Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận LED đa sắc ứng dụng vi điều khiển 89s52

Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận LED đa sắc ứng dụng vi điều khiển 89s52 Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận LED đa sắc ứng dụng vi điều khiển 89s52 Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận LED đa sắc ứng dụng vi điều khiển 89s52 Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận LED đa sắc ứng dụng vi điều khiển 89s52 Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận LED đa sắc ứng dụng vi điều khiển 89s52 Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận LED đa sắc ứng dụng vi điều khiển 89s52 Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận LED đa sắc ứng dụng vi điều khiển 89s52

Lời nói đầu.

Hiện nay nước ta đang trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hoa nênnhu cầu về thông tin cuộc sống hằng ngày cũng như các hoạt động chính trị,kinh tế , văn hóa …là rất cần thiết

Để đáp ứng nhu cầu trên thì một hình thức quảng cáo mới ra đời.Đóchính là hình thưc quảng cáo bằng “ bảng đèn quang báo” nhờ ứng dụng của

vi điều khiển

Bảng đèn quang báo gồm nhiều ma trận led ghép lại với nhau Mỗi matrận led hiển thị một kí tự Tùy theo chiều dài bảng đèn mà ta hiển thị nhữngbảng tin có độ dài ngắn khác nhau Các chữ trong bảng tin sẽ được hiển thịlần lượt từ trái qua phải cho tới khi nào đến kí tự cuối cùng thì nó sẽ lặp lại

từ đầu và quá trình đó được lặp lại mãi

Thấy được tầm quan trọng của Vi Điều Khiển nên chúng em có tìm hiểu

đề tài “ Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận LED đa sắc ứng dụng vi điều khiển 89S52”

Đề tài của chúng em gồm 3 phần:

Phần I: Cơ sở lý thuyết.

Phần II: Nội dung thiết kế.

Phần III: Ưu nhược điểm.

Trong quá trình thực hiện đề tài do lượng kiến thức còn hạn chế nênchúng em không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong thầy côđóng góp ý kiến để chúng em có thể ứng dụng đề tài vào thực tế

Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Cô!

1.1 Giới thiệu chung về AT89S52.

Dựa trên nguyên tắc quét ảnh màn hình ta có thể thực hiện việc hiển thịcác kí tự trên ma trận led bằng cách quét theo hang và quét theo cột Mỗi ledtrên ma trận led được coi là một điểm ảnh Địa chỉ của mỗi điểm ảnh nàyđược xác định đồng thời bởi mạch giải mã hàng và giải mã cột Trạng tháicủa các điểm ảnh được xác định nhờ dữ liệu đưa ra từ bộ vi điều khiểnAT89S52

AT89S52 có 8 kb Flash ROM trên chip, khi chân /EA đặt ở mức logiccao (+5v) thì VĐK sẽ thực hiện chương trình bộ nhớ trong Khi /EA đặt ởmức logic thấp ( 0v) thì VDK thực hiện chương trình ở bộ nhớ ngoài ,AT89S52 có 256 bytes RAM nội, 32 bytes thấp của bộ nhớ nội dùng cho cácthanh ghi, 128 bit có chứa các byte định địa chỉ theo bit từ 20H đến 2FH.AT89S52 có chứa 3 bộ đếm /định thời (timer/counter) 16 bit đượcdùng cho việc định thời hoặc đếm sự kiện

AT89S52 chứa 1 port nối tiếp phục vụ cho việc trao đổi thông tin vớicác thiết bị có khả năng giao tiếp nối tiếp như máy tính( qua cổng COM)…AT89S52 có chứa 6 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên,1 bộ giao động trênchip, nó thường được nối với bộ giao động thạch anh có tần số lớn nhất là33MHz, thông thường là 12 MHz

AT89S52 dùng nguồn 1 chiều có dải điện áp từ 4v -5,5v được cấp quachân 40 và chân 20

1.2 Sơ đồ khối và chức năng các khối của 8052.

Bộ vi điều khiển AT89S52 gồm các khối chức năng sau đây:

+ CPU( Central Processing unit ) bao gồm:

- Thanh ghi tích lũy A

- Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia

- Đơn vị logic học ALU( Arithmetic Logical Unit)

- Thanh ghi từ trạng thái chương trình ( PSW: Program SttatusWorl)

- Bốn băng thanh ghi

- Con trỏ ngăn xếp

+ Bộ nhớ chương trình( bộ nhớ ROM) gồm 8 Kb Flash.

+ Bộ nhớ dữ liệu ( Bộ nhớ RAM ) gồm 256 Bytes.

Bộ UART ( Universal Ansynchrous Receiver and Transmitter) cóchức năng truyền nhận nối tiếp, AT89S52 có thể giao tiếp với cổng nốitiếp của máy tính thông qua bộ UART

+ Ba bộ timer/count 16 bit: thực hiện các chức năng định thời và đếm sự

kiện

+ WDM ( Watch Dog Timer ) : được dùng để phục hồi lại hoạt động của

CPU khi nó bị treo bởi một nguyên nhân nào đó

+ Khối diều khiển ngắt : với 2 nguồn ngắt ngoài và 4 nguồn ngắt trong.

+ Bộ lập trình ( ghi chương trình lên flash ROM ): cho phép người sử

dụng có thể nạp chương trình cho chip mà không cần bộ nạp chuyêndụng

+ Bộ chia tần: với hệ số chia là 12.

+ Bốn cổng xuất nhập: với 32 chân.

1.3 Sơ đồ chân và chứa năng các chân của AT89S52.

Đối với 8051, chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất nhập,cũng như các Port khác Port 1 có thể xuất nhập theo bit và theo byte.

Riêng dòng 89xx, ba chân P1.5,P1.6,P1.7 được dung để nạp ROM theochuẩn ISP; hai chân P1.0 và P1.1 được dùng cho bộ timer

1.3.3 Port 2( P2.0-P2.7)

Port 2 ngoài chức năng là cổng vào / ra nhủ Port 0 và Port 1 còn là bytecao của bus địa chỉ khi sử dụng bộ nhớ ngoài.

1.3.4 Port 3( P3.0-P3.7).

Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất nhập còn có một chức năngriêng cụ thể như sau:

Chức năng

Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp

Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp

Ngắt bên ngoài 0

Ngắt bên ngoài 1

Ngõ vào của Timer/count 0

Ngõ vào của Timer/count 1

Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

1.3.5 Chân /PSEN( Program Store Enable)

/PSEN là chân điều khiển đọc chương trình bộ nhớ ngoài, nó được nốivới chân /OE để cho phép đọc các byte mã lệnh trên ROM ngoài /PSEN sẽ

ở mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh Mã lệnh được đọc từ bộ nhớ ngoàiqua bus dữ liệu (Port 0) thanh ghi lệnh để được giải mã

Khi thực hiện chương trình trong ROM nội thi /PSEN ở mức cao

1.3.6 Chân ALE ( Address Latch Emable).

ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ có tần số bằng 1/6 tần số daođộng của vi điều khiển Tín hiệu ALE được dùng để cho phép vi mạch chốtbên ngoài như 74373, 74573 chốt byte địa chỉ thấp ra khỏi bus đa hợp địachỉ /dữ liệu( Port0)

1.3.7 Chân /EA( External Access).

Tín hiệu /AE cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hayngoài vi điều khiển Nếu /AE ở mức cao( nối với Vcc) thì vi điều khiển thihành trong ROM nội Nếu /AE ở mức thấp( nối với GND ) thì vi điều khiểnthục hiện chương trình từ bộ nhớ ngoài

1.3.8 RST( Reset).

Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051 Khi tín hiệu này đượcđưa lên mức cao ( trong ít nhất 2 chu kì máy) , các thanh ghi trong bộ vi diềukhiển được tải những giá trị thích hợp để khởi đọng hệ thống

1.3.9 XTAL1, XTAL2.

AT89S52 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với bộdao đọng thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHz, thông thường là 12MHz

1.3.10 Vcc,GND.

AT89S52 dùng nguồn một chiều có dải điện áp từ 4V đến 5.5 V đượccấp qua chân 40 và 20.

1.4 Mạch tạo dao động và Reset.

1.4.1 Mạch tạo dao động.

AT89S52 có một bộ chia tần bên trong chip , bộ này sẽ cấp xung clockcho các khối trên chip từ nguồn dao động bên ngoài qua 2 chân XTAL1 vàXTAL2

Bộ chia tần có thể hoạy động ở hai chế độ :

Chế độ X1: ( chế độ mặc định)

Ở chế độ này tần số thạch anh được chia 12 lần, nghĩa là một lệnh đượcthực hiện trong một chu kì máy và tần số thạch anh là 12 MHz thì thời gianthực hiện lệnh đó sẽ là 12 (us)

Mô tả

0: Hệ số chia là 12(chế độ X1).

Mô tảKhông sử dụng

Cho phép đặt hệ số chia cho tần số xungclock khi truy xuất ngoại vi:

0: Hệ số chia là 12(chế độ X1)

1: Hệ số chia là 6(chế độ X2)

1.4.2 Mạch reset.

Có 4 cách để reset AT89S52 lần lượt là: reset khi cấp nguồn, reset bởiWDT, reset bằng phần mềm, reset bằng mạch ngoài qua chân RST.

Trong một hệ thống gồm nhiều vi mạch khả trình thì một mạch resettích hợp cả 2 cách reset khi bật nguồn và reset bởi mạch ngoài thường được

sử dụng

Phần 2: Nội dung thiết kế.

2.1 Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận LED đa sắc.

Yêu cầu:

- Mạch điện tử được thiets kế trên máy tính bằng phần mềm chuyên dụng

- Xây dựng bộ mã font gồm 26 chữ cái không dấu( A-Z) và 10 chữ số (0-9)

- Hệ thống hiển thị lần lượt từng chữ cái và chữ số với 3 màu xanh, đỏ ,vàng

2.2 Sơ đồ khối

- AT89S52 : là bộ VĐK có nhiệm vụ đưa tín hiệu ra điều khiển ma trận LED

hoạt động

- Mạch giải mã : có nhiệm vụ giải mã tín hiệu lấy ra từ VĐK.

- Bộ đệm : có nhiệm vụ lấy tín hiệu được giải mã đưa lên ma trận LED.

2.3 Cách quét LED.

Tại một thời điểm thì chỉ có trạng thái của một điểm ảnh được xác

định Để xác định các trạng thái và địa chỉ điểm ảnh tiếp theo thì các điểm

ảnh còn lại sẽ chuyển về trạng thái tắt( led đang sáng sẽ chuyển về trạng thái

tắt dần ) Vì thế hiện thị được toàn bộ hình ảnh của ma trận led ta có thể quét

ma trận led 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 nếu tốc độ quét

rất lớn thì sẽ không nhận ra được sự thay đổi của đèn mà sẽ thấy được toàn

bộ hình ảnh càn hiển thị

AT89S52

Mạch Giải Mã Hàng

Mạch Giải Mã Cột

Bộ Đệm

Bộ Đệm

Ma Trận LED

Để thực hiện việc đó ta thiết kế ma trận led như sau:

Sở đồ nguyên lý của ma trận led 8x8

Các led trên cùng một hàng được nối chân dương với nhau

Các led trên cùng một cột được nối chân âm với nhau

Trạng thái của mỗi led được quyết định bởi tín hiệu điện áp 5v đưa vàođòng thời cả 2 chân

VD : Để led sáng thì điện áp 5v phải đưa vào chân dương còn chân âmnối mass Led tắt thì không có điện áp nối vào chân dương

2.4 Sơ đồ nguyên lý.

Trong khi bộ giải mã cột chọn hang thứ nhất thì bộ giải mã hàng sẽquét lần lượt hết 8 hàng của từng màu một, dữ liệu được đưa vào sẽ xác địnhtrạng thái của tất cả các hàng ở cột 1.

Tiếp tục quét cột thứ 2 bộ giải mã hàng lại đưa dữ liệu vào lần lượt hết

8 hàng của mỗi màu và quyết định trạng thái của tất cả các đèn ở cột 2

Quá trình cứ như vậy cho tới khi quét hết 8 cột của mỗi màu

2.5 Sơ đồ mạch in.

2.6 Chương trình điều khiển cho AT89S52.

// mang cac hang, du lieu muc thap

cot[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};//mang cot, du lieu ra muc thap

//mang 26 chu cai va 10 chu so

unsigned char code hang[]={

0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, // xoa matran

0X03,0X01,0XEE,0XEE,0X01,0X03,0XFF,0XFF,//A

0X00,0X00,0X76,0X76,0X76,0X89,0XFF,0XFF,//B

0x00,0x00,0x7E,0X7E,0X81,0XC3,0XFF,0XFF,//D

0X00,0X00,0X66,0X66,0X66,0X66,0XFF,0XFF,//E

0X00,0X00,0XE6,0XE6,0XE6,0XFE,0XFF,0XFF,//F

0X81,0X00,0X7E,0X5E,0X18,0X19,0XFF,0XFF,//G

0X00,0X00,0XEF,0XEF,0X00,0X00,0XFF,0XFF,//H

0X7E,0X7E,0X00,0X00,0X7E,0X7E,0XFF,0XFF,//I

0X3E,0X7E,0X00,0X80,0XFE,0XFE,0XFF,0XFF,//J

0X00,0X00,0XE3,0XC9,0X9C,0X3E,0XFF,0XFF,//K

0X00,0X00,0X7F,0X7F,0X7F,0X3F,0XFF,0XFF,//L

0X00,0X01,0XFB,0XFB,0X01,0X00,0XFF,0XFF,//M

0X00,0X01,0XE7,0XCF,0X80,0X00,0XFF,0XFF,//N

0X81,0X00,0X7E,0X7E,0X00,0X81,0XFF,0XFF,//O

0X00,0X00,0XF6,0XF6,0XF0,0XF9,0XFF,0XFF,//P

0X81,0X00,0X5E,0X3E,0X00,0X81,0X7F,0XFF,//Q

unsigned char code hang_wellcome[]={

0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,

0X00,0X00,0X66,0X66,0X66,0X66,0XFF,0XFF, //E

0X00,0X00,0X7F,0X7F,0X7F,0X3F,0XFF,0XFF, //L

0X00,0X00,0X7F,0X7F,0X7F,0X3F,0XFF,0XFF, //L

0X81,0X00,0X7e,0X7E,0X3C,0XBD,0XFF,0XFF, //C

0X81,0X00,0X7E,0X7E,0X00,0X81,0XFF,0XFF, //O

0X00,0X01,0XFB,0XFB,0X01,0X00,0XFF,0XFF, //M

0X00,0X00,0X66,0X66,0X66,0X66,0XFF,0XFF, //E0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,

0XFC,0XFE,0X00,0X00,0XFE,0XFC,0XFF,0XFF, //T

0X81,0X00,0X7E,0X7E,0X00,0X81,0XFF,0XFF, //O

0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,

0X00,0X00,0XEF,0XEF,0X00,0X00,0XFF,0XFF, //H0x03,0x01,0xee,0xee,0x01,0x03,0xff,0xff, //A

0X80,0X00,0X7F,0X7F,0X00,0X80,0XFF,0XFF, //U

0X7E,0X7E,0X00,0X00,0X7E,0X7E,0XFF,0XFF, //I

0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF

};

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

unsigned char code hang_start[]={

0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,

0XB9,0X70,0X66,0X66,0X0D,0X9F,0XFF,0XFF,

0XFC,0XFE,0X00,0X00,0XFE,0XFC,0XFF,0XFF,

unsigned char code hang_end[] = {

0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF

};

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

unsigned char code hang_thanks[] = {

for (n=1;n<=10; n++) //LAN LUOT HIEN THICAC SO TU 9 VE 0

{

for(o=0; o<=50; o++) // QUYET MOI SO

50 LAN

for (l=m;l<m+8; l++){

if (m==80)m=0;

}///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

k=0;

while(k!=128){

k++;

for(n=0; n<5; n++)//quyet mot chu 50lan

for(l=0;l<8;l++){

P3 = 0XFF;

P0 = 0XFF;

}}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

k=0;

while(k!=64){

k++;

for(n=0; n<5; n++)//quyet mot chu 50lan

for(l=0;l<8;l++){

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

k=0;

while(k!=312){

k++;

for(n=0; n<5; n++)//quyet mot chu 50lan

for(l=0;l<8;l++){

P2=cot[l];

if (k<78)P3=hang[l+k];

if (k>=78 && k<=156)P1 = hang[l+k];

if (k>156){

P1 = hang[l+k];

P3=hang[l+k];

}delay(60); // xoa ma tran saumoi lan quyet

trang led ke ben bi nhieu

P2 = 0XFF;

P3 = 0XFF;

P0 = 0XFF;

}}//*/

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

k=0;

while(k!=72){

k++;

for(n=0; n<5; n++)//quyet mot chu 50lan

for(l=0;l<8;l++){

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

k=0;

while(k!=56){

k++;

for(n=0; n<5; n++)//quyet mot chu 50lan

for(l=0;l<8;l++){

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

}

2.7 Hình ảnh mạch thực tế.

Phần 3 Kết Luận.

3.1 Ưu điểm của mạch.

Mạch hiển thị sử dụng led matrix có rất nhiều ứng dụng Ví dụ nhưdung để quảng cáo với các hiệu ứng cho chạy chữ từ trái qua phải, từ phảiqua trái … tùy theo mục đích của người sử dụng mà có thể hiển thị nhữngdòng chữ và cách quét chữ phù hợp với mục đích sử dụng

3.2 Nhược điểm.

Đề tài của chúng em mới dungef lại ở đồ án môn học nên để đưa đề tàivào ứng dụng thực tế thì vẫn còn rất nhiều hạn chế như: mạch chỉ có thểhiển thị từng chữ cái một nên để đọc thành một dòng chữ có ý nghĩa thì taphải đọc lần lượt từng chữ một chứ không đọc được ngay cả dòng chữ

3.3 Hướng cải thiện.

Để đưa đề tài này vào ứng dụng được trong thực tế thì chúng em cầnlàm mạch với nhiều led matrix ghép lại với nhau sao cho khi hiển thị cácđoạn văn bản hay dòng chữ bất kì thì người sử dụng có thể hiểu được ýnghĩa của nó

Phần 1: Cơ sở lý thuyết.

1.1 Giới thiệu chung về AT89S52.

1.2 Sơ đồ khối và chức năng các khối của 8052.

1.3 Sơ đồ chân và chứa năng các chân của AT89S52.

1.3.1 Port 0( P0.0-P0.7).

1.3.2 Port 1( P1.0-P1.7).

1.3.3 Port 2( P2.0-P2.7)

1.3.4 Port 3( P3.0-P3.7).

1.3.5 Chân /PSEN( Program Store Enable)

1.3.6 Chân ALE ( Address Latch Emable).

1.3.7 Chân /EA( External Access).

Phần 2: Nội dung thiết kế.

2.1 Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận

2.2 Sơ đồ khối

2.3 Cách quét LED.

2.4 Sơ đồ nguyên lý.