/320 (¿ = 3mm); NLPB 500/510/520(¿=5mm) Ngoài ra LED xanh lá cây mang kí hiệu NSPG500 có độ đài sóng 525nm, công suất phát

từ 1 đến 2 mW và có cường độ chiếu sáng từ 3 dén 6 ed

Ứng dụng của LED đang được phát triển cho việc chiếu sáng đèn kiểm soát giao

thông, hệ thống pin mặt trời Với đèn dây tóc bình thường 95% công suất điện được

biến thành nhiệt, chỉ có 5% dùng để chiếu sáng, các đèn tiết kiệm có gia hiệu suất lên

năm lần, tuy nhiên dễ bể và khi bể thuỷ ngân thoát ra ngoài rất độc Với hiệu suất chiếu sáng từ 200 đến 500lm/W, không dễ bể, đời sống trên 10.000 giờ LED cực sáng có thể dùng làm đèn chiếu sáng tốt Với 6 LED vàng, một LED xanh lá cây và một LED xanh

da trời kết hợp với nhau ta có ánh sáng gần như ánh sáng trắng

Từ đầu năm 1993, hãng Hewleett Packard đã bán trên thị trường thế giới loại LED

màu vàng cực sáng với vật liệu AlInGaP Với dòng điện 20 mA các loại LED mã số

HLMT - CLXX/CHXX/DLXX/DHXX có cường độ chiếu sáng từ 1,5 đến 6,5 cd với độ

dài sáng 590 nm (màu hổ phách) và 615 nm (đỏ - cam) Trong một số công việc các loại

LED cực sáng này dùng để thay thế các laser bán dẫn đắt tiền Ngoài ra nó còn được

dùng để làm đèn tín hiệu giao thông, đèn chớp trên xe hơi, thay thế bóng đèn điện thoại loại thông thường

Với độ rộng vùng cấm không thích hợp, silic trong quá khứ đã không thể dùng làm vật liệu chế tạo LED được.Nhưng từ năm 1990 một nhóm nghiên cứu người Anh (Royal British Radar Establishment) đã nhận thấy silic loại xốp (porous silicon) có thể phát sáng

được sau quá trình quang hóa với HF và được chiếu tia cực tím Người ta giải thích hiện tượng này với nguyên lý bất định của Werner Heisenberg

Ngoài ra người ta còn tìm thấy với vật liệu Poly - (p - para) - Phenylen - Vinylen (PPV) có thể dùng để chế tạo linh kiện phát sáng được gọi là LEP (Light Emtting Polymere) hay OLED với vật liệu hữu cơ Ứng dụng gần nhất của LED polime đó là mặt phát sáng sau

các màn tinh thể lồng Hãng Philips đã đạt mật độ chiếu sáng cho LED polime đến 1600

cd/m’ Ngoài ra loại transitor trường với vật liệu bán dẫn polime dang được phát triển để tổ

hợp chưng trên cùng một ma trận điểm LED polime

LED polime có ưu điểm hơn hẳn LCD là thời gian đóng/mở chỉ vài Hs góc nhìn đạt

đến 180” và nhiệt độ hoạt động đến - 400

Trang 29

6.2.3 Ung dụng và một số tính chất kỹ thuật quan trọng của LED:

LED được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quang báo: trong xe hơi, máy bay, trò

chơi trẻ em, máy anh Vi thể tích nhỏ, công suất tiêu tán thấp, thích hợp với các mạch

logic, LED có thể sử dụng để báo hiệu một linh kiện nào bị hỏng hay trạng thái của một

mạch logic Hình dưới cho ta thấy cấu trúc của một ghép quang LED loại GaAs với sóng hồng ngoại có thể được biến điệu (Modulation) đến tần số Mhz Bức xạ này thích hợp với

độ nhạy của một Phototransitor Ngã vào (điều khiển) và ngã ra (đóng, mở) hoàn toàn

được cách điện đến cả vài ngàn Volt Đời sống của LED cao hơn bóng đèn thông thường Tuổi thọ của LED khoảng 10Ẻ giờ, có nghĩa có thể đốt sáng liên tục trong 10 năm Trái với bóng đèn thường, LED không hư ngay sau thời gian 10° gid, công suất phát sáng của LED giảm đi còn một nửạ

Tùy theo loại LED mà ta có đặt trưng chiếu sáng khác nhaụ

Bức xạ của LED là đơn sắc dp là độ dài sóng có bức xạ cực đại là Â là nữa độ

rộng của khổ LED đỏ có Ậ= 20 nm bé nhất với cơ chế tái hợp trực tiếp giữa vùng dẫn

và vùng hóa trị Với độ dài sóng ngắn dân ta có trị hiệu suất bé đi (cột3)

Bảng dưới cho ta tính chất quang trọng nhất của các loại LED

20 Xanh lá cây 565 40 0,2 0,09 2,4 400

thường không thấy được, nhưng trong việc truyền tin, tự động hóa, cần có một mạch điện

làm gia tăng dòng điện diôt để trung hòa hiệu ứng nhiệt Điện áp ngưỡng của LED thay

đổi theo nhiệt độ từ -1,5mV/°C đến 2,5mV/C

Trang 30

Hình cho ta một LED có vỏ nhựa

Điều quan trọng khi sử dụng LED luôn luôn với một điện trở mắc nối tiếp

Ve _ Vp

F Ve: Điện thế nguồn

Vp : Điện thế ngưỡng của LED

Ip : Dong dién qua LED

Điện áp ngưỡng của LED có các trị số sau :

đỏ 1,6 2V cam 22 3V xanh lá cây 2,7 3,2V vàng 24 3,2V

xang đa trời 3,0 5V

Catot của LED:

- Nằm ở chân ngắn

- Phía vỏ bị cắt xén

- Nếu soi dưới ánh sáng, điện cực catot của LED lớn hơn LED đôi cho những *LED đôi ứng dụng đặc biệt ta có loại LED đôi còn gọi là DUO-LED

Chân số một thường cho LED màu đỏ, chân số 2 cho LED màu vàng/xanh và chân thứ 3

nối với Catốt Một loại khác LED được mắc song song và đối cực

* Băng chiếu sáng LED (LED Bargraph)

Trang 31

Jo 2 ?

LUAN-VAN-TOTNGHIEP _THIET KE HIEU UNG QUANG BAO DOLMAU_

Băng chiếu sáng tập hợp nhiều LED thành một chuỗi với nhiều mạch tổ hợp bên trong hay không có Sau đây là một số loại bang LED

*Băng chiếu sáng không có mạch tổ hợp bên trong:

Kích thước mỗi LED :3,§mm x Imm

*Băng chiếu sáng với mạch tổ hợp bên trong:

D6I0P: là băng chiếu sáng LED với 5 LED màu đỏ, với các bậc chiếu sáng liên tục Dòng điện tiêu thụ :15 26mA; điện áp 12 15V

Điện áp:200mV; 380mV; 560m; 740mV; 920mV cho các bậc

D620P: là băng chiếu sáng với 10 LED, màu đỏ với bậc chiếu sáng liên tục

Dòng điện tiêu thụ 30 53mA; điện áp 12 15V l

Điện áp cho các bậc chiếu sáng :110,200,290,380,470,560,740,830,920mV

D630P:băng chiếu sáng gồm 10 LED đỏ, với các bậc chiếu sáng không liên tục:

Dòng điện tiêu thụ: 30 53mA; điện áp từ 12 15V

Điện áp bậc chiếu sáng: 100,200, ,1000m V

D634P: băng chiếu sáng gồm 7 LED, xanh lá cây với các bậc chiếu sáng không liên tục

Điện áp cho các bậc chiếu sáng :

Xanh lá cây:100,200, ,700mV_

Trang 32

7: GIGI THIEU MOT SO IC TRONG LUAN VAN NAY:

CHỨC NĂNG CÁC CHÂN CỦA IC 74LS145 :

Pọ, Pị,P; ,P¿ là các ngõ vào BCD, tổ hợp trạng thái logic của 4 ngõ vào này ta sẽ được 16 trạng thái logic khác nhau ở 16 ngõ ra của IC (2 = 16 ) , nhưng IC này cho các ngõ vào BCD nên chỉ có 10 ngõ ra (0 -> 9)

Và khi 4 ngõ vào Pạ, P¡,P; ,Ps = 1010 trở đi thì tất cả10 ngõ ra đểu ở mức thấp , mức

logic [0] Vì IC này chỉ chấp nhận ngõ vào là mã BCD (0 > 9) nên ngõ ra sẽ phụ thuộc

ngõ vào -

SƠ ĐỒ CHÂN IC 74LS145 gồm :

Ó;.O,.O, Q, là các ngõ ra trạng thái phụ thuộc các ngõ vào

V , GND, dùng cấp nguồn cho IC hoạt động :

En F+t F4, Pa BCD Inputs Ũ.5U.L 0.25 UL

Qn ts Gg Outputs (Note b) Open Collactar | 15 (7.5) ULL

Trang 33

Đặc tính hoạt động DC của IC :

Vinmin = 2V : ngõ vào điện áp cao (áp dụng cho tất cả ngõ vào )

Vụw,„ = 0.7V : ngõ vào điện áp thấp (áp dụng cho tất cả ngõ vào )

Vorwax = ngõ ra điện áp thấp

= 04V lo wAx= l12mA 0.5V loiwAx= 24 mA

= 3V lot max = 80 mA

ÏwAx = ngõ vào dòng mức cao

= 20HA Vcc=max; Vịy= 2.7 V

GVHD : NGUYEN VIỆT HUNG Trang

Trang 34

IC 74LS165 là loại IC nạp dữ liệu vào song song (8 bít), xuất dữ liệu ra nối tiếp (dữ

liệu được nạp vào từ các chân A, B, H và xuất ra tuần tự tại chân Output Qy)

Chứ c năng các chân của IC 74LS165:

- Vec, GND; ding cấp nguồn cho IC hoạt động Vẹc được nối đến cực dương của

nguồn (+5V do là IC họ TTL), GND được nôi đến cực âm của nguồn (OV)

- Clock : Kung déng hé (CK)

- Clock inhibit (CKI): là chân cho phép xung CK tác động ở ngõ vào CK Khi CKI được tích cực ở mức thấp thì cho phép xung CK, khi CKI tích cực ở mức cao thì nó

cấm xung CK

Trang 35

- Shift/Load (SH/LD): ng6 vao cho phép nạp và dịch dữ liệu Khi SH/LD được tích cực ở mức thấp thì nó cho nạp dử liệu con2 khi ở mức cao thì khi đó nó cho phép

- A,B,C,D,E,F,G,H: các ngõ vào song song

- _ Serialinput: Ngõ vào nối tiếp

- Output Qy : Ngõ ra nối tiếp

- _ Output Qu \: Ngõ ra đảo nôi tiếp

SƠ ĐỒ KHỐI IC 74LS165 :

Inputs Internal

Load | Inhibit AH |G, Ga] Gy

L x x x a | a oOo h

H L L x X |Gan Gen] Gun

H L T L x L Gen! Gen

H H x x x Cho Sen) Gyo

Trang 36

Trang 37

_7.3 Giơí thiếi IC 74LS595:

IC 74LS595 là loại IC nạp đữ liệu vào nối tiếp, xuất dữ liệu ra song song (8bít), (dữ

liệu được nạp vào từ chân Serial Input (SI và xuất ra song song tại các chân Qạ,

Qs, ,Qu)

IC 74LS595 có sơ đồ chân như sau:

Chức năng các chân của IC 74LS595:

Qạ đến Q¡;: các ngõ ra song song

Qu : Ngõ ra nối tiếp

SCLR dịch\: Ngõ vào để xóa thanh ghi dịch

SCK: Xung CK ngõ vào của thanh ghi

G\: Ngõ vào cho phép ngõ ra

SI: Ngõ vào cho phép ngõ ra dịch song song Khi SĨ tích cực ở mức thấp thì cho phép nạp và khi SI ở mức cao và xung RCK ở mức thấp thì cho phép dịch song song Ở ngõ ra

RCK: Ngõ vào xung đồng hồ để cho phép lưu thanh ghi và phụ thuộc vào xung SĨ

Khi xung SI ở mức cao thì xung RCK luôn ở mức thấp thì cho phép dịch dữ liệu ra, khi xung SI ở mức thấp thìxung RCK hoạt động bình thường thì cho phép nạp dữ

liệu vào nôi tiếp lần lượt từ Qạ đến Q¡

Vẹc, GND: Dùng cấp nguồn cho IC hoạt động Vẹc được nôí đến cực dương của

nguồn (+5V do là IC họ TTL), GND được nôi đến cực âm của nguồn (0V)

SERUAL H#———kLƑ” ®-STAGE SERAL OUT

8C —1L SHIFT REDSTER ont

GVHD : NGUYEN VIET HUNG - Trang

Trang 38

Trang 39

Việc chuyển đổi trạng thái này sang trạng thái kia là do tác động của hai tín hiệu

điều khiển ở ngõ vào, đồng thời quá trình chuyển trạng thái được thực hiện vơi một tần

số nhất định

-Đặc tính làm việc của transistor ở chế độ đóng ngắt

Miền bão hòa I, miễn cắt H

-Để đảm bảo cho BỊT nằm ở trạng thái tắt thì VBE<Vy

Trang 40

- Ic=IcBo c6 gia tri rat bé

-IE =0 tai diém B

-Tại điểm B điện ápUCE=0 nên công suất tiêu hao P=Ic.UCE cũng rất nhỏ.Tại A Ic=0 nên Pc công suất bé |

-Khi diểm làm việc di chuyển từ A điến B và ngược lại,trên đường tải,trong vùng

tích cực HIjtất nhiên cũng tiêu hao công suất.song thời gian chuyển dịch rất ngắn

*Điều kiện để transistor tiến sâu vào trạng thái bão hòa

Tiêu đề	Design and Construction of a Color Changing Traffic Light System Communicating with Computer via AT89C52 Microcontroller
Trường học	University of Technology and Education, Hanoi
Chuyên ngành	Electrical Engineering
Thể loại	Graduation project
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hanoi

Định dạng
Số trang	91
Dung lượng	3,97 MB