Thiết kế bảng quảng cáo led sử dụng vi điều khiển atmega 16 module điều khiển hiển thị.pdf
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (955.25 KB, 103 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:
THIẾT KẾ BẢNG QUẢNG CÁO LED SỬ DỤNG
VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA 16
MODULE ĐIỀU KHIỂN HIỂN THỊ
Sinh viên thực hiện: PHẠM MINH ĐỨC
Lớp ĐT12 – K49
Giảng viên hướng dẫn: TS. NGUYỄN TIẾN DŨNG
Cán bộ phản biện: TS. HOÀNG MẠNH THẮNG
Hà nội, 5-2009
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------------------
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---------------------------------
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: .…PHẠM MINH ĐỨC……... Số hiệu sinh viên: …20040847…
Khoá:………...49.……….Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: ……………….........
1. Đầu đề đồ án:
Thiết kế bảng quảng cáo LED sử dụng vi điều khiển ATMEGA16
Module điều khiển hiển thị
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
……………………………………..……………………………………………..……..……………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………….
…..………………………..…………………………………………………………………………………….
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
………………………………………………………………………………………………………………..….
………………………………………………………………………………………………………………………………
……..….
………………………………………………………………………………………………………………………………
………..….……………………………………………………………………………………………
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
………………………………………………………………………………………………………………………..….
…………………………………………………………………………………………………………………………..
……….………………………………………………………………………………………………………….
5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: …………… NGUYỄN TIẾN DŨNG ..……………………
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ……………………………………………….……………
7. Ngày hoàn thành đồ án: ………………………………………………………………………..………
Ngày tháng năm
Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------------------
BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: ............. PHẠM MINH ĐỨC ............ Số hiệu sinh viên: .....20040847......
Ngành: .................................................................................................. Khoá: .............. 49 .........................
Giảng viên hướng dẫn:....................... TS. NGUYỄN TIẾN DŨNG ....................................................
Cán bộ phản biện: .......................................................................................................................................
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................
2. Nhận xét của cán bộ phản biện:
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
..........................................................................
Ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
Lời nói đầu
Quảng báo được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội . Hầu
như đi đâu ta cũng có thể thấy những bảng quảng cáo với nhiều hình thức khác
nhau. Với mục đích làm nổi bật lên sản phẩm của mình cả khi trời sáng hay tối
người ta đã sử dụng rộng rãi các bảng quảng cáo điện tử. Bảng quảng báo điện tử có
nhiều loại , được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau , có khả năng hiển thị hình
ảnh và màu sắc phong phú . Tuy nhiên do điều kiện có hạn nên trong đồ án này
chúng em mong muốn tìm hiểu về nguyên lý thiết kế một bảng quảng cáo điện tử có
khả năng điều khiển hiển thị các kí tự theo như mong muốn và thiết kế một module
led quảng báo cỡ nhỏ để thử nghiệm.
Đầu tiên chúng em xin cảm ơn sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy
Nguyễn Tiến Dũng . Thầy đã cung cấp cho chúng em các tài liệu về đề tài giúp
chúng em dễ dàng hơn trong quá trình tìm hiểu đồ án . Trong quá trình làm thực
hiện đồ án thầy đã chỉ bảo chúng em mỗi khi gặp khó khăn để đồ án có thể hoàn
thành.
Chúng em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa đã tận tình dạy dỗ
chúng em trong nhưng năm học vừa qua đã giúp chúng em có những kiến thức cơ
sở để làm đồ án này.
Sinh viên
Phạm Minh Đức
4
Tóm tắt đồ án
Nội dung chính của đồ án là việc điều khiển hiển thị led ma trận. Khi điều
khiển hiển thị led ma trận có 2 phương pháp cấp nguồn theo từng hàng hay từng
cột. Đồ án sẽ tập trung trình bày về phương pháp cấp nguồn theo từng cột . Việc cấp
nguồn cho các cột được thực hiện bằng cách sử dụng IC giải mã 74HC138 , cấp
nguồn cho các hàng trong cột được thực hiện bằng cách sử dụng bộ ghi dịch
74HC595. Dữ liệu mã hóa cấp nguồn cho các hàng trong cột được gửi ra bộ ghi
dịch thông qua việc sử dụng SPI của vi điều khiển. Việc điều khiển thời gian cấp
nguồn cho ma trận tạo tốc độ quét được thực hiện bằng cách sử dụng bộ định thời.
Phần cuối của đồ án sẽ trình bày về cách tạo một số hiệu ứng cho ma trận led khi sử
dụng phương pháp cấp nguồn theo cột.
Project abstract
The main content of this project is led matrix display control. There has two
power supply methods for controlling the led matrix : row by row or column by
column . In this project , I will introduce the column once. When using this method,
the 74HC138 decoder is used to power for each column and the 74HC595 shift
register is used to power every row in the column which is chosen by 74HC138.
The data which is coded the power suply for every row in each column is tranfered
to the shift register by using the SPI of the microcontroller. Timing to power the led
matrix can be done by using the timer/counter of the microcontroller. This is the
simple method to controll the scan rate for led matix display. Some led matrix
display effects will be presented in the final part of this document.
5
Mục lục
Lời nói đầu ............................................................................................................... 4
Tóm tắt đồ án ........................................................................................................... 5
Danh sách các hình vẽ ............................................................................................. 8
Danh sách các bảng ................................................................................................. 8
Danh sách các công thức ......................................................................................... 9
Phần mở đầu .......................................................................................................... 10
Chương 1 : Giới thiệu chung ................................................................................ 12
1.1) Quảng cáo ............................................................................................... 12
1.2) Bảng led quảng báo ................................................................................. 13
1.2.1) Một số đặc trưng ......................................................................... 13
1.1.2) Quảng cáo bằng led ..................................................................... 14
1.3) Giới thiệu chung về hệ thống ................................................................... 18
Chương 2 : Giới thiệu về vi điều khiển AVR Atmega16 .................................... 21
2.1) Giới thiệu về vi điều khiển họ AVR .......................................................... 21
2.1.1) Một số đặc trưng ......................................................................... 21
2.1.2) Một số đặc trưng ......................................................................... 23
2.1.3) Một số đặc trưng ......................................................................... 25
2.1.4) Một số họ vi diều khiển AVR ...................................................... 26
2.2) Sơ bộ về vi điều khiển Atmega16 ............................................................. 26
2.2.1) Đặc trưng ..................................................................................... 28
2.2.2) CPU ............................................................................................. 31
2.2.3) Bộ nhớ ......................................................................................... 37
Chương 3 : Nguyên tắc điều khiển led ma trận ................................................... 42
3.1) Cấu trúc và nguyên lý cấp nguồn cho led ma trận .................................. 42
3.2) Nguyên tắc tạo font chữ hiển thị ............................................................. 43
3.3) Điều khiển hiển thị led ma trận .............................................................. 44
Chương 4: Điều khiển cấp nguồn cho led ma trận .............................................. 47
4.1) Điều khiển cấp nguồn cho cột dùng 74HC138 ........................................ 47
4.1.1) Chức năng của 74HC138 .............................................................. 47
4.1.2) Sử dụng 74HC138 để cấp nguồn cho các cột ma trận .................. 48
4.2) Điều khiển cấp nguồn cho hàng dùng 74HC595 ..................................... 50
6
4.2.1) Chức năng của 74HC595 .............................................................. 50
4.2.2) Sử dụng 74HC595để cấp nguồn cho các hàng của ma trận ......... 51
4.3) Truyền dữ liệu cấp nguồn cho hàng sử dụng SPI .................................... 54
4.3.1) Atmega16 SPI .............................................................................. 54
4.3.2) Thiết lập SPI truyền dữ liệu cho 74HC595 ................................... 58
4.3) Kết luận ................................................................................................... 59
Chương5: Tạo tần số quét cho ma trận ............................................................... 60
5.1) Timer1 Atmega16 ................................................................................. 60
5.1.1) Một số chế độ hoạt động .............................................................. 60
5.1.2) Các thanh ghi ................................................................................ 65
5.2) Tạo tần số quét ma trận ....................................................................... 70
5.3) Kết luận ............................................................................................... 71
Chương 6: Hiệu ứng hiển thị bảng led ................................................................. 72
6.1) Bảng led hiển thị ..................................................................................... 72
6.2) Dịch trái, phải ........................................................................................ 74
6.3) Dịch lên xuống ....................................................................................... 78
6.4) Hiển thị từng kí tự ................................................................................... 81
6.5) Kết luận .................................................................................................. 83
Kết luận .................................................................................................................. 84
Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 85
Phụ lục A: Sơ đồ ghép nối hệ thống điều khiển led ma trận .............................. 86
Phụ lục B: Mã chương trình nạp cho vi điều khiển ............................................ 90
7
Danh sách các hình vẽ
Danh sách các bảng
8
Danh sách các công thức
9
Phần mở đầu
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
mắt, gây nhiều chú ý chắc hẳn đã không còn xa lạ đối với người dân, nhất là người
dân đô thị.
Quảng cáo bằng đèn LED hiện nay được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều
ngành, nhiều lĩnh vực. Nó không chỉ giới hạn bởi việc hiển thị các dòng chữ, các
biển hiệu nhấp nháy mà còn có thể hiển thị các hình ảnh đồ họa, các hình ảnh full
colour và đặc biệt là có thể hiển thị được cả video. Nó cũng không chỉ giới hạn
trong việc quảng cáo trong nhà (indoor), bán ngoài trời (semi – outdoor ) mà còn có
thể quảng cáo ở cả ngoài trời, ngay giữa ban ngày với độ sáng và độ sắc nét cao.
(Chương I sẽ giới thiệu chi tiết hơn về vấn đề quảng cáo bằng đèn LED).
Tuy nhiên do còn hạn chế về nhiều mặt nên trong đồ án này chúng em chỉ
giới hạn ở việc hiển thị các dòng chữ được truyền từ máy tính xuống với định dạng
font tiếng anh đã lưu sẵn trong bộ nhớ Flash của AVR và một số hiệu ứng hiển thị
cơ bản.
Trong 2 chương đầu tiên của đồ án chúng em sẽ giới thiệu chung về quảng
cáo bằng bảng LED, giới thiệu hệ thống cũng như sơ lược về vi điều khiển AVR và
họ ATMega 16. Các chương tiếp theo chúng em sẽ trình bày về đóng góp của mình
10
cho đề tài. Các khối khuếch đại công suất và giao tiếp máy tính sẽ được bạn Bùi
Lưu Quỳnh và Nghiêm Xuân Quyền sẽ trình bày nên trong đồ án này em sẽ tập
trung trình bày về việc điều khiển hiển thị, chốt dữ liệu cho ma trận :
- Chương 3 sẽ trình bày về nguyên tắc cơ bản khi điều khiển ma trận led
- Chương 4 sẽ trình bày cề cách sử dụng các IC thông dụng để điều khiển cấp
nguồn cho ma trận led
- Chương 5 sẽ trình bày về cách tạo tần số quét cho ma trận sử dụng timer
- Chương 6 sẽ trình bày về giải thuật tạo một số hiệu ứng hiển thị kí tự trên
ma trận led.
Đồ án đã hoàn thành có thể điều khiển hiển thị các ký tự trên ma trận gồm có
2x3 ma trận led 8x8, có khả năng lựa chọn màu sắc, tốc độ quét, hiệu ứng hiển thị
cho ma trận đồng thời có khả năng mở rộng cho các ma trận kích thức lớn hơn.
11
Chương 1 : Giới thiệu chung
1.1) Quảng cáo
Hàng ngày, dù ở bất cứ đâu chúng ta cũng đều bắt gặp những loại hình quảng
cáo khác nhau : trong nhà thì là trên ti vi, đài radio, internet … còn ngoài trời thì là
các băng rôn, bảng, biển quảng cáo và thậm chí là cả tờ rơi nữa. Vậy quảng cáo là
gì và tại sao lại phải quảng cáo ?
Quảng cáo là hình thức tuyên truyền, giới thiệu thông tin về sản phẩm, dịch
vụ, công ty hay ý tưởng. Quảng cáo là những nỗ lực nhằm tác động tới hành vi, thói
quen mua hàng của người tiêu dùng hay khách hàng bằng cách cung cấp những
thông điệp bán hàng theo cách thuyết phục về sản phẩm hay dịch vụ của người bán.
Các nhà hàng, công ty, doanh nghiệp … tham gia các hoạt động quảng cáo không
ngoài mục đích quảng bá hình ảnh, giới thiệu sản phẩm, dịch vụ, thông tin … của
họ để từ đó thu hút được thêm các khách hàng tiềm năng, nâng cao tính cạnh tranh
và đem lại nhiều nguồn lợi cho công ty. Một chiến dịch quảng cáo tốt sẽ góp phần
tích cực vào sự phát triển của doanh nghiệp vì thế cũng có thể nói rằng, quảng cáo
đã, đang và vẫn sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống của xã hội
loài người hiện nay.
Trên thế giới, quảng cáo hiện nay đã phát triển tới những trình độ cao, tuy
nhiên ở Việt Nam - do còn nhiều hạn chế - nên đa số các sản phẩm quảng cáo vẫn
còn ở trình độ thấp. Các sản phẩm quảng cáo để có thể đến với khách hàng tiềm
năng cần phải được truyền tải qua cac hương tiện truyền thông, như: báo in, tạp chí,
đài phát thanh, truyền hình, báo điện tử.
Các loại hình quảng cáo phổ biến hiện nay :
12
Truyền hình.
Internet.
Báo chí.
Phát thanh.
Quảng cáo trực tuyến.
Quảng cáo qua bưu điện.
Quảng cáo trên các phương tiện vận chuyển.
Quảng cáo qua các trang vàng.
Quảng cáo trên tờ rơi, áp phích, pano hay băng rôn.
Quảng cáo trên bao bì sản phẩm.
Quảng cáo qua các thư gửi trực tiếp.
Quảng cáo truyền miệng.
Quảng cáo bằng đèn LED.
1.2) Bảng led quảng báo
Trong các loại hình quảng cáo đề cập đến ở trên thì quảng cáo bằng đèn LED
là một loại hình quảng cáo được sử dụng rộng rãi bởi nhiều công ty, cửa hàng bởi
tính đơn giản, hiện đại cũng như hữu dụng của nó. Ta hãy cùng tìm hiểu đèn LED là
gì, hoạt động ra sao và tại sao nó lại được sử dụng cho mục đích quảng cáo và xu
hướng phát triển của quảng cáo bằng đèn LED.
1.2.1) Một số đặc trưng
LED (Light Emitting Diode – đi ốt phát quang) là các loại đi ốt có khả năng
phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như đi ốt, LED được cấu
tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N.
Hoạt động của LED cũng giống như nhiều loại đi ốt bán dẫn khác : khối bán
dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối
bán dẫn loại n chứa các điện tử tự do thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động
khuếch tán sang khối N, cùng lúc đó 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 thừa
13
điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và thừa lỗ trống). Ở biên
giới hai mặt tiếp giáp, một số điện tử bi lỗ trống thu 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 là 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. Thông thường LED có điện thế phân cực thuận cao hơn
các loại đi ốt khác khoảng 1,5 đến 3V nhưng điện thế phân cực ngược ở LED lại
không cao.
Đèn LED có những ứng dụng rất phong phú và rộng rãi : làm bộ phận hiển
thị trong các thiết bị điện, điện tử, trang trí, làm đèn giao thông, các đèn LED phát
ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa trong điện tử dân
dụng… thậm chí ngày nay người ta đã và đang nghiên cứu đèn LED phát ánh sáng
trắng để thay thế cho các thiết bị chiếu sáng thông thường như đèn sợi đốt, đèn
neon, đèn compact…Điều này là hoàn toàn có thể và có lẽ là sẽ thành hiện thực
trong một tương lai không xa. Đây chắc chắn sẽ là một bước tiến quan trọng trong
ngành công nghiệp năng lượng vì hiện tại đèn LED trắng có tuổi thọ tới 50.000 giờ
sử dụng, gấp 50 lần so với bóng đèn 60W. Điều này có nghĩa là chúng có thể thắp
sáng liên tục trong vòng gần 6 năm. Hơn thế nữa chúng dùng điện áp thấp nên
không gây cháy nổ mà tiết kiệm điện hơn nhiều so với bóng đèn khác. Một trong
những ứng dụng quan trọng và phổ biến hiện nay của đèn LED chính là trong lĩnh
vực quảng cáo : bảng quảng cáo bằng đèn LED.
1.1.2) Quảng cáo bằng led
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
14
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 LED quảng cáo được sử dụng cả indoor, outdoor và semi-outdoor :
Bảng indoor sử dụng tốt trong nhà, không sử dụng ngoài trời được vì
không đủ độ sáng và không chịu được mưa nắng.
Bảng outdoor có độ sáng cao, kết cấu chắc chắn, chịu được mưa nắng.
Bảng semi-outdoor có độ sáng cao, sử dụng tốt ngoài trời nhưng chịu
mưa nắng kém nên bảng quảng cáo loại này thường được đặt ở dưới
mái hiên nhà.
Trong lĩnh vực quảng cáo, ứng dụng của đèn LED được thể hiện dưới nhiều
hình thức khác nhau như :
Bảng thông tin điện tử chữ chạy
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…
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…
15
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,
kỹ xảo hiển thị đa dạng.
Biển hiệu, biển vẫy gây chú ý cho khách đi đường.
Là loại biển quảng cáo điện tử sử dụng đèn LED siêu sáng được lập trình
bằng vi điều khiển tạo nên các hiệu ứng hiển thị khác nhau gây ấn tượng mạnh mẽ
và sự chú ý đặc biệt đối với người đi đường.
Bảng thông tin và hình ảnh đồ họa:
Là sản phẩm của ngành công nghệ cao với nhiều ưu điểm nổi bật đã trở
thành một phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực cuộc sống. Bảng có khả năng thể
hiện đa dạng các hình bằng chữ, logo và các hình ảnh đồ họa. Có thể đặt màu sắc
khác nhau cho từng dòng chữ hoặc từng chữ, điều chỉnh được tốc độ kỹ xảo. Là
phương thức quảng cáo hình ảnh Logo, giới thiệu về sản phẩm một cách cô đọng
súc tích nhất.
Các loại bảng tỷ giá: bảng giá vàng, bảng giá ngoại tệ, bảng tỷ giá
ngân hàng…
Là bảng thông tin điện tử thiết kế chuyên dụng cho từng ngành (đặc biệt là
ngân hàng), sản phẩm được sử dụng rộng rãi ở các sở giao dịch, phòng giao dich…,
là phương tiện tốt giúp cho việc trao đổi tỷ giá nhanh, thuận tiện. Bảng có nhiều
tính năng dễ sử dụng và thay đổi thông tin qua máy tính.
Bảng quảng cáo màn hình Full Colour :
16
Sản phẩm màn hình Full Colour là dòng sản phẩm mới, ứng dụng những
công nghệ khoa học tiên tiến nhất của ngành LED hiện nay. Sản phẩm được ứng
dụng trong mọi lĩnh vực của xã hội như văn hóa, truyền thông, thể thao, du lịch.
Màn hình Video Display:
Hiển thị nhiều màu sắc, sắc nét trung thực và sống động là sản phẩm chủ yếu
phục vụ cho lĩnh vực quảng bá thương hiệu, sản phẩm đa dạng về chủng loại, có thể
dùng indoor, outdoor hay semi-outdoor.
Sản phẩm có khả năng hiển thị được tất cả các dạng thông tin quảng cáo,
trình diễn các hình ảnh động, chiếu một đoạn phim video như một màn hình Ti Vi
lớn và còn hơn thế nữa có thể kết nối trực tuyến với mạng máy tính. Sản phẩm cũng
được thiết kế để lắp đặt cả trong nhà lẫn ngoài trời.
Bảng thông tin điện tử dùng cho thị trường chứng khoán:
Khác với đặc trưng hiển thị LED quảng cáo bình thường, đây là bảng hiển thị
thông tin dữ liệu động, thông tin được cập nhật liên tục. Màn hình lớn có thể chia ra
thành nhiều vùng để hiển thị theo từng nhóm thông tin chứng khoán như: tên công
ty, các tiêu đề và các thông số đấu giá, ảnh logo… Thông tin hiển thị được chia
thành các kịch bản chạy song song với nhau trên cùng hoặc khác phân vùng hiển
thị. Thông tin chứng khoán được cập nhật một cách tự động lên bảng điện tử. Màu
sắc thông tin hiển thị trên bảng điện tử thay đổi theo từng mã chứng khoán và phụ
thuộc vào sự tăng giảm giá của mã chứng khoán đó. Điều này giúp cho mọi người
theo dõi thông tin chứng khoán một cách dễ dàng hơn.
Không chỉ có vậy ngày nay bảng LED quảng cáo còn được ứng dụng trong
nhiều ngành, lĩnh vực khác nữa như : bảng thông tin nghiệp vụ cho ngành du lịch,
bưu điện điện tử, ngân hàng điện tử, bảng kết quả xổ số kiến thiết, bảng tỷ số thi
17
đấu thể thao, bảng điện tử dùng cho tín hiệu giao thông… với kiểu dáng phong phú,
thiết kế hiện đại và hiệu ứng bắt mắt cho hiệu quả cao trong lĩnh vực quảng cáo.
Tuy nhiên, do hạn chế về nhiều mặt cũng như ảnh hưởng của suy thoái kinh
tế toàn cầu nên hiện nay ở Việt Nam xuất hiện không nhiều các bảng, biển quảng
cáo hiển thị video, nhưng các bảng quảng cáo hiển thị dạng text dùng để giới thiệu,
quảng bá thương hiệu hay để hiển thị thông tin về các loại hình dịch vụ, sản phẩm
(mức lãi xuất ở ngân hàng, thông tin tại sàn giao dịch chứng khoán, thông tin về
thời gian biểu tại sân bay, kết quả các trận bóng …) … thì vẫn đang phát triển mạnh
mẽ. Đặc điểm ưu việt của loại hình này là dễ dàng thay đổi, cập nhật nội dung cần
hiển thị bằng phần mềm.
1.3) Giới thiệu chung về hệ thống
Với mục đích tìm hiểu về cách thiết kế và xây dựng một bảng quảng cáo điện
tử bằng đèn LED đơn giản chúng em xây dựng một hệ thống quang báo với sơ đồ
khối như sau:
18
Giao tiếp máy tính
Điều khiển hiển
thị
Chốt dữ liệu hàng
Khuếch đại công
suất hàng
Khuếch đại công
suất cột
Led ma trận
Chốt dữ liệu cột
Hình 1 - Sơ đồ khối hệ thống
Khối giao tiếp với máy tính : có chức năng trao đổi dữ liệu giữa máy tính và
vi điều khiển, truyền các dữ liệu như nội dung hiển thị, màu sắc hiển thị, hiệu ứng
hiển thị ...đến vi điều khiển, đồng thời nhận các dữ liệu đó tại vi điều khiển để có
thể điều khiển hiển thị như mong muốn. Do đó, khối này khi thực hiện gồm có một
phần mềm sử dụng trên máy tính có chức năng giao tiếp với người dùng để chọn
các thông số cần truyền tới vi điều khiển và một số thủ tục để nhận dữ liệu tại vi
điều khiển. Các dữ liệu này sẽ được khối điều khiển hiển thị xử lý để có thể điều
khiển ma trận LED hiển thị nội dung cũng như hiệu ứng mong muốn.
19
Khối điều khiển hiển thị : có chức năng xử lý các dữ liệu mà máy tính
truyền tới để tạo ra các dữ liệu về mức logic cần cấp cho các led trong từng cột
đồng thời điều khiển quá trình cấp nguồn cho led ma trận . Khối này được xây dựng
bằng các thủ tục xử lý dữ liệu trên vi điều khiển . Khi nhận được dữ liệu về chuỗi
ký tự cần hiển thị thì khối này sẽ tạo dữ liệu về mức logic cần cấp cho led ma trận.
Khi nhận được dữ liệu về màu sắc, hiệu ứng hiển thị thì khối này sẽ xác định thủ tục
gửi dữ liệu cho các khối chốt dữ liệu hàng và cột.
Khối chốt dữ liệu hàng : có chức năng chốt các giá trị logic cấp nguồn cho
các hàng của ma trận. Khối này gồm một chuỗi các bộ 74HC595 mắc nối tiếp. Dữ
liệu về mức logic của các hàng và tín hiệu báo chốt dữ liệu sẽ được khối điều khiển
hiển thị gửi đến. Các dữ liệu này sẽ được chốt lại tại đầu ra của khối cho đến khi dữ
liệu mới được yêu cầu chốt.
Khối chốt dữ liệu cột : có chức năng chốt các giá trị logic cấp nguồn cho các
cột của ma trận. Khối này được thực hiện bằng cách sử dụng IC 74HC138. Dữ liệu
về mức logic của các cột sẽ được khối điều khiển hiển thị gửi đến phù hợp với dữ
liệu của các hàng để có thể hiển thị đúng như mong muốn. Các dữ liệu này sẽ được
chốt lại tại đầu ra của khối cho dến khi dữ liệu mới được yêu cầu chốt.
Khối khuếch đại công suất hàng : có chức năng đảm bảo cấp đủ nguồn cho
các hàng của led ma trận, đồng thời hạn chế dòng chạy qua các chân của các IC
chốt dữ liệu hàng. Để đảm bảo chức năng này khối này gồm các IC ULN2803 mắc
nối tiếp với các IC 74HC595.
Khối khuếch đại công suất cột : có chức năng đảm bảo cấp đủ nguồn cho
các cột của led ma trận, đồng thời hạn chế dòng chạy qua các chân của các IC chốt
dữ liệu cột. Để đảm bảo chức năng này khối được xây dựng gồm các transistor
B562. Cực B của các transistor được điều khiển bởi IC 74HC138.
20
Chương 2 : Giới thiệu về vi điều khiển AVR Atmega16
2.1) Giới thiệu về vi điều khiển họ AVR
2.1.1) Một số đặc trưng
Đây là loại vi điều khiển 8 bit, xử lý nhanh, tiêu thụ năng lượng thấp.
AVR [6] có cấu trúc RISC với :
131 lệnh, hầu hết các lệnh thực thi trong một chu kỳ xung nhịp.
32 x 8 thanh ghi đa dụng
Full static operation
21
Tốc độ làm việc 16MPIS, với thạch anh 16 MHz.
On_chip 2 cycle multipler.
Bộ nhớ :
ISP Flash với khả năng 10.000 lần ghi xóa.
EEROM.
RAM.
Giao tiếp JTAG :
Khả năng quét toàn diện theo chuẩn JTAG.
Hỗ trợ khả năng Debug onchip
Hỗ trợ lập trình Flash, EEROM, fuse…
Lock bit qua giao tiếp JTAG
Ngoại vi :
Timer/ counter 8 bit với các chế độ : so sánh và chia tần số.
Timer/counter 16 bit với các chế độ : so sánh, chia tần số, capture,
PWM.
Timer thời gian thực (Real time Clock) với bộ dao động riêng biệt.
Các kênh PWM.
Kênh biến đổi ADC 10 bit.
Hỗ trợ giao tiếp I2C.
Bộ giao tiếp nối tiếp lập trình được USART.
Giao tiếp SPI.
Watch_dog timer với bộ dao động on_chip riêng biệt.
Những thuộc tính đặc biệt :
Power on reset và Brown-out detection.
Chế độ hiệu chỉnh bộ sai số cho bộ dao động RC on chip
Các chế độ ngắt ngoài và trong đa dạng.
6 mode sleep : Idle, ADC noise reduction, tiết kiệm năng lượng,
power-down, standby, extended standby.
Các phần mềm lập trình cho AVR :
22
AVRStudio, Code Vision. Các phần mềm này có hỗ trợ phần nạp và
Debug on chip.
Ngoài ra có thể dùng chương trình nạp PonyProg2000, Winpic800 …
2.1.2) Một số đặc trưng
AVR có cấu trúc Havard trong đó đường truyền cho bộ nhớ dữ liệu (data
memory bus) và đường truyền cho bộ nhớ chương trình (Program memory bus)
được tách riêng. Data memory bus chỉ có 8 bit và được kết nối với hầu hết các thiết
bị ngoại vi, các Register File. Trong khi đó, program memory bus có độ rộng 16 bit
và chỉ phục vụ cho thanh ghi lệnh (instruction register).
Bộ nhớ chương trình (program memory) là bộ nhớ Flash lập trình được.
Trong các loại AVR cũ như AT90S1200 bộ nhớ chương trình chỉ gồm một phần là
Application Flash Section còn trong các loại AVR mới có thêm phần Boot Flash
Section. Chức năng chính của bộ nhớ chương trình là chứa các lệnh (instruction)
nên chúng ta không có nhiều cơ hội tác động nên bộ nhớ này khi lập trình cho chip.
Cũng chính vì vậy mà đối với người lập trình thì bộ nhớ này “không quá quan
trọng”. Tất cả các thanh ghi quan trọng cần khảo sát nằm trong bộ nhớ dữ liệu của
chip.
23
Hình 2 - Cấu trúc bộ nhớ AVR
Bộ nhớ dữ liệu (data memory) : đây là phần chứa các thanh ghi quan trọng
nhất của chip. Bộ nhớ dữ liệu trên các chip AVR có độ lớn khác nhau tùy theo mỗi
chip. Tuy nhiên về cơ bản bộ nhớ này được chia làm các phần :
Tệp thanh ghi (Register file) : gồm 32 thanh ghi 8 bit có địa chỉ tuyệt
đối từ 0x0000 đến 0x001F. Các thanh ghi này được đặt tên là từ R0
đến R31. Chúng có đặc điểm :
• Được truy cập trực tiếp trong các instruction.
• Các toán tử, phép toán thực hiện trên các thanh ghi này chỉ cần
một xung Clock.
• Tệp thanh ghi được kết nối trực tiếp với bộ xử lý trung tâm,
CPU chip.
• Chúng là nguồn chứa các số hạng trong các phép toán và cũng
là đích chứa kết quả
Các thanh ghi vào ra (thanh ghi I/O hay còn gọi là vùng
nhớ I/O) là cổng giao tiếp giữa CPU với thiết bị ngoại vi. Tất cả các
24
thanh ghi điều khiển, trạng thái … của thiết bị ngoại vi đều nằm ở
đây.
RAM ngoại (External RAM) : các chip vi điều khiển
AVR cho phép người dùng có thể gắn thêm RAM ngoài để chứa biến,
vùng này thực chất chỉ tồn tại khi nào người sử dụng gắn thêm bộ nhớ
ngoài vào chip.
EEPROM (Electrical Erasable Programmable ROM) là
một phần quan trọng của các chip AVR mới, vì là ROM nên bộ nhớ
này không bị xóa ngay cả khi không cấp nguồn nuôi chip, rất thích
hợp cho các ứng dụng lưu trữ dữ liệu.
2.1.3) Một số đặc trưng
Hình 2 - Cấu trúc bên trong của AVR
25
