Thiết kế mạch tùy chỉnh thời gian hiển thị trên led ma trận

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA VẬT LÝ
----------

VÕ THỊ KIM GIANG

THIẾT KẾ MẠCH TÙY CHỈNH THỜI
GIAN HIỂN THỊ TRÊN LED MA TRẬN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự xuất hiện của các chip vi điều khiển trong đó điện tử tự động
đóng một vai trị không nhỏ, chúng đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực và
có sự nhảy vọt tạo nên bộ mặt mới cho xã hội góp phần vào q trình tự động hóa
mọi thứ giúp con người hiện đại cuộc sống hơn.
Vận dụng những kiến thức đã được học trong quá trình học tập chúng em thực
hiện đề tài này. Trong thực tế các ứng dụng của vi điều khiển rất đa dạng và phong
phú. Từ những ứng dụng đơn giản chỉ có vài thiết bị ngoại vi cho đến những hệ
thống điều khiển phức tạp. Trong phạm vi hiểu biết của mình, chúng em tìm hiểu và
thực hiện đề tài: "THIẾT KẾ MẠCH TÙY CHỈNH THỜI GIAN HIỂN THỊ

TRÊN LED MA TRẬN ".
Trong quá trình thực hiện đề tài này với kiến thức cịn hạn chế nên đề tài
khơng tránh khỏi sai sót kính mong các thầy cơ và các bạn đóng góp ý kiến để đề tài
được hồn thiện hơn.
Nhóm thực hiện đề tài


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

LỜI CẢM ƠN

Sau gần bốn năm học tập tại trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ
NẴNG, với sự nhiệt tình đầy tâm huyết của các quý thầy cô chúng
em đã được trang bị những kỹ năng và kiến thức cần thiết để trở
thành một cử nhân khoa học. Chúng em vô cùng biết ơn sự quan
tâm dạy dỗ của tất cả các thầy cô giáo cùng các cấp lãnh đạo của
trường đã tạo điều kiện cho chúng em có một mơi trường học tập
thuận lợi nhất.
Trong thời gian thực hiện đề tài này ngoài sự nổ lực của bản
thân nhóm chúng em đã có được sự giúp đỡ vô cùng quý báu của
quý thầy cơ khoa vật lý, gia đình, bạn bè đã ủng hộ và giúp đỡ em
về măt vật chất lẫn tinh thần.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TH.S NGUYỄN
THỊ MỸ ĐỨC – TH.S LÊ XỨNG là những người đã trực tiếp
hướng dẫn chúng em từng bước tìm tòi và phát triển đề tài, cung
cấp những kinh nghiệm hỗ trợ chúng em trong suốt quá trình thực
hiện.
Đề tài này hồn thành khơng thể tránh khỏi những thiếu sót về

mặt nội dung lẫn hình thức, chúng em rất mong sự góp ý và đánh
giá của q thầy cơ. Đó là những kinh nghiệm cần thiết và là hành
trang trên con đường lập nghiệp của chúng em sau này.
Nhóm sinh viên thực hiện

A. MỞ ĐẦU


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài
Ngày nay, khoa học phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong lĩnh vực điện tử đã
góp phần nâng cao đời sống vật chất cũng như tinh thần của con người. Cuộc sống
ngày càng hiện đại thì nhu cầu thông tin quảng cáo rất lớn, việc áp dụng các phương
tiện kỹ thuật vào các lĩnh vực trên là rất cần thiết. Xuất phát từ yêu cầu thực tế và
những kiến thức đã được học từ môn kỹ thuật vi xử lý, nhóm em quyết định chọn đề
tài: " THIẾT KẾ MẠCH TÙY CHỈNH THỜI GIAN HIỂN THỊ TRÊN LED MA
TRẬN " làm đề tài tốt nghiệp.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Đề tài " THIẾT KẾ MẠCH TÙY CHỈNH THỜI GIAN HIỂN THỊ TRÊN
LED MA TRẬN" nhằm giúp những người thực hiện đề tài nắm bắt được những vấn
đề sau:
- Thông qua việc thực hiện đề tài giúp cho những người thực hiện luận văn
tốt nghiệp ôn lại kiến thức đã học và lĩnh hội thêm nhiều kiến thức mới từ giáo viên
hướng dẫn, từ các bạn học và cũng là khoảng thời gian rèn luyện tay nghề, từ đó
hiểu rõ hơn cách viết chương trình cho vi điều khiển.
- Qua quá trình thực hiện đề tài đã tạo điều kiện cho chúng em có những ý

tưởng mới và giải quyết các vấn đề phát sinh một cách hiệu quả.
Do kiến thức chúng em còn hạn hẹp nên sản phẩm chưa có tính thực tiễn cao
nhưng nếu được nghiên cứu sâu hơn thì có thể ứng dụng rộng rãi trong thực tế đặc
biệt là trong lĩnh vực quảng cáo.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng
- Các tài liệu về linh kiện điện tử
- Các tài liệu hướng dẫn lập trình mạch
b. Phạm vi nghiên cứu
- Đề tài chỉ sử dụng 1 led ma trận và 1 led 7 đoạn nên chương trình gồm các ký tự
riêng lẻ, các số và hình ảnh đơn giản. Chưa ứng dụng nhiều trong thực tế và chỉ
thực hiện dựa vào bộ thí nghiệm trên khoa Vật Lý – Trường Đại Học Sư Phạm Đà


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

Nẵng.
- Đề tài chỉ giới hạn với thời gian cố định trong 5s, 1s hình ảnh sẽ thay đổi.
1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài cần thực hiện các yêu cầu sau:
- Nghiên cứu cơ sỡ lý luận về mạch hiển thị led ma trận và led 7 đoạn.
- Tìm hiểu các ứng dụng khác nhau của led để luận văn thêm đa dạng hơn.
1.5 Phương pháp nghiên cứu
- Nhiên cứu các tài liệu về nguyên lý hoạt động của thiết bị và linh kiện điện tử
- Nghiên cứu cách trình bày một luận văn tốt nghiệp
1.6 Những đóng góp của luận văn
Đây là một đề tài nhỏ chỉ nghiên cứu trên bộ kit vi điều khiển của Khoa Vật Lý
nên sau khi đề tài được hoàn thành là dữ liệu tham khảo cho các khóa sau về cách

lập trình led ma trận và led 7 đoạn. Qua đây biết được cách quét ma trận làm mạch
quang báo hiển thị trên nhiều led ma trận. Do đó đề tài góp phần nâng cao chất
lượng sử dụng kit thí nghiêm Khoa Vật Lý.
1.7 Cấu trúc của luận văn
A. Mở đầu
B. Nội dung
Chương I: Giới thiệu các linh kiện dùng trong mạch
Chương II: Thiết kế mạch
Chương III:Kết luận và hướng phát triển của đề tài
Phụ lục và tài liệu tham khảo


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

B. NỘI DUNG
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 89C51
1.1.1 Cấu trúc phần cứng MSC-51 (89C51)
1.1.1.1. Các đặc điểm của 89C51 được tóm tắt như sau :
+ 8 KB EPROM bên trong.
+ 128 Byte RAM nội.
+ 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.
+ Giao tiếp nối tiếp.
+ 64 KB vùng nhớ mã ngoài
+ 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngồi.
+ Xử lí Boolean (hoạt động trên bit đơn).
+ 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
+ 4  s cho hoạt động nhân hoặc chia.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

1.1.2 Sơ đồ khối và chức năng của từng khối
Nguồn ngắt

Điều khiển
ngắt

Đếm sự kiện.

Nguồn
ngắt
trong.

4Kbytes
ROM trong

128byte

2bộ đếm
/ định
thời

RAM
trong

CPU

Khối
đ.khiển
quản lý
Bus.

Bộ tạo dao

động

XTAL 1.2

/PSEN/ALE

Port
0

Cổng I/O
Địa chỉ
thấp Dữ
liệu 8 bít

Port
1

Port
2

Cổng I/O CổngI/O

Địa chỉ
8 bit
cao Dữ
liệu 8 bit

Port
3

Giao
diện
nối
tiép.

Cổng I/O Các
chức năng đặc
biệt Dữ liệu 8
bit

Hình 1.1: Sơ đồ khối của 89C51
1.1.2.1 Khối xử lý trung tâm CPU:
Phần chính của bộ vi xử lý là khối xử lý trung tâm (CPU), khối này có chứa
các thành phần chính :
1

Thanh chứa ACC ( ký hiệu là A).

2

Thanh ghi chứa phụ ( ký hiệu là B) thường được dùng cho phép nhân và
chia.

3

Khối logic số học ( ALU=Arithmetic Logical Unit).

4

Từ trạng thái chương trình ( PSW= Program Status Word).

5

Bốn băng thanh ghi ( Blank).

6

Con trỏ ngăn xếp ( SP = Stack Point) cũng như con trỏ dữ liệu để định
địa chỉ cho bộ nhớ dữ liệu ở bên ngoài.


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

Ngoài ra, khối xử lý trung tâm còn chứa:
1 Thanh ghi đếm chương trình (PC= Progam Counter ).
2 Bộ giải mã lệnh
3 Bộ điều khiển thời gian và logic.
4 Sau khi được Reset, CPU bắt đầu làm việc tại địa chỉ 0000h, là địa chỉ
đầu được ghi trong thanh ghi chứa chương trình (PC) và sau đó, thanh ghi
này sẽ tăng lên 1 đơn vị và chỉ đến các lệnh tiếp theo của chương trình.

1.1.1.1 Bộ tạo dao động:
Khối xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung nhịp từ bộ tạo dao động được lắp
thêm vào, linh kiện phụ trợ có thể là một khung dao động làm bằng tụ gốm hoặc
thạch anh. Ngồi ra, cịn có thể đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngồi vào.
1.1.1.2 Khối điều khiển ngắt:
Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối logic ngắt ở bên
trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm/bộ định
thời hay có thể là giao diện nối tiếp. Tất cả các ngắt đều có thể được thiết lập chế độ
làm việc thông qua hai thanh ghi cho phép ngắt IE (Interrupt Enable) và ngắt ưu
tiên IP (Interrupt Priority).
1.1.1.3 Khối điều khiển và quản lý Bus :
Các khối trong vi điều khiển liên lạc với nhau thông qua hệ thống Bus nội bộ
được điều khiển bởi khối điều khiển quản lý Bus.
1.1.1.4 Các bộ đếm/ định thời:
Vi điều khiển 89C51 có chứa hai bộ đếm tiến 16 bit có thể hoạt động như là
bộ định thời hay bộ đếm sự kiện bên ngoài hoặc như bộ phát tốc độ Baud dùng cho
giao diện nối tiếp. Trạng thái tràn bộ đếm có thể được kiểm tra trực tiếp hoặc được
xố đi bằng một ngắt.
1.1.1.5 Các cổng vào/ra:
Vi điều khiển 89C51 có bốn cổng vào/ra (P0 … P3), mỗi cổng chứa 8 bit,
độc lập với nhau. Các cổng này có thể được sử dụng cho những mục đích điều
khiển rất đa dạng. Ngồi chức năng chung, một số cổng cịn đảm nhận thêm một số
chức năng đặc biệt khác.


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

1.1.1.6 Giao diện nối tiếp:

Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ làm
việc độc lập với nhau. Bằng cách đấu nối các bộ đệm thích hợp, ta có thể hình thành
một cổng nối tiếp RS-232 đơn giản. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt
được trong một vùng rộng phụ thuộc vào một bộ định thời và tần số dao động riêng
của thạch anh.
1.1.1.7 Bộ nhớ chương trình:
Bộ nhớ chương trình thường là bộ nhớ ROM (Read Only Memory), bộ nhớ
chương trình được sử dụng để cất giữ chương trình điều khiển hoạt động của vi điều
khiển.
1.1.1.8 Bộ nhớ số liệu:
Bộ nhớ số liệu thường là bộ nhớ RAM (Ramdom Acces Memory), bộ nhớ số
liệu dùng để cất giữ các thông tin tạm thời trong quá trình vi điều khiển làm việc.
1.1.2 Sơ đồ và chức năng các chân
1.1.2.1 Sơ đồ chân 89C51

Hình1.2 : Sơ đồ chân 89C51


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

1.1.2.2 Chức năng các chân của 89C51
- 89C51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có
24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt
động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các
bus dữ liệu và bus địa chỉ.
a. Các Port:
 Port 0:
- Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của 89C51. Trong các thiết

kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO. Đối với
các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ
liệu.
 Port 1:
- Port 1 là port IO trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2,
… có thề dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngồi nếu cần. Port 1 khơng có chức
năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài
 Port 2:
- Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21- 28 được dùng như các
đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ
mở rộng.
 Port 3:
- Port 3 là port có tác dụng kép trên các chân 10-17. Các chân của port này có
nhiều chức năng, các cơng dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của
89c51 như ở bảng sau:

Bit

Tên

Chức năng chuyển đổi

P3.0

RXT

Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.

P3.1

TXD

Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.

P3.2

INT0\

Ngõ vào ngắt cứng thứ 0.

P3.3

INT1\

Ngõ vào ngắt cứng thư 1.

P3.4

T0

Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ 0.

P3.5

T1

Ngõ vào củaTIMER/COUNTER thứ 1.


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

P3.6

WR\

Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngồi.

P3.7

RD\

Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngồi.

b. Các ngõ tín hiệu điều khiển:
Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable):
- PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương
trình mở rộng thường được nói đến chân 0E\ (output enable) của Eprom cho phép
đọc các byte mã lệnh.
- PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 89C51 lấy lệnh. Các mã
lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh
ghi lệnh bên trong 89C51 để giải mã lệnh. Khi 89C51 thi hành chương trình trong
ROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1.
 Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable):
- Khi 89C51 truy xuất bộ nhơđ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và
bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân
thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi
kết nối chúng với IC chốt.
- Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai

trị là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể
được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống. Chân ALE được
dùng làm ngõ vào xung lập trình cho Eprom trong 89C51.
Ngõ tín hiệu EA\(External Access) :
- Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắt lên mức 1hoặc mức 0. Nếu ở
mức 1, 89C51 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 8
Kbyte. Nếu ở mức 0, 89C51 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\
được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trinh cho Eprom trong 89C51.
Ngõ tín hiệu RST (Reset):
-Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của 89C51. Khi ngõ vào tín hiệu này
đưa lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị
thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch tự động Reset.
Các ngõ vào bộ giao động X1, X2:


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

- Bộ dao động được được tích hợp bên trong 89C51, khi sử dụng 89C51 người
thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ. Tần số
thạch anh thường sử dụng cho 89C51 là 12Mhz.
Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V.
1.2 LED MA TRẬN
1.2.1 Hình dạng và cấu tạo của led ma trận

Hình 1.3: Hình dạng và cấu tạo của led ma trận
Ma trận led bao gồm nhiều led đơn bố trí thành hàng và cột trong một vỏ.
Các tín hiệu điều khiển cột được nối với Anode của tất cả các led trên cùng một cột.

Các tín hiệu điểu khiển hàng cũng được nối với Cathode của tất cả
các led trên cùng một hàng.
1.2.2 Ngun lý hoạt động
Khi có một tín hiệu điều khiển ở cột và hàng, các chân Anode của các led trên
cột tương ứng được cấp điện áp cao, đồng thời các chân Cathode của các led trên
hàng tương ứng được được cấp điện áp thấp. Tuy nhiên lúc đó chỉ có một led sáng,
vì nó có đồng thời điện thế cao trên Anode và điện thế thấp trên Cathode. Như vậy
khi có một tín hiệu điều khiển hàng và cột, thì tại một thời điểm chỉ có duy nhất một
led tại chỗ gặp nhau của hàng và cột là sáng. Các bảng quang báo với số lượng led
lớn hơn cũng được kết nối theo cấu trúc như vậy. Trong trường hợp ta muốn cho
sáng đồng thời một số led rời rạc trên ma trận, để hiện thị một kí tự nào đó, nếu
trong hiển thị tĩnh ta phải cấp áp cao cho Anode và áp thấp cho Cathode, cho các
led tương ứng mà ta muốn sáng. Nhưng khi đó một số led ta không mong muốn


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

cũng sẽ sáng, miễn là nó nằm tại vị trí gặp nhau của các cột và hàng mà ta cấp
nguồn. Vì vậy trong điều khiển led ma trận ta không thể sử dụng phương pháp hiển
thị tĩnh mà phải sử dụng phương pháp quét (hiển thị động), có nghĩa là ta phải tiến
hành cấp tín hiệu điều khiển theo dạng xung quét trên các hàng và cột có led cần
hiển thị. Để đảm cho mắt nhìn thấy các led khơng bị nháy, thì tần số quét nhỏ nhất
cho mỗi chu kì là khoảng 20HZ(50ms). Trong lập trình điều khiển led ma trận bằng
vi xử lý ta cũng phải sử dụng phương pháp quét.
1.3 LED 7 ĐOẠN (Anot chung )
Dòng điện tối thiểu qua led để led sáng là 10mA. Khi cấp dòng cho chân nào thì
chân đó sáng. Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình
vẽ dưới và có thể có thêm một led đơn hình trịn nhỏ thể hiện dấu chấm trịn ở góc

dưới, bên phải của led 7đoạn.

Hình 1.4: Hình dạng và sơ đồ nguyên lý của led 7 đoạn cực dương chung
Với 8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode (cực +) được nối chung với nhau vào
một điểm, được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch điện. 8 cực còn lại trên mỗi
led đơn được đưa thành 8 chân riêng, cũng được đưa ra ngoài để kết nối với mạch
điện. Vì là led 7 đoạn có Anode (cực +) chung nên đầu chung này được nối với
+Vcc, các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led
chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0.
1.4

IC 74LS245


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

Hình 1.5: Sơ đồ chân của IC74LS245
IC 74LS245 là IC đệm có tác dụng ổn định dòng và áp cung cấp cho Led hiển
thị.
+ Điện áp cung cấp Vcc = 4,74 – 5,55V
+ Nhiệt độ làm việc: 0 – 70oC
- Chân số 19 ( G\_Enable): đây là chân cho phép IC hoạt động, IC chỉ hoạt
động khi chân này nối với âm nguồn.
- Chân số 1 ( DIR) : chân này chọn chế độ hoạt động của IC, Nếu chân này nối
xuống âm nguồn thì tín hiệu đầu vào sẽ được đưa tới các chân B (Từ chân 11
Đến chân 18). Tín hiệu sẽ đưa ra ở các chân A ( từ chân số 2 đến chân số 9).

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH
2.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
2.1.1 Sơ đồ khối toàn mạch và chức năng các khối
2.1.1.1 Sơ đồ khối
Khối hiển thị
LED MATRIX

Nút nhấn
VI
ĐIỀU
KHIỂN

Khối hiển thị
LED 7 ĐOẠN

Vcc
Khối
nguồn
Hình 2.1: Sơ đồ khối toàn mạch

2.1.1.2 Chức năng các khối
Khối vi điều khiển

40



VCC

30pf
C1

P0.7/AD7
P0.6AD6
P0.5/AD5
P0.4/AD4
P0.3/AD3
P0.2/AD2
P0.1/AD1
P0.0/AD0

19 XTAL1



Y1








18 XTAL2
C2

12MHZ
30pf
AT89C51
29

PSEN

P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0

30 ALE/PRO
G
31 EA/VPP
9 RST






17 P3.7/AD7
16 P3.6/AD7
15 P3.5/AD7

14 P3.4/AD7
13 P3.3/AD7
12 P3.2/AD7
11 P3.1/AD7
10 P3.0/AD7

GND




32
33
34
35
36
37
38
39

P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15

8

7
6
5
4
3
2
1

21
22
23
24
25
26
27
28

20 P0.7/AD7

Hình 2.2: Khối điều khiển trung tâm


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

- Các chân P1.0 đến P1.2 được nối với các nút nhấn điều khiển chương trình.
- Các chân của Port0 được nối với IC 74LS245 và kết nối với hàng của led ma trận,
các chân của Port 2 được nối với cột của led ma trận.
- Các chân P3.0 đến P3.7 được nối với IC 74LS245 và kết nối với led 7 đoạn

Khối nguồn
BỘ NẮN
LỌC
ĐIỆN

12 VAC
SAU BIẾN
ÁP

ỔN ÁP
5 VDC

5 VDC

Hình 2.3: Sơ đồ khối nguồn
Khối nguồn này sẽ cung cấp điện áp toàn mạch nó vai trị khá quan trọng nếu điện
áp dịng không ổn định sẽ gây ảnh hưởng cho các IC.
Điện áp 12 VAC sau khi biến áp đưa qua bộ nắn điện cầu diod thành điện DC và
đưa qua tụ lọc, ổn áp thành 5 VDC cung cấp cho toàn mạch
 Khối hiển thị led ma trận
P0.0 – P0.7 nối đến R0 –R7 ( tích cực mức 1 ).
P2.0 – P2.7 nối đến C0 – C7 ( tích cực mức 1 )
5V

Hiển thị hình ảnh cần thay đổi thời gian hiển thị
R0
Đến
R7

IE

R0

2K2

IB

(X8)
IC

P0

Ma trận
LED 8x8

MA TRẬN 8X8

R1

150

(X8)

P2

1

DIR

B1 ... B8

(74LS245)
A1...A8

Hình 2.4: Sơ đồ khối hiển thị led ma trận C0 đến C7

G

0


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

Tính tốn trở trong khối led ma trận:
Trong khối led ma trận ta sử dụng 8 transistor loại pnp
Vì 8 transistor nối với 8 led, mỗi led đơn có Iled = 20 mA và Vled = 2V
 IC = 8x20=160 (mA)

Chọn  = 100 và VBE = 0.6 (V)
 IB =

R1 =

IC



=

160
= 1.6 (mA)
100

VCC  VBE 5  0.6
=
=2.750 (k  )
I LED
20

Ta chọn R1 = 2.2 (K  )
R0 =

VCC  VLED
53
=
=0.15 (K  ) = 150 (  )
I LED
20(mA)

Khối hiển thị led 7 đoạn
1 led 7 đoạn loại anot chung
P3.0 – P3.6 nối đến a – g (Tích cực mức 0 )
Hiển thị thời gian bằng cách đếm lên xuống theo giây để giúp ta có cái nhìn trực
quan hơn về đề tài.
5V

(330 X 8)

1

DIR

B1 ...
P3B8
(74LS245)
A1...A8

G

0

P3

Hình 2.5: Sơ đồ khối hiển thị led 7 đoạn


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

Vì led 7 đoạn chứa bên trong nó các led đơn, do đó khi kết nối cần đảm bảo dòng
qua mỗi led đơn trong khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led nên ta chọn I = 15mA.
Nếu kết nối với nguồn 5V có thể hạn dịng thì trở là:
R=

Vcc
5V
=
=0.333(K  ) nên ta chọn R= 330 

I 15mA






Khối nút nhấn
Sw1

P1.0
10K

5V

Sw2

P1.1
10K

5V
Sw3

P1.2
10K

5V

Hình 2.6: Sơ đồ khối nút nhấn
Giúp ta lựa chọn chương trình cần thực hiện

Sw1 nối với P1.0
Sw2 nối với P1.1
Sw3 nối với P1.2
- Nhấn Sw1 vi điều khiển sẽ hoạt động theo hiển thị 1: led matran hiển thị chữ


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

mỗi ký tự sẽ hiển thị trong vòng 5s.
- Nhấn Sw2 vi điều khiển sẽ hoạt động theo hiển thị 2: led ma trận hiển thị các số từ
0 đến 9 , mỗi số sẽ được hiển thị trong vòng 1s.
- Nhấn Sw3 vi điều khiển sẽ hoạt động theo hiển thị 3: led ma trận chạy hiệu ứng
mũi tên chạy từ dưới lên sau đó hiển thị trong vịng 5s.
2.1.2 Sơ đồ nguyên lý mạch

a1CCT005

U1
19

18

XTAL1

XTAL2

RESET
9

29
30
31

RST

PSEN
ALE
EA

SW1

SW2

SW3

1
2
3
4
5
6
7
8

P1.0
P1.1
P1.2
P1.3

P1.4
P1.5
P1.6
P1.7

a2

a3

CCT004
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7
P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1

P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD

39
38
37
36
35
34
33
32

a1
a2
a3
a4
a5
a6
a7
a8
CCT006

U3

21
22
23
24

25
26
27
28

2
3
4
5
6
7
8
9

10
11
12
13
14
15
16
17

19
1

A0
A1
A2
A3

A4
A5
A6
A7

B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7

18
17
16
15
14
13
12
11

CE
AB/BA
74LS245

AT89C51

U2

2
3
4
5
6
7
8
9
19
1

A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
CE
AB/BA
74LS245

2.2 THIẾT KẾ PHẦN MỀM

B0
B1
B2
B3
B4

B5
B6
B7

18
17
16
15
14
13
12
11

a4

a5

a6

a7

a8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

2.2.1 Lưu đồ thuật tốn
2.2.1.1 Lưu đồ chính

MAIN

Y

P1.0 = 0

HIENTHI1

N

Y

P1.1 = 0

HIENTHI2

N
Y

P1.2 =0

HIENTHI3

N

2.2.1.2 Lưu đồ con
HIENTHI
2

HIENTHI
3

LCALL CT2

LCALL CT3

MAIN

MAIN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

A

HIENTHI1

P3

#12H

; Hiển thị số 5 ra led 7 đoạn

#19H

; Hiển thị số 4 ra led 7 đoạn

#30H

; Hiển thị số 3 ra led 7 đoạn

# 24H

; Hiển thị số 2 ra led 7 đoạn

# 79H

#40H

# 30H

P3

# 24H

P3

#79H

; Hiển thị số 1 ra led 7 đoạn
LCALL CHUA

LCALL CHUV

P3

P3

LCALL CHUA

LCALL CHUV

P3

#19H

LCALL CHUA

LCALL CHUV

P3

P3

LCALL CHUA

LCALL CHUV

P3

#12H

LCALL CHUA

LCALL CHUV

P3

P3

; Hiển thị số 0 ra led 7 đoạn

P3

#40H

LCALL CHUA
LCALL CHUV

A

B


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

B

P3

C

#12H

P3

LCALL CHUT

P3

# 19H

# 30H

P3

#24H

# 79H

# 40H

LCALL CHUT

# 30H

P3

# 24H

P3

#79H

P3

#40H

P3

P3

#79H

LCALL CHUY

P3

LCALL CHUL

D

#24H

LCALL CHUY

#40H

LCALL CHUY

P3

C

# 30H

LCALL CHUY

LCALL CHUL

P3

# 19H

LCALL CHUY

LCALL CHUL

P3

#12H

LCALL CHUY

LCALL CHUL

LCALL CHUT

P3

#19H

P3

LCALL CHUT

P3

P3

LCALL CHUL

LCALL CHUT

P3

#12H

LCALL CHUL

LCALL CHUT

P3

D

#0FFH

MAIN


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

HIENTHI2

P3

#40H

LCALL SO0

P3

#79H

LCALL SO1

P3

#24H

LCALL SO2

P3

# 30H

# 19H

LCALL SO4

P3

P3

; Hiển thị số 0 ra led Matran

; Hiển thị số 1 ra led 7 đoạn

P3

#12H

LCALL SO5

#78H

LCALL SO7

; Hiển thị số 1 ra led matran

; Hiển thị số 2 ra led 7 đoạn

#02H

LCALL SO6

P3

# 00H

LCALL SO8

; Hiển thị số 2 ra led Matran

LCALL SO3

P3

; Hiển thị số 0 ra led 7 đoạn

P3

# 10H

; Hiển thị số 3 ra led 7 đoạn
LCALL SO9

; Hiển thị số 3 ra led Matran

MAIN
P3

; Hiển thị số 4 ra led 7 đoạn
; Hiển thị số 4 ra led Matran
; Hiển thị số 5 ra led 7 đoạn

#FFH


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

HIENTHI3

DELAYS3MS
LCALL HINH1

LCALL HINH2
R6

#03

LCALL HINH3

R7

LCALL HINH4

#00H

LCALL HINH5
TĂNG R7
LCALL HINH6

P3

#12H

; Hiển thị số 5 ra led 7 đoạn
NOP

LCALL HINH6

P3

#19H

R7 = 0FAH

; Hiển thị số 4 ra led 7 đoạn

Y

LCALL HINH6

N
P3

#30H

R6 = 0

; Hiển thị số 3 ra led 7 đoạn

Y
LCALL HINH6

P3

# 24H

; Hiển thị số 2 ra led 7 đoạn

LCALL HINH6

P3

# 79H

; Hiển thị số 1 ra led 7 đoạn

LCALL HINH6

P3

#40H

LCALL HINH6

; Hiển thị số 0 ra led 7 đoạn

MAIN

RET

N


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD:TH.S NGUYỄN THỊ MỸ ĐỨC

2.2.2 CODE CHƯƠNG TRÌNH
ORG 00H
MAIN:

;Chương trình chính

JNB P1.0, HIENTHI1

; Nhấn nút P1.0 hiển thị chương trình 1

JNB P1.1, HIENTHI2

; Nhấn nút P1.1 hiển thị chương trình 2

JNB P1.2, HIENTHI3

; Nhấn nút P1.2 hiển thị chương trình 3

LJMP MAIN
;*************Chương trình gọi dài hiển thị 2 và 3****************
HIENTHI2:
LCALL CT2

;Gọi dài chương trình 2

LJMP MAIN
HIENTHI3:
LCALL CT3

;Gọi dài chương trình 3

LJMP MAIN
;********** Chương trình hiển thị 1- hiển thị chữ V. A. T. L. Y ************
HIENTHI1:
MOV P3,#12H
LCALL CHUV
MOV P3,#19H
LCALL CHUV
MOV P3,#30H
LCALL CHUV
MOV P3,#24H
LCALL CHUV
MOV P3,#79H
LCALL CHUV
MOV P3,#40H
LCALL CHUV