Màn hình quảng cáo ở chế độ văn bản sử dụng ma trận LED 5x7 có điều khiển bằng máy tính, chương 7 doc

Chng 7: Phân tích tổng quát và sơ
đồ khối của hệ thống
I. Sơ l-ợc hoạt động của toàn bộ hệ thống
Mạch hoạt động dựa trên nguyên tắc mạch điều khiển màn
hình tinh thể lỏng (LCD controller ) , Màn hình đ-ợc chia thành
nhiều hàng và cột , T-ơng ứng mỗi hàng và mỗi cột là một ký tự
đ-ợc mã hoá địa chỉ và đ-ợc l-u giữ ứng với một ô nhớ trong bộ
nhớ RAM đệm.ở đây chúng ta thiết kế màn hình gồm 8 hàng và 16
cột.=> Cần 3 tín hiệu giải mã hàng và 4 tín hiệu giải mã cột.Tổng
cộng có tât cả 7 bít địa chỉ để xác định vị trí 1 ký tự trên màn hình
.Vậy ta cần chọn RAM có dung l-ợng tối thiểu là 2
7
byte =128
byte.
Mỗi ký tự trên màn hình đ-ợc hiển thị bởi một đèn LED 5x7
bản chất của nó là các diode phát quang đ-ợc kết nối với nhau theo
từng hàng và từng cột (xem phụ lục ) .T-ơng tự nh- vậy ,
các ma trận đèn lại đ-ợc tổ chức thành từng hàng và cột trên màn
hình hiển thị.
Mỗi ma trận đèn hiển thị một ký tự trong bảng mã ASCCI .
Các mẫu ký tự này th-ờng đ-ợc tạo sẵn và l-u trữ cố định trong
một vi mạch nhớ ROM ( ROM Word Generater Xem phụ lục II)
Mỗi ký tự t-ơng ứng với 1 từ mã để mã hoá. Số l-ợng từ mã này
phụ thuộc vào sự đa dạng của các ký tự ta cần hiển thị theo quy tắc
sau
q
log
2
n
q : số từ mã ( số bít tối thiểu cần mã hoá )
n : số l-ợng ký tự khác nhau cần hiển thị

Trong bài thiết kế mã hoá 64 ký tự => cần tối thiểu 6 bít mã hoá
(D
0
D
5
).
Mỗi ô nhớ trong ROM gồm 7 bít đ-ợc đ-a vào t-ơng ứng với 7
hàng của ma trận LED 5x7 .Bít =1 hiển thị đèn sáng và ng-ợc lại
,bít =0 đèn tắt . Mỗi ký tự đ-ợc l-u giữ 5 vị trí cố định liền kề nhau
trong ROM đ-ợc lần l-ợt đọc ra t-ơng ứng với số lần đếm của bộ
đếm 6.Nh- vậy ta cần chọn ROM tối thiểu có 9 bít địa chỉ
t-ơng đ-ơng với dung l-ợng 2
9
=512 kbyte bao gồm 6 bít mã
hoá (D
0
D
5
) nhận từ RAM và 3 bít của bộ đếm 6 (D
6
D
8
)
. Toàn bộ hệ thống đ-ợc chia làm 2 khối lớn là khối điều khiển và
Màn hình
hiển thị
Quét ký tự
Đệm dữ liệu
Giải mã hàng
(8 hàng )

Rom
phát ký tự
Đếm
(8x16)
Đệm 2
chiều
Ram
MT
Giải mã cột
( 16 cột )
Chốt
địa
chỉ
CLOCK
Chốt
ghi
Đệm
ghi
Đệm
đọc
Khối
nguồn
Đếm 5
RESET
Cổng
song
song
Q0-Q3
Q0-Q6
Q4-Q6

Q0-Q6
D0-D5
A0-A6
A0-A6
A0-A6
AD0-AD5
D6
A0-A6
D
0
-
D
5
D
0
-
D
8
D6-D8
QA,QB,QC
(D
6-D8)
D
6-D8
H0-H6
7x8
hàng
5x16
cột
8 hàng

16 cột
Bus địa chỉ
B
u
s

đ
ị
a

c
h
ỉ
B
u
s

d
ữ

l
i
ệ
u

c
h
ứ
a

t
ừ

m
ã
Sơ đồ khối mạch điều khiển màn hình văn
bản hiển thị bằng ma trận đèn LED 5x7
EW
Vcc
Clock
clock
khối điều khiển
khối quét và giải mã
AW
AF
EW
Khối quét và giải mã nh- hình vẽ
Khối điều khiển bao gồm nguồn phát cung cấp điện áp 1
chiều 5v và 12v cho toàn bộ hệ thống,Khối kết nối máy tính kết nối
qua cổng song song,Một ROM phát ký tự , RAM đệm dữ liệu, các
thanh ghi chốt và đệm dữ liệu để phối hợp ghi đọc,bộ đếm 5 đếm
cột ký tự và bộ đếm 16x8 đếm hàng và cột của màn hình, Bộ phát
xung CLOCK , Khối RESET khởi tạo lại hệ thống về trạng thái ban
đầu ( các bộ đếm ở trạng thái 0 )
Khối quét và giả mã gồm các bộ giải mã 4/16 giải mã cột và bộ
giải mã 3/8 giải
mã hàng ,Bộ quét ký tự là các bộ giải mã 3/5 và bộ đệm dứ liệu
dùng phối hợp giải mã để chọn hàng đ-a dữ liều vào
II. Sơ đồ nguyên lý và chức năng của các khối
1. Khối điều khiển

a, kết nối máy tính
Vn
POWER
Vcc
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Rb

Rc
18
17
16
15
14
13
12
11
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
2
3
4
5
6
7
8
9
A0
A1
A2
A3
A4

A5
A6
A7
74LS245
1
19
DIR
E
DEM 2 CHIEU
OE
LE
1
11
74LS373
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
3
4
7
8
13
14
17
18

Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
LATCH
2
5
6
9
12
15
16
19
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
D0
D1
D2
D3
D4
D5

STROBE( TáCH KÊNH)
BUSY - EW
S
L
C
T
I
N

-

C
ấ
P

N
G
U
ồ
N

C
H
O

H
ệ

T
H

ố
N
H
IC27
IC34
T
Việc điều khiển ghi, đọc dữ liệu đ-ợc thực hiện bởi máy tính
ghép nối qua cổng song song 25 chân( Cổng máy in Xem phụ
luc II ) .Cổng song song máy tính có 9 đầu ra và 1 đầu vào
6 đầu ra từ chân 2- chân7 là Bus dồn kênh AD
0
->AD
5
,chân 8
là A
6
, tín hiệu điều khiển tách kênh đọc ghi STROBE ở chân 1 , và
1 cho phép ghi AF ở chân 14 , chân 13 và 17 kết nối với nguồn để
khởi động hệ thống
1 đầu vào BUSY ở chân 11 dùng làm chế độ bắt tay để phối
hợp ghi , đọc.Ta có bảng sau:
Chân1 (AF ) Ra Tách kênh
Chân 2-Chân 7 ( AD0-
AD5 )
Ra Hợp kênh địa dhỉ và dữ
liệu
Chân 8 (A6 ) Ra Địa chỉ
Chân 10 ( BUSY )
EW
Vào Cho phép ghi

Chân 13 Vào Bật nguồn
Chân 14 (AF) AW Ra Đồng ý ghi
EW
AW
Truyền dữ
liệu
A0-A6
D0-D5 A0-A6
D0-D5
Tách kênh (AF)
Chân 17 (SCLTIN) Ra Cấp nguồn
Tín hiệu tách kênh hoạt động nh- sau :
Khi nhận đ-ợc tín hiệu EW (enable write ) của hệ
thống ở mức cao cho phép ghi nếu máy tính đồng ý sẽ đ-a ra
tín hiệu AW (acept write ) và qua trình truyền dữ liệu bắt đầu
Chân 13 và 14 đ-ợc phối hợp để khởi động hệ thống .Khi bật
công tăc POWER tín hiệu đ-ợc đ-a vào chân 13 ,lúc này chân 17
vẫn ở mức cao => đèn T tắt ,Vcc=0 .Hệ thống ch-a đ-ợc cấp
nguồn. Nếu máy tính cho phép khởi động
( ấn F1 ) sẽ đ-a ra chân 17 ở mức thấp ,T thông ,Vcc = Vn khởi
động hệ thống.
Đệm dữ liệu (74LS245) và chốt địa chỉ ( 74LS373 ) dùng để
tách kênh địa chỉ và dữ liệu

b, Khối nguồn
tạo điện áp 1 chiều 12V và 5V cung cấp cho toàn bộ hệ
thống ,đ-ợc kết nối với chân 13 và 17 của cổng song song để thực
hiện khởi động hệ thống .Mạch dễ dàng thực hiện bằng một biến
thế hạ áp 2 mức điện áp (để tạo 2 mức điện áp 1 chiều là 5v và 12v
RESET

1uF
10k
DEM1CHIEU
74LS244
1
19
2
4
6
8
11
13
15
17
1A1
1A2
1A3
1A4
2A1
2A2
2A3
2A4
1G
2G
18
16
14
12
9
7

5
3
1Y1
1Y2
1Y3
1Y4
2Y1
2Y2
2Y3
2Y4
Vcc
Vcc
Xoá đếm 16x8
Xoá đếm 6
Mạch RESET
) rồi đ-a đến bộ chỉnh l-u cầu thông dụng sau cùng đi qua mạch ổn
áp tạo điện áp ổn định Vn =5v
c,Khối RESET
nối với các đầu xoá của các bộ đếm có nhiêm vụ xoá tất cả các
trạng thái về trạng thái ban đầu là 0
Khi ấn RESET =>Uc từ giá trị Vcc chuyển về mức 0 đ-a vào
G1 và G2 của đệm 74244 (IC31) ,Tín hiệu xoá từ mức trở kháng
cao chuyển lên 1 xoá trạng thái các bộ đếm về trạng thái ban đầu là
0
c,Khối CLOCK
phát xung CLOCK đ-a vào bộ đếm 6 THực hiện bởi IC định
thời 555
Vấn đề quan trọng ở đây là ta phải chọn R và C bằng bao
nhiêu để tần số làm việc cần thiết để tốc độ quét đủ nhanh sao cho
mắt ng-ời không cảm nhận đ-ợc sự nhấp nháy của đèn trong mỗi

chu kỳ quét .
Chúng ta biết rằng với tốc độ hiển thị 50 lần /s thì mắt ng-ời
không cảm nhận đ-ợc đèn nhấp nháy trong bài thiết kế này mỗi
chu kỳ quét 16 cột và 8 hàng, mỗi ký tự cần 5 xung đếm CLK =>
một chu kỳ quét là
T = 16x8x5 Tc =640 Tc
F =f
c
/650
F= 50 Hz
f
c
= 50 x 650 = 32500 Hz
f
c
= 1/(2RC)
Chọn R = 10
, C= 1 => f
c
= 50000 Hz =50kHz
<=> T
c
= 20 s
GND
TRI
OUT
RES
Vcc
DIS
THR

CON
Vcc
CLOCK