Thiết kế bảng điện tử cỡ lớn

Hiện nay quang báo ngày càng phát triển hơn, đa dạng hơn, từ việc thiết kế quang báo với văn bản được ghi chết trong ROM, đến việc thiết kế một KIT vi xử lý để điều khiển hay điều khiển

Chuyªn ngµnh §iÖn tö

THIẾT KẾ BẢNG ĐIỆN TỬ CỠ LỚN

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay với sự phát triển của xã hội cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cho nên nhu cầu về thông tin trở nên thiết yếu đối với con người trong cuộc sống cũng như trong hoạt động sản xuất kinh doanh Để đáp ứng nhu cầu trên, quang báo đã ra đời và là hình thức cung cấp thông tin hữu ích không thể thiếu trong cuộc sống hằng ngày Hiện nay quang báo ngày càng phát triển hơn, đa dạng hơn, từ việc thiết kế quang báo với văn bản được ghi chết trong ROM, đến việc thiết kế một KIT vi xử lý để điều khiển hay điều khiển quang báo bằng máy tính với nội dung quang báo động cả về nội dung lẫn hình thức Với sự góp mặt của máy tính, quang báo ngày càng trở nên tinh vi, phức tạp hơn với các hiệu ứng quang báo lôi cuốn, hấp dẫn, nội dung quang báo cũng phát triển đa dạng từ văn bản bình thường đến hình ảnh với khả năng upload nội dung động từ máy tính

Trên thế giới từ lâu, quang báo đã trở thành một hình thức truyền đạt thông tin hiệu quả Còn ở Việt Nam mình quang báo mới chỉ ở giai đoạn thử nghiệm, gần đây mới bắt đầu xuất hiện trên thị trường

Với sự hướng dẫn của thầy Đặng Việt Hùng, Em đã đăng kí đề tài “thiết kế bảng điện tử

cỡ lớn” với mục đích tìm hiểu và thể hiện các khả năng của quang báo

2 Nội dung khoa học của đề tài

Các nội dung chính của đề tài

 Tìm hiểu hình thức quang báo và các phương pháp quang báo

 Thiết kế các bộ phận mạch phần cứng

 Thiết kế font chữ hiển thị cho hệ thống quang báo

 Nghiên cứu lập trình Vi điều khiển để phục vụ cho mục đích điều khiển hoạt động quang báo

 Thiết kế phần mềm điều khiển qua giao diện Windows

3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Theo đề cương nghiên cứu thì đề tài gồm 4 phần:

a Tìm hiểu về quang báo

Quang báo là phương pháp dùng ánh sáng và các hiệu ứng ánh để hiển thị thông tin Bình thường thông tin cần hiển thị được ghi sẵn lên các pano dùng cho mục đích quảng cáo, giới thiệu hoặc thông báo thông tin Như vậy thông tin là tĩnh, chỉ có thể thay đổi được khi ta thay đổi nội dung tấm pano, và nội dung thể hiện được cũng khá nghèo nàn

Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV

như trước kia mà trở nờn bắt mắt, lụi cuốn hơn và dễ dàng gõy chỳ ý hơn, tức mục đớch truyền tin trở nờn hiệu quả hơn

Ta sử dụng cỏc linh kiện quang như LED, LCD… cho mục đớch quang bỏo

Hoạt động quang bỏo diễn ra nhờ cỏc khả năng phỏt sỏng của cỏc linh kiện quang cựng với cỏc phương phỏp ghộp nối chỳng cho mục đớch hiển thị và cỏc hiệu ứng tõm lý của mắt hay chớnh xỏc hơn là khả năng lưu ảnh của vừng mạc Cú thể dựng cỏc LED 7 đoạn sỏng hay cỏc LED đơn phối ghộp thành ma trận LED, hoặc cỏc thanh chỉ thị LCD cho mục đớch hiển thị Thụng thường và hiệu quả nhất cho hoạt động quang bỏo hiển thị là phương phỏp

sử dụng cỏc ma trận LED với với phương phỏp quột hiển thị như của màn hỡnh VIDEO để hiển thị Ta cú được nội dung hiển thị như mong muốn bằng cỏc điều khiển cỏc LED trờn

ma trận LED sỏng hay tắt Hoạt động của ma trận LED được điều khiển bởi một bo mạch gồm cú vi xử lớ hoặc vi điều khiển hay cũng cú thể chỉ là một EPROM đó lưu sẵn nội dung quang bỏo cựng cỏc vi mạch phụ trợ

b Thiết kế mạch phần cứng

Phần cứng của hệ thống bao gồm

Ma trận LED:

D 1 2 5

D 1 6 1

D 4 1 6

A 3

D 1 5 3

D 1 4 1

D 1 0 3

D 1 1 3

D 5 1 2

D 8 3

D 0

A 0

D 2 1 6

D 1 3 1 1

D 4 1 3

D 6 6

D 2 1 5

D 1 4 1 3

D 1 0 1 6

D 1 3 7

D 1 9

D 7 8

D 3 1 3

D 1 0 1 5

D 1 3 1 0

D 3 1 0

D 1 5

D 1 5 , 1 0

D 1 6 1 3

D 3 1 6

D 8 2

D 3 8

D 1 6

D 1 1 1 1

D 7

D 5 7

D 9 1 6

D 7 7

D 1 6 1 1

D 6 8

D 7 6

D 1 0 7

D 1 3 8

D 1 0 6

D 8 7

D 9 2

D 6 1 3

D 1 1 2

D 3

A 9

D 4 3

D 1 3 4

D 5 9

D 5 6

D 1 3

D 1 4 9

D 4 1 2

D 2 5

D 1 5 5

D 6 1 5

D 3 7

D 1 2 1 0

D 1 0 1

D 1 6 3

A 1 2 A 1 5

D 5 1

D 4 5

D 1 3 2

D 1 5 2

D 1 8

D 5 1 4

D 9 5

D 1 3 9

D 1 0 1 0

D 6 3

D 1 5 8

D 2 1 4

D 2 3

D 1 5 1 6

D 1 4 2

D 1 5 1

D 1 2 1 5

D 9 1 2

D 4 9

D 1 1 4

D 1 1 3

A 8

D 1 2 1 6

D 1 0 1 3

D 5 2

D 4 1 4

D 8 1 2

A 6

D 1 1 1 2

D 6 9

D 7 1 2

D 7 9

D 5 1 5

D 8 9

D 9

D 1 4

D 8 4

D 1 1 5

A 1 0

D 3 1 4

D 1 1 1 4

A 1 3

D 1 6 1 5

D 1 6 4

D 2 1

D 4 2

D 1 2 4

D 1 5 6

D 1 6 8

D 3 1 1

D 1 5 1 3

D 5

D 1 3 1 3

D 1 2 1 1

D 8 1 6

D 2 4

A 1

D 1 3 1 4

D 1 0 1 2

D 1 2 9

D 7 4

D 1 6 5

D 9 6

D 1 7

D 1 6 6

D 6 4

D 1 1 1

D 9 1

D 1 5 1 4

D 2

D 1 1 2

D 1 3 1 6

D 8 1 5

D 1 1 8

D 1 6 2

D 5 1 3

D 1 5 7

D 2 2

D 1 4 5

A 7

D 7 5

D 1 4 1 6

D 6 1 0

D 7 1

D 3 4

D 1 2 1

D 5 5

D 1 3 5

D 2 7

D 1 4 7

D 1 4 6

D 9 9

D 6 5

D 1 1

D 3 9

D 5 1 6

D 1 1 5

D 5 3

D 7 2

D 3 1

D 1 1 1

D 1 1 0

D 9 1 5

D 2 1 1

D 1 1 1 5

D 1 1 6

D 5 8

D 1 1 1 3

D 9 3

D 1 3 1 2

D 7 3

D 4 1 0

D 1 2 1 2

D 1 3 1 5

A 1 1

D 4 7

A 2

D 9 4

D 1 6 9

D 1 5 4

D 1 1 9

D 8 5

D 1 5

D 1 3 1

D 9 1 4

D 6 7

D 9 1 0

D 1 4 4

D 9 1 3

D 1 2 1 4

D 3 1 5

D 1 4 1 1

D 7 1 0

D 1 2 1 3

D 9 1 1

D 1 1 1 0

D 1 2 7

D 9 8

D 2 8

D 1 0 8

A 1 4

D 1 1

D 1 4 8

D 2 6

D 8 1

D 1 3

D 5 1 1

D 2 1 0

D 1 3 6

D 6 1

D 2 9

D 1 1 4

D 1 4 1 0

D 1 6 7

D 1 1 6

D 5 4

D 1 6 1 6

D 8

D 4

D 6

D 2 1 3

D 4 1 5

D 7 1 6

D 6 1 4

D 7 1 5

D 8 6

D 4 1 1

D 1 2 6

D 8 1 4

D 4 4

D 1 2 3

D 6 2

D 1 3 3

D 6 1 2

A 5

D 8 1 0

D 1 4 1 5

D 4 8

D 1 2

D 4 1

D 7 1 1

D 1 2 2

D 5 1 0

D 1 4 1 4

D 1 6 1 0

D 1 0 5

D 3 1 2

D 7 1 3

D 1 0

D 1 0 9

D 6 1 6

D 1 5 1 2

D 1 6 1 4

D 1 0 4

D 1 5 1 5

D 3 3

A 4

D 1 2 8

D 1 0 1 1

D 7 1 4

D 8 1 1

D 1 5 9

D 1 6 1 2

D 1 0 1 4

D 1 5 , 1 1

D 9 7

D 1 0 2

D 1 4

D 1 2

D 4 6

D 6 1 1

Hỡnh 1: Sơ đồ nguyờn lý ma trận đốn

Chuyªn ngµnh §iÖn tö

Bo mạch chính:

A 1 2

A D 3

P S E N

A 1 1

G N D

A 8

A D 3 / T 0

U 2

A T 8 9 C 5 1

9

1 8

1 9

2 9

3 0

3 1

1 3 5 7

2 1

2 3

2 5

2 7

1 0

1 2

1 4

1 6

3 9

3 7

3 5

3 3

R S T

X T A L 2

X T A L 1

P S E N

A L E / P R O G

E A / V P P

P 1 0

P 1 2

P 1 4

P 1 6

P 2 0 / A 8

P 2 2 / A 1 0

P 2 4 / A 1 2

P 2 6 / A 1 4

P 3 0 / R X D

P 3 1 / T X D

P 3 2 / I N T 0

P 3 4 / T 0

P 3 6 / W R

P 3 7 / R D

P 0 0 / A D 0

P 0 2 / A D 2

P 0 4 / A D 4

P 0 6 / A D 6

D 2

V C C

A 1 1

D 4

A D 6

/ I N T 0

A L E

A 7

A 1 1

A D 7

/ T 1

R S T

A 8

A 0

C 5

3 0 p F

D 6

A D 6

A 1 5

G N D

J 2

H E A D E R 8

1 3 5 7

A 5

A D 1

G N D

A D 0

D 7

A 1

A 1 4

U 2 5

7 4 L S 3 7 3

3 7

1 3

1 7

1

1 1

2 6

1 2

1 6

2 0

D 0

D 2

D 4

D 6

O E

L E

Q 0

Q 2

Q 4

Q 6

V C C

A D 4

A D 4

A 1 4

E A \

A 1 5

A 1 2

A 1 3

U 2 6 B

7 4 0 0

4

/ W R

A 6

A D 3

A D 2

D 0

D 4 / R D

G N D

E A \

A D 6

/ T 1

G N D

A D 1

A 9 / R D

A 9

A D 1

A 6

V C C

U 2 4

7 4 L S 1 3 8

1

3

1 5

1 3

1 1 9

1 6

6

5

A

C

Y 0

Y 2

Y 4

Y 6

V C C G

G 1

/ I N T 1

C 1 2 C

J 4

H E A D E R 2 6

1

3

5

7

9

1 0

1 2

1 4

1 6

1 8

2 0

2 2

2 4

2 6

/ I N T 1

A 8

V C C

A 4

D 1

A 1 0

P 3 1

A 7

A D 5

P 3 0

V C C

A 1 3

C 4

3 0 p F

D 5

A D 2

V C C

U 2 7

H Y 6 2 2 5 6

1 0 9 7 5 3

2 5

2 1 2

2 6 1

1 1

1 3

1 6

1 8

2 8

1 4

2 2

2 0

A 0

A 2

A 4

A 6

A 8

A 1 0

A 1 2

A 1 4

D 1

D 3

D 5

D 7

V C C

G N D

O E

W E

C E

/ W R

A 3

A 1 5

A 5

G N D

A 1 4

A D 5

D 6

D 1

A D 3

U 2 6 D

7 4 0 0

1 2

A 1 2

A D 7

/ I N T 0

/ O E

Y 1

1 2 M H z

U 2 6 A

7 4 0 0

1

C 1 4

C A P N P

/ R D

A 0

A 1 0

D 3

A 1 4

A D 0

A D 5

/ T 0 / W R R S T

A D 4

C 1 3 C

P S E N

A 3

J 5

H E A D E R 2 6

1 3 5 7 9

1 0

1 2

1 4

1 6

1 8

2 0

2 2

2 4

2 6

D 7

A D 2

A 1 2

G N D

U 2 6 C

7 4 0 0

9

G N D

A L E

A D 2

P 3 1

A 1

V C C

A 9

P 3 0

A 4

A D 7

V C C

D 2

D 0

C 6

C A P N P

A 1 5

A D 0

A D 5

V C C

A 1 3

/ W R

/ O E

A 2

P S E N

A 1 3

A D 1

D 5

A 2

A D 6

A D 0

A 1 0

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Khối quét cột:

D 1 1

Q 2

V C C

D 3 3

D 1 2

Q 1

Q 2

V C C

D 3 1

D 1 3

Q 3

D 2 3

D 2

D 0

V C C

D 2 1

Q 0

D 3 2

Q 1 Hình 3: Sơ dồ nguyên lý quét cột Các tín hiệu điều khiển quét cột điều khiển đóng, mở các tranzitor trên các cột LED, Các tín hiệu, dữ liệu đưa ra trên các hàng, với tín hiệu dữ liệu mức thấp thì LED trên cột

đã mở tương ứng sẽ sáng Do tần số quét nhanh nên ta sẽ cảm nhận được các LED cần hiển thị sáng đồng thời

c Thiết kế font chữ

Font chữ hiển thị được thiết kế theo dạng font bitmap như bên dưới Các điểm trắng đen tương ứng với các LED trên ma trận hiển thị tắt hoặc sáng.

Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV

Hỡnh 4: Một số kớ tự mẫu

d Vi điều khiển AT89C52.

Vi điều khiển AT89C52 là một vci điều khiển mạnh của Atmel với cỏc đặc điểm sau:

 8 KB EPROM bờn trong

 256 Byte RAM nội

 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit

 Giao tiếp nối tiếp

 64 KB vựng nhớ mó ngoài

 64 KB vựng nhớ dữ liệu ngoài

 Xử lý Boolean (hoạt động trờn bit đơn)

 210 vị trớ nhớ cú thể định vị bit

Chương trỡnh điều khiển quang bỏo được viết cho vi điều khiển AT89C52 điều khiển cỏc tớn hiệu quột cột, và cỏc tớn hiệu dữ liệu đưa ra ma trận đốn

4 Khả năng ứng dụng của đề tài

Do thời gian nghiờn cứu cú hạn và nhõn lực nghiờn cứu khụng cú nhiều, nờn đề tài chưa được thực sự hoàn thiện, khả năng thể hiện được cũn nghốo nàn Trong ý tưởng phỏt triển, đề tài cú khả năng phỏt triển để thể hiện được cỏc hiệu ứng quang bỏo ở mức cao hơn Cựng với việc sử dụng thờm bộ nhớ ngoài, để tài cú thể thực hiện được phần hiển thị hỡnh ảnh truyền xuống từ mỏy tớnh, cỏi mà hiện giờ chưa thể làm được

Đề tài cú thể ỏp dụng thực tế làm cỏc biển quang bỏo bắt mắt như cỏc biển tờn khoa, cỏc đồng hồ chỉ thị…