Thiết kế và ứng dụng mạch quang báo dùng vi điều khiển

Vi điềukhiển có khả năng như một máy vi tính , nhưng có ưu điểm đặc biệt về kíchthước rất nhỏ nên đã xâm nhập sâu hơn vào các thiết bị đo lường , điềukhiển tự động hoá và đặc biệt vào cá

LỜI NÓI ĐÂU

Năm 1971 với sự ra đời của Vi xử lý (Microprocessor)- bộ phận xử lý trung

tâm đế xử lý lệnh đã đánh dấu bước phát triển vượt bậc của cuộc cách mạngkhoa học kỹ thuật hiên đại Ban đầu vi xử lý với 4 bit dữ liệu sau đó đãphát triển thành 8 bit(8080,8085,8088),16 bit(8086,80286), 32bit(80386,80486) và 64 bit(80586)

Trên cơ sở phát triển của kỹ thuật vi xử lý người ta đã chế tạo được các máy

vi tính cá nhân ,các thệ hệ máy vi tính với công nghệ cao theo đó được phátminh đã tạo ra sự bùng nổ thông tin vì máy tính đã xâm nhập vào hầu hếtcác lĩnh vực khoa hoc kỹ thuật, truyền thông với mạng toàn cầu và đời sống

xã hội

Vi điều khiển(Microcontroller) là một vi mạch tích hợp lớn có kích thước

nhỏ( rộng cỡ 2cm,dài từ 3-8 cm,với số chân từ 18,28,40,48,64) Vi điềukhiển có khả năng như một máy vi tính , nhưng có ưu điểm đặc biệt về kíchthước rất nhỏ nên đã xâm nhập sâu hơn vào các thiết bị đo lường , điềukhiển tự động hoá và đặc biệt vào các thiết bị của đời sống hàng ngày nhưđồng hồ thời gian , đồng hồ báo giờ , đầu máy ghi âm và phát âm hay pháthình một ứng dụng của vi điêù khiển mà chúng em muốn đề cập tới đó làcác bảng đèn , áp phích quảng cáo hay là bảng quang báo với kỹ thuât lậptrình đa dạng cho vi điều khiển ta có những bảng quang báo đáp ứng nhu cầuthẩm mỹ và thông tin quảng cáo trong thời đại công nghiệp hiện nay

Sau thời gian tìm hiếu và học tập với môn học Kỹ thuật Vi Xử Lý chúng em

được giao nhiệm vụ làm đồ án môn học với đề tài:

“ Thiết kế và ứng dụng mạch quang báo dùng vi điều khiến”

Dưới sự giảng dạy và hướng dẫn của thày giáo Đặng Văn Khanh đến nay

chúng em đã hoàn thành đề tài được giao Rất mong được sự ủng hộ của quýthày cô và các bạn

Chúng em xin chân thành cám ơn!

Hưng Yên ngày tháng năm 2008

Chương 1: Các khối và chức năng các khối

1.1/ Sơ đồ các khối trong mạch

1.2/Chức năng nhiệm vụ các khối

Chưong 2: Co’ sỏ’ lý thuyết thiết kế mạch

2.1/ Sự lưu ảnh của mắt

2.2/ Giới thiệu về ma trận led 8x8

2.3/ Giới thiệu về IC89C51

2.4/ Bộ ghi dịch (IC74HC164)

2.5/ Giới thiệu về các IC đệm dòng

2.5.1/ Transistor C2383

/ IC 74HC245/ IC ULN28Ọ3

Chương 3: Thiết kế sơ đồ nguyên lý của mạch quang báo.

3.1/ Khối nguồn

3.2/ Khối điều khiển và đệm dòng

3.3/ Khối quét cột và hiển thị

Chuơng 4: Thiết kế sơ đồ board

4.1/ Sơ đồ board khối điềukhiển và đệm dòng

4.2/ Sơ đồ board khối ghi dịch

Chương 5: Chương trình điều khiển

5.1/ Lưu đồ thuật toán

5.1.1/ Lưu đồgiải thuật lập trình cho vi điều khiến AT89C51

5.1.2/ Lun đồ thuật toán điều khiển từ xa

5.2/ Mã nguồn chương trình điều khiến

Nhận xét của giáo viên hưóng dẫn

Hưng Yên, ngày Thảng

ĐÊ TÀI: THIẾT KÉ VÀ ỨNG DỤNG MẠCH QUÁNG BẢO DÙNG VI ĐIÊU

KHIỂN

Hai sử dụng bộ ghi dịch 74164 tạo bit dịch để xuất mã quét cột của ma

trận led.Trong phương án này có ưu điểm hơn phương án 1 là không hạnchế số cột cần được quét của ma trân led ,ví dụ có n led ma trận cần nIC74164 quét được 8.n cột,trong khi nếu ta dùng phương án 1 thì chỉ quétđược 8 ma trận led tương ứng với 64 cột Nhưng có hạn chế là nêu dùng

IC 74164 để quét cột thì chi phí cho mạch sẽ đăt hơn, Neu mạch quangbáo của ta sử dụng nhỏ hơn hoặc bằng 8 ma trận led thì sử dụng phương

án 1 là tối ưu,Chúng em đã chọn phương án dùng IC74164 tạo bit dịch để xuất mã quét

led Nội dung hiến thị là dòng chữ:

2/ Mục đích thiết kế

- Phát huy những thành quả ứng dụng của kỹ thuật vi điều khiển tạo ranhững sản phẩm có tính ứng dụng cao vào đời sống xã hội đang pháttriển không ngừng

- Việc thực hiện đề tài giúp chúng em rèn luyện kỹ năng thực hành tiếpcận với thực tế và đây cũng là cơ hội đế kiểm chứng nhứng kiến thức

đã được học

Phần 2: Thiết kế mạch

Chưong 1: Các khối và chức năng các khối

1.1/ Sơ đồ các khối trong mạch:

BẢNG MA TRẬN LED (KHỐI HIỂN THỊ)

KHỐI ĐỆM DỮLIỆƯ

KHỐI NGUỒN

KHỐI ĐIỀU KHIỂN

1.2/ Chức năng và nhiệm vụ các khối:

1.2.1/ Khối nguồn: có nhiệm vụ cung cấp năng lượng hoạt động cho các

khối điều khiển, khối đệm dữ liệu và bảng ma trận led Nguồn cung cấp chotoàn mạch quang báo là nguồn một chiều có độ lớn 5V

1.2.2/ Khối điều khiển: có vai trò quan trọng đối với sự hoạt động của mạch

quang báo, chương trình hiển thị thông tin trên bảng ma trận led do khốiđiều khiến đảm nhận thực hiện thông qua IC89C51

1.2.3/ Khối đệm dữ liệu: tín hiệu điều khiền được xuất ra từ khối điều khiển

sẽ được đưa tới khối đệm dữ liệu đế khuêch đại tín hiệu điều khiển qua các

IC đệm dòng đảm bảo đủ dòng của tín hiệu điều khiển cho bảng ma trận led.1.2.4/ Khối hiển thị: Là bảng ma trận led có kích thước(16 hàng X 64 cột) cónhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu điều khiển hiển thi nội dung thông tin mà ngườidùng muốn hiển thị, nội dung đó đã được lập trình bằng phần mềm ở khốiđiều khiến

Chương 2: Co’ sở lý thuyết thiết kế mạch 2.1/ sự lưu ảnh của mắt:

Mắt người có khả năng lưu hình ảnh vừa quan sát trong khoảng thời gian

0,1 s, nghĩa là khi quan sát hình ảnh mới thì hình ảnh cũ trước đó vẫn tồn tạitrong khoảng 0,ls được lưu trên võng mạc nên trong kỹ thuật trình chiếuphim ảnh các nhà kỹ thuật đã lợi dụng đặc điểm của mắt sử dụng phát 24hinh/s để tạo cảm giác những hình ảnh đó là liên tục mà thực chất đó chỉ lànhững hình ảnh rời rạc được phát với tốc độ 24 hình/s

Khi thiết kế bảng quang báo người ta cũng lợi dụng khả năng lưu ảnh và sự

phân giải của mắt đế tạo ra những bảng quang báo có kích thước khác nhauphù hợp với mục đích sử dụng và tính toán sao cho mắt người quan sat đượcsắc nét nhất Trong bảng quang báo sử led ma trận ta phải tính toán thời gianquét led hợp lý để khi xuất dữ liệu hiển thị mắt người quan sát được hìnhảnh trôi qua là liên tục

2.2/ Giói thiệu về ma trận led cố’ 8x8:

thực tế:

Đèn led kiểu ma trận hay ma trận gồm nhiều diot phát quang(LED)

Được mắc theo kiểu ma trận theo hàng và cột như hình vẽ:

Ạ +5V

Các đường dây hàng được mắc với các bit của một cống và các đường dây

cột được mắc với các bit của một cổng khác

- Một diot sẽ phát sáng khi có đồng thời hai tín hiệu:

+ tín hiệu dương trên đường dây hàng mắc với anot của diot

+ tín hiệu âm trên đường dây cột mắc với katot của diot

Các diot của ma trận diot sẽ sáng lần lượt theo kiểu quét theo từng hàng và

tùng cột Vì thời gian quét cả ma trận theo các hàng và các cột tương đốingắn trên 24h/s nên mắt ta quan sát thấy các diot sáng đồng thời và cho mộtbức tranh sáng của cả ma trận 8x8 diot

Muốn điều khiến một ma trận diot hiển thị một số hay một chữ, ta phải:

- Xây dựng các điểm (hay diot) sáng theo hình chữ hay hình số đó theo

ma trận gồm các hàng và các cột Mỗi chữ số hay mỗi ký tự chiếmmột ma trận Neu có chuỗi chữ số cho một con số hay chuỗi ký tựphải có nhiều ma trận led ghép lại hay bảng dữ liệu

- tạo bảng dữ liệu theo các hàng với các bit tương ứng với diot sáng

- Viết chương trình đế:

+ Đọc bảng giá trị của một hàng để đưa dữ liệu 1 ra một bit của cổngmắc với đường dây hàng đó vào các anot của diot mắc với đường dây hàng.+ Đưa tín hiệu 0 ra các bit của cổng mắc đường dây cột, nếu anot nào

có tín hiệu 1 diot đó sẽ sáng

+ Tiếp tục quét các hàng rồi đưa tín hiệu 0 ra các cột, cho tới khi cáchàng được quét xong

Ví dụ ta muốn hiến thị chữ “T” trên ma trận Khi đó các diot trên cột, cột 8

và hàng 8 sáng Muốn như vậy thì các bit thuộc cổng PO và P1 đều ở mức 1như vậy thì toàn diot trong ma trận led sẽ sáng Như vậy ta không thể điềukhiển ma trận led bằng cách hiển thị tĩnh mà phải dùng cách hiển thị động,

đó là phương pháp quét led nghĩa là cấp tín hiệu điều khiến theo dạng xungquét cho các hàng và các cột cần được hiển thị

Giả sử thời gian quét từ cột 1 đến cột 8 là một chu kỳ và để đảm bảo cho mắt

quan sát các led sáng đều và không bị nhấp nháy thì tần số quét nhỏ nhất chomột chu kỳ là 50 hz

Để hiển thị chữ “T” ta có thể mô tả được các bước quét trong một chu kỳ

như sau:

+ Bước 1: P0.3=l, P0.4=1,P1.0=1

+ Bước 2: P0 3=1, P1 1=1+ Bước 3: P0.3=l, P1.2=l+ Bước 4: P0.3=1;P0.4=1;P0.5=1

Led hàng 4, hàng 5 cột 1 sáng

Led hàng 4 cột 2 sángLed hàng 4 cột 3 sángled hàng 4, 5,6,7,8 cột 4 sángP0.6=1;P0.7=1;P 1.3=1

+ Bước 5: P0.3=l; p 1.4=1

+ Bước 6: P0.3=1;P1.5=1+ Bước 7: P0.3=1;P0.4=1; p 1.6=1+ Bước 8: quay trở lại bước 1

led hàng 4 cột 5 sáng

led hàng 4 cột 6 sángled hàng 4,5 cột 7 sáng

Với việc hiển thị chữ “T” trên ta chỉ cần sử dụng một ma trận led 8x8 do đó

chúng ta có thể sử dụng trực tiếp các bít của cổng vi điều khiển AT89C51Đối với một bảng quang báo thì cần có nhiều hàng, nhiều cột Một trong cáccách để điều khiến quét cột khi số cột cần quét là lớn và số cống củaAT89C51 không đáp ứng đủ thì chúng ta có thể dùng bộ ghi dịch 74HC164

để điều khiển quét cột Khi đó tín hiệu quét hàng được lấy ra từ các cổng của

vi điều khiển(tùy thuộc vào số hàng led ma trận tra sử dụng trong bảngquang báo mà cần đến 1,2 hoặc 3 cổng) Tín hiệu quét cột được lấy từ đầu racủa bộ ghi dịch 74HC164

Tín hiệu quét cột sẽ dịch theo từng xung clock do người lập trình tạo ra Cứ

sau mỗi một xung thì một cột được dịch, đồng thời vào thời điểm mỗi cộtđược dịch thì dữ liệu cần hiển thị tương ứng cũng được đưa ra hàng Nhưvậy đế hiển thị được thông báo thì xung dịch và dữ liệu phải được xuất đồngbộ

Theo ví dụ hiển thị chữ “T” trên thì cần xuất ra cổng PO các mã chữ:

18h,08h,08h,0f8h,08h,08h, 18h,00h ^

+Bước 1: xuất mã 18h ra cống PO đồng thời cột 1 của ma trận led được tích

cực nhờ có xung clock va bộ ghi dịch

Tương tự đến bước 8: xuất mã 18h ra cổng PO đồng thời cột 8 được tích cực

Quá trình tạo bảng mã được mô tả trong bảng:

18h 08h 08h f8h 08h 08h 08h OOh

Quá trình quét led xảy ra rất nhanh(tính bằng micro giây cho mỗi cột) nên

mắt có cảm giác các ĩed đồng thời được sáng

Gọi t là thời gian cho một xung dịch:

Như vậy thời gian để dịch một xung clock là: t= 1/50 Hz = 0,02s = 20 ms.

Quá trình quét cột như vậy xảy ra rất nhanh tính bằng ms cho mỗi cột do đómắt ta có cảm giác các led được sáng đồng thời

2.3/ Giới thiệu về vi điều khiển AT89C51:

Vi điều khiển 8051 được chế tạo theo cấu trúc của một hệ vi tính gồm các

khối có sơ đồ sau:

ExternalInterrupts

- Bộ xử lý trung tâm CPU (Central Processor Unit): dùng để điều khiểntoàn vi mạch trong việc thực hiện lệnh và xử lý số học , logic

- Bộ nhớ RAM bên trong: (128 byte cho 8051) dùng làm các thanh ghithông dụng, đặc biệt SFR và xử lý bít đế ghi nhớ dữ liệu cho chươngtrình

- Các cống trao đổi tin vào ra dữ liệu va địa chỉ P0 - P2: dùng trao đổitin song song về địa chỉ và dữ liệu (D0- D7) như sau:

+ cổng PO: trao đổi tin về dữ liệu (DO- D7) hay khi có bộ nhớ ngoài mởrộng, trao đổi tin về địa chỉ thấp (A0-A7) (cùng với tín hiệu chốt địa chỉALE đưa qua vi mạch chốt) và dữ liệu song song D7-D0+ cổng P2: trao đổi tin về dữ liệu (D0-D7) hay địa chỉ cao(A8-A15) khi

có bộ nhớ ngoài mở rộng

+ cổng P1: trao đổi tin về dữ liệu song song D7-D0

- Cổng trao đổi tin nối tiếp : dùng trao đổi tin nối tiếp nhận vào từ chânRXD và đưa ra truyền tới chân TXD

- Khối định thời gian bộ đếm Timer/Counter 0,1 và 2: dùng để định thờigian và đếm xung ngoài vào các chân T0,T1,T2

- Khối điều khiển ngắt chương trình: dùng để ngắt chương trình khi cóđếm tràn hay có xung ngoại

Như vậy, vi mạch VDK nói chung và VDK 8051 là một hệ vi xử lýbao gồm các khối CPU, bộ nhớ (RAM,ROM), cống vào ra(songsong,nối tiếp), bộ định thời gian, đếm và điều khiển ngắt chươngtrình

Vi điều khiển 8051 là vi mạch tích hợp mật độ lớn có 40 chân Sơ đồ chân

của chúng như hình 1 -1:

số 40 chân trên chia thành các nhóm: nguồn nuôi, điều khiển ,các tin hiệu

địa chỉ, dữ liệu

+ Nguồn nuôi 5V (chân số 40)+ Nối đất (chân số 20): đế nuôi vi mạch

2/ Nhóm chân điều khiển: Nhóm này còn phân biệt các tin hiệu vào ra.

a/ Nhóm tín hiệu vào điều khiển+ XTAL1 (chân số 18) và XTAL2 (chân số 19): nối tinh thể thạch anh cho

máy phát xung nhịp chu trình

+ RST (RESET):(chân số 9) nối chuyển mạch để xóa về trạng thái ban đầu

hay khởi động lại

+ /EA/CPP:(chân số 31) chọn nhớ ngoài (nối đất) hay nhớ trong (nối nguồn

nuôi 5V)

+ T2 hay P1.0:(chân số l)tín hiệu vào đếm cho Timer2/Counter2

+ T2EX:(chân số 2) tín hiệu vào ngắt ngoài+ /INTO hay P3.2:(chân số 12) tín hiệu vào gây ngắt ngoài 0 cho vi điều

khiển 8051

+ /INT1 hay P3.3:(chân số 13) tín hiệu vào gây ngắt ngoài lcho vi điều

khiển 8051

+T0 hay P3.4:(chân số 14) tín hiêu vào đếm cho TimerO/CounterO

+ TI hay P3.5:(chân số 15) tín hiệu vào đếm cho Timerl/Counterl

b/ Nhóm tín hiệu ra điều khiên+ ALE//PROG:(chân số 30) dùng để đưa tín hiệu chốt địa chỉ (ALE) khi có

nhớ ngoài hay điều khiển ghi chương trình /PROG

+ /PSEN :(chân số 29) dùng đế đưa tín hiệu điều khiến đọc bộ nhớ chương

trình ROM ngoài

+ /WR hay P3.6(chân số 16) để đưa tín hiệu ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài

+/RD hay P3.6:(chân số 17) để đưa tín hiệu đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài,c/ Nhóm các tín hiệu địa chỉ ,dữ liệu

+ Cổng vào ra địa chỉ/ dữ liệu P0 hay P0.0- P0.7:(chân số 39 - 32) dùng để

trao đổi tin về dữ liệu (D0 - D7) vào /ra song song hoặc đưa ra các địa chỉthấp (A0 - A7) theo chế độ dồn kênh (kết hợp với tín hiệu chốt địa chỉALE)

+ Cổng vào ra địa chỉ/dữ liệu P2 hay P2.0 - P2.7 :(chân số 21 - 28) dùng để

trao đối tin song song về dữ liệu (D0 D7) hoặc đưa ra các địa chỉ cao(A8

-AI 5)+ Cổng vào ra dữ liệu P1 hay P1.0- p 1.7:(chân số 1- 8)dùng để trao đổi tin

song song về dữ liệu (D0 - D7)

+ Cổng vào ra P3 hay P3.0 - P3.7 với:

- P3.0 : (chân số 10) đưa vào tín hiệu nhận tin nối tiếp RXD

- P3.1 :(chân số 11) đưa tín hiệu truyền tin nối tiếp TXD

- P3.2 :(chân số 12) nhận tín hiệu ngắt ngoài 0 /INTO

- /INTO hay P3.2 : tín hiệu vào gây ngắt 0 của VDK 8051

- /INT1 hay P3.3 :(chân số 13)tín hiệu vào gây ngắt 1 của VDK 8051

- TO hay P3.4 :(chân số 14) tín hiệu vào đếm cho TimerO/CounterO

- TI hay P3.5 :(chân số 15) tín hiệu vào đếm cho Timerl/Counterl

- /WR hay P3.6:(chân số 16) để đưa tín hiệu ghi dữ liệu vào bộ nhớngoài

- /RD hay P3.7 :(chân số 17) để đưa tín hiệu đọc dữ liệu từ bộ nhớngoài

- T2 hay Pl.o :(chân số 1) tín hiệu vào đếm cho Timer2/Counter2

- T2EX :(chân số 2) tín hiệu vào gây ngắt ngoài 2

Ngoài các tín hiệu chuyên dùng trên, cổng vào/ra P3 này còn dùng đểtrao đổi tin về dữ liệu D7- DO

2.4/ Bộ ghi dịch

2.4.1/ Giói thiệu về bộ ghi dịch.

Bộ ghi dịch còn được gọi là thanh ghi dịch, nó co khả năng ghi và dịchthông tin(dữ liệu) có thể sang trái hoặc sang phải

Bộ ghi dịch được cấu tạo từ một dãy phần tử nhớ đơn bit(triger) mắc liêntiếp với nhau và một số cửa logic cơ bản hỗ trợ Mỗi trigger có khả năngnhớ 1 bit dữ liệu muốn mạch nhớ nhiều bit phải sử dụng nhiều triger, cácbit dữ liệu được lưu trữ trong triger có khả năng dich về hai phía nhờ cóxung clock tác động

Muốn ghi và truyền một từ nhị phân n bit thì cần n phần tử nhớ(n triger).Trong các bộ ghi dịch thường dùng các triger đồng bộ như triger RST,triger JK, triger D Thông thường người ta hay dùng các triger D hoặccác triger khác nhưng mắc theo kiểu triger D đế tạo thành các bộ ghi

Bộ ghi nối tiếp (n bit): là bộ ghi chỉ có một nối vào,nó có thể ghi dịchtrái,dịch phải và cho nối ra nối tiếp và song song Khi muốn ghi thì phảiđưa các bit thông tin nối tiếp về thời gian truyền lần lượt vào nối vào nốitiếp theo sự điều khiển đồng bộ của các xung nhịp Cứ sau mỗi xung nhịptrạng thái của triger lại được xác lập theo thông tin lối vào D của nó

- Bộ ghi nối tiếp dịch phải có các nối ra song song và ra nối tiếp:Có nối

ra của triger trước lại được nối với nối vào D của triger sau, nên saumỗi lần có xung nhịp tác động, triger sau lại nhận giá trị của trigerđứng trước nó Đầu vào nối tiếp là đầu vào triger đầu tiên, đầu ra nốitiếp lấy ở triger cuối cùng, đầu ra song song là các đầu ra của cáctriger Bộ ghi cho tín hiệu nối ra ở dạng song song hay nối tiếp phụthuộc vào sự điều khiến tín hiệu ra

- Bộ triger nối tiếp dịch trái có các nối ra song song và nối ra nối tiếp:

Có nối ra của triger sau được nối vào đầu vào triger đứng trước nó,nên sau mỗi lần có xung nhịp tác động triger trước lại nhận giá trị củatriger đứng sau nó Đầu vào nối tiếp là đầu vào triger cuối cùng, đầu

ra nối tiếp là đầu ra của triger đầu tiên, đầu ra song song là đầu ra củacác triger trong bộ ghi dịch Với sự tác động đầu vào điều khiển sẽcho dạng đầu ra là song song hoặc nối tiếp

- Bộ ghi vừa ghi nối tiếp dịch phải, vừa ghi nối tiếp dịch trái sẽ phụthuộc vào xung điều khiển chọn kiếu ghi dịch Và sự hoạt động giốngvới hai kiểu ghi dịch trái, phải như trên

- Ngoài ra còn có bộ ghi dịch vừa ghi nối tiếp dịch phải, vừa ghi songsong và bộ ghi nối tiếp thông tin có thể lưu trữ

Trên thực tế thì các bộ ghi dịch đã được tích hợp sẵn trong các IC.Và một

số vi mạch thường gặp là:

+ 7495: 4 bit, vào song song hoặc nối tiếp, ra song song hoặc nối tiếp

+ 74174: 6 bit, vào song song ra song song có đầu xóa

+74178: 4 bit, vào song song hoặc nối tiếp ra song song

+ 74165: 8 bit, vào song song ra nối tiếp

+ 74164: 8 bit, vào nối tiếp ra song song có đầu xóa+ 74194: 4 bit dịch trai dịch phải vào song song ra song song

in-ra song song của IC74164 về mặt chế tạo IC74164 được chế tạo hoàntoàn tương thích với các IC thuộc họ TTL

H Sơ đồ logic cấu tạo và giản đồ thời gian của IC 74164:t L

Sau đây là sơ đồ chân và bảng trạng thái giữa đầu vào/ra của IC74164

- I : sườn dương của xung clock (chuyến từ mức thấp lên mức cao)

- QA .QD là các đầu vào dữ liệu

- QE QH là các đầu ra dữ liệu

- /MR : là chân clear của bộ ghi dịch(tích cực ở mức thấp)

- CP : là chân clock (tác động bằng sườn dương)

Hình dạng thực tế:

IC 74164 có 14 chân có sơ đồ như hình vẽ trên Trong đó

Chân 1, 2 là đầu vào(input serial), đây là 2 đầu vào của một cốngAND 2 đầu vào Dữ liệu muốn đến được FF đầu tiên để bắt đầu quátrình ghi dịch thì phải qua cổng AND 2 đầu vào này.

Chân 3,4,5,6,10,11,12,13 là 8 đầu ra, các đầu ra này có thể lấy ra cùngmột lúc hoặc từng đầu ra tùy mục đích người sử dụng

Chân 7 được nối mass

Chân 14 nối vcc Cụ thể nguồn cấp là 5V với sai lệch ± 5%

Chân 9 là chân xóa (clear) hay reset(tích cực ở mức thấp) Khi chânnày ở mức logic cao thi IC 74164 hoạt động binh thường (ghi dịch)chỉ khi chân này tích cực ở mức thấp thì trạng thái của IC sẽ bị xóangay lập tức nghĩa là các đầu ra sẽ được xóa về 0 Việc reset này cóthể thực hiện ở bất cứ thời điếm nào khi bộ ghi dịch đang hoạt độngnghĩa là nó tác đông độc lập không đồng bộ với xung clock, với bất kỳtrạng thái nào của xung clock ta đều có thể thực hiện được việc resetnày

Chân 8 là chân cấp xung clock cho IC hoạt động, dữ liệu ở 2 đầu A và

B được đưa tới đầu ra(đồng thời dữ liệu ở các đầu ra dịch phải 1 bit)đồng bộ với xung đưa vào chân này IC 74164 sẽ thự hiện việc ghidịch mỗi khi có xung clock tác động

Với bảng ma trận led (16 hàng X 64 cột) tương đối lớn như vậy nên đếcho mạch hiển thị hoạt động tốt thì ta phải sử dụng các mạch đệmdòng Ớ đây ta sử dụng mạch đêm dòng cho hàng gồm : transistorC2383 kết hợp với IC đệm dòng 74AC245N Mạch đệm dòng cho tínhiệu quét cột ta sử dụng ULN2383, cụ thể sẽ được nói ở phần sau

Sau đây là lý thuyết tổng quan về các IC đệm:

2.5.1/ Transistor C2383:

2.5.1.1/ Khái quát chung về Transistor

- cấu tạo: Transistor có cấu tạo gồm các miền bán dẫn p và n xen kẽnhau, tùy theo trình tự sắp xếp các miền p và n mà ta có hai loại cấutrúc điển hình là pnp và npn như hình vẽ:

Đe cấu tạo ra các cấu trúc này người ta áp dụng những phương pháp

công nghệ khác nhau như: phương pháp hợp kim, phương pháp khuêchtán, phương pháp epitaxi

Miền bán dẫn thứ nhất của transistor là miền emiter với đặc điểm là miền

có tạp chất lớn nhất, điện cực nối với miền này gọi là cực emiter Miềnthứ hai là miền bazo với nồng độ tạp chất nhỏ nhất và độ dày của nó nhỏ

cỡ micromet, điện cực nối với miền này gọi là cực bazo Miền còn lại làmiền colecter với nồng độ tạp chất trung bình và điện cực tương ứng làcolecter Tiếp giáp p-n giữa miền emiter và bazo gọi là tiếp giápemiter(JE), tiếp giáp p-n giữa miền bazo và miền colecter gọi là tiếp giápcolecter(Jc) về ký hiệu transistor thì cần chú ý là mũi tên đặt ở giữa cựcemiter và bazo có chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n

- Nguyên lý làm việc: để transistor làm việc, người ta phải đưa điện ápmột chiều tới các điện cực của nó, gọi là phân cực cho transistor Đốivới chế độ khuêch đại thì JE- phân cực thuận và Jc phân cực ngược.

- Đe phân tích nguyên lý làm việc ta lấy transistor pnp làm ví dụ Do phân cực thuận các hạt đa số (lỗ trống) từ miền E phun qua JE tạo nên

dòng emiter(IE) Chúng tới vùng bazo trở thành hạt thiểu số và tiếp tụckhuêch tán sâu vào vùng bazo hướng tới Jc Trên đường khuêch tán mộtphần nhỏ bị tái hợp với hạt đa số của bazo tạo nên dòng điện cực bazo(IB)

Do cấu tạo miền bazo mỏng nên gần như toàn bộ các hạt khuêch tán tớiđược bờ của Jc và bị trường gia tốc (do Jc phân cực ngược) cuốn qua tớiđược miền colecter tạo nên dòng điện colecter(Ic) Qua việc phân tích trênrút ra được hệ thức cơ bản về các dòng điện trong transistor(hệ thuecs gầnđúng do bở qua dòng ngược của Jc): IE = IB + Ic

Đe đánh giá mức hao hụt dòng khuêch tán trong vùng bazo người ta định

nghĩa hệ số truyền đạt dòng điện a của transistor

a = IC/IE

hệ số a xác định chất lượng của transistor và có giá trị càng gần 1 với các

transistor loại tốt

để đánh giá tác dụng điều khiển của dòng điện IB tới dòng colecter(Ic) người

ta định nghĩa hệ số khuêch đại dòng điện p của transistor:

p = IC/IB

p thường có giá trị trong khoảng vài chục đến vài trăm Từ các biểu thức trên

ta có thể suy ra vài hệ thức hay được sử dụng đối với transistor:

’IE=IB(1+P)

Và a = p/(l +P)

- Các cách mắc transistor :Khi sử dụng về nguyên tắc có thể lấy 2 trong số 3 cực của transistor làđầu vào và cực thứ 3 còn lại cùng với một cực đầu vào làm đầu ra.Như vậy có 6 cách mắc khác nhau nhưng dù mắc thế nào cũng cần cómột cực chung cho cả đầu vào và đầu ra.Trong số 6 cách ấy chỉ có 3cách là transistor có thế khuêch đại công suất đó là mắc emiterchung(EC), chung colector(CC), chung bazo(BC) Hình vẽ:

+ mạch EC: