QUANG báo HIỂN THỊ LED MA TRẬN GIAO TIẾP bàn PHÍM chuong 5 tinh toan mach

QUANG BÁO GIAO TIẾP BÀN PHÍM MÃ HEX

Chương 5

CHƯƠNG 5
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ
TÍNH TOÁN MẠCH
5.1. SƠ ĐỒ KHỐI

Bộ dao
động

Khối giải mã
cột

Bộ reset
BỘ XỬ LÝ
TRUNG TÂM

Bàn phím

Khối hiển thị

Khối giải mã
hàng

Khối
nguồn

Hình 5.1.1: Sơ đồ khối của mạch

GVHD: Trương Hoàng Hoa Thám

42

SVTH: Mai Văn Thuận
Nguyễn Văn Thắng


QUANG BÁO GIAO TIẾP BÀN PHÍM MÃ HEX

Chương 5

5.2 MẠCH KÉO DÒNG
5.2.1 SƠ ĐỒ MẠCH

5V
R 2
330

ULN 2803

R 1
Q 2
4K7

B562

D 3
LED

Hình 7.1: Mạch kéo dòng
Về phương diện công suất chính là việc nâng dòng cho dữ liệu hàng và
cột nhằm đảm bảo yêu cầu về dòng qua led ma trận.
Mạch kéo dòng dùng Transistor để kéo dòng cho mạch dùng 8 led ma
trận, mỗi led ma trận có 8 hàng và mỗi điểm ảnh có 1 led màu đỏ nên có: 8 x
8=64.
Mạch dùng quang báo 8x64 ( tức 8 hàng, 64 cột).
Như vậy trong mạch dùng 8 mạch kéo dòng .
5.2.2 TÍNH TOÁN
Tính R1, R2:
Led có dòng làm việc từ 5mA đến 20mA , khi tính toán ta chọn I Led=10mA
Để Led làm việc lâu dài
Điện áp rơi ngang qua Led khi đã dẫn điện khoảng 1.7V đến 2.4V tùy màu
Khi tính toán ta chọn VLed=2V
Ta có IC=IR=Iled
.
R1 =

VCC − VCE − VLED 5 + 0.2 − 2
=
= 320Ω
I LED
10

GVHD: Trương Hoàng Hoa Thám

43

SVTH: Mai Văn Thuận
Nguyễn Văn Thắng

QUANG BÁO GIAO TIẾP BÀN PHÍM MÃ HEX

Chương 5

Ta chọn R1=330 Ω

R2 =

VCC − I E RE + 0.8
≈ 4700Ω
− IB

Ta chọn R2= 4K7

5.3 MẠCH NGUỒN
5.3.1 SƠ ĐỒ MẠCH

5V

1

D1
1

2 2 0 V /5 0 H Z -1 2 V /5 0 H Z
3
-

2

+

5

VOUT

3

VCC

R1
330

2

2 2 0 V /5 0 H Z

V IN

GND

U 1 7805

C1
1 0 0 0 m F /5 0 V

C2
0 .1 m F

0 .1 m F
D2
LED

Hình 5.1.2.2:Sơ đồ mạch nguồn
Do yêu cầu của mạch, vi điều khiển PIC16F877A khi hoạt động bình
thường không thúc tải ở ngõ ra: 4mA, khi thúc các tải giao tiếp với ngoại vi,
dòng điện khoảng dưới 10mA.
IC 74HC595 tiêu thụ dòng 5mA. Có 8 IC 74HC595 do đó tổng dòng tiêu
thụ của IC 74HC595 là: 8 x 5mA = 40mA.
IC ULN2803 tiêu thụ dòng là 5mA . có 9 ULN2803 do đó tổng dòng tiêu
thụ
Của IC ULN2803 là: 9x5mA=45mA
Bộ đệm tiêu thụ dòng 1.33mA. Có 8 Transistor đệm do đó tổng dòng là: 8
x 1.33 = 10.64mA.
GVHD: Trương Hoàng Hoa Thám

44

SVTH: Mai Văn Thuận
Nguyễn Văn Thắng


QUANG BÁO GIAO TIẾP BÀN PHÍM MÃ HEX

Chương 5

Vậy, nguồn cung cấp 5V phải chịu được dòng điện lớn hơn 95.64mA.
Nhằm đảm bảo tính ổn định của mạch, đề tài thiết kế mạch nguồn sử dụng IC

ổn áp dương 7805 (ổn áp dương có điện áp ngõ ra cố định là 5V, dòng điện
ngõ ra từ 100mA đến 1A).
5.3.2 THIẾT KẾ
Để an toàn IC 7805 cung cấp dòng cho tải là: 100mA - 1A
Điện áp ngõ vào tối thiểu phải cao hơn điện áp ngõ ra 2V để mạch hoạt
động tốt. Trong đó C1, C2 dùng để lọc (nguồn DC chưa ổn định) để ổn định
điện áp ngõ vào, C3 dùng để lọc nhiễu cao tần.
5.4 khối bàn phím
5.4.1 cấu tạo
Khối bàn phím này được thiết kế dựa vào cấu trúc hàng và cột của ma
trận. Bàn phím gồm 16 phím được sắp xếp theo ma trận 4x4 (4 hàng x 4 cột).
Các hàng và cột của ma trận phím này được kết nối với vi điều khiển thông
qua đầu nối jack 8. H1-H4 các hàng của ma trận phím. C1-C4 các cột của
ma trận phím.
1

4 P H IM 4

2

3

1

4 P H IM 6

3 1 -2 -3

2

3

4

1

4

4 P H IM 7

3

2

3

3

4

4

3

3

4

4

3

3

4

4

C H ANGE
2

3

1

2

1

2

1

2

P H IM 1 3
CASE

P H IM 1 4

P H IM 1 5
SPACE

P H IM 1 6
EN TE R

4

3

1

2

P H IM 9
Y -Z -0

P H IM 1 0

P H IM 1 1
4 -5 -6

P H IM 1 2
7 -8 -9

M -N -O

P -Q -R

S -T -U

P H IM 8
V -W -X

1

4 P H IM 1

2

3

1

4

2

3

1

4 P H IM 3

2

3

1

1 P H IM 4

2

2

A -B -C -

1

2

P H IM 2 1

D -E -F

G --H -I

J -K -L

2

VCC

5V

1

2

10K

4

3

J1

HANG1
HANG2
HANG3
HANG4
COT1
COT2
COT3
COT4

1
2
3
4
5
6
7
8
H EADER 8

5.4.2 Nguyên tắt hoạt động :

GVHD: Trương Hoàng Hoa Thám

45

SVTH: Mai Văn Thuận
Nguyễn Văn Thắng

NOI PORTD CUA PIC

1


QUANG BÁO GIAO TIẾP BÀN PHÍM MÃ HEX

Chương 5

U 12

U 11

H8
H7
H6
H5
H4
H3
H2
H1

H8
H7

H6
H5
H4
H3
H2
H1

H8
H7
H6
H5
H4
H3
H2
H1
U 10

U9

U9

U9

U9

h8
h7
h6
h5
h4

h3
h2
h1
h8
h7
h6
h5
h4
h3
h2
h1
h8
h7
h6
h5
h4
h3
h2
h1
h8
h7
h6
h5
h4
h3
h2
h1
h8
h7
h6

h5
h4
h3
h2
h1
h8
h7
h6
h5
h4
h3
h2
h1
h8
h7
h6
h5
h4
h3
h2
h1
h8
h7
h6
h5
h4
h3
h2
h1

U 13

H8
H7
H6
H5
H4
H3
H2
H1

H8
H7
H6
H5
H4
H3
H2
H1

H8
H7
H6
H5
H4
H3
H2
H1

H8

H7
H6
H5
H4
H3
H2
H1

H8
H7
H6
H5
H4
H3
H2
H1

- Được thiết kế dựa trên cấu trúc hàng và cột của ma trận. Bàn phím
gồm 16 phím được sắp xếp theo ma trận 4 x 4 (tức 4 hàng 4 cột). Các hàng
và cột của ma trân phím này được kết nối với vi điều khiển thông qua Port D.
H1-H4 : các hàng của ma trận phím,
C1-C4 : các cột của ma trận phím
Để điều khiển bàn phím ma trận này ta sử dụng phương pháp quét
phím. Để điều khiển quét phím này ta xuất 1 dữ liệu 4 bit ( trong đó 1 bit ở
mức logic thấp và 3 bit ở mức logic cao) ra các hàng của ma trận phím, đọc 4
bit dữ liệu các cột của ma trận phím vào để kiểm tra xem có phím nào được
ấn không. Nếu có phím ấn thì trong 4 bit đọc vào sẽ có một bit ở mức logic
thấp và dựa trên cơ sở đó để thiết lập mã ấn phím. Nếu không có phím
ấn thì 4 bit đọc vào đều ở mức logic cao, khi đó ta chuyển mức logic thấp
sang cột kế tiếp để dò tìm phím khác.

5.5 Khối hiển thị
Gồm 8 led matrix hàng nối song song với nhau sao cho có 8 hàng và 64
cột.

Led_0

Led_0

Led_0

C64
C63
C62
C61
C60
C59
C58
C57
C56
C55
C54
C53
C52
C51
C50
C49
C48
C47
C46
C45

C44
C43
C42
C41
C40
C39
C38
C37
C36
C35
C34
C33
C32
C31
C30
C29
C28
C27
C26
C25
C24
C23
C22
C21
C20
C19
C18
C17
C16
C15

C14
C13
C12
C11
C10
C9
C8
C7
C6
C5
C4
C3
C2
C1

c8
c7
c6
c5
c4
c3
c2
c1
c8
c7
c6
c5
c4
c3
c2

c1
c8
c7
c6
c5
c4
c3
c2
c1
c8
c7
c6
c5
c4
c3
c2
c1
c8
c7
c6
c5
c4
c3
c2
c1
c8
c7
c6
c5
c4

c3
c2
c1
c8
c7
c6
c5
c4
c3
c2
c1
c8
c7
c6
c5
c4
c3
c2
c1

Led_0

5.6 Khối giải mã cột
Khối giải mã cột gồm 8 IC 74HC595 và 8 IC ULN2803 để giải mã cột cho
các led ma trix được nối với Pic thông qua 3 pin ( RC4, RC5,RC6) như hình
dưới.

GVHD: Trương Hoàng Hoa Thám

46

SVTH: Mai Văn Thuận
Nguyễn Văn Thắng


QUANG BÁO GIAO TIẾP BÀN PHÍM MÃ HEX

Chương 5
VC C

VC C

10
13
8

C
I
LK
C LK

C LR
G
G N D

SW 1

10M H Z

SD O

Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q

A
B
C
D
E
F
G
H

J1

9
15
1
2
3
4
5
6
7

8
7
6
5
4
3
2
1
9

U 14
1
30
29
28
27
22
21
20
19

VC C

13
14
10
9
8
11
32

31
12

M
R
R
R
R
R
R
R
R

O
O
R
R
R

C
D
D
D
D
D
D
D
D

S

S
E
E
E

R L /V P P
7 /P S P 7
6 /P S P 6
5 /P S P 5
4 /P S P 4
3 /P S P 3
2 /P S P 2
1 /P S P 1
0 /P S P 0

C 1 /C
C 2 /C
2 /E N
1 /A N
0 /A N

VD D
VD D 1
VSS1
VSS

LK1
LK0
7
6

5

R B 7 /P G D
R B 6 /P G C
R B5
R B4
R B 3 /P G M
R B2
R B1
R B O /IN T
R A 5 /A
R
R A 3 /A
R A 2 /A
R A 1 /A
R A 0 /A

N
A
N
N
N
N

4
4
3
2
1
0

R C 7 /R X/D T
R C 6 /TX/C K
R C 5 /S D 0
R C 4 /S D I/S D A
R C 3 /S C K /S C L
R C 2 /C C P 1
R C 1 /C C P 2
R C 0 /T1 C K 1

40
39
38
37
36
35
34
33
7
6
5
4
3
2
26
25
24
23
18
17

16
15

P IC 1 6 F 8 7 7 A

10
13
8

V
S
R
S

C
D
C
R

C
I
LK
C LK

C LR
G
G N D

10
13

8

V
S
R
S

C
D
C
R

C
I
LK
C LK

C LR
G
G N D

SD O
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q

A
B
C
D
E
F
G
H

15
1
2
3
4
5
6
7

8
7
6
5
4
3
2
1
9

10

13
8

V
S
R
S

C
D
C
R

C
I
LK
C LK

C LR
G
G N D

IN 8
IN 7
IN 6
IN 5
IN 4
IN 3
IN 2
IN 1

G N D

10
11
12
13
14
15
16
17
18

10
13
8

C
D
C
R

C
I
LK
C LK

C LR
G
G N D

SD O
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q

A
B
C
D
E
F
G
H

15
1
2
3
4
5
6
7

8
7

6
5
4
3
2
1
9

IN 8
IN 7
IN 6
IN 5
IN 4
IN 3
IN 2
IN 1
G N D

H EAD ER 8
J1
VC C
O U T8
O U T7
O U T6
O U T5
O U T4
O U T3
O U T2
O U T1

10
11
12
13
14
15
16
17
18

10
13
8

V
S
R
S

C
D
C
R

C
I
LK
C LK

C LR

G
G N D

10
13
8

V
S
R
S

C
D
C
R

C
I
LK
C LK

C LR
G
G N D

Q
Q
Q
Q

Q
Q
Q
Q

A
B
C
D
E
F
G
H

15
1
2
3
4
5
6
7

8
7
6
5
4
3
2

1
9

IN 8
IN 7
IN 6
IN 5
IN 4
IN 3
IN 2
IN 1
G N D

H EAD ER 8
J1
VC C
O U T8
O U T7
O U T6
O U T5
O U T4
O U T3
O U T2
O U T1

10
11
12
13
14

15
16
17
18

SD O
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q

A
B
C
D
E
F
G
H

15
1
2
3
4
5

6
7

10
13
8

V
S
R
S

C
D
C
R

C
I
LK
C LK

C LR
G
G N D

7 4 H C 5 9 5 /S O

GVHD: Trương Hoàng Hoa Thám

47

C25
C26
C27
C28
C29
C30
C31
C32

1
2
3
4
5
6
7
8

VC C

H EAD ER 8
J1

9
8
7
6
5

4
3
2
1
9

IN 8
IN 7
IN 6
IN 5
IN 4
IN 3
IN 2
IN 1
G N D

O
O
O
O
O
O
O
O

VC C
U T8
U T7
U T6
U T5

U T4
U T3
U T2
U T1

10
11
12
13
14
15
16
17
18

C33
C34
C35
C36
C37
C38
C39
C40

1
2
3
4
5
6

7
8

VC C
U LN 2803
SD O
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q

A
B
C
D
E
F
G
H

H EAD ER 8
J1

9
15
1

2
3
4
5
6
7

8
7
6
5
4
3
2
1
9

IN 8
IN 7
IN 6
IN 5
IN 4
IN 3
IN 2
IN 1
G N D

VC C
O U T8
O U T7

O U T6
O U T5
O U T4
O U T3
O U T2
O U T1

10
11
12
13
14
15
16
17
18

C41
C42
C43
C44
C45
C46
C47
C48

1
2
3
4

5
6
7
8

VC C
U LN 2803
SD O
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q

A
B
C
D
E
F
G
H

H EAD ER 8
J1

9

15
1
2
3
4
5
6
7

8
7
6
5
4
3
2
1
9

IN 8
IN 7
IN 6
IN 5
IN 4
IN 3
IN 2
IN 1
G N D

O

O
O
O
O
O
O
O

VC C
U T8
U T7
U T6
U T5
U T4
U T3
U T2
U T1

10
11
12
13
14
15
16
17
18

C49
C50

C51
C52
C53
C54
C55
C56

1
2
3
4
5
6
7
8

C57
C58
C59
C60
C61
C62
C63
C64

1
2
3
4
5

6
7
8

VC C

7 4 H C 5 9 5 /S O
16
14
12
11

1
2
3
4
5
6
7
8

U LN 2803

9

7 4 H C 5 9 5 /S O
16
14
12
11

C17
C18
C19
C20
C21
C22
C23
C24
VC C

SD O

7 4 H C 5 9 5 /S O
16
14
12
11

1
2
3
4
5
6
7
8

VC C

U LN 2803
V
S
R
S

C9
C10
C11
C12
C13
C14
C15
C16

H EAD ER 8
J1
VC C
O U T8
O U T7
O U T6
O U T5
O U T4
O U T3
O U T2
O U T1

7 4 H C 5 9 5 /S O
16
14

12
11

1
2
3
4
5
6
7
8

U LN 2803

9

7 4 H C 5 9 5 /S O
16
14
12
11

C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8

U LN 2803

9

7 4 H C 5 9 5 /S O
16
14
12
11

10
11
12
13
14
15
16
17
18
VC C

7 4 H C 5 9 5 /S O
16
14
12
11

IN 8
IN 7

IN 6
IN 5
IN 4
IN 3
IN 2
IN 1
G N D

VC C
O U T8
O U T7
O U T6
O U T5
O U T4
O U T3
O U T2
O U T1

KHOI HIEN THI

10K

C
D
C
R

KHOI HIEN THI

5V

V
S
R
S

SD O
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q

A
B
C
D
E
F
G
H

U LN 2803

9
15
1

2
3
4
5
6
7

8
7
6
5
4
3
2
1
9

IN 8
IN 7
IN 6
IN 5
IN 4
IN 3
IN 2
IN 1
G N D
U LN 2803

H EAD ER 8
J1

VC C
O U T8
O U T7
O U T6
O U T5
O U T4
O U T3
O U T2
O U T1

10
11
12
13
14
15
16
17
18

H EAD ER 8

SVTH: Mai Văn Thuận
Nguyễn Văn Thắng

KHOI HIEN THI

16
14
12

11


QUANG BÁO GIAO TIẾP BÀN PHÍM MÃ HEX

Chương 5

Hình 5.1.3: Sơ đồ kết nối Pic với khối giải mã cột
5.8 Khối giải mã hàng
Khối giải mã hàng gồm 1 IC ULN2803 kết nối với Pic thông qua port B
( RB0 – RB8). Và nối với khối hiển thị thông qua jack 8.
VC C
1
0
9
8
7
2
1
0
9

13
14
10
9
8
11
32
31

12

M
R
R
R
R
R
R
R
R

O
O
R
R
R

C
D
D
D
D
D
D
D
D

S
S

E
E
E

R L /V P P
7 /P S P 7
6 /P S P 6
5 /P S P 5
4 /P S P 4
3 /P S P 3
2 /P S P 2
1 /P S P 1
0 /P S P 0

C 1 /C
C 2 /C
2 /E N
1 /A N
0 /A N

VD D
VD D 1
VSS1
VSS

LK1
LK0
7
6
5

R B 7 /P G D
R B 6 /P G C
R B5
R B4
R B 3 /P G M
R B2
R B1
R B O /IN T
R A 5 /A
R
R A 3 /A
R A 2 /A
R A 1 /A
R A 0 /A

N
A
N
N
N
N

4
4
3
2
1
0

R C 7 /R X/D T
R C 6 /T X/C K
R C 5 /S D 0
R C 4 /S D I/S D A
R C 3 /S C K /S C L
R C 2 /C C P 1
R C 1 /C C P 2
R C 0 /T 1 C K 1

4
3
3
3
3
3
3
3

0
9
8
7
6
5
4
3

1
2
3

4
5
6
7
8
9

7
6
5
4
3
2
2
2
2
2
1
1
1
1

IN 1
IN 2
IN 3
IN 4
IN 5
IN 6
IN 7
IN 8

G N D

O
O
O
O
O
O
O
O

U
U
U
U
U
U
U
U

T
T
T
T
T
T
T
T

1

2
3
4
5
6
7
8

1
1
1
1
1
1
1
1

8
7
6
5
4
3
2
1

4
4
4
4

.7
.7
.7
.7

K
K
K
K

4 .7 K
4 .7 K
4 .7 K

8
7
6
5
4
3
2
1

H EAD ER 8
U LN 2803

6
5
4

3
8
7
6
5

P IC 1 6 F 8 7 7 A

Hình 5.1.4: Sơ đồ kết nốt Pic với khối giải mã hàng

GVHD: Trương Hoàng Hoa Thám

K H O I H IE N T H I

3
2
2
2
2
2
2
1

J1

10

U 14

VC C

U 15

48

SVTH: Mai Văn Thuận
Nguyễn Văn Thắng


QUANG BÁO GIAO TIẾP BÀN PHÍM MÃ HEX

Chương 5

5.9 KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Khối xử lý trung tâm sử dụng pic 16F877A , có mạch tạo xung và mạch
reset, đồng thời khối này nhận tín hiệu điều khiển từ bàn phím thông qua
portD, xuất dữ liệu cho khối giải mã địa chỉ hàng thông qua portB để quét
hàng và xuất dữ liệu để hiển thị ra cột thông qua portC (RC4,RC5,RC6) như
hình bên dưới.
VC C

5V
10K

J2

U 14

K H O I B A N P H IM

1
2
3
4
5
6
7
8

C 2

3
2
2
2
2
2
2
1

1
0
9
8
7
2
1
0
9

13
14
10
9
8

33P
12M
VC C

M
R
R
R
R
R
R
R
R

O
O
R
R
R

C
D
D
D

D
D
D
D
D

S
S
E
E
E

R L /V P P
7 /P S P 7
6 /P S P 6
5 /P S P 5
4 /P S P 4
3 /P S P 3
2 /P S P 2
1 /P S P 1
0 /P S P 0

C 1 /C
C 2 /C
2 /E N
1 /A N
0 /A N

C 3
33P

11
32
31
12

VD D
VD D 1
VSS1
VSS

LK1
LK0
7
6
5

R B 7 /P G D
R B 6 /P G C
R B5
R B4
R B 3 /P G M
R B2
R B1
R B O /IN T
R A 5 /A
R
R A 3 /A
R A 2 /A
R A 1 /A

R A 0 /A

N
A
N
N
N
N

4
4
3
2
1
0

R C 7 /R X /D T
R C 6 /T X/C K
R C 5 /S D 0
R C 4 /S D I/S D A
R C 3 /S C K /S C L
R C 2 /C C P 1
R C 1 /C C P 2
R C 0 /T 1 C K 1

4
3
3
3
3

3
3
3

0
9
8
7
6
5
4
3

7
6
5
4
3
2
2
2
2
2
1
1
1
1

8
7

6
5
4
3
2
1
J4

SCK 3
S E R _ I 2N
RCK 1
6
5
4
3
8
7
6
5

K H O I G IA I M A C O T

J3

K H O I G IA I M A H A N G

SW 1

10M H Z

P IC 1 6 F 8 7 7 A

GVHD: Trương Hoàng Hoa Thám

49

SVTH: Mai Văn Thuận
Nguyễn Văn Thắng