Ứng dụng vi điều khiển 89C52 thiết kế hiển thị bảng đèn led quảng cáo

~ 1 ~
Lời nói đầu
Hiện nay nước ta đang trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hoa nên nhu cầu
về thông tin cuộc sống hằng ngày cũng như các hoạt động chính trị, kinh tế , văn
hóa …là rất cần thiết.
Để đáp ứng nhu cầu trên thì một hình thức quảng cáo mới ra đời.Đó chính là
hình thưc quảng cáo bằng “ bảng đèn quang báo” nhờ ứng dụng của vi điều khiển.
Bảng đèn quang báo gồm nhiều ma trận led ghép lại với nhau. Mỗi ma trận
led hiển thị một kí tự. Tùy theo chiều dài bảng đèn mà ta hiển thị những bảng tin có
độ dài ngắn khác nhau. Các chữ trong bảng tin sẽ được hiển thị lần lượt từ trái qua
phải cho tới khi nào đến kí tự cuối cùng thì nó sẽ lặp lại từ đầu và quá trình đó
được lặp lại mãi.
Thấy được tầm quan trọng của Vi Điều Khiển nên chúng em có tìm hiểu đề
tài “Ứng dụng vi điều khiển 89C52 thiết kế hiển thị bảng đèn led quảng cáo”.
Đề tài của chúng em gồm 3 phần:
Phần I: Cơ sở lý thuyết.
Phần II: Nội dung thiết kế.
Phần III: Ưu nhược điểm.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 2 ~
Trong quá trình thực hiện đề tài do lượng kiến thức còn hạn chế nên chúng em
không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong thầy cô đóng góp ý kiến để
chúng em có thể ứng dụng đề tài vào thực tế.
Phần I: Cơ sở lý thyết.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 3 ~
1.1 Giới thiệu chung về AT89S52.

Dựa trên nguyên tắc quét ảnh màn hình ta có thể thực hiện việc hiển thị các kí
tự trên ma trận led bằng cách quét theo hang và quét theo cột. Mỗi led trên ma trận
led được coi là một điểm ảnh. Địa chỉ của mỗi điểm ảnh này được xác định đồng

thời bởi mạch giải mã hàng và giải mã cột. Trạng thái của các điểm ảnh được xác
định nhờ dữ liệu đưa ra từ bộ vi điều khiển AT89S52.
AT89S52 có 8 kb Flash ROM trên chip, khi chân /EA đặt ở mức logic cao
(+5v) thì VĐK sẽ thực hiện chương trình bộ nhớ trong. Khi /EA đặt ở mức logic
thấp ( 0v) thì VDK thực hiện chương trình ở bộ nhớ ngoài , AT89S52 có 256 bytes
RAM nội, 32 bytes thấp của bộ nhớ nội dùng cho các thanh ghi, 128 bit có chứa
các byte định địa chỉ theo bit từ 20H đến 2FH.
AT89S52 có chứa 3 bộ đếm /định thời (timer/counter) 16 bit được dùng cho
việc định thời hoặc đếm sự kiện.
AT89S52 chứa 1 port nối tiếp phục vụ cho việc trao đổi thông tin với các thiết
bị có khả năng giao tiếp nối tiếp như máy tính( qua cổng COM)…
AT89S52 có chứa 6 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên,1 bộ giao động trên chip, nó
thường được nối với bộ giao động thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHz, thông
thường là 12 MHz.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 4 ~
AT89S52 dùng nguồn 1 chiều có dải điện áp từ 4v -5,5v được cấp qua chân
40 và chân 20.
1.2. Sơ đồ khối và chức năng các khối của 8052.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 5 ~
Bộ vi điều khiển AT89S52 gồm các khối chức năng sau đây:
+ CPU( Central Processing unit ) bao gồm:
- Thanh ghi tích lũy A
- Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia.
- Đơn vị logic học ALU( Arithmetic Logical Unit).
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 6 ~
- Thanh ghi từ trạng thái chương trình ( PSW: Program Sttatus Worl)
- Bốn băng thanh ghi.

- Con trỏ ngăn xếp.
+ Bộ nhớ chương trình( bộ nhớ ROM) gồm 8 Kb Flash.
+ Bộ nhớ dữ liệu ( Bộ nhớ RAM ) gồm 256 Bytes.
Bộ UART ( Universal Ansynchrous Receiver and Transmitter) có chức năng
truyền nhận nối tiếp, AT89S52 có thể giao tiếp với cổng nối tiếp của máy
tính thông qua bộ UART.
+ Ba bộ timer/count 16 bit: thực hiện các chức năng định thời và đếm sự kiện.
+ WDM ( Watch Dog Timer ) : được dùng để phục hồi lại hoạt động của CPU khi
nó bị treo bởi một nguyên nhân nào đó.
+ Khối diều khiển ngắt : với 2 nguồn ngắt ngoài và 4 nguồn ngắt trong.
+ Bộ lập trình ( ghi chương trình lên flash ROM ): cho phép người sử dụng có
thể nạp chương trình cho chip mà không cần bộ nạp chuyên dụng.
+ Bộ chia tần: với hệ số chia là 12.
+ Bốn cổng xuất nhập: với 32 chân.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 7 ~
1.3. Sơ đồ chân và chứa năng các chân của AT89S52.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 8 ~
1.3.1. Port 0( P0.0-P0.7).
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 9 ~
Port 0 gồm 8 chân , ngoài chức năng xuất nhập Port 0 còn là bus đa hợp dữ
liệu và địa chỉ ( AD0- AD7) , chức năng này sẽ được sử dụng khi 8051 giao tiếp
với thiết bị ngoài có kiến trúc Bus như các vi mạch nhớ, mạch PIO…
1.3.2. Port 1( P1.0-P1.7).
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 10 ~
Đối với 8051, chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất nhập, cũng
như các Port khác Port 1 có thể xuất nhập theo bit và theo byte.

Riêng dòng 89xx, ba chân P1.5,P1.6,P1.7 được dung để nạp ROM theo chuẩn
ISP; hai chân P1.0 và P1.1 được dùng cho bộ timer.
1.3.3. Port 2( P2.0-P2.7).
Port
2
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 11 ~
ngoài chức năng là cổng vào / ra nhủ Port 0 và Port 1 còn là byte cao của bus địa
chỉ khi sử dụng bộ nhớ ngoài.
1.3.4. Port 3( P3.0-P3.7).
Mỗi
chân
trên
Port
3
ngoài chức năng xuất nhập còn có một chức năng riêng cụ thể như sau:
Bit
P3.0
P3.0
P3.0
P3.0
P3.0
Tên
RXD
TXD
INT0
INT1
T0
Chức năng
Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp.

Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp.
Ngắt bên ngoài 0.
Ngắt bên ngoài 1.
Ngõ vào của Timer/count 0.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 12 ~
P3.0
P3.0
P3.0
T1
/WR
/RD
Ngõ vào của Timer/count 1.
Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài.
Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
1.3.5. Chân /PSEN( Program Store Enable)
/PSEN là chân điều khiển đọc chương trình bộ nhớ ngoài, nó được nối với
chân /OE để cho phép đọc các byte mã lệnh trên ROM ngoài. /PSEN sẽ ở mức thấp
trong thời gian đọc mã lệnh. Mã lệnh được đọc từ bộ nhớ ngoài qua bus dữ liệu
(Port 0) thanh ghi lệnh để được giải mã.
Khi thực hiện chương trình trong ROM nội thi /PSEN ở mức cao.
1.3.6. Chân ALE ( Address Latch Emable).
ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ có tần số bằng 1/6 tần số dao động của
vi điều khiển. Tín hiệu ALE được dùng để cho phép vi mạch chốt bên ngoài như
74373, 74573 chốt byte địa chỉ thấp ra khỏi bus đa hợp địa chỉ /dữ liệu( Port0).
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 13 ~
1.3.7. Chân /EA( External Access).
Tín hiệu /AE cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài vi
điều khiển. Nếu /AE ở mức cao( nối với Vcc) thì vi điều khiển thi hành trong ROM

nội. Nếu /AE ở mức thấp( nối với GND ) thì vi điều khiển thục hiện chương trình
từ bộ nhớ ngoài.
1.3.8. RST( Reset).
Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051. Khi tín hiệu này được đưa lên
mức cao ( trong ít nhất 2 chu kì máy) , các thanh ghi trong bộ vi diều khiển được tải
những giá trị thích hợp để khởi đọng hệ thống.
1.3.9. XTAL1, XTAL2.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 14 ~
AT89S52 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với bộ dao đọng
thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHz, thông thường là 12MHz.
1.3.10. Vcc,GND.
AT89S52 dùng nguồn một chiều có dải điện áp từ 4V đến 5.5 V được cấp qua
chân 40 và 20.
1.4. Mạch tạo dao động và Reset.
1.4.1 Mạch tạo dao động.
AT89S52 có một bộ chia tần bên trong chip , bộ này sẽ cấp xung clock cho
các khối trên chip từ nguồn dao động bên ngoài qua 2 chân XTAL1 và XTAL2 .
Bộ chia tần có thể hoạy động ở hai chế độ :
Chế độ X1: ( chế độ mặc định).
Ở chế độ này tần số thạch anh được chia 12 lần, nghĩa là một lệnh được thực
hiện trong một chu kì máy và tần số thạch anh là 12 MHz thì thời gian thực hiện
lệnh đó sẽ là 12 (us).
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 15 ~
Chế độ X2:
Ở chế độ này tần số thạch anh được chia 6 lần , chế độ nay được dặt bằng
cách đặt các bit ở thanh ghi CLKCON0 và thanh ghi CLKCON1.
Thanh ghi CLKCON0:

7 6 5 4 3 2 1 0
CANX2 WDX2 PCAX2 SIX2 T2X2 T1X2 T0X2 X2
Bit
CLKCON07
CLKKCON06
CLKCON05
Ký hiệu
CANX2
WDX2
PCAX2
Mô tả
Cho phép đặt hệ số chia cho watchdog
Timer:
0: Hệ số chia là 6.
1: Hệ số chia là 12.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 16 ~
CLKCON04
CLKCON03
CLKCON02
CLKCON01
SIX2
T2X2
T1X2
T0X2
Cho phép đặt hệ số chia Port nối tiếp ( mode
0 và mode 2):
0: Hệ số chia là 6.
1: Hệ số chia là 12.
Cho phép đặt hệ số chia cho Timer 2:

0: Hệ số chia là 6.
1: Hệ số chia là 12.
Cho phép đặt hệ số chia cho Timer 1:
0: Hệ số chia là 6.
1: Hệ số chia là 12
Cho phép đặt hệ số chia cho Timer 0:
0: Hệ số chia là 6.
1: Hệ số chia là 12
Cho phép đặt hệ số chia cho CPU:
0: Hệ số chia là 12(chế độ X1).
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 17 ~
CLKCON00 X2
1: Hệ số chia là 6(chế độ X2).
Thanh ghi CLKCON1:
x x x x x x x SPIX2
Bit
CLKCON00
Ký hiệu
X
SPIX2
Mô tả
Không sử dụng
Cho phép đặt hệ số chia cho tần số xung
clock khi truy xuất ngoại vi:
0: Hệ số chia là 12(chế độ X1).
1: Hệ số chia là 6(chế độ X2).
1.4.2 Mạch reset.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 18 ~

Có 4 cách để reset AT89S52 lần lượt là: reset khi cấp nguồn, reset bởi WDT,
reset bằng phần mềm, reset bằng mạch ngoài qua chân RST.
Trong một hệ thống gồm nhiều vi mạch khả trình thì một mạch reset tích hợp
cả 2 cách reset khi bật nguồn và reset bởi mạch ngoài thường được sử dụng
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 19 ~
Phần 2: Nội dung thiết kế.
2.1. Thiết kế mô hình bảng LED điện tử dùng 01 ma trận LED
đa sắc.
Yêu cầu:
- Mạch điện tử được thiets kế trên máy tính bằng phần mềm chuyên dụng.
- Xây dựng bộ mã font gồm 26 chữ cái không dấu( A-Z) và 10 chữ số (0-9).
- Hệ thống hiển thị lần lượt từng chữ cái và chữ số với 3 màu xanh, đỏ , vàng.
2.2. Sơ đồ khối

GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
AT89S52
Mạch Giải Mã
Hàng
Bộ Đệm
Ma Trận
LED
~ 20 ~
- AT89S52 : là bộ VĐK có nhiệm vụ đưa tín hiệu ra điều khiển ma trận LED
hoạt động.
- Mạch giải mã : có nhiệm vụ giải mã tín hiệu lấy ra từ VĐK.
- Bộ đệm : có nhiệm vụ lấy tín hiệu được giải mã đưa lên ma trận LED.
2.3. Cách quét LED.
Tại một thời điểm thì chỉ có trạng thái của một điểm ảnh được xác định. Để

xác định các trạng thái và địa chỉ điểm ảnh tiếp theo thì các điểm ảnh còn lại sẽ
chuyển về trạng thái tắt( led đang sáng sẽ chuyển về trạng thái tắt dần ). Vì thế hiện
thị được toàn bộ hình ảnh của ma trận led ta có thể quét ma trận led nhiều lần với
tốc độ quét rất lớn( lớn hơn nhiều lần thời gian kịp tắt của đèn).
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
Mạch Giải Mã
Cột
Bộ Đệm
~ 21 ~
Mắt người chỉ nhận biết được tối đa 24 hình/s. Do đó nếu tốc độ quét rất lớn
thì sẽ không nhận ra được sự thay đổi của đèn mà sẽ thấy được toàn bộ hình ảnh
càn hiển thị.
Để thực hiện việc đó ta thiết kế ma trận led như sau:
Sở đồ nguyên lý của ma trận led 8x8.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 22 ~
Các led trên cùng một hàng được nối chân dương với nhau.
Các led trên cùng một cột được nối chân âm với nhau.
Trạng thái của mỗi led được quyết định bởi tín hiệu điện áp 5v đưa vào đòng
thời cả 2 chân.
VD : Để led sáng thì điện áp 5v phải đưa vào chân dương còn chân âm nối
mass. Led tắt thì không có điện áp nối vào chân dương.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 23 ~
2.4. Sơ đồ nguyên lý.
* Nguyên lý hoạt động.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 24 ~
Trong khi bộ giải mã cột chọn hang thứ nhất thì bộ giải mã hàng sẽ quét lần
lượt hết 8 hàng của từng màu một, dữ liệu được đưa vào sẽ xác định trạng thái của

tất cả các hàng ở cột 1.
Tiếp tục quét cột thứ 2 bộ giải mã hàng lại đưa dữ liệu vào lần lượt hết 8 hàng
của mỗi màu và quyết định trạng thái của tất cả các đèn ở cột 2.
Quá trình cứ như vậy cho tới khi quét hết 8 cột của mỗi màu.
2.5. Sơ đồ mạch in.
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải
~ 25 ~
2.6. Chương trình điều khiển cho AT89S52.
#include<regx52.h>
#include<stdio.h>
void delay(unsigned int t)
{
unsigned int i;
unsigned char j;
for(i=1; i<=t; i++)
j++;
}
// mang cac hang, du lieu muc thap
unsigned char code cot[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe};
//mang cot, du lieu ra muc thap
GVHD: Nguyễn Quốc Hưng SVTH: Phạm Văn Tải