Quang báo dùng led ma tran

Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

CHƯƠNG DẪN NHẬP
1.1 Đặt vấn ñề
Thông tin liên lạc là vấn ñề ñược quan tâm trong xã hội. Ngay từ ngày xưa, con
người ñã biết vận dụng những gì ñã có sẵn ñể truyền tin như: lửa, âm thanh, các dấu
hiệu…
Hiện nay quảng cáo bằng hình thức quang báo không còn mới và ñược ứng dụng
trong nhiều lĩnh vực. Nó có thể ñược sử dụng ñể quảng cáo tên nhãn hiệu sản phẩm, tên
của một công ty hay tên của một cửa hàng nào ñó.
Trong ñó có quang báo dùng Led Ma Trận. Đặc ñiểm lớn nhất của quảng báo dùng
Led Ma Trận là có thể linh hoạt thay ñổi nội dung tùy ý mà các quang báo khác khó mà
làm ñược.
Việc sử dụng vi ñiều khiển ñể ñiều khiển hiển thị có rất nhiều ưu ñiểm mà các
phương pháp truyền thống như panô, áp phích không có ñược như việc ñiều chỉnh
thông tin một cách nhanh chóng bằng cách thay ñổi chương trình bằng bàn phím hay
ñược ñiều khiển thông qua máy vi tinh.
Với các ưu ñiểm trên nên nhóm chúng em thuc hiện ñề tài QUANG BÁO DÙNG VI
ĐIỀU KHIỂN PIC18F4620 NHẬP KÝ TỰ TỪ BÀN PHÍM HEX HIỂN THỊ RA
LED MA TRẬN
Nội dung nghiên cứu của ñề tài chính là tạo ra một bảng quang báo ứng dụng trong
việc hiển thị thông tin .
1.2 Giới hạn ñề tài
Do thời gian thực hiện ñề tài ít và kiến thức còn hạn chế nên ñề tài của của chúng
em chỉ dùng lại việc nhập ký tự từ bàn phím, hiển thị ra led ma trận và tạo hiệu ứng
chạy chữ. không sử dụng ROM và RAM ngoại, các ký tự còn giới hạn, ñộ sáng chữ
hiển thị chưa ñều, chưa tạo nhiều hiệu ứng.

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

7


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

1.3 Mục ñích ñề tài
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện ñề tài này nhằm giúp người học:
- Tăng khả năng tự nghiên cứu cũng như tự học.
- Tiếp xúc với thực tế .
- Vận dụng những kiến thức ñã có ñồng thời tìm tòi những kiến thức mới ñể hiểu sâu
sắc hơn trong lĩnh vực này.
Ngoài ra quá trình thực hiện ñề tài là một cơ hội ñể chúng em tự kiểm tra lại những
kiến thức ñã học ở trường.
Đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả năng giải quyết một vấn ñề theo nhu cầu ñặt ra.
1.4 Mục ñích nghiên cứu
1.4.1

Mục ñích trước mắt

-Tìm hiểu vi ñiều khiển PIC 18F4620
- Các phương pháp ñiều khiển và xử lý dữ liệu cho bảng led ma trận.
- Tìm hiểu phương pháp lập trình C.
- Tìm hiểu các linh kiện.
1.4.2 Mục ñích gần
-Tìm hiểu nguyên lý hoạt ñông của từng linh kiên.
- Tìm hiểu nguyên lý hiển thị led ma trận.
- Nguyên lý quét phím HEX.

1.4.3 Mục ñích cuối cùng
-Mạch hoạt ñộng tốt.
- Bàn phím hoạt ñộng tốt.
- Led hiển thị ñều ổn ñịnh.

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

8


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

CHƯƠNG II
LED MA TRẬN VÀ BẢNG QUANG BÁO
Ngày nay khi nhu cầu về thông tin quảng cáo rất lớn, việc áp dụng các phương tiện
kỹ thuật mới vào các lĩnh vực trên là rất cần thiết. Khi bạn ñến các nơi công cộng, bạn
dễ dàng bắt gặp những áp phích quảng cáo ñiện tử chạy theo các hướng khác nhau với
nhiều hình ảnh và màu sắc rất ấn tượng.
2.1 Led ma trận
Ma trận LED bao gồm nhiều LED cùng
nằm trong một vỏ chia thành nhiều cột và
hàng, mỗi giao ñiểm giữa hàng và cột có thể
có 1 LED (ma trận LED một màu) hay nhiều
LED (2 LED tại một vị trí tạo thành ma trận
LED 3 màu). Để LED tại một vị trí nào ñó
sáng thì phải cấp hiệu ñiện thế dương giữa
Anode và Cathode.

Hình 2.1 LED ma trận 5x7

Trên cơ sở cấu trúc như vậy, ta có thể mở rộng hàng và cột của ma trận LED ñể tạo
thành các bảng quang báo.

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

9


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

2.1.1 Phân loại led ma trận
Bảng 2.1 Bảng phân loại LED ma trận
Theo kích cỡ

Theo hình dạng ñiểm chấm

Theo màu sắc

5x7

1 màu

Tròn

5x8

2 màu

Vuông

8x8

3 màu

Bầu dục

2.1.2 Led ma trận 8x8
Led ma trận m×n là Led ma trận có m cột và n hàng. Led ma trận 8×8 là led ma trận
gồm có 8 cột và 8 hàng. Led ma trận này có hai loại: loại thứ nhất là cathode chung
(common cathode – hàng cathode, cột anode), loại thứ hai là anode chung (common
anode– hàng anode, cột cathode).
Đề tài sử dụng loại Led ma trận cathode chung (cathode cột) vì dễ dàng tìm mua
ñược Led ma trận loại này trên thị trường linh kiện ñiện tử ở nước ta, ña dạng về kích
cỡ và màu sắc, có loại indoor, outdoor.

1
2
3
4
5
6
7
8

C4
C2

H2
H3
C1
H5
C3
C6

H8
H7
C7
H1
C5
H6
H4
C8

16
15
14
13
12
11
10
9

2.1.3 Hình dạng thực tế và sơ ñồ chân led ma trận

Hình 2.2 Hình dạng thực tế và sơ ñồ chân led ma trận 8x8

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

10


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

2.1.4 Sơ ñồ nguyên lý led ma trận
Led ma trận m×n là Led ma trận có m cột và n hàng, tùy theo từng loại mà con những
led một màu hay 2 màu ñể tạo ra màu sắc khác nhau.
Bảng hiện thị ma trận LED ( dot-matran display) co rất nhiều loại và ñủ kích cỡ to
nhỏ khác nhau, mỗi bảng gồm có rất nhiều LED ñơn ñược ghép lại với nhau trong một
khối.
Trong khối ñó các LED ñơn ñược sắp sếp theo các hang va các cột, tại mỗi giao ñiểm
của hang với cột là một LED ñơn, và người ta thường phân biệt các loại bảng LED theo
số hang và cột. Một bảng LED 5x7 tức là có 5 cột dọc và 7 hàng ngang, tổng cộng sẽ
có 5x7=35 LED ñơn ñược ghép lại. Cũng nhu vậy một bảng 8x8 là có 8 hàng và 8 cột,
do 64 LED ñơn ghép ñược lại. Và nhiều loại cỡ to hơn như 6x16 hay 32x32……

Hình 2.3 Cấu trúc kết nối của led ma trận
Trên thị trường ta thường thấy các bảng LED cỡ lớn, dài hàng mét với ñủ kích cở.
Các bảng Led ñó là do hàng nghìn Led ñơn ghép lại. Khi thiết kế những bảng LED to
như vậy ta cần chú ý ñến sự ñồng ñiều về ñộ sang cùa LED ñể việc hiện thị ñược ñồng
ñiều. Bên cạnh ñó vấn ñề cấp nguồn cho mạch cũng cần ñược chú ý và thiết kế cho phù
hợp. Trong ñề tài này em sử dụng 16 LED 8x8 cho việc hiện thị.

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

11

Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

2.2 Một số hình ành về bảng quang báo thực tế
2.2.1 Mẫu một dòng chữ (16 X 240 Điềm ảnh):

Hình 2.2.1 Mẫu một dòng chữ
Các thông số kỹ thuật:
- Kích thước hiển thị: chiều cao 122mm, chiều dài tuỳ ý (thường là bội của 305mm)
- Độ phân giải (số ñiểm ảnh): 16 x 40 x (chiều dài hiển thị/305)
- Kết nối chuẩn (Máy tính, cổng COM) tuỳ chọn (RJ45, Bàn phím)
- Bảng này có thể hiển thị một dòng chữ cao 122mm (16 ñiểm ảnh - như hình trên)
hoặc hai dòng chữ cao 61mm (8 ñiểm ảnh) nhưng không dấu Tiếng Việt
- Kết nối chuẩn (Máy tính, cổng COM) tuỳ chọn (RJ45
2.2.2 Mẫu hai dòng chữ (32 X 240 Điềm ành)

Hình 2.2.2 Mẫu hai dòng chữ
Các thông số kỹ thuật:
- Kích thước hiển thị: chiều cao 244mm, chiều dài tuỳ ý (thường là bội của 305mm)
- Độ phân giải (số ñiểm ảnh): 32 x 40 x (chiều dài hiển thị/305)
- Kết nối chuẩn (Máy tính, cổng COM) tuỳ chọn ( RJ45)
- Bảng này có thể hiển thị hai dòng chữ cao 122mm (16 ñiểm ảnh – như hình trên)
hoặc một dòng chữ cao 244mm (32 ñiểm ảnh - như hình dưới)
- Kết nối chuẩn (Máy tính, cổng COM) tuỳ chọn ( RJ45)

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

12


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

2.3 Bảng quang báo hiện thị led ma trận trong ñồ án
- Kích thước : chiều cao 12cm,chiều dài 48 cm
- Độ phân giải (số ñiểm ảnh):16 x 128.
- Bảng này có khả năng hiển thị một dòng chữ cao 12 cm.
- Hiển thị hai màu: xanh và ñỏ.
- Dùng ngôn ngữ lập trình CCS ñể lập trình cho vi xử lý PIC18F4620

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

13


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

CHƯƠNG III
MẠCH CHỐT VÀ THANH GHI
3.1 Mạch chốt
3.1.1 Mạch chốt cổng Nand
Hãy xem cấu tạo của mạch dưới ñây :

Mạch gồm 2 cổng logic

Nand mắc chéo nhau, có 2
ngõ vào là S (set : có
nghĩa là ñặt) và R (reset :
có nghĩa là ñặt lại). 2 ngõ
ra kí hiệu là Q (ñầu ra
bình thường) và Q (ñầu ra
Hình 3.1.3 Mạch chốt cổng Nand

ñảo, tức là có trạng thái
logic ngược lại với Q)

Hoạt ñộng của mạch
- Khi thiết lập mạch chốt ñặt S = 0, R = 1.Do S = 0 nên Q = 1 bất chấp ngõ còn lại
Vậy ngõ ra ổn ñịnh sẽ là Q = 1 và Q = 0
- Khi xoá mạch chốt S = 1 và R = 0. Do R = 0 nên Q = 1 bất chấp ngõ còn lại
Vậy ngõ ra ổn ñịnh sẽ là Q = 0 và Q = 1
Vì lí do ñối xứng nên hoạt ñộng thiết lập và xoá mạch chốt ngược nhau.
- Khi ñể ngõ vào thường nghỉ S= 1 R=1.Rõ ràng chưa thể biết ngõ ra Q và Q như thế
nào

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

14


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Hãy xét ñến trạng thái trước ñó:

Vì vậy khi S=1 R=1 trạng thái ra không thay ñổi tức là trước ñó như thế nào thì sau vẫn
vậy (Qo và Qo)
- Khi thiết lập và xoá cùng lúc S=0, R=0
Rõ ràng khi nãy cả 2 cổng NAND ñều có mức vào là 0 nên mức ra là 1, ñây là ñiều
kiện không mong muốn vì ñã quy ước Q và có trạng thái logic ngược nhau. Hơn nữa
khi S, R trở lại mức cao(1) thì sẽ không thể dự ñoán Q và Q thay ñổi; vì vậy trạng thái
này không ñược sử dụng còn gọi là trạng thái cấm.
Như vậy, mạch có 2 trạng thái ra ổn ñịnh là 0 và 1; mạch có thể nhận tín hiệu số vào
(trong trường hợp ñơn giản này chỉ là 0 và 1) và ñưa ñược nó ra, và từ ñây khả năng
nhớ (lưu trữ dữ liệu), ñồng bộ, và một số ñiểm khác cũng có thể ñược thực hiện ñược.
Ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn ở những mạch sau ñó. Mạch hoạt ñộng như ở trên ñược coi là 1
mạch chốt, 1dạng mạch tuần tự cơ bản nhất.
3.1.2 Chốt cổng NOR

Mạch chốt như trên có thể thay
thế 2 cổng nand bằng 2 cổng
NOR nguyên lí hoạt ñộng
cũng tương tự nhưng ngõ vào
S, R tác ñộng ở mức cao

Hình 3.1.2.1 Chốt cổng NOR

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

15


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Hình 3.1.2.2 Bảng trạng thái của mạch chốt cổng NOR
Thấy rằng các mạch tuần tự dù là mạch chốt ñã khảo sát ở trên hay các mạch cao hơn
thì ñều ñược cấu tạo bởi cổng logic cơ bản. Mặc dù tự thân cồng logic không thể lưu
trữ ñược dữ liệu nhưng khi biết kết hợp với nhau theo một cách thức cho phép tuỳ theo
mức ñộ phức tạp, quy mô kết hợp mà sẽ có mạch chốt, mạch lật, ghi dịch hay hơn nữa
là các bộ nhớ, xử lý.
3.1.3 Ứng dụng của mạch chốt
Mạch chốt như tên gọi của nó ñược sử dụng nhiều trong các hệ thống số cần chốt hay
ñệm dữ liệu trước khi ñược xử lý ñiều khiển hay truyền nhận. Ngoài ra nó còn ñược sử
dụng làm mạch chống dội và mạch tạo dạng sóng vuông.
Mạch chống dội :
- Hiện tượng dội do các thiết bị cơ khí gây nên khi ñóng ngắt chuyển mạch ñiện tử.
Mạch chốt có thể ñược dùng ñể chống dội như ñã thấy ở chương 1
- Mạch minh hoạ

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

16


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Hình 3.1.3.1 Chốt NAND chống dội

Mạch tạo dao ñộng sóng vuông
Một mạch chốt cơ bản kết hợp với một số linh kiện R , C ñể tạo nên mạch dao ñộng
sóng vuông do ngõ ra lật trạng thái qua lại giữa mức 1 và 0. Mạch thiết lập và xoá tự

ñộng theo thời hằng nạp xả của tụ C và trở R.
- Tần số dao ñộng tính theo giá trị R, C là
f = ½(R+R3)C
- Mạch minh hoạ

Hình 3.1.3.2 Ứng dụng chốt tạo dao ñộng sóng vuông

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

17


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

3.2 Thanh ghi
Chúng ñều có thể lưu trữ (nhớ 1 bit) và chỉ khi có xung ñồng bộ thì bit ñó mới truyền
tới ngõ ra (ñảo hay không ñảo). Bây giờ nếu ta mắc nhiều FF nối tiếp lại với nhau thì sẽ
nhớ ñược nhiều bit. Các ngõ ra sẽ phần hoạt ñộng theo xung nhịp ck. Có thể lấy ngõ ra
ở từng tầng FF (gọi là các ngõ ra song song) hay ở tầng cuối (ngõ ra nối tiếp). Như vậy
mạch có thể ghi lại dữ liệu (nhớ) và dịch chuyển nó (truyền) nên mạch ñược gọi là ghi
dịch. Ghi dịch cũng có rất nhiều ứng dụng ñặc biệt trong máy tính, như chính cái tên
của nó: lưu trữ dữ liệu và dịch chuyển dữ liệu chỉ là ứng dụng nổi bật nhất.
3.2.1 Cấu tạo
Ghi dịch có thể ñược xây dựng từ các FF khác nhau và cách mắc cũng khác nhau
nhưng thường dùng FF D, chúng ñược tích hợp sẵn trong 1 IC gồm nhiều FF (tạo nên
ghi dịch n bit). Hãy xem cấu tạo của 1 ghi dịch cơ bản 4 bit dùng FF D

Hình 3.2.1.1 Ghi dịch 4 bit cơ bản

3.2.2 Hoạt ñộng
Thanh ghi, trước hết ñược xoá (áp xung CLEAR) ñể ñặt các ngõ ra về 0. Dữ liệu cần
dịch chuyển ñược ñưa vào ngõ D của tầng FF ñầu tiên (FF0). Ở mỗi xung kích lên của
ñồng hồ ck, sẽ có 1 bit ñược dịch chuyển từ trái sang phải, nối tiếp từ tầng này qua tầng
khác và ñưa ra ở ngõ Q của tầng sau cùng (FF3). Giả sử dữ liệu ñưa vào là 1001, sau 4
xung ck thì ta lấy ra bit LSB, sau 7 xung ck ta lấy ra bit MSB.
SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

18


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Nếu tiếp tục có xung ck và không ñưa thêm dữ liệu vào thì ngõ ra chỉ còn là 0 (các
FFñã reset : ñặt lại về 0 hết. Do ñó ta phải “hứng” hay ghim dữ liệu lại. Một cách làm l
sử dụng 2 cổng AND, 1 cổng OR và 1 cổng NOT như hình dưới ñây.

Hình 3.2.2.1 Cho phép chốt dữ liệu trước khi dịch ra ngoài
Dữ liệu ñược ñưa vào thanh ghi khi ñường ñiều khiển R/W control ở mức cao
(Write).Dữ liệu chỉ ñược ñưa ra ngoài khi ñường ñiều khiển ở mức thấp (Read).

Có nhiều cách chia loại thanh ghi dịch (SR)
- Theo số tầng FF (số bit) : SR có cấu tạo bởi bao nhiêu FF mắc nối tiếp thì có bấy
nhiêu bit (ra song song). Ta có SR 4 bit, 5 bit, 8 bit, 16 bit …
Có thể có SR nhiều bit hơn bằng cách mắc nhiều SR với nhau hay dùng công nghệ
CMOS (các máy tính sử dụng SR nhiều bit)
- Theo cách ghi dịch có:

SISO vào nối tiếp ra nối tiếp
SIPO vào nối tiếp ra song song
PISO vào song song ra nối tiếp

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

19


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

PIPO vào song song ra song song
- Theo chiều dịch có SR trái, phải, hay cả 2 chiều
- Theo mạch ra có loại thường và 3 trạng thái
Loại vào nối tiếp ra song song và ra nối tiếp
Loại vừa khảo sát ở mục 1 thuộc loại ghi dịch vào nối tiếp ra nối tiếp. Đây cũng là cấu
trúc của mạch ghi dịch vào nối tiếp ra song song. Dữ liệu sẽ ñược lấy ra ở 4 ngõ Q của
4 tầng FF, vì chung nhịp ñồng hồ nên dữ liệu cũng ñược lấy ra cùng lúc.

Hình 3.2.2.2 Mạch ghi dịch vào nối tiếp ra song song
Bảng dưới ñây cho thấy làm như thế nào dữ liệu ñược ñưa tới ngõ ra 4 tầng FF

Loại ñược nạp song song (vào song song) ra nối tiếp và song song
Bây giờ muốn ñưa dữ liệu vào song song (còn gọi là nạp song song) ta có thể tận
dụng ngõ vào không ñồng bộ Pr và Cl của các FF ñể nạp dữ liệu cùng một lúc vào các
FF. Như vậy có thể dùng thêm 2 cổng nand và một cổng not cho mỗi tầng. Mạch mắc
như sau

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

20


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Hình 3.2.2.3 Mạch ghi dịch nạp song song
Mạch hoạt ñộng bình thường khi nạp song song ở thấp như ñã nói. Khi nạp song song
WRITE = 1 cho phép nạp

ABCD ñược ñưa vào Pr và Cl ñặt và xoá ñể Q0 = A, Q1 = B, … Xung ck và ngõ vào
nổi tiếp không có tác dụng (vì sử dụng ngõ không ñồng bộ Pr và Cl)
Một cách khác không sử dụng chân Pr và Cl ñược minh hoạ như hình dưới ñây.Các
cổng nand ñược thêm vào ñể nạp các bit thấp D1, D2, D3. Ngõ WRITE/SHIFT dùng ñể
cho phép nạp (ở mức thấp) và cho phép dịch (ở mức cao). Dữ liệu nạp và dịch vẫn
ñược thực hiện ñồng bộ như các mạch trước.

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

21


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Hình 3.2.2.4 Mạch ghi dịch nạp song song ra nối tiếp

Với mạch hình 3.2.4b ngõ ra dữ liệu là nối tiếp, ta cũng có thể lấy ra dữ liệu song
song như ở hình 3.2.5, Cấu trúc mạch không khác so với ở trên. Dữ liệu ñược ñưa vào
cùng lúc và cũng lấy ra cùng lúc (mạch như là tầng ñệm và hoạt ñộng khi có xung ck
tác ñộng lên.

Hình 3.2.2.5 Mạch ghi dịch vào song song ra song song

Ghi dịch 2 chiều
Như ñã thấy, các mạch ghi dịch nói ở những phần trên ñều ñưa dữ liệu ra bên phải nên
chúng thuộc loại ghi dịch phải. Để có thể dịch chuyển dữ liệu ngược trở lại (dịch trái)
ta chỉ việc cho dữ liệu vào ngõ D của tầng cuối cùng, ngõ ra Q ñược ñưa tới tầng kế
tiếp, …. Dữ liệu lấy ra ở tầng ñầu.

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

22


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Để dịch chuyển cả 2 chiều, có thể nối mạch như hình dưới ñây :

Hình 3.2.2.6 Mạch ghi dịch cho phép dịch chuyển cả 2 chiều
Với mạch trên, các cổng NAND và ñường cho phép dịch chuyển dữ liệu trái hay phải.
Bảng dưới ñây minh hoạ cho mạch trên : dữ liệu sẽ dịch phải 4 lần rồi dịch trái 4 lần.
Để ý là thứ tự 4 bit ra bị ñảo ngược lại so với chúng ở trên.

Nhận thấy rằng các ghi dịch mô tả ở trên ñều dùng các FF rời, rồi phải thêm nhiều cổng

logic phụ ñể tạo các loại SR khác nhau. Trong thực tế ghi dịch ñược tích hợp sẵn các
FF và ñã nối sẵn nhiều ñường mạch bên trong; người sử dụng chỉ còn phải làm một số
ñường nối bên ngoài ñiều khiển các ngõ cho phép thôi. Các SR cũng ñược tích hợp sẵn
các chức năng như vừa có thể dịch trái dịch phải vừa vào nối tiếp vừa nạp song song.
Ở ñây là một số ghi dịch hay ñược dùng :
7494

: 4bit vào song song, nối tiếp; ra nối tiếp

7495/LS95

: 4 bit, vào song song/nối tiếp; ra song song; dịch chuyển trái phải

7495/LS96

: 5 bit, vào nối tiếp/song song; ra song song nối tiếp

74164/LS164

: 8 bit vào song song ra nối tiếp

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

23


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

74165/LS765

: 8 bit, vào song song/nối tiếp; ra nối tiếp bổ túc

74166/LS166

: 8 bit; vào song song/nối tiếp; ra nối tiếp; có thể nạp ñồng bộ

74194/LS194

: 4 bit vào song song/nối tiếp; ra song song; nạp ñồng bộ dịch chuyển
trái phải

74195/LS195

: 4 bit, vào song/nối tiếp; ra song song; tầng ñầu vào ở JK

74295/LS295

: như 74194/LS194 nhưng ra 3 trạng thái

74395/LS295

: 4 bit vào song song; ra song song 3 trạng thái

74LS671/672

: 4 bit có thêm chốt

74LS673/674

: 16 bit

Khảo sát ghi dịch tiêu biểu:
Ic 74/74LS95

Hình 3.2.2.7 Sơ ñồ chân ra 74LS95

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

24


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Hình 3.2.2.8 Cấu trúc bên trong ghi dịch 74LS95
Sơ ñồ cấu tạo và bảng hoạt ñộng của IC như hình trên. Các chế ñộ hoạt ñộng của nó
như sau :
-Nạp nối tiếp:
Đưa dữ liệu vào tầng ñầu Q0
Đặt ñiều khiển chọn ở mức thấp
Khi có ck1 hay ck2 thì dữ liệu sẽ lần lượt nạp vào ghi dịch và sẽ ñược ñưa tới các tầng
sau
- Nạp song song:
Dữ liệu vào ở 4 ngõ ABCD
Đưa ñiều khiển kiểu lên cao
Khi có ck1 hay ck2 thì dữ liệu sẽ ñược nạp vào ñồng thời các tầng của ghi dịch ở cạnh
lên ñầu của xung ck.

Thanh ghi dịch ñóng vai trò cực kì quan trọng trong việc lưu trữ, tính toán số học và
logic. Chẳng hạn trong các bộ vi xử lí, máy tính ñều có cấu tạo các thanh ghi dịch;
trong vi ñiều khiển (8051) cũng có các ghi dịch làm nhiều chức năng hay như trong

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

25


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

nhân chia, ALU ñã xét ở chương 2 ghi dịch cũng ñã ñược ñề cập ñến. Ở ñây không ñi
vào chi tiết mà chỉ nói khái quát ngắn gọn về ứng dụng của chúng.
Ic 74HC595
IC 74HC595, ñây là thanh ghi dịch 8-bit vào nối tiếp ra song song. Ta sö dông IC
nµy nh»m môc ®Ých tiÕt kiÖm ch©n của vi ñiều khiển ñể cho việc mở rông sau
này ñược dễ dàng.

Chức năng các chân cũa IC 74HC595
- Chân DATA-IN (14) ñể ñưa dữ liệu nối tiếp vào.
- Chân CLK (11) ñưa xung ñồng hồ.
-Chân LATCH(12) ñể chốt dữ liệu ñược gửi ra.
8 ñầu ra ñược nối ñến 8 hàng của Led thông qua
mạch ñệm dòng (QA,QB,QB,QC,QD,QE,QF,QH)
- VCC và GND : chân cấp nguồn cho IC
- Chân QH’ chân dùng ñể mở rộng nếu có
ghép hơn 79HC595

Hình 3.4.1 Sơ ñồ chân của74HC595

Hình 3.4.2 Cấu tạo bên trong của 74HC595
Nguyên tắc hoạt ñộng
SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

26


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Cho 1 bit vào SERIAL DATA INPUT và tác ñộng vào chân SHIFT CLOCK, bít dữ
liệu (1) sẽ ñược ñặt sẳn ở ngõ ra QA của 74HC595, tiếp tục ñưa vào bít (2) và tác ñộng
vào SHIFT CLOCK thì bít dữ liệu (1) sẽ ñặt sẳn ở ngõ ra QB, bít dữ liệu (2) sẽ ñược
ñặt sẳn ở ngỏ ra QA, tương tư ñến bít cuối cùng. Chú ý là dữ liệu chỉ ñược chuẩn bị sẳn
ở các ngõ ra và chỉ ñược xuất ra khi tác ñộng vào chân LATCH CLOCK. Bạn có thể
xuất dữ liệu bất cứ lúc nào không phải cần chuẩn bị ñến bít cuối cùng.
3.2.3 Lưu trữ và dịch chuyển dữ liệu
Đây là ứng dụng cơ bản và phổ biến nhất của chúng. Ghi dịch n bit sẽ cho phép lưu trữ
ñược n bit dữ liệu một thời gian mà chừng nào mạch còn ñược cấp ñiện. Hay nói cách
khác dữ liệu khi dịch chuyển ñã ñược trì hoãn một khoảng thời gian, nó tuỳ thuộc vào :
- Số bit có thể ghi dịch (số tầng FF cấu tạo nên ghi dịch)
- Tần số xung ñồng hồ
3.2.4 Tạo kí tự hay tạo dạng song ñiều khiển
Ta có thể nạp vào ghi dịch, theo cách nạp nối tiếp hay song song, một mã nhị phân của
một chữ nào ñó (A, B, ...) hay một dạng sóng nào ñó. Sau ñó nếu ta nối ngõ ra nối tiếp
của ghi dịch vòng trở lại ngõ vào nối tiếp thì khi có xung ck các bit sẽ dịch chuyển
vòng quanh theo tốc ñộ của ñồng hồ. Cách này có thể ñiều khiển sáng tắt của các ñèn

(sắp xếp trên vòng tròn hay cách nào khác) Như mô phỏng sau là dạng sáng tắt của ñèn
led. Với tải cổng suất thì cần mạch giao tiếp công suất như thêm trans, rờ le, SCR,... ñã
nói ở chương 1 cũng sẽ ñược dùng. Cũng có thể tạo ra dạng sóng tín hiệu tuần hoàn cho
mục ñích thử mạch bằng cách này. Ta có thể thay ñổi dạng sóng bằng cách thay ñổi mã
số nhị phân nạp cho ghi dịch, và thay ñổi tần số xung kích ck ñược cấp từ mạch dao
ñộng ngoài từ 0 ñến 200MHz tuỳ loại mạch ghi dịch.

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

27


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Hình 3.4.3 Tạo dạng sóng ñiều khiển bởi ghi dịch
3.2.5 Chuyển ñổi dữ liệu nối tiếp sang song song và ngược lại
Các máy tính hay các bộ vi xử lí khi giao tiếp với nhau hay với các thiết bị ngoài
thường trao ñổi dữ liệu dạng nối tiếp khi giữa chúng có một khoảng cách khá xa. Ngoài
cách dùng các bộ dồn kênh tách kênh ở 2 ñầu truyền mà ta ñã nói ở chương 2 thì ghi
dịch cũng có thể ñược dùng. Các ghi dịch chuyển song song sang nối tiếp sẽ thay thế
cho mạch dồn kênh và các ghi dịch chuyển nối tiếp sang song song sẽ thay thế cho
mạch tách kênh. Bên cạnh ghi dịch, cũng cần phải có các mạch khác ñể ñồng bộ, chống
nhiễu, rò sai… nhằm thực hiện quá trình truyền nối tiếp hiệu quả.

Hình 3.4.4 Truyền dữ liệu nối tiếp
3.2.6 Bus truyền dữ liệu

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

28


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Bây giờ liệu với 8 ñường dữ liệu song song vừa nhận ñược từ tách kênh ñó (còn gọi là
1 byte), ta có thể dùng chung cho nhiều mạch ñược không? Sở dĩ có yêu cầu ñó là vì
trong máy vi tính có rất nhiều mạch liên kết với nhau bởi các ñường dữ liệu ñịa chỉ
gồm nhiều bit dữ liệu 8, 16, 32… mà ta ñã biết ñến nó với cái tên là bus. Vậy bus chính
là các ñường dữ liệu dùng chung cho nhiều mạch (chẳng hạn bus giữa các vi xử lí, các
chíp nhớ bán dẫn, các bộ chuyển ñổi tương tự và số,…
Chỉ có một ñường bus mà lại dùng chung cho nhiều mạch, do ñó ñể tránh tranh chấp
giữa các mạch thì cần phải có một bộ phận ñiều khiển quyết ñịnh cho phép mạch nào
ñược thông với bus, các mạch khác bị cắt khỏi bus. Vậy ở ñây thanh ghi hay các bộ
ñệm 3 trạng thái ñược dùng
Hình dưới minh hoạ cho ñường bus 8 bit nối giữa vi xử lí với bộ ñếm 8 bit, bàn phím,
và bộ 8 nút nhấn

Hình 3.4.5 Bus dữ liệu

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

29


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

Giả sử rằng cả thiết bị ñều cần giao tiếp với vi xử lí, nhưng chỉ có một ñường truyền
nếu tất cả ñồng loạt ñưa lên thì có thể bị ảnh hưởng lẫn nhau giữa các dữ liệu, và thông
tin nhận ñược là không chính xác. Do ñó ở ñây vi xử lí sẽ quyết ñịnh: chẳng hạn nó ñặt
ngõ OE1 cho phép bộ ñếm cho mạch ñếm ñưa dữ liệu lên bus còn chân OE2 và OE3
ngưng làm dữ liệu từ bàn phím và nút nhấn bị ngắt (chờ) tức ngõ ra các bộ ñệm hay
thanh ghi 3 trạng thái ở trạng thái tổng trở cao. Tương tự khi vi xử lí cần giao tiếp với
các mạch khác. Với tốc ñộ xử lí hàng trăm hàng ngàn MHz thì việc dữ liệu phải chờ là
không ñáng kể do ñó giữa các thiết bị giao tiếp với nhau rất nhanh và dường như ñồng
thời.
3.3 Giải mã và mã hóa
3.3.1 Mả hóa
Mã hóa và giải mã không có gì xa lạ và là tất yếu trong ñời sống chúng ta. Nó ñược
dùng ñể dễ nhớ, dễ ñặt, dễ làm,…là quy ước chung cũng có thể phổ biến cũng có thể bí
mật. Chẳng hạn dùng chữ ñể ñặt tên cho 1 con ñường, cho 1con người; dùng số trong
mã số sinh viên, trong thi ñấu thể thao; quy ước ñèn xanh, ñỏ, vàng tương ứng là cho
phép ñi,ñứng, dừng trong giao thông; rồi viết bức thư sử dụng chữ viết tắt, kí hiệu riêng
ñể giữ bí mật hay phức tạp hơn là phải mã hoá các thông tin dùng trong tình báo, vv…
Thông tin ñã ñược mã hoá rồi thì khi dũng cũng phải giải mã nó và ta chỉ giải ñược khi
chấp nhận, thực hiện theo ñúng những quy ước, ñiều kiện có liên quan chặt chẽ tới mã
hoá. Trong mạch số, tất nhiên thông tin cũng phải ñược mã hoá hay giải mã ở dạng
số.Trong những mục này, ta sẽ xem xét cụ thể cách thức, cấu trúc, ứng dụng của mã
hoá giải mã số như thế nào.
Trong các hệ thống số kể cả viễn thông, máy tính, các ñường ñiều khiển tuỳ chọn hay
dữ liệu ñược truyền ñi hay xử lí ñều phải ở dạng số hệ 2 chỉ gồm 1 và 0; có nhiều
ñường tín hiệu chỉ có 1 bit như ñường ñiều khiển mở nguồn cho mạch ở mức 1; rồi có
nhiều ñường ñịa chỉ nhiều bit chẳng hạn 110100 ñể CPU xác ñịnh ñịa chỉ trong bộ nhớ;

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

30


Quang Báo Dùng Led Ma Trận

GVHD: Thượng Văn Bé

rồi dữ liệu dạng hex gửi xuống máy in cho in ra kí tự. Tất cả các tổ hợp bit ñó ñược gọi
là các mã số (code) hay mã. Và mạch tạo ra các mã số gọi là mạch mã hoá (lập mã:
encoder).
Mã hóa 8 sang 3 ñường
Mạch mã hoá 8 ñường sang 3 ñường còn
gọi là mã hoá bát phân sang nhị phân (có 8
ngõ vào chuyển thành 3 ngõ ra dạng số nhị
phân 3 bit. Trong bất cứ lúc nào cũng chỉ có
1 ngõ vào ở mức tích cực tương ứng với chỉ
một tổ hợp mã số 3 ngõ ra; tức là mỗi 1 ngõ
vào sẽ cho ra 1 mã số 3 bit khác nhau. Với 8
ngõ vào (I0 ñến I7) thì sẽ có 8 tổ hợp ngõ ra

Hình 3.3.1 .1Khối mã hoá 8 sang 3

nên chỉ cần 3 ngõ ra (Y2, Y1, Y0).
Bảng 3.3.1.1: Bảng trạng thái mạch mã hoá 8 sang 3

Từ bảng trên, ta có :

SVTH: Lý Trí Huệ - Nguyễn Thanh Thuận

31