Dạy lập trình AVR cơ bản nhất- Chương 4 - Bài 2

Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 72


BÀI 2: GIAO TIẾP VỚI LED 7 ĐOẠN
VÀ LED MA TRẬN ĐƠN SẮC
PHƯƠNG PHÁP MỞ RỘNG PORT XUẤT

I. Giao tiếp với led 7 đoạn.
1. Giới thiệu led 7 đoạn.
Led 7 đoạn là linh kiện chuyên dùng để hiển thị. Cấu tạo của nó bao
gồm 8 led nối chung cathode (cực âm) gọi là cathode chung hoặc anode (cực
dương) gọi là anode chung.

Hình 3. Led 7 đoạn
Các đoạn được đặt tên từ a đến g, riêng led thứ 8 đặt tên là dp (dot
point). Led 7 đoạn hiển thị ký tự bằng cách bật sáng các đoạn cần thiết, các tổ
hợp của các đoạn bật sáng được quy ước thành mã hiển thị của led 7 đoạn. Bộ
mã hiển thị của led 7 đoạn thông thường là 16 ký tự trong hệ thống số hex. Tuy
nhiên, nếu cần dùng 1 ký tự đặt biệt nào đó, ta vẫn có thể tạo ra mã hiển thị của
led 7 đoạn một cách đơn giản.
Trong MikroC đã tích hợp sẵn công cụ tạo mã hiển thị cho 2 loại led 7
đoạn cathode chung và anode chung. Công cụ này nằm trong menu Tools.

Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 73

Bảng mã hiển thị led 7 đoạn loại anode chung:

Bảng mã hiển thị led 7 đoạn loại cathode chung:
















Số a b c d e f g dp Mã

hex
0 0 0 0 0 0 0 1 1 0x03
1 1 0 0 1 1 1 1 1 0x9F
2 0 0 1 0 0 1 0 1 0x25
3 0 0 0 0 1 1 0 1 0x0D
4 1 0 0 1 1 0 0 1 0x99
5 0 1 0 0 1 0 0 1 0x49
6 0 1 0 0 0 0 0 1 0x41
7 0 0 0 1 1 1 1 1 0x1F
8 0 0 0 0 0 0 0 1 0x01
9 0 0 0 0 1 0 0 1 0x09
Số dp g f e d c b a Mã
hex
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0xC0
1 1 1 1 1 1 0 0 1 0xF9
2 1 0 1 0 0 1 0 0 0xA4
3 1 0 1 1 0 0 0 0 0xB0
4 1 0 0 1 1 0 0 1 0x99
5 1 0 0 1 0 0 1 0 0x92
6 1 0 0 0 0 0 1 0 0x82
7 1 1 1 1 1 0 0 0 0xF8
8 1 0 0 0 0 0 0 0 0x80
9 1 0 0 1 0 0 0 0 0x90
Số a b c d e f g dp Mã
hex
0 1 1 1 1 1 1 0 0 0xFC
1 0 1 1 0 0 0 0 0 0x60
2 1 1 0 1 1 0 1 0 0xDA
3 1 1 1 1 0 0 1 0 0xF2
4 0 1 1 0 0 1 1 0 0x66

5 1 0 1 1 0 1 1 0 0xB6
6 1 0 1 1 1 1 1 0 0xBE
7 1 1 1 0 0 0 0 0 0xE0
8 1 1 1 1 1 1 1 0 0xFE
9 1 1 1 1 0 1 1 0 0xF6
Số dp g f e d c b a Mã
hex
0 0 0 1 1 1 1 1 1 0x3F
1 0 0 0 0 0 1 1 0 0x06
2 0 1 0 1 1 0 1 1 0x5B
3 0 1 0 0 1 1 1 1 0x4F
4 0 1 1 0 0 1 1 0 0x66
5 0 1 1 0 1 1 0 1 0x6D
6 0 1 1 1 1 1 0 1 0x7D
7 0 0 0 0 0 1 1 1 0x07
8 0 1 1 1 1 1 1 1 0x7F
9 0 1 1 0 1 1 1 1 0x6F
a là MSB, dp là LSB
a là LSB, dp là MSB a là MSB, dp là LSB
a là LSB, dp là MSB
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 74

2. Giao tiếp với led 7 đoạn
Có 2 phương pháp chính:
a. Phương pháp chốt
Dữ liệu cần hiển thị được đưa độc lập đến từng led . Vì thế ưu điểm của
nó là lập trình rất đơn giản, chúng ta chỉ cần ghi mã hiển thị ra PORT giao tiếp.
Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là tốn rất nhiều PORT
điều khiển.

U1
COMMON CATHODE
e
1
d
2
E1
3
c
4
dp
5
b
6
a
7
E2
8
f
9
g
10
R1
R2
8x330
R3
R4
R5
R6
R7

R8
PORT

Hình 4. Minh họa phương pháp chốt
b. Phương pháp chốt
Các chân dữ liệu tương ứng của các led được nối với nhau để nhận dữ
liệu từ 1 PORT. Tất cả các led nhận được dữ liệu giống nhau nhưng chỉ có 1
led được chọn để bật sáng. Ta tuần tự cấp dữ liệu của led thứ nhất đồng thời chỉ
bật sáng led này, sau đó lại cấp dữ liệu của led tiếp theo đồng thời bật led tiếp
theo. Cứ như vậy mà lặp lại với tần số lớn hơn 24 lần/s cho mỗi led, do hiện
tượng lưu ảnh ở mắt người nên chúng ta có cảm giác các led hiển thị số liệu
khác nhau cùng 1 lúc.
Phương pháp này có ưu điểm là ít tốn chân vi điều khiển và có thể điều
khiển nhiều led.










Hình 5. S
ơ đ
ồ module led 7
đo
ạn

a
b
U1
CA
e
1
d
2
E1
3
c
4
dp
5
b
6
a
7
E2
8
f
9
g
10
c
d
e
f
g
dp

J1
DATA PORT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
a
b
c
d
e
f
g
dp
R17
8 x 330
R18
R19
R20
R21
R22
R23
R24
U2

CA
e
1
d
2
E1
3
c
4
dp
5
b
6
a
7
E2
8
f
9
g
10
U3
CA
e
1
d
2
E1
3
c

4
dp
5
b
6
a
7
E2
8
f
9
g
10
U4
CA
e
1
d
2
E1
3
c
4
dp
5
b
6
a
7
E2

8
f
9
g
10
c
b
a
f
e
d
dp
g
VCC
J2
CONTROL POR T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Q1
c1815
Q2
c1815

Q3
c1815
Q4
c1815
VCC
R13
8k2
R14
8k2
a
b
R15
8k2
c
d
R16
8k2
e
f
g
dp
a
b
c
d
e
f
g
dp
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG

Trần Thừa – 2010 75

Lưu đồ giải thuật hàm quét led 7 đoạn:





















Hàm quét led phải được gọi ra liên tục trong thân hàm main, các tác vụ
khác không được trì hoãn quá lâu vì như vậy sẽ làm việc quét led gián đoạn gây
nhấp nháy led.
Thực hành:
Yêu cầu 1: Hãy soạn thảo và biên dịch chương trình với yêu cầu hiển thị
1 số có 4 chữ số ví dụ 2010.

Chương trình gợi ý:
Bai2_1_A : Thực hành quét led. Sử dụng file mô
phỏng
BAI2_1.dsn
#define CONTROL PORTB
#define DATA PORTC

char i ;
Delay 5ms
Vào
Đọc dữ liệu cần
xuất (dạng BCD)
Đưa dữ liệu led 1
ra PORT DATA
Bật led 1 qua
PORT CONTROL

Đưa dữ liệu led 2
ra PORT DATA
Bật led 2 qua
PORT CONTROL
Tắt led 1 qua
PORT CONTROL

Tắt led 2 qua
PORT CONTROL

Bật led n qua
PORT CONTROL

Đưa dữ liệu led n
ra PORT DATA
Tắt led n qua
PORT CONTROL

Delay 5ms
Delay 5ms
Ra
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 76

char temp[4];
// MA LED 7 DOAN CATHODE CHUNG
char seven_seg_code[]={0x3f,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};


// HAM TACH CAC KY SO TRONG CHU SO CAN HIEN THI
void Num2Digit(int number){
temp[3]=number/1000;
temp[2]=(number%1000)/100;
temp[1]=((number%1000)%100)/10;
temp[0]=((number%1000)%100)%10;
return;
}

// HAM QUET LED 7 DOAN
void Seven_Seg_Scan(){
for (i=0;i<=3;i++){
// TRA CUU KY SO CHUYEN THANH MA LED
DATA=seven_seg_code[temp[i]];

CONTROL=~0x08>>i;
delay_ms(5);
CONTROL=0xFF;
}
}
//CHUONG TRINH CHINH
void main(){
DDRC=0xFF; //CAU HINH PORT
DDRB=0xFF;
//CHUYEN DOI DU LIEU HIEN THI
Num2Digit(1234);
while(1){
//GOI HAM QUET LED
Seven_Seg_Scan();
}
}

Trong chương trình trên, hàm Num2Digit chịu trách nhiệm tách các ký
số của 1 số có 4 chữ số. Sau đó, trong hàm quét led, các ký số này sẽ được
dùng để tra cứu mã led 7 đoạn tương ứng được khai báo trong mảng
seven_seg_code.
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 77

Thử thay đổi thời gian trì hoãn trong hàm quét led từ 5ms thành 500ms
để hiểu rõ nguyên tắc quét led.
Yêu cầu 2: Hãy viết chương trình kết hợp dùng phím đơn và quét led 7
đoạn, chương trình có khả năng khi ấn phím 1 thì tăng giá trị hiển thị 1 đơn vị,
ấn phím 2 thì giảm 1 đơn vị.
Chương trình tham khảo:

Bai2_1_B : Chương trình kết hợp quét led và chống
dội phím. Sử dụng file mô phỏng
BAI2_1.dsn
#define CONTROL PORTB
#define DATA PORTC
char key, pr, flag, i, j;
unsigned int number;
char temp[4];
// MA LED 7 DOAN CATHODE CHUNG
char seven_seg_code[]={0x3f,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

// HAM TACH CAC KY SO TRONG CHU SO CAN HIEN THI
void Num2Digit(unsigned int in_number){
temp[3]=in_number/1000;
temp[2]=(in_number%1000)/100;
temp[1]=((in_number%1000)%100)/10;
temp[0]=((in_number%1000)%100)%10;
return;
}
// HAM QUET LED 7 DOAN
void Seven_Seg_Scan(){
for (i=0;i<=3;i++){
// TRA CUU KY SO CHUYEN THANH MA LED
DATA=seven_seg_code[temp[i]];
CONTROL=~0x08>>i;
delay_ms(1);
CONTROL=0xFF;
}
}
//HAM DOC PHIM - TRA VE VI TRI PHIM DUOC AN - MUC TAC DONG PHIM LA THAP

char Button_Read(){
if(Button(&PINA,0,1,0)) return 1;
if(Button(&PINA,1,1,0)) return 2;
return 0;
}
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 78

//HAM DOC PHIM VA CHONG DOI
char Button_Read_Debounce(){
char temp;
temp=Button_Read();
if(temp==0){
if(pr==1){
pr=0;
return;
}
else {
flag=1;
return;
}
}
else{
delay_ms(5);
temp=Button_Read();
if(temp==0) return;
else{
pr=1;
return temp;
}

}
}
//CHUONG TRINH CHINH
void main(){
DDRA=0x00;
DDRB=0xFF;
DDRC=0xFF;
while(1){
Num2Digit(number);
Seven_Seg_Scan();
key= Button_Read_Debounce();
if((pr==1)&&(flag==1)){
flag=0;
switch(key){
case 1:number++;
// GIOI HAN GIA TRI TRONG 4 CHU SO
if(number==10000) number=0;
break;
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 79

case 2:number ;
// GIOI HAN GIA TRI TRONG 4 CHU SO
if(number>=9999) number=9999;
break;
}
}
}
}
Trong chương trình tham khảo trên, các hàm delay của chương trình

chống dội cũng như quét led đều giảm tối thiểu để đảm bảo tần số quét đủ để
đánh lừa thị giác của chúng ta. Tuy nhiên, việc giảm delay có thể làm cho hàm
chống dội không còn tốt nữa. Mặt khác, đây chỉ mới là chương trình đơn giản
với 2 chức năng chỉ khai thác được 1 phần nhỏ tài nguyên vi điều khiển. Vì vậy
cần cải tiến chương trình để vi điều khiển xử lý nhịp nhàng giữa chống dội
phím và quét led. Ta sẽ dùng phương pháp sử dụng ngắt được trình bày ở các
chương sau để khắc phục nhược điểm của hàm delay.

d. Phương pháp quét led 7 đoạn có sử dụng IC chốt.
Đây là 1 hướng phát triển của phương pháp quét led 7 đoạn, phương
pháp này sử dụng thêm các IC số để mở rộng khả năng điều khiển các led 7
đoạn với số chân vi điều khiển sử dụng là tối thiểu.
Mô tả:
+IC 74595 là IC ghi dịch 8 bit có chốt, dữ liệu được cấp vào chân số 14,
mỗi khi có xung clock tác động vào chân 11 thì dữ liệu sẽ dịch từ QA đến QH,
tuy nhiên dữ liệu này chưa xuất hiện ở ngã ra mà phải chờ 1 xung tác động vào
chân 12 để chốt dữ liệu khi đó dữ liệu từ QA đến QH sẽ xuất hiện ở ngõ ra.
Chân 9 là ngã ra xuất dữ liệu nối tiếp cho IC phía sau, dữ liệu ở chân 9 là dữ
liệu ngã vào đã dịch đi 8 bit.
+Để thực hiện phương pháp quét này, ta cần ít nhất 2 IC 74195 và 6
chân vi điều khiển. Mỗi IC được điều khiển bởi 3 chân vi điều khiển để nhận
dữ liệu song song và chuyển thành dữ liệu nối tiếp xuất ra led và các transistor
đóng mở.
+IC 74195 thứ nhất sẽ tạo xuất mã hiển thị do vi điều khiển cung cấp
+IC 74195 thứ hai sẽ xuất mã điều khiển cũng do vi điều khiển cung
cấp, do IC này có 8 bit dữ liệu nên điều khiển được 8 led 7 đoạn, nhưng do khả
năng mở rộng IC số là vô hạn nên số lượng led điều khiển được sẽ rất lớn, tùy
vào khả năng cấp dòng của tầng đệm và tần số quét của vi điều khiển.
Sau đây là sơ đồ thí nghiệm của module led 7 đoạn gồm 8 led 7 đoạn
anode chung và mắc chung đường dữ liệu.

Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 80


Hình 6. Sơ đồ module led 7 đoạn mở rộng
Lưu ý, vì tầng đệm trong sơ đồ dùng IC ULN2803 là IC lái dòng (mỗi
đường cấu tạo như 1 transistor NPN – ngã vào 1 thì ngã ra 0, ngã vào 0 thì ngã
ra xem như để hở) nên mã led phải dùng loại cathode chung.
Để xây dựng hàm xuất dữ liệu 8 bit bằng IC 74595 các bạn có thể tham khảo
các bước sau:
+Bước 1: Lấy bit thứ 8 của dữ liệu xuất ra chân của vi điều khiển nối vào chân
SDI (chân 14) của IC 74595.
+Bước 2: Tạo xung đồng hồ tại chân của vi điều khiển nối vào chân
SRCLK(chân 11) của IC 74595.
Thực hiện lại bước 1 và 2 nhưng lấy các bit dữ liệu có thứ tự (trọng số) thấp
dần. Sau 8 lần thực hiện thì toàn bộ 8 bit dữ liệu đã dịch vào IC 74595.
U1
74HC595
SDO
9
CLR
10
G
13
SDI
14
SRCLK
11
RCLK
12

QA
15
QB
1
QC
2
QD
3
QE
4
QF
5
QG
6
QH
7
U2
74HC595
SDO
9
CLR
10
G
13
SDI
14
SRCLK
11
RCLK
12

QA
15
QB
1
QC
2
QD
3
QE
4
QF
5
QG
6
QH
7
U3
7Seg
e
1
d
2
E1
3
c
4
pt
5
b
6

a
7
E2
8
f
9
g
10
R7 8.2K
U4
7Seg
e
1
d
2
E1
3
c
4
pt
5
b
6
a
7
E2
8
f
9
g

10
R8 8.2K
U5
7Seg
e
1
d
2
E1
3
c
4
pt
5
b
6
a
7
E2
8
f
9
g
10
U6
7Seg
e
1
d
2

E1
3
c
4
pt
5
b
6
a
7
E2
8
f
9
g
10
VCC
U7
7Seg
e
1
d
2
E1
3
c
4
pt
5
b

6
a
7
E2
8
f
9
g
10
U8
7Seg
e
1
d
2
E1
3
c
4
pt
5
b
6
a
7
E2
8
f
9
g

10
VCC
LED1
U9
ULN2803
COM
10
IN1
1
IN2
2
IN3
3
IN4
4
IN5
5
IN6
6
IN7
7
IN8
8
OUT1
18
OUT2
17
OUT3
16
OUT4

15
OUT5
14
OUT6
13
OUT7
12
OUT8
11
VCC
LED4
Q9
PNP BCE
LED7
LED5
Q10
PNP BCE
LED6
Q11
PNP BCE
LED8
Q12
PNP BCE
VCC
VCC VCC VCC VCC
R1 8.2K
R9
10K
A
R2 8.2K

B
C
R3 8.2K
D
E
R4 8.2K
F
G
DP
R5 8.2K
R6 8.2K
SRCLK_2
SDI_2
RCLK_2
SRCLK_1
R10
10K
SDI_1
RCLK_1
Q5
PNP BCE
U10
7Seg
e
1
d
2
E1
3
c

4
pt
5
b
6
a
7
E2
8
f
9
g
10
U11
7Seg
e
1
d
2
E1
3
c
4
pt
5
b
6
a
7
E2

8
f
9
g
10
LED7
LED8
A
A
B
C
B
C
D
E
F
D
E
F
G
DP
G
DP
A
Q6
PNP BCE
B
C
D
E

F
G
DP
Q7
PNP BCE
Q8
PNP BCE
SRCLK_1
SDI_1
RCLK_1
VCC
A
B
C
D
E
F
G
DP
J1
PORT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
A
B
C
D
E
F
G
DP
A
B
C
D
E
F
G
DP
A
B
C
D
E
F
G
DP
LED2
LED1
SRCLK_2
SDI_2
RCLK_2

LED2
LED3
LED3
LED4
VCC
LED5
A
B
C
D
E
F
G
DP
VCC
LED6
VCC
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 81

+Bước 3: Tạo xung đồng hồ tại chân của vi điều khiển nối vào chân RCLK
(chân 12) của IC 74595.
Sau đây là lưu đồ giải thuật xuất dữ liệu ra IC 74595:

Ví dụ: Viết chương trình hiển thị dãy số gồm 8 chữ số bất kỳ ra 8 led 7
đoạn với cách bố trí như sơ đồ hình 6.
Ta dùng dãy IC 74595 thứ nhất để xuất dữ liệu là mã led. Dùng dãy IC
74595 thứ 2 để xuất dữ liệu chọn led.
Do dãy IC 74595 được mắc nối tiếp nên khi xuất dữ liệu phải sắp xếp
sao cho dữ liệu của IC cuối dãy được xuất trước


Bai2_2_A : Chương trình quét led bằng phương pháp mở
rộng PORT xuất. Sử dụng file mô phỏng
BAI2_2.dsn

#define clk1 PORTC0_bit
#define lat1 PORTC2_bit

#define sdo1 PORTC1_bit
#define clk2 PORTC3_bit
#define lat2 PORTC5_bit
#define sdo2 PORTC4_bit
#define iport PORTC
Lấy 1 bit của
dữ liệu đưa vào
chân SDI

Tạo xung clock cấp
vào chân SRCLK
Vào
Đủ 8 lần
hay chưa?
Tạo xung clock cấp
vào chân RCLK
Thoát
Chưa
Đủ
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 82

char seven_seg_code[]={0x3f,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

//char temp[8]={1,2,3,4,5,6,7,8}; // MẢNG CHỨA GIÁ TRỊ CẦN HIỂN THỊ
char temp[9]="12345678"; // MẢNG CHỨA GIÁ TRỊ CẦN HIỂN THỊ

char i;
//HÀM GHI DỮ LIỆU VÀO IC 74595
void Ic74595_Write(char dat, char ic, char bits){

signed char func_count; //BIẾN ĐẾM
if(ic==1){ //CHỌN GHI VÀO DÃY IC THỨ NHẤT
for(func_count=bits-1;func_count>=0;func_count ){
sdo1=(dat>>func_count)&0x01; // LẤY TỪNG BIT
clk1=1; //TẠO XUNG DỊCH
clk1=0;
}
lat1=1; //TẠO XUNG CHỐT
lat1=0;
}
if(ic==2){ // CHỌN GHI VÀO IC THỨ HAI ĐỘ RỘNG 8 BIT
for(func_count=bits-1;func_count>=0;func_count ){
sdo2=(dat>>func_count)&0x01; // LẤY TỪNG BIT
clk2=1; //TẠO XUNG DỊCH DỮ LIỆU
clk2=0;
}
lat2=1; //TẠO XUNG CHỐT DỮ LIỆU
lat2=0;
}
}
// HÀM QUÉT LED 7 ĐOẠN
void Seven_Seg_Scan(char leds){
if(i++>=leds) i= 0; // MỖI LẦN GỌI HÀM CHỈ QUÉT 1 LED CÓ THỨ TỰ TĂNG DẦN
// XÓA ĐỊA CHỈ LED
Ic74595_Write(0xFF,2,8);
// TRA CỨU MẢNG CHỨA MÃ LED VÀ GHI VÀO IC(DÃY IC) 74595 THỨ NHẤT
Ic74595_Write(seven_seg_code[temp[i]-48],1,8);
// GHI DỮ LIỆU ĐIỀU KHIỂN(ĐỊA CHỈ LED) VÀO IC(DÃY IC) 74595 THỨ 2
Ic74595_Write(~(0x01<<i),2,8);
delay_ms(1);

}
void main(){
DDRC=0xff;
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 83

while(1){
Seven_Seg_Scan(8);
}
}

Mảng chứa giá trị cần hiển thị là 1 chuỗi ký tự, vì vậy khi dùng từng ký
số để tra cứu vào mảng chứa mã led, ta phải chuyển từ mã ASCII ra số
nguyên(trừ đi 48 đơn vị).
Hàm quét led có đặc điểm, mỗi lần quét led chỉ quét 1 led, lần tiếp theo
sẽ quét led kế tiếp, mục đích là để thời gian thực thi hàm không quá lâu. Tuy
nhiên, số lần gọi hàm phải dày hơn chương trình quét 1 lần tất cả led.
Trên đây chỉ là một hướng làm tiết kiệm chân IO vào ứng dụng quét led.
Có rất nhiều phương pháp khác nhau để kết hợp vi điều khiển và IC số, các bạn
có thể tự tìm hiểu thêm với nguyên lý quét led như trên.

II. Giao tiếp với led ma trận .
1. Led ma trận
Led ma trận là linh kiện hiển thị, cũng như led 7 đoạn, led ma trận hiển
thị ký tự bằng tổ hợp các phần tử, mỗi phần tử là 1 led gọi là 1 điểm (dot).
Ma trận led được sử dụng trong bài này là loại 8x8. Nó bao gồm 64 led,
mỗi 8 led nối chung cathode với nhau thành 1 cột, mỗi 8 led nối chung
anode với nhau thành 1 hàng. Tổng cộng có 8 hàng và 8 cột.

Hình 7. Cấu tạo led ma trận
Do các led không độc lập nhau nên phương pháp duy nhất để hiển thị ký
tự là phương pháp quét. Phương pháp quét led ma trận chủ yếu có 2 loại
quét cột và quét hàng.
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 84

+Quét cột là cấp dữ liệu cho từng cột kết hợp với việc chọn cột để hiển
thị dữ liệu tương ứng.
+Quét hàng là cấp dữ liệu cho từng hàng kết hợp với việc chọn hàng để
hiển thị dữ liệu tương ứng.
Như đã nghiên cứu ở phần led 7 đoạn, để mở rộng khả năng điều khiển
led, ta sẽ dùng IC 74595 để cung cấp dữ liệu hiển thị và dữ liệu điều khiển.

Phương pháp quét được trình bày trong bài viết này là phương pháp quét
hàng, phương pháp quét cột các bạn có thể tự phát triển.
Sau đây là sơ đồ module led ma trận:


Hình 8. Sơ đồ module led ma trận


Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 85



TẠO DỮ LIỆU CHO LED MA TRẬN
Dữ liệu của led ma trận không cố định, nó phụ thuộc vào hình ảnh muốn
hiển thị và phương pháp quét. Ta có thể dùng 1 chương trình tạo mã led ma
trận thông dụng để không phải mất công tính toán nhiều. Trong khuôn khổ tài
liệu này, tôi xin giới thiệu phần mềm LCD font maker V3.9.
Đối với phần mềm này, chúng ta có thể tạo mã cho mọi loại led ma trận
có kích thước không giới hạn.

Hình 9. Giao diện chương trình.

Các bước thực hiện tạo mã led ma trận.
Bước 1: Bấm vào nút
để chọn font chữ nếu muốn hiển thị tin nhắn,
kích cỡ chữ phải bằng 8 vì chiều cao ma trận led là 8. Font chữ nên chọn là
Time New Roman vì nó đơn giản, phù hợp với kích cỡ ma trận nhỏ.
Bước 2: Bấm vào thẻ Character input, mục Output size bỏ check tại
Auto set, chọn Width là 32 (mỗi led ma trận có chiều rộng 8 bit, 4 led ma trận

ghép lại là 32 bit) và chọn Height là 8 (mỗi led ma trận có chiều cao 8 bit). Sau
khi chọn xong ta có 1 vùng trống kích thước 32x8, ta có thể tùy ý vẽ 1 hình
dạng bất kỳ bằng việc bấm chuột trái vào vùng này.
Bước 3: Nếu muốn hiển thị tin nhắn thì ta gõ tin nhắn vào ô Char input.
Sau đó dùng các tọa độ tại mục Offset để di chuyển tin nhắn vào vị trí cần thiết.
Ngoài ra có thể sử dụng các công cụ trong menu bên trái để chỉnh sửa hiển thị.
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 86

Bước 4: Sau khi chuẩn bị xong hình ảnh muốn hiển thị, ta chọn phương
pháp quét cho phù hợp. Ta bấm vào nút
Trong bài này, ta dùng phương pháp quét cột và dữ liệu xuất ra theo ưu
tiên bit có trọng số lớn thì xuất trước nên ta chọn mục “Monochrome LCD
font, Horizontal scan, Little endian order” trong thẻ Font Format như hình 10.

Hình 10. Cấu hình xuất code
Sau khi chọn xong bấm OK.
Bước 5: Xuất dữ liệu, ta bấm vào nút
, ở thẻ One font data output
ta sẽ nhận được 1 dãy mã hex. Gồm 32 phần tử được sắp xếp như sau:
Dữ liệu hàng 1 của led 1, dữ liệu hàng 1 của led 2… dữ liệu hàng 1 của
led 4, dữ liệu hàng 2 của led 1,… dữ liệu hàng 2 của led 4,… dữ liệu hàng 4
của led 4.
Như vậy dữ liệu đã được sắp xếp sẵn theo hàng ngang, ta sẽ lấy 32 phần
tử này bỏ vào 1 mảng để tiện cho việc truy xuất, khi xuất dữ liệu chỉ cần xuất
lần lượt ra các IC 74595.

Các bước thực hiện quét led ma trận theo module hình 9.
Bước 1: Dùng hàm xuất dữ liệu cho dãy IC74595 thứ nhất (Ic74595_Write)
xuất theo thứ tự giảm dần dữ liệu hàng của các led từ 4 đến 1(phần tử 3 đến

phần tử 0 của mảng).
Bước 2: Dùng hàm xuất dữ liệu cho dãy IC 74595 thứ 2 xuất dữ liệu chọn hàng
1 cho tất cả các led
Bước 3: Dùng hàm xuất dữ liệu cho dãy IC 74595 thứ 2 xuất dữ liệu trống để
tắt tất cả các led.
Lặp lại các bước từ 1 đến 3 với các dữ liệu hàng và dữ liệu chọn hàng
tăng dần (các phần tử của mảng dữ liệu hàng xuất theo thứ tự: 3-0, 7-4, 11-
8,15-12, 19-16, 23-20, 27-24, 31-28)
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 87

Sau đây là lưu đồ giải thuật.

Sau đây là ví dụ về việc xuất dữ liệu ra led ma trận:
Yêu cầu: xuất dữ liệu bất kỳ ra 4 led ma trận có kích thước 32x8.
Bai2_3_A : Xuất dữ liệu ra led ma trận. Sử dụng file mô
phỏng
BAI2_3.dsn

#define sclk1 PORTC0_bit
#define dat1 PORTC1_bit
#define lclk1 PORTC2_bit
#define sclk2 PORTC3_bit
#define dat2 PORTC4_bit
#define lclk2 PORTC5_bit
char i,j,s;
char temp[2];
unsigned char BitmapData[]= {
0x07,0xDC,0x71,0xDC,0xB2,0x89,0x88,0x88,0x4A,0x52,0x04,0x89,0x0A,0x52,0x04,0x89,
0x12,0x21,0x04,0x89,0xA2,0x20,0x04,0x89,0x42,0x20,0x88,0x88,0x07,0x70,0x70,0x70,

};
//HAM GHI DU LIEU VAO IC 74595
void Ic74595_Write(char dat,char ic,char bits){//bits LÀ BIẾN CHỈ ĐỘ RỘNG DỮ LIỆU
signed char fc; //BIẾN ĐẾM
if(ic==1){ //CHỌN XUẤT RA IC 74595 THỨ NHẤT
Vào
Xuất dữ liệu led 4 – 1
hàng i ra IC 74595
Xuất dữ liệu bật bật hàng
i

Xuất dữ liệu tắt
tất cả các led
Đủ 8 hàng
chưa?
Chưa
Tăng i
Đủ
Ra
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 88

for(fc=bits-1;fc>=0;fc ){
dat1=(dat>>fc)&0x01; // TẠO DỮ LIỆU NỐI TIẾP
sclk1=1; //TẠO XUNG DỊCH
sclk1=0;
}
lclk1=1; //TẠO XUNG CHỐT
lclk1=0;
}
if(ic==2){ //CHỌN XUẤT RA IC 74595 THỨ HAI
for(fc=bits-1;fc>=0;fc ){
dat2=(dat>>fc)&0x01; // TẠO DỮ LIỆU NỐI TIẾP
sclk2=1; //TẠO XUNG DỊCH
sclk2=0;
}
lclk2=1; //TẠO XUNG CHỐT
lclk2=0;
}
}
void Ledmatrix_Out(char dat){

signed char i,j,k;
for(i=0;i<=7;i++){
for(j=3;j>=0;j ){
Ic74595_Write(BitmapData[(j+4*i)],1,8); //XUẤT DỮ LIỆU HÀNG
}
Ic74595_Write(0x01<<i,2,8); //XUẤT DỮ LIỆU CỘT
delay_ms(1);
Ic74595_Write(0x00,2,8); //XÓA DỮ LIỆU CỘT
}
}
void main(){
DDRC=0xff;
while(1){
Ledmatrix_Out(BitmapData);
}
}
Để tạo các hiệu ứng, tùy vào quy luật chuyển động của hiệu ứng mà ta
phát triển các hàm hỗ trợ, để tạo thời gian trì hoãn cho mỗi thao tác, ta có thể
dùng vòng lặp để quét liên tục.
Sau đây là chương trình với 1 số hiệu ứng đơn giản.

Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 89

Yêu cầu : Viết chương trình dịch hiển thị xoay vòng từ trái sang phải và từ trên
xuống dưới.
Chương trình thao khảo :
Bai2_3_B : Cuộn dữ liệu hiển thị
#define sclk1 PORTC0_bit
#define dat1 PORTC1_bit

#define lclk1 PORTC2_bit
#define sclk2 PORTC3_bit
#define dat2 PORTC4_bit
#define lclk2 PORTC5_bit
char i,j,s;
char Dmem[32];
unsigned char BitmapData[]= {
0x00,0x00,0x00,0x00,
0x36,0x36,0x36,0x36,
0x49,0x49,0x49,0x49,
0x41,0x41,0x41,0x41,
0x41,0x41,0x41,0x41,
0x22,0x22,0x22,0x22,
0x14,0x14,0x14,0x14,
0x08,0x08,0x08,0x08,

};
//HAM GHI DU LIEU VAO IC 74595
void Ic74595_Write(char dat, char ic, char bits){
signed char fc; //BIEN DEM
if(ic==1){ //CHON GHI VAO IC 74195 THU NHAT
for(fc=bits-1;fc>=0;fc ){
dat1=(dat>>fc)&0x01; // TAO DU LIEU NOI TIEP
sclk1=1; //TAO XUNG DICH
sclk1=0;
}
lclk1=1; //TAO XUNG CHOT
lclk1=0;
}
if(ic==2){ //CHON GHI VAO IC 74195 THU NHAT

for(fc=bits-1;fc>=0;fc ){
dat2=(dat>>fc)&0x01; // TAO DU LIEU NOI TIEP
sclk2=1; //TAO XUNG DICH
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 90

sclk2=0;
}
lclk2=1; //TAO XUNG CHOT
lclk2=0;
}
}
void Dmemloop_vertical(){
char temp,i,j,k;
for(i=0;i<=3;i++){
temp=Dmem[28+i];
for (j=0;j<=6;j++){
Dmem[28+i-4*j]=Dmem[24+i-4*j];
}
Dmem[0+i]=temp;
}
}
void Dmemloop_horizal(){
char i,j;
char temp[4];
for(i=0;i<=7;i++){
for(j=0;j<=3;j++){ // SAO LUU BIT MSB
temp[j]=Dmem[j+4*i]>>7;
}
for(j=0;j<=3;j++){ // DICH TAT CA DU LIEU HANG DI 1 BIT

Dmem[j+4*i]=Dmem[j+4*i]<<1;
}
Dmem[0+4*i]=Dmem[0+4*i]|temp[3];
Dmem[1+4*i]=Dmem[1+4*i]|temp[0];
Dmem[2+4*i]=Dmem[2+4*i]|temp[1];
Dmem[3+4*i]=Dmem[3+4*i]|temp[2];
}
}
void Ledmatrix_Out(char dat[],long time){
signed char i,j;
long k;
for(k=0;k<=time/8;k++){
for(i=0;i<=7;i++){
for(j=3;j>=0;j ){
Ic74595_Write(dat[(j+4*i)],1,8); //GHI DU LIEU HANG
}
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 91

Ic74595_Write(0x01<<i,2,8);
delay_ms(1);
Ic74595_Write(0x00,2,8); //XOA DU LIEU DIEU KHIEN HANG
}
}
}
void main(){
DDRC=0xff;
for(i=0;i<=31;i++){
Dmem[i]=BitmapData[i];
}

while(1){
for(i=0;i<=7;i++){
Ledmatrix_Out(Dmem,100);
Dmemloop_vertical();
}
for(i=0;i<=15;i++){
Ledmatrix_Out(Dmem,100);
Dmemloop_horizal();
}
}
}

Việc tạo hiệu ứng trong ví dụ trên thực chất là biến đổi giá trị hiển thị
thông qua một mảng chứa giá trị tạm thời (Dmem). Các thao tác byte và bit
được hình thành dựa trên quy luật thay đổi cần thiết của hiệu ứng.
Ngoài ra, ta có thể tạo hiệu ứng hiển thị bằng cách can thiệp vào quá
trình ghi dữ liệu xuất qua IC 74595.
Dữ liệu dành cho việc hiển thị cho led ma trận là rất lớn nên chiếm dụng
nhiều Flash ROM để lưu trữ và nhiều RAM khi xử lý hiển thị.
 Trong 2 phần quét led 7 đoạn và quét led ma trận, tôi đã giới thiệu hàm xuất
dữ liệu bằng IC 74595. Hàm này thực chất là 1 dạng chuyển dữ liệu nối tiếp
thành song song. MikroC cung cấp cho ta 1 hàm tương tự nằm trong thư viện
Software SPI Library, thư viện này gồm có 2 hàm :

Soft_SPI_Init : Hàm khởi tạo giao tiếp

Soft_SPI_Read : Hàm đọc dữ liệu, hàm này phải dùng với IC có chức
năng ngược với IC 74595 là nhận dữ liệu song song, xuất dữ liệu nối
tiếp.


Soft_SPI_Write : Hàm ghi dữ liệu
Lập trình vi điều khiển AVR với ngôn ngữ C WWW.EEELABS.ORG
Trần Thừa – 2010 92

Ngoài ra, vi điều khiển AVR còn hỗ trợ truyền thông nối tiếp bằng phần cứng.
Một số chân nhập xuất có nhiệm vụ riêng là hỗ truyền nhận dữ liệu nối tiếp.
MikroC cung cấp cho ta các hàm để điều khiển quá trình nhập xuất được hỗ trợ
bởi phần cứng của AVR, các hàm này nằm trong thư viện SPI library.
Các bạn có thể tham khảo thêm cách sử dụng và cấu hình các hàm này trong
phần Help của MikroC.
Cũng như công việc quét led 7 đoạn, việc quét led ma trận vẫn gặp phải
vấn đề chớp nháy khi xử lý chung với phím hoặc 1 ngoại vi khác cần thời gian
xử lý dài và không cố định vì việc quét led đòi hỏi hàm quét led phải được gọi
ra liên tục và đều đặn. Ở bài sau, tôi sẽ trình bày cách khắc phục hiện tượng
trên.
Lưu ý: Các file mô phỏng chỉ nhằm mục đích minh họa các ví dụ,
không có giá trị sử dụng thực tế. Một vài gợi ý để cải tiến hoạt động của
mạch cho phù hợp với thực tế.
+Trong thực tế, led ma trận thường nhận dữ liệu hiển thị(dữ liệu hàng)
vào các chân anode chung, khi đó ta phải cấp dòng cho từng hàng chứ không
phải nhận dòng vì vậy ULN2803 sẽ thay bằng loại IC thúc dòng hoặc đơn giản
hơn là dùng 8 transistor PNP đệm dòng cho IC 74595. Lúc này, dữ liệu điều
khiển và dữ liệu hiển thị cũng phải lấy đảo từng bit để hiển thị cho phù hợp.
+Việc xuất dữ liệu điều khiển (xuất địa chỉ) bằng IC 74595 hầu như ít sử
dụng . Thay vào đó người ta thường dùng IC giải mã “n đường sang 2
n
đường”
mà trong trường hợp này có thể dùng IC 74138. Khi đó dữ liệu điều khiển là 3
bit tạo địa chỉ cho IC 74138 (tuần tự từ 0-7).
+Tuy cách xuất dữ liệu như trình bày ở trên có thể mở rộng ra khá

nhiều led ma trận mà không tốn thêm chân I/O, nhưng không nên điều khiển
cùng lúc quá nhiều led ma trận. Lý do thứ nhất là cần đảm bảo tần số quét cũng
như lưu ý đến độ trễ truyền của các IC để các led không bị nhấp nháy, thứ 2 là
tốn nhiều bộ nhớ. Nên thiết kế các module điều khiển led riêng biệt.