BẢNG GIÁ VÀNG điện tử DÙNG LED MA TRẬN AT89C51 (có code và layout)

BẢNG GIÁ VÀNG điện tử DÙNG LED MA TRẬN AT89C51 (có code và layout) BẢNG GIÁ VÀNG điện tử DÙNG LED MA TRẬN AT89C51 (có code và layout) BẢNG GIÁ VÀNG điện tử DÙNG LED MA TRẬN AT89C51 (có code và layout) BẢNG GIÁ VÀNG điện tử DÙNG LED MA TRẬN AT89C51 (có code và layout) BẢNG GIÁ VÀNG điện tử DÙNG LED MA TRẬN AT89C51 (có code và layout)

LED MA TRẬN AT89C51

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU LINH KIỆN 4

2.1 Vi diều khiển AT89C51 4

2.1.1 Giới thiệu AT89C51 4

2.1.2 Các chân của AT89C51 5

2.2 Tìm hiểu về IC74HC595 6

2.2.1 Giới thiệu IC 74HC595 6

2.2.2 Sơ đồ các chân của IC 74HC595 7

2.3 Led ma trận 8x8 có 2 màu (LED MATRIX) 8

2.4 IC đệm dòng UNL2803 9

2.5 Tìm hiểu về cổng COM 10

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH 12

3.1 Lưu đồ giải thuật và sơ đồ khối của hệ thống 12

3.2 Sơ đồ nguyên lý c ủa khối mạch 14

3.3 Tìm hiểu về các phần mềm các driver và các chuẩn giao tiếp 15

3.3.1 Giới thiệu phần mềm 15

3.3.1.1 Virtual Serial Port Driver 15

CHƯƠNG 4 THỰC THI PHẦN CỨNG 19

4.1 Thiết kế các khối trong phần cứng 19

4.2 Sơ đồ mạch in của khối mạch 20

4.3 Mô phỏng khối mạch dạng 3D 20

4.4 Kết quả thi công 22

4.4.1 Quá trình thi công 22

4.4.2 Mạch thực tế 23

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 25

5.1 Kết quả đạt được 25

5.2 Ưu nhược điểm của mạch 25

5.3 Hướng phát triển 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

PHỤ LỤC A 27

Hình 1-1:Bảng quang báo đèn LED ma trận ba màu 2

Hình 1-2:Bảng quang báo bằng màn hình LED 2

Hình 2-1: Sơ đồ chân AT89C51 5

Hình 2-2: Sơ đồ chân IC 74HC595 7

Hình 2-3: LED ma trận 8x8 Row Anot 2 màu xanh đỏ 8

Hình 2-4: Hình ảnh quét LED ma trận hiện chữ B 9

Hình 2-5: IC ULN2803 10

Hình 2-6: Sơ đồ cổng COM 9 chân 11

Hình 3-2: Sơ đồ khối của hệ thống 12

Hình 3-1:Lưu đồ giải thuật 13

Hình 3-3: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống 14

Hình 3-4: Giao diện phần mềm Virtual Serial Port Driver 15

Hình 3-5: Giao diện khi khởi động phần mềm Visual Basic 6.0 16

Hình 3-6: Môi trường làm việc của Visial Basic 6.0 17

Hình 3-7: Giao diện xây dựng trong đồ án 17

Hình 4-1: Sơ đồ mạch in 20

Hình 4-2: Sơ đồ mạch mô phỏng 3D mặt trên 20

Hình 4-3: Sơ đồ mạch mô phỏng 3D mặt dưới 21

Hình 4-4: Mặt trên của mạch thực 23

Hình 4-5: Mặt dưới của mạch thực 23

Hình 4-6: Mạch thực tế khi hoạt động 24

UART UNIVERSAL ASYNCHRONOUS RECCEIVER/TRANSMITTER

IC INTERGRATED CIRCUIT

ROM READ ONLY MEMORY

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Sự phát triển của khoa học công nghệ nhất là trong lĩnh vực điện tử, việc đưa thông tinquảng cáo đến với khách hàng thật dẽ dàng và nhanh chóng Có nhiều hình thức đưathông tin quảng cáo đến với khách hàng như: báo, tivi, các website,… còn một hìnhthức khá phổ biến là dùng bảng quang báo điện tử đây là cách đơn giản và hiệu quảnhất, ta có thể bắt gặp chúng trên các đường phố, trước các nhà hàng, khách sạn,…lúc

về đêm

Một số loại bảng quảng cáo thông dụng:

 Bảng quang báo đèn LED ma trận ba màu:

Bảng đèn LED ma trận ba màu là một bảng mà trong đó các đèn LED được bố trí vớinhau theo cách hàng và cột không theo một hình thù đặc biệt Ví dụ một biển đèn LED

có 8 hàng và 16 cột thì đồng nghĩa là nó có khoảng 124 bóng đèn Led xếp theohàng

Việc bố trí nhiều bóng đèn LED như vậy sẽ giúp cho bảng quảng cáo có hiệu ứnggiống như màn hình tivi, nên có thể dễ dàng hiển thị các thông tin, hình ảnh Hay nóicách khác, biển LED ma trận là một tập hợp các bóng đèn LED rời rạc ghép lại vớinhau.

Hình 1-1:Bảng quang báo đèn LED ma trận ba màu

 Bảng quang báo bằng màn hình LED

Quảng cáo bằng màn hình LED là một xu hướng đang được thịnh hành ở các nước trênthế giới Với những ưu điểm như: hình ảnh sắc nét, công nghệ hiện đại, thu hút kháchhàng … là yếu tố mà các Doanh nghiệp đang cần sử dụng để quảng cáo dịch vụ, sảnphẩm của doanh nghiệp đến người tiêu dùng

Hình 1-2:Bảng quang báo bằng màn hình LED

Chính vì những ứng dụng rộng rãi nêu trên nên em chọn đề tài mạch quang báo mà cụthể ở đây là BẢNG GIÁ VÀNG ĐIỆN TỬ làm đề tài đồ án 2 của mình Ngoài việc

hiển thị những nội dung quảng cáo như những bảng quang báo như trên, bảng quangbáo này còn có khả năng giao tiếp được với máy tính Muốn thiết kế được bảng quangbáo nay trước tiên đòi hỏi ta phải đảm bảo đầy đủ các nhiệm vụ trong đồ án:

 Tìm hiểu về linh kiện và vi điều khiển

 Tìm hiểu kĩ thuật quét LED ma trận

 Thiết kế mạch điều khiển và giao tiếp qua máy tính

 Lập trình điều khiển và thi công phần cứng

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU LINH KIỆN

2.1 Vi diều khiển AT89C51

- 256 x8 bit RAM nội

- 32 đường I/O lập trình được ( 4 Port)

- 3 timer/counter 16-bit

- 8 nguồn ngắt

2.1.2 Các chân c a AT89C51 ủ

Hình 2-3: Sơ đồ chân AT89C51

Port 0 (P0.0- P0.7): có số chân từ 32đến 39.Port 0 có hai chức năng là Port xuất nhập

dữ liệu Bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0- AD7), có sử dụng bộ nhớngoài

Port 1 (P1.1-P1.7) có số chân từ 1 đến 8 Port 1 có một chức năng là Port xuất nhập dữliệu, có thể sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ ngoài

Port 2 (P2.0- P2.7) có số chân từ 21-28 Port 2 có hai chức năng là Port xuất nhập dữliệu Bus địa chỉ byte cao (A8- A15) có sử dụng bộ nhớ ngoài

Port 3 (P3.0-P3.7) có số chân từ 10 đến 17 Port 3 có hai chức năng là Port xuất nhập

dữ liệu không sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc chức năng đặc biệt Các tín hiệu điều khiển

có sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt

Chân PSEN (Program Store Enable) cho phép bộ nhớ chương trình, chân số 29 Cóchức năng là tín hiệu cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ROM ngoài Là tín hiệuxuất tích cực ở mức thấp PSEN = 0 trong thời gian CPU tìm nạp lệnh từ bên ngoài,PSEN = 1 CPU sử dụng ROM trong Khi sử dụng bộ nhớ chương trình bên ngoài, chânPSEN thường được nối với chân OE của ROM ngoài để cho phép CPU đọc mã lệnh từROM ngoài

Chân ALE (Address Latch Enable) cho phép chốt địa chỉ, chân số 30 Là tín hiệu chophép chốt địa chỉ để thực hiện việc giải đa hợp cho bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu

đa hợp (AD0-AD7) Là tín hiệu xuất tích cực ở mức cao Khi lập trình cho ROM trongchíp thì chân ALE đóng cai trò là ngõ vào của xung lập trình

Chân EA (Extarnal Access) chân số 31 Tín hiệu cho phép truy xuất bộ nhớ chươngtrình ROM ngoài Là tín hiệu nhập tích cực ở mức thấp EA=0 chíp sử dụng chươngtrình ROM ngoài, EA=1 chíp sử dụng chương trình của ROM trong Khi lập trình choROM trong chíp thì chân EA đóng vai trò là ngõ vào của điện áp lập trình

Chân RST chân số 9 là chân Reset Là tín hiệu cho phép thiết lập lại trạng thái ban đầucho hệ thống Là tín hiệu nhập, tích cực ở mức cao RST=0 chíp hoạt động bìnhthường, RST=1 chíp được thiết lập lại trạng thái ban đầu.

Chân XTAL1,XTAL2 (Crystal) hai chân số 18, 19 Có chức năng dùng để nối vớithạch anh hoặc mạch dao động tạo xung clock bên ngoài, cung cấp tín hiệu xung clockcho AT89C51 hoạt động XTAL1 ngõ vào mạch tạo xung clock, XTAL2 ngõ ra mạchtạo xung clock

Chân Vcc và GND là hai chân số 40 và 20 Vcc nối nguồn và GND nối đất cho chíphoạt động Vcc=+5V và GND=0V

2.2 Tìm hiểu về IC74HC595

2.2.1 Gi i thi u IC 74HC595 ớ ệ

IC 74HC595 là IC dịch SIPO (từ nối tiếp ra song song)

Là IC ghi dịch 8 bit kết hơp chốt dữ liệu

Thường dùng quét LED 7 đoạn, LED ma trận, giúp ta tiết kiệm số chân của vi điềukhiển vì chỉ cần kết hợp IC này với 3 chân của vi điều khiển

Đầu ra hoạt động 2 mức 0 và 1 Điện áp hoạt động <=7V, dòng ra khoảng 20 mA.Công suất trung bình 500mW

2.2.2 S đ các chân c a IC 74HC595 ơ ồ ủ

Chân 10 khi chân này ở mức thấp ( mức 0) thì dữ liệu sẽ bị xóa trên chip.

Chân 11 chân vào của xung clock Khi có xung clock tích cực ở sườn dương ( từ 0 lên1) thì 1 bit được dịch vào IC

Chân 12 xung clock chốt dữ liệu Khi có xung tích cực ở sườn dương thì cho phép xuất

dữ liệu trên các chân output VD: nếu đầu vào chân 14 được 2bit khi có xung clock ởchân 12 thì dữ liệu sẽ ra ở chân QA và QB

Chân 13 chân cho phép tích cực ở mức thấp (0) Khi ở mức cao, tất cả các đầu ra của

IC trở về trạng thái cao, không cho phép đầu ra

2.3 Led ma trận 8x8 có 2 màu (LED MATRIX)

Hình 2-5: LED ma trận 8x8 Row Anot 2 màu xanh đỏ

Gồm nhiều LED đơn kết nối với nhau: có 2 phương pháp quét LED là quét cột và quétdòng

Đối với các LED ma trận 8x8 thì ta có 8 hàng và 8 cột theo hàng thì các cực dươnganode của các LED đơn được nối chung với nhau và đưa ra ngoài, theo cột thì cáccathode của các LED đơn được nối với nhau và đưa ra ngoài, nối anot nối mức cao vàcathode nối mức thấp thì các LED đơn sáng, đối với các trường hợp còn lại thì các conLED đơn sẽ tắt Trong mạch thực hiện thì chúng ta sử dụng phương pháp quét cột Do

ta muốn hiển thị nhiều khí tự nên sử dụng quét cột sẽ tối ưu hơn quét hàng

Tìm hiểu về phương pháp quét cột Dữ liệu sẽ được gửi ra hàng và mã LED sẽ gửi racột

 Chọn cột 1(bằng cách kéo cột 1 xuống mức thấp) các cột còn lại cho ở mức cao,sau đó gởi byte dữ liệu ra 8 hàng (LED nào nào sáng thì bit tương ứng bằng 1,LED nào tắt thì bit tương ứng của nó sẽ bằng 0)

 Chọn cột 2 sau đó gửi byte dữ liệu tương ứng ra 8 hàng

 Chọn cột 3 sau đó gửi byte dữ liệu tương ứng ra 8 hàng

 Chọn cột 4 sau đó gửi byte dữ liệu tương ứng ra 8 hàng

 Chọn cột 5 sau đó gửi byte dữ liệu tương ứng ra 8 hàng

 Chọn cột 6 sau đó gửi byte dữ liệu tương ứng ra 8 hàng

 Chọn cột 7 sau đó gửi byte dữ liệu tương ứng ra 8 hàng

Chọn cột 8 sau đó gửi byte dữ liệu tương ứng ra 8 hàng

Do tốc quét qua các cột cực nhanh nên chúng ta sẽ thấy được chữ B rõ và không đứtquãng

Hình 2-6: Hình ảnh quét LED ma trận hiện chữ B 2.4 IC đệm dòng UNL2803

Điện áp ra max: 50V (Vce)

Điện áp vào max: 30V (Vin)

Dòng điện đầu ra liên tục: Ic = 500mA

Dòng điện đầu vào liên tục: IIN = 25mA

Công suất tiêu tán trên mỗi cặp darlington: 1W

Nhiệt độ làm việc: -55 ~ 150oC

ULN 2803 là một vi mạch đệm, bản chất cấu tạo là các mảng darlington chịu đượcdòng điện lớn và điện áp cao, trong đó có chứa 7 cặp transistor NPN đượcghép darlington cực góp hở với cực phát chung Mỗi kênh của ULN 2803 có một diodechặn có thể sử dụng trong trường hợp tải có tính cảm ứng, ví dụ như các relay

Chân 1-7 là các chân ngõ vào của IC Chân 7-16 là các chân ngõ ra của IC, chân 9 làchân nối chung các cực âm của các diode, chân 8 là chân GND

Hình 2-7: IC ULN2803 2.5 Tìm hiểu về cổng COM

Sơ lược về cổng COM hay cổng nối tiếp (COM Port hoặc Serial Port) là các cổng giaotiếp trên các máy vi tính, giao tiếp qua cổng COM là giao tiếp theo chuẩn RS232

Sơ lược về các cổng COM trên máy tính hiện tại là cổng 9 chân

Do ưu điểm của cổng COM là có 3 chân 0V (GND), chân phát dữ liệu TxD và chânnhận dữ liệu RxD 3 chân này phục vụ cho chuẩn RS232 và tương thích với UART trêncác vi điều khiển

Hình 2-8: Sơ đồ cổng COM 9 chân

Chức năng của các chân:

Chân 1 có chức năng phát hiện tín hiệu mang dữ liệu

Chân 2 có chức năng nhận dữ liệu

Chân 3 có chức năng truyền dữ liệu

Chân 5 chân Mass của tín hiệu

Chân 6 dữ liệu sẵn sàng nhưng nó được điều khiển bởi bộ truyền

Chân 7 yêu cầu gửi, bộ truyền sẽ đặt đường này lên mức hoạt động khi sẵn sàng truyền

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1 Lưu đồ giải thuật và sơ đồ khối của hệ thống

Hình 3-9: Sơ đồ khối của hệ thống

 Chức năng của từng khối

Khối bàn phím máy tính có chức năng nhập những kí tự chữ hoặc số để hiển thi lênbảng LED ma trận 8x32

Khối vi điều khiển có chức năng chính là bộ xử lý trung tâm điều khiển các hoạt độngxuất nhập dữ liệu và điều khiển quét cột (hoặc hàng), để hiện được các kí tự số hoặcchữ lên bảng LED ma trận 8x32

Khối điều khiển quét hàng có chức năng chính là đưa dữ liệu ra hàng của LED ma trận

và điệm dòng cho hàng nhờ vào IC ULN203, để đảm bảo cung cấp đủ dòng cho LEDhiện rõ kí tự

Khối điều khiển quét cột có chức năng là quét cột LED một cách liên tục để kí tự đượchiển thị

Khối LED ma trận có chức năng hiển thị các kí tự sau khi đã xử lý

Hình 3-10:Lưu đồ giải thuật

3.2 Sơ đồ nguyên lý c ủa khối mạch

Hình 3-11: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

 Nguyên lý hoạt động của mạch:

Người dùng sẽ lập trình cho vi điều khiển các chương trình cần thiết Khi cấp nguồncho vi điều khiển hoạt động cụ thể là biến áp chuyển đổi áp cao 220VAC xuống thành12VAC qua mạch chỉnh lưu cầu còn 5VDC, toàn mạch sẽ được cấp điện áp, khi vi điềukhiển được nạp điện áp, thông qua các chương trình ta đã lập trình để điều chỉnh cácmức điện áp phù hợp để đưa vào IC74HC595, thông qua các con IC74HC595 để dịchcác kí tự chữ (sử dụng phương pháp quét cột hoặc hàng cho các LED ma trận), nhờ con

IC ULN2803 để khuếch đại dòng vào LED ma trận để có thể cung cấp dòng phù hợp

để LED có thể hoạt động được Để mạch có thể giao tiếp được với máy tính ta cần xâydựng thêm phần mềm giao tiếp bằng công cụ hỗ trợ là phần mềm Visual Basic 6.0, vàphần mềm tạo cổng COM ảo trên máy vi tính, để kết nối mạch với máy tính ta sử dụngcáp chuyển USB UART PL2303 Thông qua giao diện này người dùng có thể điềukhiển xuất kí tự ra LED ma trận tùy ý

3.3 Tìm hiểu về các phần mềm các driver và các chuẩn giao tiếp

3.3.1 Gi i thi u ph n m m ớ ệ ầ ề

3.3.1.1 Virtual Serial Port Driver

Là một phần mềm dùng để tạo các cổng COM ảo và kết nối tốt của Eltima Sofware,

Ví dụ để 2 Cổng COM1 và COM4 được kết nối với nhau ta chỉ việc chọn First port làCOM1 Second port là COM2 và nhấn Add pair, khi đó dữ liệu sẽ được trao đổi qua lạigiữa hai cổng COM với nhau

Hình 3-12: Giao diện phần mềm Virtual Serial Port Driver

3.3.1.2 Vài nét khái quát v ph n m m Visual Basic 6.0 ề ầ ề

Là công cụ hỗ trợ cho việc xây dựng giao diện giữa máy tính và vi điều khiển, bằngcách sử dụng các công cụ có sẵn trong phần mềm ta có thể dễ dàng thiết lập một giaodiện giúp ta điều khiển sự giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiển

Hình 3-13: Giao diện khi khởi động phần mềm Visual Basic 6.0

Sử dụng các khung bên trái để xây dựng các ô điều khiển kích thước, màu sắc, tiêumục cho các nút truyền,…

Hình 3-14: Môi trường làm việc của Visial Basic 6.0

Sau khi chạy mô phỏng xong chúng ta tiến hành việc nhập các câu lệnh vào các núttruyền

Hình 3-15: Giao diện xây dựng trong đồ án

3.3.2 Các chu n giao ti p ẩ ế

 Giao tiếp UART ( Universal Asynchronous Recceiver/Transmitter)

Là kiểu truyền thông tin nối tiếp đồng bộ, UART thường được dùng trong các maytính, truyền thông vi điều khiển hay một số thiêt bị truyền tin khác

mục đích của UART là để truyền tín hiệu qua lại lẫn nhau hay truyền từ vi điều khiểntới vi điều khiển, từ máy vi tính tới vi điều khiển có nghĩa là chúng có cùng chung mộtchuẩn với nhau thì chúng có thể giao tiếp được với nhau

UART chúng có ở trong máy tính trong các vi điều khiển, các vi điều khiển chỉ cần lậptrình cho nó là ta có UART

Tốc độ truyền dẫn phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn, chiều dài cho phép là 15m

Truyền Full-duplex sử dụng 3 dây: TxD, RxD,GND

Truyền không đồng bộ, cấu trúc khung truyền bao gồm 1 start bit, 8 data bit và tốc độchuẩn là 9600 baund

CHƯƠNG 4 THỰC THI PHẦN CỨNG

4.1 Thiết kế các khối trong phần cứng.

Khối bàn phím: sử dụng bàn phím máy tính chuẩn PS/2 Bàn phím có 102 phím vớiđầy đủ các kí tự số và chữ, phục vụ cho việc ta nhập để hiển thị chúng

khối vi điều khiển: ta sử dụng chíp AT89C51, với dung lượng đủ cho nhận dược nhiều

IC ULN 2803 để điệm dòng cho cột

Khối LED ma trận kết hợp 4 con LED ma trận 8x8 tạo thành 1 bảng LED ma trận8x32 để có thể hiển thị được nhiều kí tự cùng một lúc để người xem có thể dẽ dàngquan sát

4.2 Sơ đồ mạch in của khối mạch

Hình 4-16: Sơ đồ mạch in 4.3 Mô phỏng khối mạch dạng 3D