bài giảng thực hành vi xử lý và vi điều khiển - nhiều tác giả

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

1
MỤC LỤC
PHẦN I MÔ TẢ HỆ THỐNG
Giới thiệu
Đặc tính
I. Tổng quan hệ thống
II. Module LMD01
III. Module LMD02
IV. Module LMD03
V. Module LMD04
VI. Module LMD05
VII. Module LMD06
VIII. Module LMD07
IX. Module LMD09 – Module điều khiển chính
PHẦN II THỰC HÀNH
BÀI I: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 MỘT MÀU VÀ QUÉT
HÀNG
BÀI 2: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 MỘT MÀU VÀ QUÉT
CỘT
BÀI 3: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 2 MÀU XANH ĐỎ VÀ
PHƯƠNG PHÁP QUÉT HÀNG
BÀI 4: KHẢO SÁT MA TRẬN LED 8x8 2 MÀU XANH ĐỎ VÀ
PHƯƠNG PHÁP QUÉT CỘT
BÀI 5: KHẢO SÁT MODULE HIỂN THỊ 16x32 ĐIỂM MỘT MÀU
BÀI 6: KHẢO SÁT MODULE HIỂN THỊ 16x32 ĐIỂM HAI MÀU
BÀI 7: KHẢO SÁT HOẶT ĐỘNG CỦA BẢNG TIN ĐIỆN TỬ

2

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.

 Tìm hiểu các thành phần cơ bản cấu tạo lên một mạch điện ma trận led
cụ thể
(Khảo sát trực tiếp Module LMD01, LMD 02 và LMD09)
- Các vi mạch dùng để đệm/chốt dữ liệu, vi mạch dùng để quét
tuần tự (thanh ghi dịch),…
- 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.


3
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./.

4

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.
Đặc tính
 Làm quen với các linh kiện chức năng
 Thiết kế dàn trải
 Các điểm kiểm tra (test point)
 Sơ đồ nguyên lí 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.


5
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
Tên Mô tả
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


6
II. Module LMD01
LMD01 là 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

Ảnh 1 LMD01 – Quét theo hàng
LMD01 chứa các loại, linh kiện cơ bản, và lí thuyết cơ bản để điều khiển bảng
LED. LMD01 đưa ra một ma trận led 8x8 điểm, đơn sắc (đỏ) và các linh kiện để
điều khiển một LMD theo phương pháp đầu tiên – Quét theo hàng.
LMD01 gồm các thành phần sau:
 Ma trận LED 8x8 pixel, đơn sắc (đỏ)
 Khối đệm Kathode – ULN2803
 Khối đệm Anode – 74LS574
 Khối đệm dữ liệu hàng – 74LS164
 Khối chốt dữ liệu hàng – 74LS573
 Khối quét hàng – 74LS164
Module có chốt cắm nguồn 5V, jack nối tín hiệu điều khiển để kết nôi với
module điều khiển chung. Ảnh 1 là module LMD01.

7
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

Ảnh 2 Sơ đồ nguyên lí LMD01

8
Mach in

Ảnh 3 Bảng mạch in LMD01

9
III. Module LMD02


Ảnh 4 LMD02 – Quét theo cột
LMD02 đưa ra một ma trận LED 8x8 điểm, đơn sắc (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.
LMD02 gồm các thành phần sau:
 Ma trận LED 8x8 pixel, đơn sắc (đỏ)
 Khối đệm Kathode – ULN2803
 Khối đệm Anode – 74LS574
 Khối đệm dữ liệu cột – 74LS164
 Khối chốt dữ liệu cột – 74LS573
 Khối quét cột – 74LS164
Module có chốt cắm nguồn 5V để, jack nối tín hiệu điều khiển để kết nôi với
module điều khiển chung. Ảnh 4 là module LMD02.

Sơ đồ nguyên lí

10

Ảnh 5 Sơ đồ nguyên lí LMD02

11
Mach in

Ảnh 6 Bảng mạch in LMD02
IV. Module LMD03

12

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
 Khối đệm Anode – 74LS574
 Khối quét hàng – 74LS164
Module có chốt cắm nguồn 5V, jack nối tín hiệu điều khiển để kết nôi với
module điều khiển chung. Ảnh 7 là module LMD03.
Sơ đồ nguyên lí

13

Ảnh 8 Sơ đồ nguyên lí LMD03

14
Mach in

Ảnh 9 Bảng mạch in LMD03
V. Module LMD04

15

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
 Khối quét cột – 74LS164
 Khối đệm chốt dữ liệu cột – 74LS595
Module có chốt cắm nguồn 5V, jack nối tín hiệu điều khiển để kết nôi với
module điều khiển chung. Ảnh 10 là module LMD04.
Sơ đồ nguyên lí

16

Ảnh 11 Sơ đồ nguyên lí LMD04

17

Mach in

Ảnh 12 Bảng mạch in LMD04

18

VI. Module LMD05

Ảnh 13 LMD05 – Module hiển thị 16x32 pixel đơn sắc (đỏ)

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
để đo thử.
LMD05 gồm các thành phần sau:
 Ma trận LED 16x32 pixel, 1 màu đỏ
 Khối đệm dữ liệu hàng – 4 IC 74LS574
 Khối chốt dữ liệu hàng – 4 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 13 là module LMD05.
Sơ đồ nguyên lí

19

Ảnh 14 Sơ đồ nguyên lí LMD05

20
Mach in

Ảnh 15 Bảng mạch in LMD05

21
VII. Module LMD06

Ảnh 16 LMD06 – Module hiển thị 16x32 pixel hai màu (xanh/đỏ)

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

22

Ảnh 17 Sơ đồ nguyên lí LMD06

23
Mạch in

Ảnh 18 Bảng mạch in LMD06

24
VIII. Module LMD07

Ảnh 19 LMD07 – Bảng tin điện tử 16x96 pixel đơn sắc (xanh/đỏ)

LMD07 là một bảng thông tin điện tử hoàn chỉnh 16x96 pixel một màu đỏ, với
các tham số kỹ thuật như sau:
 Led outdoor
 16x96 pixel màu đỏ
 MCU AT89S52, 8k flash ROM
 16 Kbyte Ram
 giao diện truyền thông RS232
 Sử dụng nguồn 220VAC

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
Các thành phần có trên module:
- MCU PIC AT89S52
- 16K RAM
- Giao diện RS232
- Bàn phím 8
- Giao diện ISP
- Cổng điều khiển LMD
-
Sơ đồ nguyên lí