Ứng dụng vi điều khiển thiết kế bảng thông báo tỷ giá và lãi suất dùng cho phòng giao dịch của ngân hàng Agribank chi nhánh Nha Trang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ



TRẦN NGỌC TIẾN THÔNG
Đề tài:
ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN THIẾT KẾ
BẢNG THÔNG BÁO TỶ GIÁ VÀ LÃI SUẤT
DÙNG CHO PHÒNG GIAO DỊCH CỦA NGÂN
HÀNG AGRIBANK CHI NHÁNH NHA TRANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ)




NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ



TRẦN NGỌC TIẾN THÔNG
Đề tài:
ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN THIẾT KẾ

BẢNG THÔNG BÁO TỶ GIÁ VÀ LÃI SUẤT
DÙNG CHO PHÒNG GIAO DỊCH CỦA NGÂN
HÀNG AGRIBANK CHI NHÁNH NHA TRANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ)
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TH.S NHỮ KHẢI HOÀN


NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2014

Đồ án tốt nghiệp i Chuyên nghành Điện – Điện tử

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài: “ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN THIẾT
KẾ BẢNG THÔNG BÁO TỶ GIÁ VÀ LÃI SUẤT CHO PHÒNG GIAO DỊCH
CỦA NGÂN HÀNG AGRIBANK CHI NHÁNH NHA TRANG” em xin bày tỏ
lòng kính trọng và biết ơn chân thành cảm ơn thầy Nhữ Khải Hoàn, người đã tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện để em có thể hoàn thành đồ
án tốt nghiệp này.
Ngoài ra, em xin cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo trong khoa Điện – Điện
Tử đã tận tình cung cấp cho em nhiều kiến thức trong suốt quá trình học tập tại
trường đại học Nha Trang.
Em cũng xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ về mặt tinh
thần cũng như vật chất để em có thể hoàn thành tốt đồ án này.

Xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, tháng 6 năm 2014

Sinh viên
Trần Ngọc Tiến Thông

Đồ án tốt nghiệp ii Chuyên nghành Điện – Điện tử

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
LỜI MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài:
Ngân hàng là một tổ chức tài chính nhận tiền gửi, cho vay, trao đổi các loại
tiền tệ và thực hiện các dịch vụ liên quan khác. Nó nhận tiền và cho khách hàng có
nhu cầu vay tiền.
Để thực hiện các hoạt động trao đổi tiền tệ, nhận tiền gửi và cho vay thì vấn đề
mà những khách hàng quan tâm nhất đó là tỷ giá hối đói (tỷ giá), và lãi suất cho vay
(lãi suất). Vì vậy, các ngân hàng cần phải thông báo tỷ giá và lãi suất cho khách
hàng một cách nhanh chóng và tiện lợi.
Trước đòi hỏi của thực tiển đó, đề tài “Ứng dụng vi điều khiển thiết kế bảng
thông báo tỷ giá và lãi suất dùng cho phòng giao dịch của ngân hàng
AGRIBANK chi nhánh Nha Trang” là rất cần thiết.
Trong thời gian thực hiện đề tài với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân và sự
hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn, đề tài của em đã được hoàn thành
đúng thời hạn. Tuy nhiên với thời gian thực hiện đề tài gấp rút, kiến thức còn hạn
chế nên đề tài còn nhiều thiếu sót vì vậy kính mong các thầy cô và các bạn đóng
góp ý kiến để đề tài này hoàn thiện hơn và được ứng dụng vào thực tế.
Mục tiêu: Thiết kế được bảng thông báo tỷ giá và lãi suất.
- Phải hiển thị được các thông tin cần thiết như tỷ giá ngoại tệ, lãi suất
- Bảng thông báo tỷ giá phải có hai chế độ là tự động cập nhật qua mạng từ
máy chủ và chế độ nhập bằng tay phòng khi có sự cố về mạng.
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu:

Thiết kế bảng thông báo tỷ giá dành cho phòng giao dịch của ngân hàng
AGRIBANK chi nhánh Nha Trang.
- Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu thiết kế bảng thông báo tỷ giá cho ngân hàng AGRIBANK chi
nhánh Nha Trang, bảng thông báo tỷ giá tự động cập nhật dữ liệu từ website của
Đồ án tốt nghiệp iii Chuyên nghành Điện – Điện tử

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
ngân hàng AGRIBANK và hiển thị các thông tin về giá vàng, tỷ giá ngoại tệ và lãi
suất ngân hàng.
Bố cục đồ án
- Chương 1: Cơ sở lý thuyết
- Chương 2: Thuyết kế và thi công mạch điện tử
- Chương 3: Phần mềm và lập trình ứng dụng
- Kết luận, đánh giá và kiến nghị

Đồ án tốt nghiệp iv Chuyên nghành Điện – Điện tử

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
LỜI MỞ ĐẦU ii
MỤC LỤC iv
DANH MỤC HÌNH VẼ vi
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1
1.1. TỔNG QUAN VỀ LED VÀ ỨNG DỤNG TRONG QUANG BÁO 1
1.1.1. Giới thiệu chung về LED 1
1.1.1.1. Vài nét về lịch sử phát triển LED 1
1.1.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của LED 2
1.1.1.3. Ưu, nhược điểm và ứng dụng của đèn LED 3

1.1.2. Ứng dụng của đèn LED trong quang báo 4
1.2. TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG
ĐỀ TÀI 6
1.2.1. Vi điều khiển Atmega16 6
1.2.1.1. Các tính năng của Atmega16 7
1.2.1.2. Cấu trúc nhân Atmega16 8
1.2.1.3. Cấu trúc bộ nhớ 11
1.2.1.4. Các cổng vào ra 12
1.2.2. Các linh kiện dùng trong đề tài 13
1.2.2.1. IC giải mã địa chỉ 74HC138 13
1.2.2.2. IC ghi dịch 74HC595 15
CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐIỆN TỬ 17
2.1. KHỐI HIỂN THỊ THÔNG BÁO 17
2.2. KHỐI HIỂN THỊ TỶ GIÁ 19
2.3. KHỐI ĐIỀU KHIỂN 21
2.4. KHỐI GIAO TIẾP MÁY TÍNH 22
2.5. MÔ HÌNH SẢN PHẨM 23
CHƢƠNG 3. PHẦN MỀM VÀ LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG 24
Đồ án tốt nghiệp v Chuyên nghành Điện – Điện tử

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
3.1. GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHẦN MỀM DÙNG TRONG ĐỀ TÀI 24
3.1.1. PHẦN MỀM PROTEUS 24
3.1.1.1. Giới thiệu chung 24
3.1.1.2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm Proteus 7.10 25
3.1.2. PHẦN MỀM CODEVISION 32
3.1.2.1. Giới thiệu chung 32
3.1.2.2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm codevision 2.5 33
3.1.3. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH GIAO DIỆN VB 6.0 37
3.1.3.1. Giới thiệu chung 37

3.1.3.2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm VB 6.0 38
3.2. LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG. 41
3.2.1. Chương trình cho bảng thông báo tỷ giá 41
3.2.1.1. Chương trình cho bảng quang báo 41
3.2.1.2. Chương trình cho bảng hiển thị tỷ giá 47
3.2.2. Chương trình giao diện máy tính. 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

Đồ án tốt nghiệp vi Chuyên nghành Điện – Điện tử

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Hình ảnh về LED 1
Hình 1.2. Cấu tạo của LED từ bên ngoài 2
Hình 1.3. Cấu tạo bên trong đèn LED 2
Hình 1.4. Nguyên lý hoạt động của đèn LED 3
Hình 1.5. Ứng dụng đèn LED trong quang báo 5
Hình 1.6. Atmega16 loại thường 6
Hình 1.7. Atmega16 linh kiện dán 6
Hình 1.8. Sơ đồ cấu trúc CPU của ATmega16 8
Hình 1.9. Thanh ghi trang thái SREG 9
Hình 1.10. Các thanh ghi chung của Atmega16 10
Hình 1.11. Con trỏ ngăn xếp SP 10
Hình 1.12. Sơ đồ bộ nhớ chương trình 11
Hình 1.13. Sơ đồ bộ nhớ SRAM 12
Hình 1.14. IC 74HC138 13
Hình 1.15. Sơ đồ chân IC 74HC138 13
Hình 1.16. Bảng trạng thái của 74HC138 14
Hình 1.17. IC 74hHC595 15
Hình 1.18. Sơ đồ chân IC 74hHC595 15

Hình 2.1. Model LED ma trận P10 17
Hình 2.2. Sơ đồ chân modle p10 18
Hình 2.3. Sơ đồ dịch dữ liệu của model p10 19
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý của khối hiển thị tỷ giá 20
Hình 2.5. Đồ thị hệ số H
fe
20
Đồ án tốt nghiệp vii Chuyên nghành Điện – Điện tử

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Hình 2.6. Sơ đồ mạch in khối hiển thị tỷ giá 21
Hình 2.7. Sơ đồ mạch nguyên lý khối điều khiển 21
Hình 2.8. Sơ đồ mạch in khối điều khiển 22
Hình 2.9. Model blutooth hc05 22
Hình 2.10. Mô hình sản phẩm 23
Hình 3.1. Phần mềm Proetus 24
Hình 3.2. Bắt đầu quá trình cài đặt chương trình Proteus 7.10 25
Hình 3.3. Lời chào khi cài đặt Proteus 7.10 25
Hình 3.4. Chọn thư mục cài đặt Proteus 7.10 26
Hình 3.5. Thỏa thuận sử dụng chương trình Proteus 7.10 26
Hình 3.6. Tiến hành quá trình cài đặt Proteus 7.10 27
Hình 3.7. Kết thúc quá trình cài đặt Proteus 7.10 27
Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý mạch RLC 28
Hình 3.9. Khởi động chương trình Proteus 7.10 28
Hình 3.10. Giao diện chương trình Proteus 7.10 29
Hình 3.11. Nút Component và nút Pick Devices 29
Hình 3.12. Cửa sổ thư viện linh kiện 30
Hình 3.13. Cách lấy điện trở trong thư viện linh kiện 30
Hình 3.14. Danh sách các linh kiện 31
Hình 3.15. Nối dây linh kiện 31

Hình 3.16. Phần mềm Codevision 2.5 32
Hình 3.17. Bắt đầu quá trình cài đặt phần mềm Codevision 2.5 33
Hình 3.18. Thỏa thuận sử dụng phần mềm Codevision 2.5 33
Hình 3.19. Chọn thư mục cài đặt phần mềm Codevision 2.5 34
Đồ án tốt nghiệp viii Chuyên nghành Điện – Điện tử

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Hình 3.20. Bắt đầu tiến hành cài đặt phần mềm Codevision 2.5 34
Hình 3.21. Hoàn tất quá trình cài đặt phần mềm Codevision 2.5 35
Hình 3.22. Giao diện phần mềm Codevision 2.5 35
Hình 3.23. Tạo flie C mới 36
Hình 3.24. Cửa sổ CodeWizardAVR 36
Hình 3.25. Lưu và thoát khỏi chế độ thiết lập 36
Hình 3.26. Đặt tên và lưu file 37
Hình 3.27. Phần mềm lập trình giao diện VB6.0 38
Hình 3.28. Bắt đầu cài đặt phần mềm VB6.0 39
Hình 3.29. Thỏa thuận sử dụng phần mềm VB6.0 39
Hình 3.30. Chọn thư mục cài đặt phần mềm VB6.0 40
Hình 3.31. Bắt đầu tiến hành cài đặt phần mềm VB6.0 40
Hình 3.32. Sơ đồ khối quét LED ma trận 42
Hình 3.33. Lưu đồ thuật toán quét LED ma trận 42
Hình 3.34. Lưu đồ thuật toán giải mã cột và hàng 43
Hình 3.35. Lưu đồ thuật toán hiệu ứng chữ chạy từ phải sang trái 44
Hình 3.36. Chọn chip và tần số thạch anh 45
Hình 3.37. Thiết lập truyền thông cho Atmega16 46
Hình 3.38. LED anode 47
Hình 3.39. Sơ đồ khối quét LED 7 đoạn 47
Hình 3.40. Sơ đồ khối cho chương trình hiển thị bảng tỷ giá 48
Hình 3.41. Chế độ lập trình Standard EXE 49
Hình 3.42. Đặt lại tên cho Form 50

Hình 3.43. Thiết lập lại các thuộc tính của Label Lãi suất 51
Đồ án tốt nghiệp ix Chuyên nghành Điện – Điện tử

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Hình 3.44. Thiết lập lại các thuộc tính của Command Xem 51
Hình 3.45. Kích phải chuột vào vùng trống của vùng chọn đối tượng 52
Hình 3.46. Chọn Microsoft Comm Control 6.0 52
Hình 3.47. Cổng com giao tiếp máy tính 53
Hình 3.48. Chọn Microsoft Internet Controls 53
Hình 3.49. Biểu tượng Internet 54
Hình 3.50. Chế độ xem tỷ giá ngoại tệ 55
Hình 3.51. Chế độ xem giá vàng 55
Hình 3.52. Chế độ xem lãi suất 56
Hình 3.53. Chế độ điều khiển tay 56
Hình 3.54. Chế độ nhập nội dụng hiển thị của bảng quang báo 57


1

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. TỔNG QUAN VỀ LED VÀ ỨNG DỤNG TRONG QUANG BÁO
1.1.1. Giới thiệu chung về LED
LED (viết tắt của Light Emitting Diode,
có nghĩa là điốt phát quang) là các điốt có khả
năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử
ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo
từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối

bán dẫn loại n.
Với các ưu điểm: ánh sáng lớn, độ bền cao
ít tiêu tốn điện năng, LED được ứng dụng rộng
rãi trên các lĩnh vực: bảng quảng cáo ngoài trời, đồng hồ cỡ lớn đặt tại các biển
quảng cáo tấm lớn trên đường cao tốc, hệ thống đèn giao thông, biển chỉ dẫn và các
sản phẩm khác như bảng chạy chữ điện tử, bảng hệ thống giờ, bảng tỷ giá, bảng
chứng khoán, hệ thống xếp hàng tự động… Việc sử dụng rộng rãi thiết bị chiếu
sáng bằng loại đèn này có thể giúp chúng ta tiết kiệm được nhiều năng lượng [3].
1.1.1.1. Vài nét về lịch sử phát triển LED
- Đèn LED đã có mặt từ những năm thập niên 60, hầu hết chỉ dùng hiển thị
thời gian của đồng hồ báo thức hay dung lượng pin của máy ghi hình.
- Một thời gian dài, đèn LED đã không được dùng làm nguồn sáng bởi vì
chúng chỉ cho ánh sáng đỏ, xanh lá cây và vàng mà không cho ánh sáng trắng.
- Đến năm 1993, công ty hoá chất Nichia của Nhật Bản cho ra đời loại đèn
LED xanh dương, kết hợp với ánh sáng đỏ và xanh lá cây để cho ra ánh sáng
trắng.
- Những năm 1960: Phát minh ra đèn LED ánh sáng đỏ.
- Những năm 1970: Phát minh ra LED 7 đoạn.
- Những năm 1980: Phát minh ra LED xanh lá cây.
- Những năm 1990: Phát minh ra LED xanh dương là cơ sở để phát triển đèn
LED ánh sáng trắng.
Hình 1.1. Hình ảnh về LED
2

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
- Những năm 2000: Thời điểm bùng nổ đèn LED chiếu sáng [4].
1.1.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của LED
 Cấu tạo:

- Bộ phận chính của một đèn LED là
hai lớp bán dẫn loại P và loại N đặt tiếp
xúc với nhau. Kích thước của các lớp bán
dẫn này rất nhỏ, chỉ cỡ vài phần trăm
milimet. Do vậy công nghệ chế tạo đèn
LED cũng đòi hỏi tương đối cao.
- Lớp bán dẫn được vẽ phóng đại
lên để cho ta dễ hình dung. Thực tế
việc nối điện cực cho các lớp bán dẫn này
rất khó vì kích thước rất nhỏ. Hình 1.3 mô
tả thực tế hơn với lớp bán dẫn được đặt
trong một đĩa phản quang.
- Vỏ bọc bên ngoài được làm bằng nhựa
trong suốt hoặc có thể pha thêm chất màu.
Lớp vỏ này có tác dụng làm giá đỡ, bảo
vệ kết cấu của đèn đồng thời phần chóp
cầu phía trên có tác dụng hội tụ hướng
ánh sáng phát ra theo một hướng với
một góc mở nhất định [5].
 Nguyên lý hoạt động:
- Hoạt động của đèn LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn. Khối bán dẫn loại
p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn
n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch
tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối
n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện
tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống).

Hình 1.2. Cấu tạo của LED từ bên ngoài
Hình 1.3. Cấu tạo bên trong đèn LED
3

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
- Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống hút và khi chúng
tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử
trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay
các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).
- Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng
phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và
màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên
tử chất bán dẫn.
- LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong
khoảng 1,5 đến 3V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do
đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra.
- Loại LED điện thế phân cực thuận:
- Đỏ: 1,4- 1,8V.
- Vàng: 2 - 2,5V.
- Xanh lá cây: 2 - 2,8V [6].
1.1.1.3. Ưu, nhược điểm và ứng dụng của đèn LED
 Ưu điểm:
- Tiết kiệm điện: Tiết kiệm mức thấp nhất, hiệu suất chiếu sáng cao hơn, tiết
kiệm khoảng 75% điện so với đèn chiếu sáng thông thường.
Hình 1.4. Nguyên lý hoạt động của đèn LED
4

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
- Bảo vệ màu xanh môi trường: Không tia cực tím, không bức xạ tia hồng

ngoại, phát nhiệt của ánh sánh thấp, không chứa thuỷ ngân và những chất có
hại…, không gây ô nhiễm môi trường.
- Tuổi thọ cực lâu: Vượt quá 50,000 giờ (tương đương với 6 năm thắp sáng
liên tục.
- Hiệu quả ánh sáng cao.
- Nhiệt độ làm việc thấp: Nhiệt độ làm việc của bóng đèn LED cao hơn nhiệt
độ môi trường khoảng 5 – 8
o
C, thấp hơn so với đèn huỳnh quang thông thường
là khoảng 13 – 25
o
C.
- Độ an toàn: Không nhấp nháy, hiển thị màu sắc tốt, có hiệu quả trong việc
làm giảm mệt mỏi khi nhìn và bảo vệ mắt.
 Nhược điểm:
- Chi phí sản xuất và giá thành cao.
- Toả nhiệt ở chân đèn, gây ảnh hưởng đến các bộ phận liền kề.
 Các ứng dụng:
- Trang trí nội thất.
- Máy chiếu đèn LED.
- Ứng dụng trong chiếu sáng.
- Bảng điện tử LED ma trận.
- Ứng dụng trong đèn giao thông [7].
1.1.2. Ứng dụng của đèn LED trong quang báo
Quảng cáo luôn là một trong các vấn đề đóng vai trò quan trọng trong sự phát
triển của một công ty, doanh nghiệp hay thậm chí là của một cửa hàng. Quảng cáo
tốt sẽ đem lại nhiều lợi ích to lớn. Cũng chính vì vậy mà không ngạc nhiên khi hàng
năm các doanh nghiệp đã đầu tư rất nhiều vào vấn đề này. Một trong những biện
pháp được ưa dùng hiện nay đó là sử dụng bảng quảng cáo bằng đèn LED, vì sự
đơn giản, hiện đại, bắt mắt, chi phí hợp lý cũng như tính hiệu quả của nó. Những

bảng thông tin, cổng chào hay những bảng LED quảng cáo với màu sắc sặc sỡ, bắt
5

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
mắt, gây nhiều chú ý chắc hẳn đã không còn xa lạ đối với người dân, nhất là người
dân đô thị.
Đèn LED thực sự là
có cách đột phá mới trong
công nghệ cao nói chung
và trong quảng cáo nói
riêng. Đó là các bảng hiệu,
bảng chỉ dẫn, panel quảng
cáo có sử dụng đèn LED
và mạch điện tử để tạo
hiệu ứng ánh sáng. Qua
tìm hiểu ta thấy nhiều đặc điểm nổi bật của nó như độ bền của nó cao gấp mấy chục
lần bóng đèn thường, và lại rất ít hao điện, không gây cháy nổ, an toàn tuyệt đối,
chống rung động tốt, đặc biệt là nó vẫn sáng rõ vào ban ngày vì vậy có thể dụng cả
những biển quảng cáo trong nhà (indoor) và ngoài trời (outdoor) cho hiệu quả cao
cũng như gây sự chú ý đồng thời truyền đạt thông tin đến khách hàng và người đi
đường.
Bảng điện tử có thông tin thay đổi được còn được gọi là bảng quang báo hay
màn hình điện tử LED, có nhiều màu sắc, nhiều cách hiển thị sinh động, dễ dàng
thu hút sự chú ý của mọi người. Do dễ dàng thay đổi thông tin trên bảng điện tử nên
đây được xem là phương tiện truyền đạt thông tin hiện đại, nhanh chóng.
Bảng thông tin điện tử là sản phẩm của ngành công nghệ cao với nhiều ưu
điểm nổi bật đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực của cuộc
sống. Điểm nổi bật của bảng thông tin điện tử là khả năng thay đổi thông tin và

phương thức trao đổi thông tin. Với nhiều tính năng độc đáo, bảng thông tin điện tử
(bảng quang báo, bảng điện tử, bảng LED) luôn thu hút được đông đảo sự chú ý
quan sát của nhiều người. Do đó, nó là sản phẩm đắc dụng cho các chương trình
quảng cáo, các bản tin chứng khoán, tài chính
Hình 1.5. Ứng dụng đèn LED trong quang báo
6

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
Cũng vì tính tiện lợi mà bảng thông tin điện tử được ứng dụng rộng rãi ở nhiều
nơi với nhiều mục đích khác nhau như: khách sạn, nhà hàng, trung tâm thương mại,
trụ sở công ty, ngân hàng, sân bay, hiệu vàng, sàn giao dịch chứng khoán, giao
thông hay tại các cổng trào của các tỉnh và thành phố.
Được thiết kế rất khoa học nên bảng thông tin điện tử rất dễ dàng khi sử dụng,
có thể điều khiển bằng bàn phím chuyên dụng, bằng nút bấm, điều khiển từ xa hay
máy tính Không những thế, nó còn rất tiện lợi trong sản xuất, lắp đặt.
Ngoài ra bảng thông tin điện tử còn có các thuộc tính ưu việt khác như: điện
áp thấp, tính ổn định cao, cường độ sáng mạnh, thay đổi nội dung nhanh, dễ dàng,
hiển thị đa dạng [8].
1.2. TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG
ĐỀ TÀI
1.2.1. Vi điều khiển Atmega16
Vi điều khiển là một lĩnh vực khá lý thú đối với chuyên ngành điện tử. Cùng
với sự phát triển của ngành điện tử thì nhiều họ vi điều khiển lần lượt được các
hãng sản xuất chip cho ra đời như: Z80 của Zilog, AT89 của Atmel, PIC của
Microchip, AVR của Atmel
Họ vi điều khiển AVR của Atmel Corp là 1 bước phát triển trên nền của Vi
điều khiển AT89 đã khá quen thuộc. Nếu như AT89 là vi điều khiển có CPU CISC
thì AVR là RISC, với kiến trúc Harvard do vậy tốc độ sẽ nhanh hơn (tốc độ tối đa là

Hình 1.6. Atmega16 loại thường
Hình 1.7. Atmega16 linh kiện dán
7

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
16 triệu lệnh/giây). Ngoài ra AVR cũng tích hợp sẵn ngay trong chip mạch ADC,
PWM, cũng như hỗ trợ các chuẩn giao tiếp thông dụng như UART/USART, I2C,
2-wires, nên việc thiết kế và thực hiện phần cứng cho những ứng dụng rất thuận
tiện, nhanh chóng, nhỏ gọn [9].
1.2.1.1. Các tính năng của Atmega16
- Hiệu xuất cao (high performance), là loại vi điều khiển 8 bit công suất thấp.
- Cấu trúc lệnh đơn giản, thời gian thực thi lệnh nhanh: 130 lệnh thực thi trong
vòng 1 chu kì chip.
- Hỗ trợ 16 MIPS khi hoạt động ở tần số 16 MHz (16 triệu lệnh/1s).
- Tích hợp bộ nhân 2 thực hiện trong 2 chu kì chip.
- Bộ nhớ chương trình và dữ liệu không bay hơi (nonvolatile).
- 16k byte trong hệ thống flash khả trình có thể nạp và xóa 1,000 lần.
- 512 byte EEPROM có thể ghi và xóa 100,000 lần.
- 1k byte ram nhớ tĩnh trong (internal SRAM).
- Tính năng ngoại vi:
 2 bộ định thời/bộ đếm (timers/counters) 8 bit với các chế độ đếm riêng rẽ và
kiểu so sánh.
 1 bộ định thời/bộ đếm (timer/counter) 16 bit với các chế độ đếm
riêng rẽ, kiểu so sánh và kiểu bắt sự kiện.
 Bộ đếm thời gian thực với dao động riêng rẽ.
 4 kênh băm xung PWM.
 8 kênh ADC 10 bit.
 Byte định hướng 2 đường giao tiếp nối tiếp.

 Giao tiếp USART nối tiếp khả trình.
 Giao tiếp SPI nối tiếp chủ/tớ (master/slave).
 Bộ định thời khả trình giám sát xung nhịp của chip 1 cách riêng rẽ.
 Tích hợp bộ so sánh tín hiệu tương tự.
- Các tính năng đặt biệt của vi điều khiển.
 Chế độ bật nguồn reset.
8

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
 Tích hợp mạch dao động RC bên trong.
 Các ngắt trong và ngoài.
 6 chế độ nghỉ: rảnh rỗi,giảm nhiễu ADC, tiết kiệm năng lượng, nguồn thấp,
Standby và Extended Standby.
 32 chân vào ra khả trình.
- Điện áp sử dụng: 4.5 – 5.5V dùng với atmega16.
- Tốc độ xung nhịp dùng cho chip: 0 – 16 MHz [9].
1.2.1.2. Cấu trúc nhân Atmega16
 Cấu trúc tổng quát
AVR sử dụng cấu trúc Harvard, tách riêng bộ nhớ và các bus cho chương trình
và dữ liệu.
Các lệnh được thực hiện chỉ trong một chu kỳ xung clock. Bộ nhớ chương
trình được lưu trong bộ nhớ Flash [9].
Hình 1.8. Sơ đồ cấu trúc CPU của ATmega16
9

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử

 ALU
ALU làm việc trực tiếp với các thanh ghi chức năng chung. Các phép toán
được thực hiện trong một chu kỳ xung clock. Hoạt động của ALU được chia làm 3
loại: đại số, logic và theo bit.
 Thanh ghi trạng thái
Đây là thanh ghi trạng thái có 8 bit lưu trữ trạng thái của ALU sau các phép
tính số học và logic.
- C: Carry Flag; cờ nhớ (Nếu phép toán có nhớ cờ sẽ được thiết lập)
- Z: Zero Flag; cờ zero (Nếu kết quả phép toán bằng 0)
- N: Negative Flag (Nếu kết quả của phép toán là âm)
- V: Two’s complement overflow indicator (Cờ này được thiết lập khi tràn số
bù 2)
- V, For signed tests (S=N XOR V) S: N
- H: Half Carry Flag (Được sử dụng trong một số toán hạng)
- T: Transfer bit used by BLD and BST instructions (Được sử dụng làm nơi
chung gian trong các lệnh BLD,BST).
- I: Global Interrupt Enable/Disable Flag (Đây là bit cho phép toàn cục ngắt.
Nếu bit này ở trạng thái logic 0 thì không có một ngắt nào được phục vụ)[9].
 Các thanh ghi chức năng chung
Atmega16 gồm có 32 thanh ghi chung. Địa chỉ các thanh ghi được ghi rõ trên
Hình 1.10.


Hình 1.9. Thanh ghi trang thái SREG
10

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử

 Con trỏ ngăn xếp SP
Là một thanh ghi 16 bit nhưng cũng có thể được xem như hai thanh ghi chức
năng đặc biệt 8 bit. Có địa chỉ trong các thanh ghi chức năng đặc biệt là $3E (Trong
bộ nhớ RAM là $5E). Có nhiệm vụ trỏ tới vùng nhớ trong RAM chứa ngăn xếp.
Khi thực hiện chương trình phục vụ ngắt hoặc chương trình con thì con trỏ PC
được lưu vào ngăn xếp trong khi con trỏ ngăn xếp giảm hai vị trí. Và con trỏ ngăn
xếp sẽ giảm 1 khi thực hiện lệnh PUSH. Ngược lại khi thực hiện lệnh POP thì con
trỏ ngăn xếp sẽ tăng 1 và khi thực hiện lệnh RET hoặc RETI thì con trỏ ngăn xếp sẽ
tăng 2. Như vậy con trỏ ngăn xếp cần được chương trình đặt trước giá trị khởi tạo
ngăn xếp trước khi một chương trình con được gọi hoặc các ngắt được cho phép
phục vụ. Và giá trị ngăn xếp ít nhất cũng phải lớn hơn hoặc bằng 60H (0x60) vì
5FH trở lại là vùng các thanh ghi [9].
Hình 1.10. Các thanh ghi chung của Atmega16
Hình 1.11. Con trỏ ngăn xếp SP
11

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
 Quản lý ngắt

Ngắt là một cơ chế cho phép thiết bị ngoại vi báo cho CPU biết về tình trạng
sẵn sàng cho đổi dữ liệu của mình. Ví dụ: Khi bộ truyền nhận UART nhận được
một byte nó sẽ báo cho CPU biết thông qua cờ RXC,hoặc khi nó đã truyền được
một byte thì cờ TX được thiết lập…
Khi có tín hiệu báo ngắt CPU sẽ tạm dừng công việc đang thực hiện lại và lưu
vị trí đang thực hiện chương trình (con trỏ PC) vào ngăn xếp sau đó trỏ tới vector
phục vụ ngắt và thực hiện chương trình phục vụ ngắt đó cho tới khi gặp lệnh RETI
(return from interrup) thì CPU lại lấy PC từ ngăn xếp ra và tiếp tục thực hiện
chương trình mà trước khi có ngắt nó đang thực hiện. Trong trường hợp mà có
nhiều ngắt yêu cầu cùng một lúc thì CPU sẽ lưu các cờ báo ngắt đó lại và thực hiện
lần lượt các ngắt theo mức ưu tiên. Trong khi đang thực hiện ngắt mà xuất hiện ngắt
mới thì sẽ xảy ra hai trường hợp. Trường hợp ngắt này có mức ưu tiên cao hơn thì
nó sẽ được phục vụ. Còn nó mà có mức ưu tiên thấp hơn thì nó sẽ bị bỏ qua.
Bộ nhớ ngăn xếp là vùng bất kì trong SRAM từ địa chỉ 0x60 trở lên. Để truy
nhập vào SRAM thông thường thì ta dùng con trỏ X,Y,Z và để truy nhập vào
SRAM theo kiểu ngăn xếp thì ta dùng con trỏ SP. Con trỏ này là một thanh ghi 16
bit và được truy nhập như hai thanh ghi 8 bit chung có địa chỉ SPL: 0x3D/0x5D và
SPH: 0x3E/0x5E [9].
1.2.1.3. Cấu trúc bộ nhớ
 Bộ nhớ chƣơng trình (Bộ nhớ Flash)
Bộ nhớ Flash 16KB của ATmega16 dùng để
lưu trữ chương trình. Bộ nhớ Flash được chia
làm 2 phần, phần dành cho chương trình boot
và phần dành cho chương trình ứng dụng.
 Bộ nhớ dữ liệu SRAM
1120 ô nhớ của bộ nhớ dữ liệu định địa chỉ
cho file thanh ghi, bộ nhớ I/O và bộ nhớ dữ
liệu SRAM nội. Trong đó 96 ô nhớ đầu tiên

Hình 1.12. Sơ đồ bộ nhớ chương trình

12

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
định địa chỉ cho file thanh ghi và bộ nhớ I/O, và 1024 ô nhớ tiếp theo định địa chỉ
cho bộ nhớ SRAM nội. (Hình 1.13).
 Bộ nhớ dữ liệu EEPROM
Atmega16 chứa 512 byte bộ nhớ dữ liệu EEPROM. Nó được tổ chức như một
không gian dữ liệu riêng biệt, mỗi byte đơn có thể đọc và ghi. EEPROM có khả
năng thực hiện 100.000 chu kỳ ghi/xóa. Truy xuất giữa EEPROM và CPU được mô
tả theo đặc tả thanh ghi địa chỉ, thanh ghi dữ liệu và thanh ghi điều khiển EEPROM.
1.2.1.4. Các cổng vào ra
Vi điều khiển ATmega16 có 32 đường vào ra chia làm bốn nhóm 8 bit một.
Các đường vào ra này có rất nhiều tính năng và có thể lập trình được. Ở đây ta sẽ
xét chúng là các cổng vào ra số. Nếu xét trên mặt này thì các cổng vào ra này là
cổng vào ra hai chiều có thể định hướng theo từng bit. Mặc dù mỗi port có các đặc
điểm riêng nhưng khi xét chúng là các cổng vào ra số thì dường như điều khiển vào
ra dữ liệu thì hoàn toàn như nhau. Chúng ta có thanh ghi và một địa chỉ cổng đối
Hình 1.13. Sơ đồ bộ nhớ SRAM
13

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử
với mỗi cổng, đó là: thanh ghi dữ liệu cổng (PORTA, PORTB, PORTC, PORTD),
thanh ghi dữ liệu điều khiển cổng (DDRA, DDRB, DDRC, DDRD) và cuối cùng là
địa chỉ chân vào của cổng (PINA, PINB, PINC, PIND).
 Thanh ghi DDRx
Đây là thanh ghi 8 bit (ta có thể đọc và ghi các bit ở thanh ghi này) và có tác

dụng điều khiển hướng cổng PORTx (tức là cổng ra hay cổng vào). Nếu như một bit
trong thanh ghi này được set thì bit tương ứng đó trên PORTx được định nghĩa như
một cổng ra. Ngược lại nếu như bit đó không được set thì bit tương ứng trên PORTx
được định nghĩa là cổng vào.
 Thanh ghi PORTx
Đây cũng là thanh ghi 8 bit (các bit có thể đọc và ghi được) nó là thanh ghi dữ
liệu của cổng Px và trong trường hợp nếu cổng được định nghĩa là cổng ra thì khi ta
ghi một bit lên thanh ghi này thì chân tương ứng trên port đó cũng có cùng mức
logic. Trong trường hợp mà cổng được định nghĩa là cổng vào thì thanh ghi này lại
mang dữ liệu điều khiển cổng. Cụ thể nếu bit nào đó của thanh ghi này được set
(đưa lên mức 1) thì điện trở kéo lên (pull-up) của chân tương ứng của port đó sẽ
được kích hoạt. Ngược lại nó sẽ ở trạng thái hi-Z. Thanh ghi này sau khi khởi động
Vi điều khiển sẽ có giá trị là 0x00.
 Thanh ghi PINx
Đây là thanh ghi 8 bit chứa dữ liệu vào của PORTx (trong trường hợp PORTx
được thiết lập là cổng vào) và nó chỉ có thể đọc mà không thể ghi vào được [9].
1.2.2. Các linh kiện dùng trong đề tài
1.2.2.1. IC giải mã địa chỉ 74HC138
 Sơ đồ chân




Hình 1.15. Sơ đồ chân IC 74HC138
Hình 1.14. IC 74HC138
14

GVHD:TH.S Nhữ Khải Hoàn SVTH: Trần Ngọc Tiến Thông
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Điện – Điện tử

 Chức năng và nguyên lý hoạt động
IC 74HC138 là bộ giả mã 3 đầu vào (A0,A1,A2), 8 đầu ra phủ định (Y0 đến
Y7). Nó có 3 đầu vào cho phép: 2 đầu vào tích cực thấp (E1, E2) và một đầu vào
tích cực mức cao (E3). Tất cả các đầu ra của 74HC138 sẽ ở mức cao trừ khi E1, E2
ở mức thấp và E3 ở mức cao. Khi các đầu vào E, E2 ở mức thấp và E3 ở mức cao
thì đầu ra của 74HC138 sẽ được quyết định bởi đầu vào. Các trạng thái đầu ra phụ
thuộc vào trạng thái đầu vào được mô tả ở Hình 1.16.

Hình 1.16. Bảng trạng thái của 74HC138
 Sử dụng 74HC138 để cấp nguồn cho hàng
Theo nguyên tắc quét ma trận LED thì tại mỗi thời điểm ta chỉ cấp nguồn cho
một hàng của ma trận do đó, có thể dùng 74HC138 để cấp nguồn cho các hàng của
ma trận. Các đầu vào (A0,A1,A2) của 74HC138 sẽ được nối với các chân của vi
điều khiển, các đầu ra của 74HC138 được nối với các hàng của ma trận LED thông
qua một cổng phủ định (hoặc các bộ đệm dòng cấp nguồn cho cột), còn các chân
E1, E2 được nối đất, E3 nối dương nguồn. Thông qua việc gửi tín hiệu từ vi điều
khiển tới các chân đầu vào của 74HC138 ta có thể chọn được hàng cần cấp nguồn.