Bài Giảng Thực Hành Vi Xử Lý Và Vi Điều Khiển

- Khối đệm hàng làm nhiệm vụ chứa dữ liệu của một hàng để sẵng sàng cho việc hiển thị một hàng, dữ liệu được đưa vào kiểu nối tiếp và dịch chuyển trên các chân đầu ra b1 đến b8.. Trước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG

BÀI GIẢNG

MÔN: THỰC HÀNH VI XỬ LÝ VÀ VI ĐIỀU KHIỂN

Thái Nguyên, tháng 2 năm 2012

Đề cương kế hoạch thực hành với KIT LMD

(màn hình ma trận Led)

Sinh viên và giáo viên hướng dẫn thực hành dựa trên đề cương này để chuẩn

bị bài thực hành theo Tài liệu mô tả và hướng dẫn thực hành LMD

Sinh viên cần chuẩn bị bài thực hành bằng cách đọc trước phần mô tả và hướng dẫn thực hành cho các module này, tự tìm hiểu trước các vi mạch

Buổi 1: Làm quen với màn hình ma trận Led và khảo sát Module LMD01, LMD02, LMD09

Sinh viên sẽ:

 Tìm hiểu một màn hình ma trận led đơn sắc cơ sở 8x8

- Cấu tạo ma trận Led (đơn sắc)

- Biểu diễn một kí tự trên một ma trận cơ sở 8x8

- Cách hiển thị một điểm sáng trên ma trận led

- Cách hiển thị một kí tự/ hình ảnh trên ma trận led

(2 phương pháp: quét hàng/cột)

Yêu cầu: sinh viên phải hiểu được cách hiển thị một kí tự trên một

ma trận cơ sở 8x8 và có thể tạo ta bộ dữ liệu hiển thị cho 1 kí tự bất kì

- Các vi điều khiển có thể dùng để điều khiển hiển thị ma trận led,

vi điều kiển dùng trong Module đang khảo sát LMD09

- Nguyên lý hoạt động hiển thị của mạch LMD01 và LMD02

 Kiểm tra các linh kiện và xem các module hoạt động hiển thị với chương trình lập trình sẵn

Yêu cầu: sinh viên nắm được cấu tạo của mạch, nguyên lý hoạt động hiển thị của 2 Module này

Buổi 2: Khảo sát Module LMD03, LMD04

Tương tự như khi khảo sát với module LMD01 và LMD02, chỉ khác là ma trận led ở hai module này là ma trận led hai mầu xanh-đỏ

Buổi 3: Khảo sát module LMD05, LMD06, LMD07

- Nắm được cách phối ghép các ma trận đơn sắc (đa sắc) cơ sở 8x8 thành một màn hình ma trận led đơn sắc (đa sắc) lớn hơn, phương pháp để hiển thị kí tự và chuỗi kí tự, hiệu ứng dịch chữ

- Khảo sát một bảng quang báo thực tế và chạy thử chương trình điều khiển trên máy tính.(LMD07) Đưa ra kết luận về cách thức hoạt động của bảng quang báo và chương trình điều khiển

Giáo viên hướng dẫn có thể đưa ra một số câu hỏi, yêu cầu cho sinh viên sau buổi thực hành Có các bài tập nâng cao cho sinh viên khá giỏi có nhu cầu tìm hiểu sâu hơn./

PHẦN I: MÔ TẢ HỆ THỐNG

Giới thiệu

LMD TS là hệ thống mô hình đào tạo phục vụ khảo sát, nghiên cứu, thực hành thiết kế bảng thông tin điện tử sử dụng công nghệ ma trận đèn LED (Light Emitting Diode – Đi ôt phát quang) Hệ thống giúp sinh viên tiếp cận với công nghệ hiển thị bằng bảng ma trận đèn LED từ cơ bản đến nâng cao, từ đó sinh viên có thể hiểu, thiết kế được hệ thống bảng Hệ thống được thiết kế theo tư duy logic kỹ thuật liền mạch từ đầu trí cuối dựa theo cách nhìn của sinh viên, cộng với sự sắp xếp, phân chia bài bản theo các vấn đề chuyên môn chi tiết rõ ràng

 Phân cấp từ cơ bản đến nâng cao

 Phân chia thành nhiều module

 Khảo sát phương pháp quét hàng, quét cột

 Hiển thị một màu đỏ và tổ hợp 2 màu xanh đỏ

Sau đây là mô tả chi tiết về sản phẩm Mục I sẽ giới thiệu tổng quan toàn bộ hệ thống, liệt kê các thành phần và các tuy chọn trong hệ thống , các mục từ II đếm

IX sẽ giới mô tả chi tiết từng module

I Tổng quan hệ thống

Hệ thống được chia thành 9 module theo bài thực hành, một khung giá chính bằng kim loại để đỡ các module Khi sử dụng module nào thì cài module đó trên lên ray của khung giá kim loại

Bảng dưới đây là danh sách các module và chức năng của chúng

LMD01 Ma trận LED đơn sắc 8x8, quét theo hàng, khối quét hàng, đệm

hàng, chốt hàng, đệm cathode, đệm anode, các chốt cấp nguồn kiểm thử tín hiệu

LMD02 Ma trận LED đơn sắc 8x8, quét theo cột, khối quét cột, đệm cột,

chốt cột, đệm cathode, đệm anode, đầu nối tín hiệu điều điều khiển

và dữ liệu, các chốt cấp nguồn kiểm thử tín hiệu

LMD03 Ma trận LED hai màu xanh/đỏ 8x8, quét theo hàng, khối quét hàng,

đệm chốt hàng, đệm anode, đầu nối tín hiệu điều điều khiển và dữ liệu, các chốt cấp nguồn kiểm thử tín hiệu

LMD04 Ma trận LED hai màu xanh/đỏ 8x8, quét theo cột, khối quét cột,

đệm chốt cột, đệm cathode, đầu nối tín hiệu điều điều khiển và dữ liệu, các chốt cấp nguồn kiểm thử tín hiệu

LMD05 Module hiển thị màu đỏ, 16x32 pixel, quét theo hàng, khối kích

dòng, đệm chốt dữ liệu, đầu vào/đầu ra tín hiệu điều khiển và dữ liệu, các chốt cấp nguồn kiểm thử tín hiệu

LMD06 Module hiển thị hai màu xanh/đỏ 16x32 pixel, quét theo hàng, khối

kích dòng, đệm chốt dữ liệu, đầu vào/đầu ra tín hiệu điều khiển và

dữ liệu, các chốt cấp nguồn và kiểm thử tín hiệu

LMD07 Bảng tin điện tử 16x96 pixel, outdoor, đơn sắc, giao tiếp RS232,

nguồn 220VAC

LMD09 Board điều khiển chung, MCU AT89S52, 16Kbyte Ram, RS232,

LMD port, KeyBoard, nạp ISP và cấp nguồn cho thí nghiệm

Khung Giá đỡ bằng kim loại

LMD01 gồm các thành phần sau:

 Ma trận LED 8x8 pixel, đơn sắc (đỏ)

 Khối đệm Kathode – ULN2803

Các thành phần được bố trí dàn trải, có sơ đồ nguyên lí rõ ràng, các đường tín hiệu có các chốt để đo thử

Sơ đồ nguyên lí

Mach in

 Ma trận LED 8x8 pixel, đơn sắc (đỏ)

 Khối đệm Kathode – ULN2803

Ảnh 5 Sơ đồ nguyên lí LMD02

Mach in

IV Module LMD03

Ảnh 7 LMD03 – LMD 8x8 pixel, 2 màu xanh/đỏ, Quét theo hàng

LMD03 đưa ra một ma trận LED 8x8 điểm, hai màu xanh/đỏ và các linh kiện để điều khiển một LMD theo phương pháp Quét theo hàng

Các thành phần được bố trí dàn trải, có sơ đồ nguyên lí rõ ràng, các đường tín hiệu có các chốt để đo thử

LMD03 gồm các thành phần sau:

 Ma trận LED 8x8 pixel, 2 màu xanh/đỏ

 Khối đệm chốt dữ liệu màu xanh – 74LS595

 Khối đệm chốt dữ liệu màu đỏ – 74LS595

Ảnh 8 Sơ đồ nguyên lí LMD03

Mach in

V Module LMD04

Ảnh 10 LMD04 – LMD 8x8 pixel, 2 màu xanh/đỏ, Quét theo cột

LMD04 đưa ra một ma trận LED 8x8 điểm, hai màu xanh/đỏ và các linh kiện để điều khiển một LMD theo phương pháp Quét theo cột

Các thành phần được bố trí dàn trải, có sơ đồ nguyên lí rõ ràng, các đường tín hiệu có các chốt để đo thử

LMD04 gồm các thành phần sau:

 Ma trận LED 8x8 pixel, 2 màu xanh/đỏ

 Khối đệm màu xanh – ULN2803

 Khối đệm màu đỏ – ULN2803

Ảnh 11 Sơ đồ nguyên lí LMD04

Mach in

VI Module LMD05

LMD05 là một module hiển thị 16x32 pixel, đơn sắc màu đỏ trên đó có đệm kích dòng Anode, đệm Kathode, đệm chốt dữ liệu theo hàng Các thành phần được bố trí dàn trải, có sơ đồ nguyên lí rõ ràng, các đường tín hiệu có các chốt

 Khối đệm Anode – 4 IC ULN2803

 Jack tín hiệu vào, jack tín hiệu ra

Module có chốt cắm nguồn 5V, jack nối tín hiệu điều khiển để kết nôi với module điều khiển chung Ảnh 13 là module LMD05

Sơ đồ nguyên lí

Ảnh 14 Sơ đồ nguyên lí LMD05

Mach in

VII Module LMD06

LMD06 là một module hiển thị 16x32 pixel hai màu xanh và đỏ, trên đó có các khối đệm kích dòng Anode, đệm Kathode, đệm chốt dữ liệu theo hàng Các thành phần được bố trí dàn trải, có sơ đồ nguyên lí rõ ràng, các đường tín hiệu

có các chốt để đo thử

LMD06 gồm các thành phần sau:

 Ma trận LED 16x32 pixel, 2 màu xanh/đỏ

 Khối đệm chốt dữ liệu hàng – 16 IC 74LS574

 Khối đệm Anode – 4 IC ULN2803

 Jack tín hiệu vào, jack tín hiệu ra

Module có chốt cắm nguồn 5V, jack nối tín hiệu điều khiển để kết nôi với module điều khiển chung Ảnh 16 là module LMD06

Sơ đồ nguyên lí

Ảnh 17 Sơ đồ nguyên lí LMD06

Mạch in

VIII Module LMD07

LMD07 là một bảng thông tin điện tử hoàn chỉnh 16x96 pixel một màu đỏ, với các tham số kỹ thuật như sau:

IX Module LMD09 – Module điều khiển chính

LMD09 là hệ vi điều khiển chứa các các thành phần để phục vụ cho các bài thực hành các phương pháp điều khiển LMD bằng chương trinh điều khiển

Sơ đồ mạch in

- Khối quét hàng làm nhiệm vụ tạo ra tín hiệu quét cho 8 chân đầu ra từ H1

đến H8 Các chân đầu ra sẽ lần lượt và luân phiên có tín hiệu mức cao, tại một thời điểm chỉ có một chân có tín hiệu mức cao, các chân còn lại mang tín hiệu

mức thấp hết, sau một khoảng thời gian quy định sẽ chuyển sang chân tiếp theo,

cứ như thế từ chân đầu tiên cho đến hết chân cuối cùng sau đó lại quay lại chân đầu tiên Thời gian tồn tại trạng thái mức cao của mỗi chân đầu ra là bằng nhau nhưng có thể thay đổi được, tổng thời gian để quét hết một vòng 8 chân đầu ra cũng thay đổi được, do vậy phải quyết định được thời điểm bắt đầu chuyển trạng thái của một chân bất kỳ Khôi quét hàng có một đầu vào tín hiệu đồng bộ SYN

và một đầu vào xung nhịp Đầu vào xung nhịp để quyết định thời điểm chuyển đổi trạng thái của đầu ra, còn đầu vào tín hiệu đồng bộ để xác định thời điểm bắt đầu một vòng quét Tại thời điểm trước khi bắt đầu một vòng quét mới tín hiệu SYN băng một, ngay sau đó là một xung dương đưa vào làm cho đầu ra H1 chuyển trạng thái từ 0 sang 1, sau đó một khoảng thời gian bắt đầu chuyển trạng thái cho chân đầu ra tiếp theo (H2) tín hiệu SYN = 0, và liền đó là một xung dương được đưa vào đầu vào xung nhịp, tín hiệu SYN chỉ bằng 1 khi bắt đầu một vòng quét mới còn lại toàn bộ thời gian quét luôn = 0

- Khối đệm hàng làm nhiệm vụ chứa dữ liệu của một hàng để sẵng sàng cho

việc hiển thị một hàng, dữ liệu được đưa vào kiểu nối tiếp và dịch chuyển trên các chân đầu ra b1 đến b8 Dữ liệu b8 được đưa vào đầu tiên, b1 dịch đến sau, dịch đến khi dữ liệu của b1 được đưa vào thì dữ liệu b8 dịch đến chân b8 và dữ liệu của b1 có trên chân b1 Khối này có một chân đầu vào xung nhịp sử dụng

cho việc đọc dữ liệu vào

- Khối chốt hàng làm nhiệm vụ chốt dữ liệu của một hàng Trước khi hiển thị

một hàng dữ liệu phải sẵn hàng ở các đầu vào D của khối chốt hàng, một xung dương được đưa vào để đẩy dữ liệu từ các chân đầu vào D tới các chân đầu ra Q

và giữ nguyên ở đó để cho một hàng được hiển thị trong khoảng thời gian xác

định trước hiển thị một hàng tiếp theo

- Khối đệm Kathode làm nhiệm vụ tạo điện áp âm hút dòng cho kathode của

đèn led, các đầu ra của khối sẽ nối đến các cathode của đèn led Các đầu vào

được nối với dữ liệu điều khiển đèn led

- Khối đệm Anode làm nhiệm vụ cấp nguồn dương cho nhóm các led và các đầu ra Q nối đến các chân A của đèn led

- Khối ma trận đèn led là một ma trân 8x8 đèn led các chân A của một hàng

led được nối chung tạo nên 8 chân A chung, các chân K của một cột được nối

chung và tạo nên 8 chân K chung

Để hiển thị toàn bộ ma trận led các hàng sẽ lần lượt được luân phiên hiển thị

từ hàng đầu tiên cho đến hàng cuối cùng rồi lặp lại Tại một thời điểm chỉ có một hàng được hiển thị

Trước thời điểm bắt đầu hiển thị hàng đầu tiên dữ liệu của hàng đầu tiên được đưa vào bộ đệm hàng theo cách nối tiếp từ b8 vào trước rồi đến b1, xung nhịp được cấp từ bên ngoài vào để đọc mỗi bít dữ liệu tuân tự, khi đã đủ hết dữ liệu rồi thì xung nhịp không được phép làm việc nữa

Tiếp theo là hiển thị dữ liệu của hàng đầu tiên, khi hiển thị tín hiệu SYN được đưa vào = 1, sau đó sẽ có một xung dương OUTCLK, xung dương OUTCLK sẽ đồng thời làm hai việc: 1 là đưa toàn bộ dữ liệu của hàng đầu tiên

mà đang tồn tại ở đầu vào bộ chốt hàng đến đầu ra bộ chốt hàng và 2 đặt đầu ra H1 của khối quét hàng lên mức cao để hiển thị hàng đầu tiên Vậy là dữ liệu của hàng đầu tiên đã được chuyển đến bộ đệm Kathode, H1 cũng đã được chuyển lên mức cao đưa vào bộ đệm Anode, quá trình bắt đầu hiển thị hàng đầu tiên đã hoàn tất, việc còn lại là của hai bộ đệm Bộ đệm Kathode sẽ khuyếch đại đảo các bit dữ liệu và điều khiển việc hút dòng cho 8 Kathode chung, bộ đệm Anode

sẽ cấp nguồn dương cho một hàng Trạng thái này được duy trì một khoảng thời gian xác định để các led của hàng đầu tiên được hiển thị trong một khoảng thời gian xác định Khi hết thời gian cho việc hiển thị hàng đầu tiên thì việc hiển thị hàng thứ hai sẽ phải bắt đầu

Việc bắt đầu cho hiển thị hàng thứ 2 cũng giống như hàng thứ nhất chỉ có điểm duy nhất khác biệt là tín hiệu SYN đặt vào phải bằng 0 còn lại thì mọi thủ tục không có gì thay đổi Do vậy khi có xung OUTCLK thì H1 sẽ ở mức thấp và mức cao trước đó của nó sẽ được dịch sang H2 làm cho A2 được cấp nguồn và hàng thứ hai sáng Hàng thứ hai cũng sẽ được hiển thị trong một khoảng thời gian xác định và kết thúc

Quá trình được diễn ra lặp lại tương tự đối với các hàng sau cho đến hết hàng

8

Kết thúc thời gian hiển thị hàng 8 là hết một chu trình quét toàn bộ LMD, một chu trình quét mới sẽ lại bắt đầu Quá trình cứ lặp đi lặp lại như thế trong suốt thời gian hoạt động của LMD

III THỰC HÀNH

1 Kiểm tra LMD

- Đảm bảo ma trận led HY2088BS đã được gắn lên đế MATRIX1

- Không cấp nguồn cho bảng LMD01

- Dùng đồng hồ vạn năng cơ học, để thang đo 1Ohm

- Đưa que đỏ vào một chân K1 (dùng kẹp hoặc cầm tay)

- Quẹt đầu que đen của đồng hồ qua các chốt từ A1 đến A8, khi quẹt quan sát lmd sẽ thấy các đèn cột 1 sáng đều lần lượt từ hàng 1 đến hàng 8 là tốt, chứng tỏ không LED nào hỏng và mạch nối đúng cấu hình chân

- Lần lượt làm như thế với các chân từ K2 đến K8, để kiểm tra các cột còn lại của toàn bộ lmd

Sau khi kiểm tra nếu không thấy led nào hỏng là tốt

2 Kiểm tra khối đệm cathode ULN2803

- LMD đã được kiểm tra và gắn lên đế MATRIX1

- IC ULN2803 đã gắn lên đế của khối DEMK

- Không cắm IC trên các khối ĐỆMA1, và ĐEMK1

- Không cấp nguồn 5V cho bảng, chỉ đấu dây cho chốt GND

- Nối dây từ nguồn +5V với một đầu điện trở 100 Ohm, đầu kia của điện trở nối với một chân A bất kỳ

- Dùng một dây 5V khác quẹt qua các chốt từ b1 đến b8, khi quẹt thấy các led của hàng tương ứng với chân A lần lượt sáng đều là ULN2803 tốt

3 Kiểm tra bộ đệm cực dương

- Giữ nguyên các linh kiện như phần trên

- Kiểm tra đế của khối QUETHANG không có gì, nếu có thì bỏ ra

- IC 74573(4) đã gắn lên đế của khối DEMA

4 Kiểm tra khối chốt hàng

- Giữ nguyên các linh kiện như phần trên

- Kiểm tra đế ic của khối ĐỆM HÀNG không có gì, nếu có thì bỏ ra

- Gắn IC 74573(4) lên đế của khối CHOTHANG

- Đưa tín hiệu 0 hoặc 1 vào đầu vào bất kỳ từ D1 đến D8 của khối CHỐT HÀNG, dùng thanh kim loại hoặc nguồn 0V hoặc 5V quét vào chốt OUTCLK, dùng đồng hồ đo điện áp của các đầu ra từ Q tương ứng với đầu vào D sau mỗi lần quẹt

- Làm lại như trên vài lần với các tín hiệu vào là 0 , 1 ta sẽ thấy đầu vào D được đưa đến đầu ra Q và sau mỗi lần có xung, trạng thái đầu ra sẽ được giữ nguyên nếu không có một xung quẹt lên chốt OUTCLK mặc dù đầu vào có thay đổi trạng thái 0/1

5 Kiểm tra khối đệm hàng

- Gắn IC 74xx164 lên đế của khối DEMHANG và QUETHANG

Chú ý: tất cả các IC phải cắm đúng chiều

- Nối chốt nguồn 5V và GND cho bảng (chưa bật nguồn)

- Khối điều khiển LMD09 đã có sẵn chương trình lmd01 trên chíp 89s52

- Nối cáp tín hiệu 4 chân từ bảng lmd09 tới lmd01

- Bật nguồn cho cả hai khối

- nếu không có gì sai trên LMD sẽ hiển thị hình ảnh/ kí tự lập trình sẵn

- dùng máy hiện sóng quan sát tín hiệu tại các chốt DATA, INCLK, OUTCLK, B, H, A, K để thấy rõ quá trình làm việc của khối QUÉT HÀNG, ĐỆM HÀNG và toàn bộ hệ thống

- Phân tích giản đồ xung của 4 chân tín hiệu

6 Sử dụng khối lmd09 lập trình điều khiển thay đổi nội dung hiển thị chữ

BÀI 2: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 MỘT MÀU VÀ QUÉT CỘT

- Khối quét cột làm nhiệm vụ tạo ra tín hiệu quét cho 8 chân đầu ra từ C1 đến

C8 Các chân đầu ra sẽ lần lượt và luân phiên có tín hiệu mức cao, tại một thời điểm chỉ có một chân có tín hiệu mức cao, các chân còn lại mang tín hiệu mức thấp hết, sau một khoảng thời gian xác định sẽ chuyển sang chân tiếp theo, cứ như thế từ chân đầu tiên cho đến hết chân cuối cùng sau đó lại quay lại chân đầu tiên Thời gian tồn tại trạng thái mức cao của mỗi chân đầu ra là bằng nhau nhưng có thể thay đổi được, tổng thời gian để quét hết một vòng 8 chân đầu ra cũng thay đổi được, do vậy phải quyết định được thời điểm bắt đầu chuyển trạng thái của một chân bất kỳ Khối quét cột có một đầu vào tín hiệu đồng bộ SYN và

một đầu vào xung nhịp Đầu vào xung nhịp để quyết định thời điểm chuyển đổi trạng thái của đầu ra, còn đầu vào tín hiệu đồng bộ để xác định thời điểm bắt đầu một vòng quét Tại thời điểm trước khi bắt đầu một vòng quét mới tín hiệu SYN bằng một, ngay sau đó là một xung dương đưa vào làm cho đầu ra H1 chuyển trạng thái từ 0 sang 1, sau đó một khoảng thời gian bắt đầu chuyển trạng thái cho chân đầu ra tiếp theo (H2) tín hiệu SYN = 0, và liền đó là một xung dương được đưa vào đầu vào xung nhịp, tín hiệu SYN chỉ bằng 1 khi bắt đầu một vòng quét mới còn lại toàn bộ thời gian quét luôn = 0

- Khối đệm cột làm nhiệm vụ chứa dữ liệu của một cột để sẵng sàng cho việc

hiển thị một cột, dữ liệu được đưa vào kiểu nối tiếp và dịch chuyển trên các chân đầu ra b1 đến b8 Dữ liệu của b8 được đưa vào đầu tiên, dịch dần từ b1 đến b8, cho đến khi dữ liệu của b1 được đưa vào thì dữ liệu b8 dịch đến chân b8 và dữ liệu của b1 có trên chân b1 Một chân đầu vào xung nhịp INCLK cần cho việc

đọc dữ liệu vào

- Khối chốt cột làm nhiệm vụ chốt dữ liệu của một cột Trước khi hiển thị một

cột dữ liệu phải sẵn hàng ở các đầu vào D của khối chốt cột, một xung dương được đưa vào để đẩy dữ liệu từ các chân đầu vào D tới các chân đầu ra Q và giữ nguyên ở đó để cho một cột được hiển thị trong khoảng thời gian xác định trước

hiển thị một hàng tiếp theo

- Khối đệm Kathode làm nhiệm vụ tạo điện áp âm hút dòng cho nhóm

kathode của các đèn led, các đầu ra của khối sẽ nối đến các cathode của đèn led

Các đầu vào được nối với dữ liệu điều khiển đèn led

- Khối đệm Anode làm nhiệm vụ cấp nguồn dương cho các led, nên các đầu

ra Q nối đến các chân A của đèn led

- Khối ma trận đèn led là một ma trân 8x8 đèn led các chân A của một hàng

led được nối chung tạo nên 8 chân A chung, các chân K của một cột được nối

chung và tạo nên 8 chân K chung

Để hiển thị toàn bộ ma trận led các cột sẽ lần lượt được luân phiên hiển thị từ cột đầu tiên cho đến cột cuối cùng rồi lặp lại Tại một thời điểm chỉ có một cột được hiển thị

Trước thời điểm bắt đầu hiển thị cột đầu tiên dữ liệu của cột đầu tiên được đưa vào bộ đệm cột theo cách nối tiếp từ b8 vào trước rồi đến b1, xung nhịp được cấp từ bên ngoài vào để đọc mỗi bít dữ liệu tuần tự, khi đã đủ hết dữ liệu rồi thì xung nhịp không được phép làm việc nữa

Tiếp theo là hiển thị dữ liệu của hàng đầu tiên, khi hiển thị tín hiệu SYN=1 được đưa vào, sau đó sẽ có một xung dương OUTCLK, xung dương OUTCLK

sẽ đồng thời làm hai việc: 1 là đưa toàn bộ dữ liệu của cột đầu tiên mà đang tồn tại ở đầu vào bộ chốt cột đến đầu ra bộ chốt cột; và 2 là dịch tín hiệu SYN=1 đến đầu ra C1 của khối quét cột để hiển thị cột đầu tiên Vậy là dữ liệu của cột đầu tiên đã được chuyển đến bộ đệm Anode, C1 cũng đã được chuyển lên mức cao đưa vào bộ đệm Kathode, quá trình bắt đầu hiển thị hàng đầu tiên đã hoàn tất, việc còn lại là của hai bộ đệm Bộ đệm Anode sẽ khuyếch đại các bit dữ liệu

và điều khiển việc cấp nguồn dương cho 8 Anode , bộ đệm Kathode sẽ khuyếch đại đảo tín hiệu tích cực cột để hút dòng cho một cột Trạng thái này được duy trì một khoảng thời gian xác định để các led của cột đầu tiên được hiển thị trong một khoảng thời gian xác định Khi hết thời gian cho việc hiển thị cột đầu tiên thì việc hiển thị cột thứ hai sẽ phải bắt đầu

Việc bắt đầu cho hiển thị cột thứ 2 cũng giống như cột thứ nhất chỉ có điểm duy nhất khác biệt là tín hiệu SYN đặt vào phải bằng 0 còn lại thì mọi thủ tục không có gì thay đổi Do vậy khi có xung OUTCLK thì C1 sẽ ở mức thấp và mức cao trước đó của nó sẽ được dịch sang C2 làm cho K2 được nối đất và cột thứ hai sáng Cột thứ hai cũng sẽ được hiển thị trong một khoảng thời gian xác định và kết thúc

Quá trình được diễn ra lặp lại tương tự đối với các cột sau cho đến hết cột 8 Kết thúc thời gian hiển thị cột 8 là hết một chu trình quét toàn bộ LMD, một chu trình quét mới sẽ lại bắt đầu Quá trình cứ lặp đi lặp lại như thế trong suốt thời gian hoạt động của LMD

III THỰC HÀNH

1 Kiểm tra LMD

- Gắn lmd HY2088BS lên đế MATRIX1

- Không cấp nguồn cho bảng

- Đưa điện áp 0V vào một chân K1 (dùng kẹp hoặc cầm tay)

- Nối dây từ nguồn 5V nối tiếp với một đầu điện trở 100 Ohm (dùng kẹp hoặc cầm bằng tay)

- Quẹt đầu còn lại của điện trở qua các chốt từ A1 đến A8, khi quẹt quan sát lmd sẽ thấy các đèn cột 1 sáng đều lần lượt từ hàng 1 đến hàng 8 là tốt, chứng tỏ không LED nào hỏng và mạch nối đúng cấu hình chân

- Lần lượt làm như thế với các chân từ K2 đến K8, để kiểm tra các cột còn lại của toàn bộ lmd Cũng có thể kiểm tra theo từng hàng bằng cách cho điện áp dương vào chân A và quẹt đầu 0V qua các chân K1 đến K8

Sau khi kiểm tra nếu không thấy led nào hỏng là tốt

2 Kiểm tra khối đệm cathode ULN2803

- LMD đã được kiểm tra và gắn lên đế MATRIX1

- IC ULN2803 đã gắn lên đế của khối DEMK

- Không cắm IC trên các khối DEMA2, và DEMK2

- Không cấp nguồn 5V cho bảng, chỉ đấu dây cho chốt GND

- Nối dây từ nguồn +5V với một đầu điện trở 100 Ohm, đầu kia nối với một chân A bất kỳ

- Dùng một dây 5V khác quẹt qua các chốt từ b1 đến b8, khi quẹt thấy các led của hàng tương ứng với chân A lần lượt sáng đều là ULN2803 tốt

3 Kiểm tra bộ đệm cực dương

- Giữ nguyên các linh kiện như phần trên

- Kiểm tra đế của khối CHOTCOT không có gì

- IC 74573(4) đã gắn lên đế của khối DEMA

4 Kiểm tra khối chốt cột

- Giữ nguyên các linh kiện như phần trên

- Kiểm tra đế ic của khối ĐỆMCỘT không có gì, nếu có thì bỏ ra

- Gắn IC 74573(4) lên đế của khối CHOTCỘT

- Đưa tín 0 hoặc 1 vào đầu vào bất kỳ từ D1 đến D8 của khối CHỐTCOT, dùng thanh kim kim loại hoặc nguồn 0V hoặc 5V quét vào chốt OUTCLK, dùng đồng hồ đo điện áp của các đầu ra từ Q tương ứng với đầu vào D sau mỗi lần quẹt

- Làm lại như trên vài lần với các tín hiệu vào là 0 , 1 ta sẽ thấy đầu vào D được đưa đến đầu ra Q và sau mỗi lần có xung, trạng thái đầu ra sẽ được giữ nguyên nếu không có một xung quẹt lên chốt OUTCLK mặc dù đầu vào có thay đổi trạng thái 0/1

5 Kiểm tra khối đệm cột

- Gắn IC 164 lên đế của khối DEMCỘT và QUETCỘT

Chú ý: tất cả các IC phải cắm đúng chiều

- Nối chốt nguồn 5V và GND cho bảng (chưa bật nguồn)

- Khối điều khiển LMD09 đã có sẵn chương trình lmd02 trên chíp 89s52

- Nối cáp tín hiệu 4 chân từ bảng lmd09 tới lmd02

- Bật nguồn cho cả hai khối

- nếu không có gì sai trên LMD sẽ hiển thị chữ Z

- dùng máy hiện sóng quan sát tín hiệu tại các chốt DATA, INCLK, OUTCLK, B, C, A, K để thấy rõ quá trình làm việc của khối QUÉTCỘTT, ĐỆMCỘT và toàn bộ hệ thống

- Phân tích giản đồ xung của 4 chân tín hiệu

6 Sử dụng khối lmd09 lập trình điều khiển thay đổi nội dung hiển thị chữ

BÀI 3: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 2 MÀU XANH ĐỎ VÀ PHƯƠNG PHÁP QUÉT HÀNG

I MỤC ĐÍCH

Khảo sát cấu trúc của ma trận led 8x8 2 màu xanh đỏ, kiểm tra độ sáng của từng đèn led, tìm hiểu phương pháp điều khiển quét hàng cho 2 màu, và một số linh kiện điều khiển

II THIẾT BỊ SỬ DỤNG

Module LMD03, LMD09, dây nguồn, dây cáp tín hiệu

Nguyên lí làm việc

- Khối quét hàng làm nhiệm vụ tạo ra tín hiệu quét cho 8 chân đầu ra từ H1

đến H8 Các chân đầu ra sẽ lần lượt và luân phiên có tín hiệu mức cao, tại một thời điểm chỉ có một chân có tín hiệu mức cao, các chân còn lại mang tín hiệu mức thấp hết, sau một khoảng thời gian quy định sẽ chuyển sang chân tiếp theo,

cứ như thế từ chân đầu tiên cho đến hết chân cuối cùng sau đó lại quay lại chân đầu tiên Thời gian tồn tại trạng thái mức cao của mỗi chân đầu ra là bằng nhau nhưng có thể thay đổi được, tổng thời gian để quét hết một vòng 8 chân đầu ra

cũng thay đổi được, do vậy phải quyết định được thời điểm bắt đầu chuyển trạng thái của một chân bất kỳ Khôi quét hàng có một đầu vào tín hiệu đồng bộ SYN

và một đầu vào xung nhịp Đầu vào xung nhịp để quyết định thời điểm chuyển đổi trạng thái của đầu ra, còn đầu vào tín hiệu đồng bộ để xác định thời điểm bắt đầu một vòng quét Tại thời điểm trước khi bắt đầu một vòng quét mới tín hiệu SYN băng một, ngay sau đó là một xung dương đưa vào làm cho đầu ra H1 chuyển trạng thái từ 0 sang 1, sau đó một khoảng thời gian bắt đầu chuyển trạng thái cho chân đầu ra tiếp theo (H2) tín hiệu SYN = 0, và liền đó là một xung dương được đưa vào đầu vào xung nhịp, tín hiệu SYN chỉ bằng khi bắt đầu một vòng quét mới còn lại toàn bộ thời gian quét luôn = 0

- Khối DEMCHOTG (và DEMCHOTR) làm nhiệm vụ chứa dữ liệu G và R

của một hàng và chốt dữ liệu tại đầu ra để hiển thị một hàng, dữ liệu được đưa vào kiểu nối tiếp và xuất ra song song Dữ liệu của R8 được đưa vào đầu tiên,

dữ liệu G1 được đưa vào cuối Khi 16 bit dữ liệu đã được đưa vào 2 bộ ĐỆMCHÔT, một xung dương OUTCLK được đưa vào để đẩy dữ liệu tới các chân đầu ra và giữ nguyên ở đó để cho một hàng được hiển thị trong khoảng thời gian xác định trước khi hiển thị một hàng tiếp theo Một khối này làm cả 3 việc tương đương 3 khối: ĐỆMHANG, CHÔTHÀNG, ĐỆMK trong lmd01

ĐỆMCHOTG phục vụ cho màu xanh, ĐỆMCHOTR phục vụ màu đỏ

- Khối đệm Anode làm nhiệm vụ cấp nguồn dương cho nhóm các led, các đầu

ra Q nối đến các chân A của đèn led

- Khối ma trận đèn led là một ma trân 8x8 điểm, mỗi điểm gồm 2 đèn led nối

chung, Anode các chân A của một hàng led được nối chung tạo nên 8 chân A chung, các chân Cathode của màu xanh của một cột được nối chung và tạo nên 8 chân G chung, các chân Cathode của màu đỏ của một cột được nối chung và tạo

nên 8 chân R chung

Một hàng được hiển thị bao gồm một hàng xanh và một hàng đỏ kết hợp

Để hiển thị toàn bộ ma trận led các hàng sẽ lần lượt được luân phiên hiển thị

từ hàng đầu tiên cho đến hàng cuối cùng rồi lặp lại Tại một thời điểm chỉ có một hàng được hiển thị

Trước thời điểm bắt đầu hiển thị hàng đầu tiên, dữ liệu của hàng đầu tiên được đưa vào bộ đệm chốt theo cách nối tiếp từ R8 vào trước rồi đến G1, xung nhịp INCLK được cấp từ bên ngoài vào để đọc mỗi bít dữ liệu tuân tự, khi đã đủ hết dữ liệu rồi thì xung nhịp không được phép làm việc nữa

Tiếp theo là hiển thị dữ liệu của hàng đầu tiên, trước khi hiển thị tín hiệu SYN=1 được đưa vào, sau đó sẽ có một xung dương OUTCLK, xung dương OUTCLK sẽ đồng thời làm hai việc: 1 là đưa toàn bộ dữ liệu của hàng đầu tiên

mà đang tồn tại ở trong bộ ĐỆMCHÔT ra các chân R và G của led matrix, và 2

là đặt đầu ra H1 của khối quét hàng lên mức cao để hiển thị hàng đầu tiên Vậy

là dữ liệu của hàng đầu tiên đã đầu tiên đã đến các chân Kathode (R và G), H1 cũng đã được chuyển lên mức cao để đưa vào bộ đệm Anode, quá trình bắt đầu hiển thị hàng đầu tiên đã hoàn tất, việc còn lại là của bộ đệm Anode Các bít 0 sẽ điều khiển cho Kathode nối với nó sáng, bít 1 sẽ làm cho kathode tắt, bộ đệm Anode sẽ cấp nguồn dương cho một hang Trạng thái này được duy trì một khoảng thời gian xác định để các led của hàng đầu tiên được hiển thị trong một khoảng thời gian xác định Khi hết thời gian cho việc hiển thị hàng đầu tiên thì việc hiển thị hàng thứ hai sẽ phải bắt đầu

Việc bắt đầu cho hiển thị hàng thứ 2 cũng giống như hàng thứ nhất chỉ có điểm duy nhất khác biệt là tín hiệu SYN đặt vào phải bằng 0 còn lại thì mọi thủ