Nguyên tắc điều khiển led ma trận

Chương 3 : Nguyên tắc điều khiển led ma trận
3.1) Cấu trúc và nguyên lý cấp nguồn cho led ma trận
Led ma trận bao gồm các led đơn được xếp thành hàng và cột . Các led đơn
trong cùng một hàng thì được nối chung anot (catot) còn trong cùng một cột thì
được nối chung catot (anot). Do đó để các led có thể sáng ta phải cấp nguồn cho led
như sau : cấp mức cao (thấp) cho hàng và mức thấp (cao) cho cột.
Hình 3 - Led ma trận chung anot
Với cách sắp xếp như trên tại một thời điểm ta không thể hiển thị một kí tự
(với trên 2 hàng 2 cột) trên ma trận. Do đó để có thể hiển thị một kí tự trên led ma
42
trận thì ta phải lợi dụng hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc. Ta phải để cho từng
hàng (cột) của kí tự lần lượt kiện thị trên led ma trận với tần số cao. Trước tiên ta
phải xác định mức logic cần cấp cho từng hàng (cột) của led ma trận để hiển thị ký
tự rồi lưu các giá trị logic này lại. Sau đó khi cần hiển thị ký tự thì ta lần lượt đưa
các giá trị này ra các chân cấp nguồn cho hàng (cột) đồng thời cấp nguồn cho cột
(hàng) tương ứng với nó.
3.2) Nguyên tắc tạo font chữ hiển thị
Để cụ thể hơn ta xét ví dụ hiển thị chữ R trên led ma trận 8x8 theo cách quét
lần lượt từng cột ma trận. Do quét theo từng cột nên ta sẽ phải xác định mức logic
cần cấp cho tất cả các led trong từng cột. Giả thiết các led cùng hàng mắc chung
anot, các led trong cùng một cột mắc chung catot. Khi đó nếu muốn một led nào đó
trong cột sáng thì ta phải cấp điện áp mức cao vào hàng tương ứng.
Bảng 3 - Tạo font chữ cho kí tự



Nhìn vào
bảng trên ta thấy
muốn hiển thị chữ
R phải cấp nguồn
cho các led trong

từng cột như sau :
Cột 5: L , H , H , L , L , L , H , L
H H H H
H H
H H
H H H H
H H
H H
H H
43
Cột 4: H , L , L , H , L , H , L , L
Cột 3: H , L , L , H , H , L , L , L
Cột 2: H , L , L , H , L , L , L , L
Cột 1: H , H , H , H , H , H , H , L
Các led trong các cột khác được cấp điện áp mức thấp .
Các giá trị này cần được lưu lại trong bộ nhớ của vi điều khiển để khi cần ta
có thể lấy ra. Ta có thể lưu các giá trị này thành từng byte trong bộ nhớ theo trật tự
từ hàng 1 tới hàng 8 hay ngược lại. Ví dụ cột 1 ta lưu theo thứ tự từ hàng một tới 8
thì lưu giá trị 0F8H còn nếu ngược lại thì là 7FH .
Việc mã hóa font phụ thuộc vào cách cấp nguồn cho ma trận led. Nếu ta cấp
nguồn cho từng cột của ma trận led sáng lần lượt thì font chữ phải lưu các giá trị
logic mã hóa cách cập nguồn cho tất cả các led trong cột đó. Giả sử ta mã hóa font 6
cột 8 hàng ( 5 cột mã hóa chữ 1 cột tạo khoảng cách 2 chữ kế tiếp) như đã nêu trong
nguyên tắc điều khiển led thì mỗi kí tự cần 6 byte dữ liệu để lưu.
3.3) Điều khiển hiển thị led ma trận
Để tiện cho việc truy xuất dữ liệu ta có thể khai báo 1 mảng trong bộ nhớ
Flash của Atmega16 lưu các dữ liệu này. Khi đó địa chỉ đầu của dữ liệu mã hóa 2
ký tự gần nhau thì cách nhau cách nhau 6. Vì vậy khi biết được vị trí của 1 kí tự
trong font thì ta có thể xác định địa chỉ của dữ liệu mã hóa kí tự đó. Trên cơ sở đó
ta có thể dễ dàng xuất dữ liệu của kí tự cần hiển thị ra .

Sau khi xác định được các mức logic cần cấp cho ma trận led thì ta có thể
tiến hành điều khiển quá trình cấp nguồn cho led ma trận để có được hình ảnh như ý
muốn. Việc cấp nguồn cho led ma trận phụ thuộc vào cách mã hóa dữ liệu (theo
từng hàng hay theo từng cột của ma trận). Nếu dữ liệu mã hóa là các hàng trong 1
cột (hàng) thì tại một thời điểm ta chỉ cấp nguồn cho một cột (hàng . Quá trình điều
khiển hiển thị led ma trận 8x8 theo từng cột (hàng) bao gồm các bước sau :
- B1: Lấy mẫu dữ liệu : lấy các dữ liệu về mức logic cần cấp cho các cột
(hàng) của ma trận
- B2: Bắt đầu với cột i=1.
44
- B3: Cấp nguồn cho cột i
- B4: Xuất dữ liệu tương ứng với cột đó ( đã được lấy mẫu từ trước) để cấp
nguồn cho các hàng của ma trận
- B5: i=i+1 ; quay lại bước 2 nếu i>8 ,nếu không thì quay lại bước 3
Bắt đầu
i>8
Lấy mẫu dữ liệu
i=1
Xuất dữ liệu của
cả cột i ra
74HC595
i=i+1
FT
Chốt dữ liệu cột i
Hình 3 - Lưu đồ thuật toán cấp nguồn cho ma trận led
45


Nếu chỉ điều khiển 1 số lượng led ma trận nhỏ thì ta có thể dùng trực tiếp các
chân của vi điều khiển để điều khiển việc cấp nguồn cho led ma trận. Nếu ma trận

lớn hơn thì ta phải dùng các bộ ghi dịch để cấp nguồn cho led ma trận.
Để hình ảnh trên led ma trận hiển thị rõ ràng không bị nháy ta cần phải điều
khiển tần số quét led ma trận. Có thể dùng các bộ định thời của vi điều khiển để
điều khiển thời điểm cấp nguồn cho led ma trận tạo tần số quét.
Tóm lại để điều khiển led ma trận ta đầu tiên ta cần phải xác định được
phương pháp cấp nguồn cho ma trận ( cấp nguồn theo từng cột hay từng hàng ). Sau
khi đã xác định được phương pháp cấp nguồn ta cần phải xây dựng font chữ cho
phù hợp với cách cấp nguồn. Từ đây ta có thể tiến hành điều khiển việc cấp nguồn
cho ma trận để dòng chữ trên ma trận hiển thị như mong muốn.
46