Thiết kế bảng điện tử cỡ lớn

Chuyªn ngµnh §iÖn tö
THIẾT KẾ BẢNG ĐIỆN TỬ CỠ LỚN
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay với sự phát triển của xã hội cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cho
nên nhu cầu về thông tin trở nên thiết yếu đối với con người trong cuộc sống cũng như trong
hoạt động sản xuất kinh doanh. Để đáp ứng nhu cầu trên, quang báo đã ra đời và là hình thức
cung cấp thông tin hữu ích không thể thiếu trong cuộc sống hằng ngày. Hiện nay quang báo
ngày càng phát triển hơn, đa dạng hơn, từ việc thiết kế quang báo với văn bản được ghi chết
trong ROM, đến việc thiết kế một KIT vi xử lý để điều khiển hay điều khiển quang báo bằng
máy tính với nội dung quang báo động cả về nội dung lẫn hình thức. Với sự góp mặt của máy
tính, quang báo ngày càng trở nên tinh vi, phức tạp hơn với các hiệu ứng quang báo lôi cuốn,
hấp dẫn, nội dung quang báo cũng phát triển đa dạng từ văn bản bình thường đến hình ảnh với
khả năng upload nội dung động từ máy tính.
Trên thế giới từ lâu, quang báo đã trở thành một hình thức truyền đạt thông tin hiệu quả.
Còn ở Việt Nam mình quang báo mới chỉ ở giai đoạn thử nghiệm, gần đây mới bắt đầu xuất
hiện trên thị trường.
Với sự hướng dẫn của thầy Đặng Việt Hùng, Em đã đăng kí đề tài “thiết kế bảng điện tử
cỡ lớn” với mục đích tìm hiểu và thể hiện các khả năng của quang báo.
2. Nội dung khoa học của đề tài
Các nội dung chính của đề tài
 Tìm hiểu hình thức quang báo và các phương pháp quang báo
 Thiết kế các bộ phận mạch phần cứng.
 Thiết kế font chữ hiển thị cho hệ thống quang báo.
 Nghiên cứu lập trình Vi điều khiển để phục vụ cho mục đích điều khiển hoạt động
quang báo.
 Thiết kế phần mềm điều khiển qua giao diện Windows
3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Theo đề cương nghiên cứu thì đề tài gồm 4 phần:
a. Tìm hiểu về quang báo
Quang báo là phương pháp dùng ánh sáng và các hiệu ứng ánh để hiển thị thông tin.
Bình thường thông tin cần hiển thị được ghi sẵn lên các pano dùng cho mục đích quảng

cáo, giới thiệu hoặc thông báo thông tin. Như vậy thông tin là tĩnh, chỉ có thể thay đổi
được khi ta thay đổi nội dung tấm pano, và nội dung thể hiện được cũng khá nghèo nàn.
Quang báo đã đem lại cho việc truyền đạt thông tin một diện mạo mới. Bằng cách sử
dụng ánh sáng, việc hiển thị thông tin truyền tải được đã không còn đơn điệu, nghèo nàn
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV
như trước kia mà trở nên bắt mắt, lôi cuốn hơn và dễ dàng gây chú ý hơn, tức mục đích
truyền tin trở nên hiệu quả hơn.
Ta sử dụng các linh kiện quang như LED, LCD… cho mục đích quang báo.
Hoạt động quang báo diễn ra nhờ các khả năng phát sáng của các linh kiện quang cùng
với các phương pháp ghép nối chúng cho mục đích hiển thị và các hiệu ứng tâm lý của mắt
hay chính xác hơn là khả năng lưu ảnh của võng mạc. Có thể dùng các LED 7 đoạn sáng
hay các LED đơn phối ghép thành ma trận LED, hoặc các thanh chỉ thị LCD cho mục đích
hiển thị. Thông thường và hiệu quả nhất cho hoạt động quang báo hiển thị là phương pháp
sử dụng các ma trận LED với với phương pháp quét hiển thị như của màn hình VIDEO để
hiển thị. Ta có được nội dung hiển thị như mong muốn bằng các điều khiển các LED trên
ma trận LED sáng hay tắt. Hoạt động của ma trận LED được điều khiển bởi một bo mạch
gồm có vi xử lí hoặc vi điều khiển hay cũng có thể chỉ là một EPROM đã lưu sẵn nội dung
quang báo cùng các vi mạch phụ trợ
b. Thiết kế mạch phần cứng
Phần cứng của hệ thống bao gồm
Ma trận LED:
D 1 2 . 5
D 1 6 . 1
D 4 . 1 6
A 3
D 1 5 . 3
D 1 4 . 1
D 1 0 . 3
D 1 1 . 3

D 5 . 1 2
D 8 . 3
D 0
A 0
D 2 . 1 6
D 1 3 . 1 1
D 4 . 1 3
D 6 . 6
D 2 . 1 5
D 1 4 . 1 3
D 1 0 . 1 6
D 1 3 . 7
D 1 . 9
D 7 . 8
D 3 . 1 3
D 1 0 . 1 5
D 1 3 . 1 0
D 3 . 1 0
D 1 . 5
D 1 5 , 1 0
D 1 6 . 1 3
D 3 . 1 6
D 8 . 2
D 3 . 8
D 1 . 6
D 1 1 . 1 1
D 7
D 5 . 7
D 9 . 1 6
D 7 . 7

D 1 6 . 1 1
D 6 . 8
D 7 . 6
D 1 0 . 7
D 1 3 . 8
D 1 0 . 6
D 8 . 7
D 9 . 2
D 6 . 1 3
D 1 . 1 2
D 3
A 9
D 4 . 3
D 1 3 . 4
D 5 . 9D 5 . 6
D 1 . 3
D 1 4 . 9
D 4 . 1 2
D 2 . 5
D 1 5 . 5
D 6 . 1 5
D 1 4 . 3 D 1 4 . 1 2
D 3 . 7
D 1 2 . 1 0
D 1 0 . 1
D 1 6 . 3
A 1 2 A 1 5
D 5 . 1
D 4 . 5
D 1 3 . 2

D 8 . 8 D 8 . 1 3
D 1 5 . 2
D 1 . 8
D 5 . 1 4
D 9 . 5
D 1 3 . 9
D 1 0 . 1 0
D 1
D 2 . 1 2
D 6 . 3
D 1 5 . 8
D 2 . 1 4D 2 . 3
D 1 5 . 1 6
D 1 4 . 2
D 1 5 . 1
D 1 2 . 1 5
D 9 . 1 2
D 4 . 9
D 1 . 1 4D 1 . 1 3
A 8
D 1 2 . 1 6
D 1 0 . 1 3
D 5 . 2
D 4 . 1 4
D 8 . 1 2
A 6
D 1 1 . 1 2
D 6 . 9
D 7 . 1 2D 7 . 9
D 5 . 1 5

D 8 . 9
D 9
D 1 . 4
D 8 . 4
D 1 1 . 5
A 1 0
D 3 . 1 4
D 1 1 . 1 4
A 1 3
D 1 6 . 1 5D 1 6 . 4
D 2 . 1
D 4 . 2
D 1 2 . 4
D 1 5 . 6
D 1 6 . 8
D 3 . 1 1
D 1 5 . 1 3
D 5
D 1 3 . 1 3
D 1 2 . 1 1
D 8 . 1 6
D 2 . 4
A 1
D 1 3 . 1 4
D 1 1 . 7 D 1 1 . 1 6
D 1 0 . 1 2
D 1 2 . 9
D 7 . 4
D 1 6 . 5
D 9 . 6

D 1 . 7
D 1 6 . 6
D 6 . 4
D 1 1 . 1
D 9 . 1
D 1 5 . 1 4
D 2
D 1 1 . 2
D 1 3 . 1 6
D 8 . 1 5
D 1 1 . 8
D 1 6 . 2
D 5 . 1 3
D 1 5 . 7
D 2 . 2
D 1 4 . 5
A 7
D 7 . 5
D 1 4 . 1 6
D 6 . 1 0
D 7 . 1
D 3 . 4
D 1 2 . 1
D 5 . 5
D 1 3 . 5
D 2 . 7
D 1 4 . 7D 1 4 . 6
D 9 . 9
D 6 . 5
D 1 1

D 3 . 9
D 5 . 1 6
D 1 . 1 5
D 5 . 3
D 7 . 2
D 3 . 1
D 1 . 1 1D 1 . 1 0
D 9 . 1 5
D 2 . 1 1
D 1 1 . 1 5
D 1 . 1 6
D 5 . 8
D 1 1 . 1 3
D 9 . 3
D 1 3 . 1 2
D 7 . 3
D 4 . 1 0
D 1 2 . 1 2
D 1 3 . 1 5
A 1 1
D 4 . 7
A 2
D 9 . 4
D 1 6 . 9
D 1 5 . 4
D 1 1 . 9
D 8 . 5
D 1 5
D 1 3 . 1
D 9 . 1 4

D 6 . 7
D 9 . 1 0
D 1 4 . 4
D 9 . 1 3
D 1 2 . 1 4
D 3 . 1 5
D 1 4 . 1 1
D 7 . 1 0
D 1 2 . 1 3
D 9 . 1 1
D 1 1 . 1 0
D 1 2 . 7
D 9 . 8
D 2 . 8
D 1 0 . 8
A 1 4
D 1 . 1
D 1 4 . 8
D 2 . 6
D 8 . 1
D 1 3
D 5 . 1 1
D 2 . 1 0
D 1 3 . 6
D 6 . 1
D 2 . 9
D 1 1 . 4
D 1 4 . 1 0
D 1 6 . 7
D 1 1 . 6

D 5 . 4
D 1 6 . 1 6
D 8
D 4
D 6
D 2 . 1 3
D 4 . 1 5
D 7 . 1 6
D 6 . 1 4
D 7 . 1 5
D 8 . 6
D 4 . 1 1
D 1 2 . 6
D 8 . 1 4
D 4 . 4
D 1 2 . 3
D 6 . 2
D 1 3 . 3
D 6 . 1 2
A 5
D 8 . 1 0
D 1 4 . 1 5
D 4 . 8
D 1 . 2
D 4 . 1
D 7 . 1 1
D 1 2 . 2
D 5 . 1 0
D 1 4 . 1 4
D 1 6 . 1 0

D 1 0 . 5
D 3 . 1 2
D 7 . 1 3
D 1 0
D 1 0 . 9
D 6 . 1 6
D 1 5 . 1 2
D 1 6 . 1 4
D 1 0 . 4
D 1 5 . 1 5
D 3 . 3
A 4
D 1 2 . 8
D 1 0 . 1 1
D 7 . 1 4
D 8 . 1 1
D 1 5 . 9
D 1 6 . 1 2
D 1 0 . 1 4
D 1 5 , 1 1
D 9 . 7
D 1 0 . 2
D 1 4
D 1 2
D 4 . 6
D 3 . 2 D 3 . 6D 3 . 5
D 6 . 1 1
Hình 1: Sơ đồ nguyên lý ma trận đèn
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
Chuyªn ngµnh §iÖn tö

Bo mạch chính:
A 1 2
A D 3
P S E N
A 1 1
G N D
A 8
A D 3
/ T 0
U 2
A T 8 9 C 5 1
9
1 8
1 9
2 0
2 9
3 0
3 1
4 0
1
2
3
4
5
6
7
8
2 1
2 2
2 3

2 4
2 5
2 6
2 7
2 8
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
3 9
3 8
3 7
3 6
3 5
3 4
3 3
3 2
R S T
X T A L 2
X T A L 1
G N D
P S E N
A L E / P R O G
E A / V P P
V C C
P 1 . 0

P 1 . 1
P 1 . 2
P 1 . 3
P 1 . 4
P 1 . 5
P 1 . 6
P 1 . 7
P 2 . 0 / A 8
P 2 . 1 / A 9
P 2 . 2 / A 1 0
P 2 . 3 / A 1 1
P 2 . 4 / A 1 2
P 2 . 5 / A 1 3
P 2 . 6 / A 1 4
P 2 . 7 / A 1 5
P 3 . 0 / R X D
P 3 . 1 / T X D
P 3 . 2 / I N T 0
P 3 . 3 / I N T 1
P 3 . 4 / T 0
P 3 . 5 / T 1
P 3 . 6 / W R
P 3 . 7 / R D
P 0 . 0 / A D 0
P 0 . 1 / A D 1
P 0 . 2 / A D 2
P 0 . 3 / A D 3
P 0 . 4 / A D 4
P 0 . 5 / A D 5
P 0 . 6 / A D 6

P 0 . 7 / A D 7
D 2
V C C
A 1 1
D 4
A D 6
/ I N T 0
A L E
A 7
A 1 1
A D 7
/ T 1
R S T
A 8
A 0
C 5
3 0 p F
D 6
A D 6
A 1 5
G N D
J 2
H E A D E R 8
1
2
3
4
5
6
7

8
A 5
A D 1
G N D
A D 0
D 7
A 1A 1 4
U 2 5
7 4 L S 3 7 3
3
4
7
8
1 3
1 4
1 7
1 8
1
1 1
2
5
6
9
1 2
1 5
1 6
1 9
2 0
1 0
D 0

D 1
D 2
D 3
D 4
D 5
D 6
D 7
O E
L E
Q 0
Q 1
Q 2
Q 3
Q 4
Q 5
Q 6
Q 7
V C C
G N D
A D 4
A D 4
A 1 4
E A \
A 1 5
A 1 2
A 1 3
U 2 6 B
7 4 0 0
4
5

6
/ W R
A 6
A D 3
A D 2
D 0
D 4
/ R D
G N D
E A \
A D 6
/ T 1
G N D
A D 1
A 9/ R D
A 9
A D 1
A 6
V C C
U 2 4
7 4 L S 1 3 8
1
2
3
1 5
1 4
1 3
1 2
1 1
1 0

9
71 6
8
6
4
5
A
B
C
Y 0
Y 1
Y 2
Y 3
Y 4
Y 5
Y 6
Y 7V C C
G N D
G 1
G 2 A
G 2 B
A D 7
/ I N T 1
C 1 2
C
J 4
H E A D E R 2 6
1
2
3

4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
/ I N T 1
A 8
V C C
A 4
D 3 A D 4
D 1
A 1 0

P 3 . 1
A 7
A D 5
P 3 . 0
V C C
A 1 3
C 4
3 0 p F
D 5
A D 2
V C C
U 2 7
H Y 6 2 2 5 6
1 0
9
8
7
6
5
4
3
2 5
2 4
2 1
2 3
2
2 6
1
1 1
1 2

1 3
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 8
1 4
2 2
2 7
2 0
A 0
A 1
A 2
A 3
A 4
A 5
A 6
A 7
A 8
A 9
A 1 0
A 1 1
A 1 2
A 1 3
A 1 4
D 1
D 2
D 3
D 4

D 5
D 6
D 7
D 8
V C C
G N D
O E
W E
C E
/ W R
A 3
A 1 5
A 5
G N D
A 1 4
A D 5
D 6
D 1
A D 3
U 2 6 D
7 4 0 0
1 2
1 3
1 1
A 1 2
A D 7
/ I N T 0
/ O E
Y 1
1 2 M H z

U 2 6 A
7 4 0 0
1
2
3
C 1 4
C A P N P
/ R D
A 0
A 1 0
D 3
A 1 4
A D 0
A D 5
/ T 0
/ W R
R S T
A D 4
C 1 3
C
P S E N
A 3
J 5
H E A D E R 2 6
1
2
3
4
5
6

7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
D 7
A D 2
A 1 2
G N D
U 2 6 C
7 4 0 0
9
1 0
8
G N D

A L E
A D 2
P 3 . 1
A 1
V C C
A 9
P 3 . 0
A 4
A D 7
V C C
D 2
D 0
C 6
C A P N P
A 1 5
A D 0
A D 5
V C C
A 1 3
/ W R
/ O E
A 2
P S E N
A 1 3
A D 1
D 5
A 2
A D 6
A D 0
A 1 0

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển
Khối quét cột:
D 1 . 1
Q 2
V C C
D 3 . 3
D 1 . 2
Q 1
Q 2
V C C
D 3 . 1
D 1 . 3
Q 3
D 2 . 3
D 2
D 0
V C C
D 2 . 1
Q 0
D 1
D 2 . 2
D 3 . 2
Q 1
Hình 3: Sơ dồ nguyên lý quét cột
Các tín hiệu điều khiển quét cột điều khiển đóng, mở các tranzitor trên các cột LED,
Các tín hiệu, dữ liệu đưa ra trên các hàng, với tín hiệu dữ liệu mức thấp thì LED trên cột
đã mở tương ứng sẽ sáng. Do tần số quét nhanh nên ta sẽ cảm nhận được các LED cần
hiển thị sáng đồng thời.
c. Thiết kế font chữ
Font chữ hiển thị được thiết kế theo dạng font bitmap như bên dưới. Các điểm trắng

đen tương ứng với các LED trên ma trận hiển thị tắt hoặc sáng.
Häc viÖn C«ng nghÖ BC - VT
Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV
Hỡnh 4: Mt s kớ t mu
d. Vi iu khin AT89C52.
Vi iu khin AT89C52 l mt vci iu khin mnh ca Atmel vi cỏc c im sau:
8 KB EPROM bờn trong.
256 Byte RAM ni.
4 Port xut /nhp I/O 8 bit.
Giao tip ni tip.
64 KB vựng nh mó ngoi
64 KB vựng nh d liu ngoi
X lý Boolean (hot ng trờn bit n).
210 v trớ nh cú th nh v bit.
4às cho hot dng nhõn hoc chia
Chng trỡnh iu khin quang bỏo c vit cho vi iu khin AT89C52 iu khin
cỏc tớn hiu quột ct, v cỏc tớn hiu d liu a ra ma trn ốn.
4. Kh nng ng dng ca ti
Do thi gian nghiờn cu cú hn v nhõn lc nghiờn cu khụng cú nhiu, nờn ti cha
c thc s hon thin, kh nng th hin c cũn nghốo nn. Trong ý tng phỏt trin,
ti cú kh nng phỏt trin th hin c cỏc hiu ng quang bỏo mc cao hn. Cựng vi
vic s dng thờm b nh ngoi, ti cú th thc hin c phn hin th hỡnh nh truyn
xung t mỏy tớnh, cỏi m hin gi cha th lm c.
ti cú th ỏp dng thc t lm cỏc bin quang bỏo bt mt nh cỏc bin tờn khoa, cỏc
ng h ch th
Học viện Công nghệ BC - VT