(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và thi công mạch quang báo sử dụng pic18 điều khiển bằng tin nhắn điện thoại và máy tính

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ
THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH QUANG BÁO
SỬ DỤNG PIC18 ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN
NHẮN ĐIỆN THOẠI VÀ MÁY TÍNH

GVHD: KS. HÀ A THỒI
SVTH: CHÂU HUỲNH TÀI
MSSV: 10901066
SVTH: NGUYỄN MINH HOÀNG
MSSV: 10901066

SKL004250

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2/2016


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP
---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH QUANG
BÁO SỬ DỤNG PIC18 ĐIỀU KHIỂN BẰNG
TIN NHẮN ĐIỆN THOẠI VÀ MÁY TÍNH

GVHD: KS. HÀ A THỒI
SVTH: CHÂU HUỲNH TÀI
MSSV: 10901066
SVTH: NGUYỄN MINH HỒNG
MSSV: 10901066

Tp. Hồ Chí Minh - 2/2016


PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Thông tin sinh viên

Họ và tên: CHÂU HUỲNH TÀI. . . . …… MSSV:10901066
Email:
Tel: 0984 984 355
Họ và tên: NGUYỄN MINH HỒNG… MSSV:10901066
Email:
Tel:
2.Thơng tin đề tài
Tên của đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH QUANG BÁO SỬ DỤNG
PIC18 ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN ĐIỆN THOẠI VÀ MÁY TÍNH
Mục đích của đề tài:
Đồ án tốt nghiệp được thực hiện tại: Bộ môn Điện Tử Viễn Thông, Khoa Điện Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.
Thời gian thực hiện: Từ ngày 20/10/2016 đến 20/1 /2016
3.Các nhiệm vụ cụ thể của đề tài
- Tìm hiểu về PIC18F4620.

- Nghiên cứu phương án điều khiển led ma trận 16x32.
- Tìm hiểu về module SIM900.
- Tìm hiểu về các phương thức giao tiếp UART, RS232,…
- Nghiên cứu cách lập trình cho PIC bằng trình biên dịch CCS.
- Nghiên cứu các lập trình visual basic và giao tiếp máy tính.
- Xây dựng sơ đồ kết nối các khối.
- Thiết kế và mô phỏng mạch.
- Xây dựng lưu đồ giải thuật.
- Viết chương trình và chạy mơ phỏng để sửa lỗi.
- Thi cơng mạch.
- Nạp chương trình, chạy thử và kiểm tra lỗi.
- Viết báo cáo.
4.Lời cam đoan của sinh viên

Tôi – Châu Huỳnh Tài cam đoan ĐATN là công trình nghiên cứu của bản thân tơi
dưới sự hướng dẫn của Thầy Hà A Thồi.
Các kết quả công bố trong ĐATN là trung thực và không sao chép từ bất kỳ cơng
trình nào khác.
Tp.HCM, ngày 20 tháng 10 năm 2015
SV thực hiện đồ án

Châu Huỳnh Tài


Xác nhận của Bộ Môn

Tp.HCM, ngày tháng năm 2016
Giáo viên hướng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên và học hàm học vị)

Bộ Mơn Điện Tử Viễn Thơng

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Châu Huỳnh Tài
Lớp:109010B
Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Minh Hoàng
Lớp:109010C

MSSV:10901066
MSSV:10901089

Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH QUANG BÁO SỬ DỤNG

PIC18 ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN ĐIỆN THOẠI VÀ MÁY TÍNH.
Tuần/ngày
Tuần 1:
(11/10 – 17/10/2015)
Tuần 2:
(18/10 – 24/10/2015)
Tuần 3:
(25/10 – 31/10/2015)
Tuần 4:
(1/11 – 7/11/2015)
Tuần 5:
(8/11 – 14/11/2015)
Tuần 6:
(15/11 – 21/11/2015)
Tuần 7:
(22/11 –28/11/2015)

Tuần 8:
(29/11 – 5/12/2015)


Tuần 9:
(6/12 – 12/12/2015)
Tuần 10:
(13/12 – 19/12/2015)
Tuần 11:
(20/12 – 26/12/2015)

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn quýthầy cô trường ĐaịHocc̣ Sư
Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã dạy dỗ và tạo điều kiện để chúng em có
thể hồn thành tốt khố học.
Xin chân thành cảm ơn Khoa Điện – Điện Tử đã hỗ trợ thiết bị và vật tư giúp
chúng em được học và thực tập trong môi trường đầy đủ và tiện nghi nhất.
Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Điện Tử Công Nghiệp
đã trang bị cho em kiến thức và giúp đỡ em giải quyết những khó khăn trong quá trình
làm đồ án.
Đặt biệt chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn, KsHà A Thồi đã tận
tình giúp đỡ trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiện
đồ án. Thầy đa ̃tâṇ t ình giúp đỡ, chỉ ra những thiếu xót và cho những lời khuyên , chia sẻ
những kinh nghiêm quýbáu giúp chúng em hoàn thành tốt đồán tốt nghiêpc̣.
Tuy đa c ̃ ốgắng nhưng do chúng em còn thiếu xót vềkiến thức cũng như kinh
nghiêṃ thưcc̣ tếnên đề tài còn hạn chế . Kính mong nhận được sự thơng cảm và góp ý

chân tình của qthầy cơ.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !
Nhómthựchiệnđềtài

vi


Chƣơng 1. DẪN NHẬP
1.1.

Đặt vấn đề

Ngày nay, khi xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu về truyền bá thông tin cũng
ngày càng tăng. Sản xuất phát triển kéo theo việc cần nhanh chóng thông tin sản phẩm tới
người tiêu dùng nhiều hơn, các cơ quan nhà nước cũng cần thơng báo nhiều thơng tin tới
người dân hơn. Chính vì các lý do này mà nhu cầu quảng cáo và truyền bá thông tin ngày
càng tăng cao.
Hiện nay, có rất nhiều hình thức để có thể truyền bá thơng tin, quảng cáo sản phẩm
như phát tờ rơi, treo băng rơn, khẩu hiệu, dán áp phích,… Tuy nhiên, do nhu cầu quảng
cáo ngày càng tăng và để đáp ứng nhu cầu đó thì các hình thức quảng cáo truyền thống
như tờ rơi, áp phích, băng rơn, … hiện khơng cịn đáp ứng tốt được nữa, vì thế quang báo
điện tử ra đời.
1.2.

Lý do chọn đề tài

Với sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ, các sản phẩm tiên tiến ngày
càng xuất hiện nhiều, sản xuất phát triển mạnh kéo theo việc mọi thứ thay đổi rất nhanh
chóng vì thế thơng tin phải được cập nhật và thơng báo tức thời là việc hết sức quan trọng
trong tất cả mọi lĩnh vực. Để đáp ứng nhu cầu đó, các thiết bị sẽ được điều khiển từ xa

qua thiết bị di động hoặc được điều khiển trực tiếp bằng máy tính.
Việc sử dụng vi điều khiển trong quang báo điện tử có rất nhiều ưu điểm mà các
phương pháp quảng cáo truyền thống không thể so sánh được như việc thay đổi thơng tin
một cách nhanh chóng, chính xác, thông tin hiển thị có thể chuyển động, màu sắc phong
phú,….
Với nhu cầu thực tiễn nhưu vậy nên nhóm thực hiện quyết định chọn đề tài :
“THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH QUANG BÁO SỬ DỤNG PIC18 ĐIỀU
KHIỂN BẰNG TIN NHẮN ĐIỆN THOẠI VÀ MÁY TÍNH”.
1.3.

Nội dung nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài này là tìm hiểu và nghiên cứu về hoạt động của module
SIM900, nguyên lý hoạt động của module led ma trận 16x32, cách lập trình PIC18F4620
và cách truyền nhận dữ liệu qua máy tính thơng qua chuẩn giao tiếp UART, RS232 để thi
công mạch quang báo có thể điều khiển bằng tin nhắn điện thoại và bằng máy tính. Như
vậy, với các nội dung đã đề ra thì đề tài sẽ bao gồm các nội dung sau:
-

Tìm hiểu về PIC18F4620.
Nghiên cứu về phương án điều khiển led ma trận P10 (16x32).
Tìm hiểu về module SIM900.
Tìm hiểu các phương thức giao tiếp RS232, UART,…
Nghiên cứu lập trình cho PIC bằng trình biên dịch CCS.
1


1.4.

Nghiên cứu lập trình visual basic và giao tiếp máy tính.

Xây dựng sơ đồ các khối kết nối.
Thiết kế và mơ phỏng mạch.
Xây dựng lưu đồ giải thuật.
Viết chương trình mà chạy mô phỏng để sửa lỗi.
Thi công mạch.
Nạp chương trình, chạy thử và kiểm tra lỗi.
Viết báo cáo.
Báo cáo đề tài tốt nghiệp.

Giới hạn
Trong khuôn khổ của để tài chúng em xin được giới hạn như sau:

1.5.

Bố cục đề tài

Font chữ hiển thị trên quang báo là font chữ không dấu.
Chỉ có một hiệu ứng chữ chạy từ phải sang trái.
Sử dụng 4 bảng Led P10 ( 16x32).

Như vậy, với các yêu cầu và mục tiêu, giớ hạn đã đề ra, đồ án sẽ được xây
dựng bao gồm các chương sau:



Chƣơng 1: Tổng quan – chương này trình bày khái quát về lĩnh
vực nghiên cứu, đề ra mục đích của đề tài, đưa ra các nhiệm vụ, giới hạn
của đề tài và trình bày các phương pháp nghiên cứu đươc sử dụng.



Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết – chương này trình bày tóm lượt về
cơ sở lý thuyết sẽ sử dụng trong đồ án và phương pháp để ứng dụng lý
thuyết đó vào thực tiễn.



Chƣơng 3: Thiết kế phần cứng – chương này sẽ trình bày về quá trình

thiết kế, xây dựng phần cứng của đồ án như : sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý,
mạch in, …



Chƣơng 4: Thiết kế phần mềm – chương này sẽ trình bày quá trình thiết

và xây dựng phần mềm của đồ án như : lưu đồ, giải thuật của chương trình,
giao diện Visual Basic để điều khiển trên máy tính.



Chƣơng 5: Kết luận – chương này sẽ trình bày các kết quả đạt được,
so sánh với mục tiêu đặt ra, rút kinh nghiệm, đề ra hướng phát triển của đề tài.

2


Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.

Giới thiệu
Khối xử lý trung tâm là khối có vai trị chính. Khối xử lý trung tâm có
nhiệm vụ tiếp nhận, xử lý các dữ liệu đến và đi một cách tự động. Đề tài sử dụng
PIC18F4620 để làm khối xử lý vì nó có những tín năng, ưu điểm vượt trội hơn các
vi điều khiển khác. Các vi điều khiển họ PIC có ưu điểm vượt trội hơn nhiều so
với họ 8051 với nhiều module được tích hợp sẵn trong nó như : module ADC
10bit, PWM 10bit, Opam, EEPROM,… do đó chúng ta sẽ thuận lợi hơn rất nhiều
trong việc thiết kế mạch mà không cần phải thiết kế thêm các module bổ trợ như
trên họ vi điều khiển 8051, do đó, mạch điện khi thi công sẽ rất gọn, tiết kiệm linh
kiện, hạn chế được sai xót từ các module bổ trợ.
Bên cạnh các ưu điểm về phần cứng, PIC còn được hỗ trợ rất nhiều để có
thể lập trình phần mềm dễ dàng hơn. Hiện nay, ngồi ngơn ngữ Assembly phức
tạp, PIC cịn có thể được lập trình dễ dàng hơn trên nền tảng ngôn ngữ C dễ hiểu,
gần gũi với người dùng. Việc lập trình PIC được hỗ trợ rất nhiều từ các trình biên
dịch sử dụng ngơn ngữ C, điển hình là trình biên dịch CCS và MIKROC. Ngồi
ra, PIC là một dòng vi điều khiển được ra đời từ rất lâu, nên có rất nhiều tài liệu
cũng như diễn đàn điện tử nói về họ vi điều khiển này, vì thế nguồn tài liệu chúng
ta có thể tìm được để hỗ trợ cho việc nghiên cứu là vô cùng phong phú.
PIC18F4620 được sử dụng trong đề tài là một vi điều khiển phổ thơng với các
tính năng cơ bản dễ sử dụng:

 Tập lệnh để lập trình chỉ có 35 lệnh rất dễ nhớ và dễ học, có độ dài 16bit.
Mỗi lệnh đều được thực thi trong 1 chu kỳ xung clock. Tốc độ hoạt động tối
đa cho phép là 64MHz.
 64k Flash Rom.

 3936 Bytes Ram.
 1024 Bytes EEPROM.
 4 Port điều khiển vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập, với dịng ra cao
có thề kích trực tiếp các transitor mà không cần qua bộ buffer.

 4 bộ định thời Timer0, Timer1, Timer2, Timer3.

 1 bộ định thời Timer0 8bit có thể lập trình được.
 3 bộ định thời Timer1, Timer2 và Timer3 16bit có thể hoạt động trong chế
độ sleep với nguồn xung clock ngoài.

 2 bộ module CCP ( bao gồm Capture bắt giữ, Compare so sánh, PWM
điều chế xung 10bit) và 1 bộ module ECCP.
 1 bộ ADC với 13 kênh ADC 10bit.

 2 bộ so sánh tương tự hoạt động độc lập.
3


 Bộ giám sát định thời Watchdog timer.
 Cổng giao tiếp song song 8bit với các tín hiệu điều khiển.
 Chuẩn giao tiếp nối tiếp MSSP (SPI/I2C).
 Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART (AUSART/EUSART) với 9bit địa chỉ.
 Hỗ trợ giao tiếp I2C.
 15 nguồn ngắt.
 Chế độ sleep tiết kiệm năng lượng.
 Chức năng bảo mật chương trình.
 Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSP (In Cicuit Serial
Programming) thông qua 2 chân.
 Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.

 Tần số hoạt động tối đa là 64Mhz.
 Bộ nhớ Flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần.
 Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần.
 Dữ liệu EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.

 Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm.

4


2.2. Tổng quan về vi điều khiển PIC18F4620
2.2.1. Sơ đồ khối củaPIC18F4620

Hình 2.1. sơ đồ khối vi điều khiển PIC18F4620
2.2.2. Sơ đồ chân và bộ nhớ
5


Hình 2.1. Sơ đồ chân PIC18F4620
.
Tổ chức bộ nhớ: Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC18F4620 bao gồm
bộ nhớ chương trình (Program memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory).
Bộ nhớ chương trình:

 Bộ nhớ chương trình của Vi điều khiển PIC18F4620 là bộ nhớ flash, dung
lượng bộ nhớ 64 Kword (1 word = 16 bit)

 Để mã hóa được địa chỉ của 64k word bộ nhớ chương trình, bộ đếm
chương trình có 21bit (PC<20:0>).

 Khi vi điều khiển được reset, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ

-

0000h (Reset vertor). Khi có ngắt xảy ra, bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến

địa chỉ 0008h (Interrupt vertor). Bộ nhớ chương trình bao gồm bộ nhớ
Stack và
được địa chỉ hóa bởi bộ đếm chương trình.
Bộ nhớ dữ liệu:
 Bộ nhớ dữ liệu của PIC18F4620 là bộ nhớ EEPROM được chia ra làm
nhiều bank. Đối với PIC18F4620 bộ nhớ dữ liệu được chia ra làm 16 bank.

2.2.3. Các cổngI/O của PIC18F6420

6


Cổng xuất nhập (I/O Port) chính là các phương tiện mà vi điều khiển giao
tiếp với bên ngoài. Sự giao tiếp, tương tác này rất đa dạng, tùy theo mục đích sử
dụng của lập trình viên mà chức năng của mỗi I/O pin được thể hiện rõ ràng hơn.
Một cổng xuất nhập (I/O Port ) bao gồm nhiều chân (I/O Pin). Tùy theo
chức năng của vi điều khiển mà số lượng cổng, số lượng chân trong mỗi cổng có
thể các nhau. Do số lượng I/O Pin có hạn nhưng việc vi điều khiển được tích hợp
nhiều module khác nhau trong đó nên ngồi chức năng xuất nhập thơng thường,
một số I/O Pins cịn được tích hợp thêm nhiều chức năng khác được xác lập và
điều khiển thông qua các thanh ghi SFR liên quan đến I/O Pin đó.
Vi điều khiển 18F4620 có 5 cổng xuất nhập là : PORTA, PORTB,
PORTC, PORTD và PORTE.
2.2.4. Truyền thông nối tiếp EUART
EUSART (Enhanced Universal Synchronous Asynchronous Receiver
Transmitter) là một bộ truyền thông nối tiếp. Nó có tất cả các bộ phát xung clock,
đăng ký thay đổi và bộ đệm dữ liệu cần thiết để thực hiện một đầu vào hay đầu ra
dữ liệu nối tiếp chuyển giao độc lập của thiết bị thực hiện chương trình. EUSART
cịn được gọi là giao diện giao tiếp nối tiếp nối tiếp SCI (Serial Communication
Interface).

Bộ EUSART là một trong hai hình thức giao tiếp nối tiếp vào ra EUSART
có thể được cấu hình như là một hệ thống bất đồng bộ hoạt động song công mà có
thể giao tiếp với các thiết bị bên ngoài như là các thiết bị đầu cuối CRT và các máy
tính cá nhân nó cũng có thể được cấu hình như là một hệ thống đồng bộ hoạt động
bán công mà có thể giao tiếp với các mạch tích hợp A/D hay D/A, các EEPROM
nối tiếp….EUSART có thể được cấu hình để hoạt động một trong các chế độ sau:
 Bất đồng bộ ( song công : Asynchronous).
 Đồng bộ chủ ( bán công: Master Mode).
 Đồng bộ tớ ( bán công: Slave Mode).
2.2.5. Ngắt (interrupt)
PIC18F4620 có nhiều nguồn tạo ra hoạt động ngắt và được điều khiển bởi
rất nhiều thanh ghi: RCON; INTCON; INTCON2; INTCON3; PIR1, PIR2; PIE1,
PIE2; IPR1, IPR2. Bên cạnh đó mỗi ngắt còn có một bit điều khiển và cờ ngắt
riêng. Các cờ ngắt vẫn được set bình thường khi thỏa mãn điều kiện ngắt xảy ra
bất chấp trạng thái của bit GIE. Tuy nhiên, hoạt động ngắt vẫn phụ thuộc vào bit
GIE và các bit điều khiển khác. Bit điều khiển ngắt RB0/INT0 và TMR0 nằm
trong thanh ghi INTCON, thanh ghi này còn chứa bit cho phép các ngắt ngoại vi
PEIE. Bit điều khiển các ngắt nằm trong thanh ghi PIE1 và PIE2.
7


Các cờ ngắt ngoại vi được chứa trong hai thanh ghi chức năng đặc biệt:
thanh ghi PIR1 và PIR2. Các bit cho phép ngắt tương ứng được chứa trong hai
thanh ghi PIE 1 và PIE 2.
Trong một thời điểm chỉ có một chương trình ngắt được thực thi, chương
trình ngắt được kết thúc bằng lệnh RETFIE. Khi chương trình ngắt được thực thi,
bit GIE tự động được xóa, địa chỉ lệnh tiếp theo của chương trình chính được cất
vào trong bộ nhớ Stack và bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0008h. Lệnh
RETFIE được dùng để thoát khỏi chương trình ngắt và quay trở về chương trình
chính, đồng thời bit GIE cũng sẽ được set để cho phép các ngắt hoạt động trở lại.

Các cờ hiệu được dùng để kiểm tra ngắt nào đang xảy ra và phải được xóa
bằng chương trình trước khi cho phép ngắt tiếp tục hoạt động trở lại để ta có thể
phát hiện được thời điểm tiếp theo mà ngắt xảy ra.
Đối với các ngắt ngoại vi như ngắt từ chân INT hay ngắt từ sự thay đổi
trạng thái các Pin của PortB (PORTB interrupt-on-change), việc xác định ngắt nào
xảy ra cần 3 hoặc 4 chu kì lệnh tùy thuộc vào thời điểm xảy ra ngắt.
Trong quá trình thực thi ngắt, chỉ có giá trị của bộ đếm chương trình được
cất vào trong Stack, trong khi một số thanh ghi quan trọng sẽ không được cất và
có thể bị thay đổi giá trị trong quá trình thực thi chương trình ngắt. Điều này nên
được xử lí bằng chương trình để tránh hiện tượng trên xảy ra.
2.3.

Chức năng và thơng số của LCD16x2

Hình 2.2. LCD 16x2.
LCD có rất nhiều dạng, phân biệt theo kích thước, từ vài kí tự đến vài chục kí tự, từ
vài hàng đến vài chục hàng. Ví dụ LCD16x2 có nghĩa là LCD có 2 hàng và mỗi hàng
chứa được 16 kí tự, tương tự ta có các LCD20x4, LCD32x2, LCD40x2, v.v…

2.3.1. Chức năng các chân của LCD16x2

8


2.4. Module led ma trận
2.4.1. Cấu tạo
Led ma trận là tập hợp các led đơn được sắp xếp theo các hàng và các cột,
tùy thuộc vào loại mà có số lượng led khác nhau. Trong đó, tất cả các led trên
cùng một cột được nối chân anode với nhau và đưa ra một chân để điều khiển.
Tương tự ở các hàng, các chân cathode được nối lại với nhau và đưa ra một chân

để điều khiển.

Hình 2.3. Cấu tạo Led ma trận.
2.4.2. Nguyên lý hoạt động
Mỗi led trên ma trận led được coi là một điểm ảnh, địa chỉ của mỗi điểm
ảnh được xác định bởi hàng và cột tương ứng. Do ma trận led có nhiều hàng và
nhiều cột nên tại mỗi thời điểm chỉ có trạng thái của hàng hoặc cột được xác định.
Tuy nhiên, do mỗi thời điểm chỉ có 1 hàng hoặc cột được bật, nên khi bật
hàng hoặc cột khác, thì phái tắt hàng hoặc cột trước đó, do đó, muốn quan sát
được ma trận led liền mạch, ta phải thực hiện quét led với tốc độ cao.

9


Mắt người có khả năng nhận biết được tối đa là 24 khung hình mỗi giây
(FPS) vì thế, khi thực hiện quét led với tốc độ cao, thì mắt sẽ không thể nhận biết
được các điểm ảnh đang nhấp nháy.
Như vậy, để ứng dụng phương pháp quét trong hiển thị led ma trận thì tín
hiệu hiển thị sẽ được cấp vào hàng và sau đó tích cực mức thấp cho cột ( quét cột)
hoặc tín hiệu điều khiển sẽ được cấp cho các cột và sau đó tích cực mức cao cho
các hàng ( quét hàng), như vậy, tại một thời điểm chỉ có 1 hàng hoặc 1 cột được
hiển thị tùy theo phương pháp quét.
Ngoài ra, trên thực tế, đối với các bảng led có kích thước lớn với rất nhiều
cột nhưng có ít hàng thì việc qt led theo cột là không khả thi, do số lượng cột
quá nhiều, nên thời gian quét hết tất cả các cột sẽ dài nên sẽ không đảm bảo được
tỉ lệ 24 FPS, vì thế sẽ thấy bảng led nhấp nháy. Do đó, đối với những bảng led có
nhiều cột, ta thực hiện phương pháp quét hàng là tốt nhất.

Hình 3.2. LCD 16x2
Bảng 2.1. Chức năng các chân LCD16x2

Chân

Ký hiệu

1

VSS

2

VDD

3

VEE

4

RS

5

RW

6

EN


7–14

D0–D7

15

A

16

K

2.4.3. Tập lệnh cho LCD16X2
Một vài chú ý khi giao tiếp với LCD:
Tuy trong sơ đồ khối của LCD có nhiều khối khác nhau, nhưng khi
lập trình điều khiển LCD ta chỉ có thể tác động trực tiếp được vào 2
thanh ghi DR và IR thông qua các chân DBx, và ta phải thiết lập mức
logic cho chân RS, R/W phù hợp để chuyển qua lại giữ 2 thanh ghi này.
Với mỗi lệnh, LCD cần một khoảng thời gian để hoàn tất, thời gian
này có thể khá lâu đối với tốc độ của MPU, nên ta cần kiểm tra cờ BF
hoặc có thời gian chờ (delay) cho LCD thực thi xong lệnh hiện hành
mới có thể ra lệnh tiếp theo.
Địa chỉ của RAM (AC) sẽ tự động tăng (giảm) một đơn vị, mỗi khi
có lệnh ghi vào RAM (điều này giúp chương trình ngắn gọn hơn).
2.5. Led ma trận P10
2.5.1. Thông số module led ma trận P10 (16x32)
2.5.1.1. Độ phân giải (mm) 10mm Module dày 30,5mm.
2.5.1.2. Kích thước (mm) 320x160 Pixel Density (pixel/m) 10.000
2.5.1.3. Hiển thị một màu Màu đỏ
2.5.1.4. Độ phân giải (pixel) 32x16
2.5.1.5. Trọng lượng (G) 425

2.5.1.6. Khoảng cách (m) ≥ 12,5
11


2.5.1.7. Góc nhìn (°) lựa chọn: Nghiêng 110 ± 5 độ, thẳng 60 độ.
2.5.1.8. Nhiệt độ hoạt động (° C): -20 °C ~ 50°C
2.5.1.9. Nhiệt độ lưu trữ: -40°C ~ 85 ° C
2.5.1.10.
Độ ẩm hoạt động 10 ~ 95%
2.5.1.11.
Công suất Trung bình (W /m²) 100 ~ 300
2.5.1.12.
Cơng suất tiêu thụ tối đa (W / m²) ≤ 500
2.5.1.13.
Chế độ kiểm soát: Không đồng bộ
2.5.1.14.
Chế độ quét 1/4 quét bởi áp Constant
2.5.1.15.
Cân bằng trắng
2.5.1.16.
Độ sáng (cd / m²) ≥ 2000
2.5.1.17.
Lớp chống thấm nước IP51 MTTF ≥ 10.000



Hình ảnh module led ma trận P10 trong thực tế:

Hình 2.4. Mặt trước led ma trận P10.

12


Hình 2.5. Mặt sau led ma trận P10.
2.5.2. Nguyên lý hoạt động led ma trận P10
Giản đồ xung điều khiển module : Các đường điều khiển gồm :
- Tín hiệu OE: tích cực mức logic cao (5V) cho phép chốt hàng (hàng
tương ứng với 2 tín hiệu A, B được nối đất ).
Tín hiệu chọn hàng : A, B là 2 đường tín hiệu cho phép chọn hàng hiển thị.
- Tín hiệu CLK: Tín hiệu cho phép chốt dữ liệu ra cột.
- Tín hiệu SCK: Xung đưa dữ liệu ra IC ghi dịch.
- Tín hiệu DATA: Đưa dữ liệu cần hiển thị ra bảng led.
2.5.3. Sơ đồ quét và sơ đồ dịch dữ liệu của module led P10
Quét theo tỉ lệ ¼. Tại một thời điểm, sẽ có 4 hàng được hiển thị.

Hình 2.6. Sơ đồ quét led ma trận P10.

13


Hình 2.7. Sơ đồ dịch led ma trận P10.
Dữ liệu, xung
Clock

Ma trận led 16x32
Hình 2. 8. Sơ đồ khối led ma trận P10.
2.6. Phƣơng pháp hiển thị sử dụng thanh ghi dịch
2.6.1. Quét cột
2.6.1.1. Giới thiệu chung
Phương pháp quét cột là phương pháp mà trong một khoảng thời gian xác

định chỉ cho một cột được tích cực hiển thị trong khi các cột khác đều tắt, các cột
được quét (tích cực) tuần tự ở các khoảng thời gian kế tiếp nhau được lặp lại nhiều
lần với tốc độ > 24 hình/1s sẽ cho ta một hình ảnh liên tục cần hiển thị lên trên
màn hình led ma trận.
2.6.1.2.

Quá trình quét

Dữ liệu của cột thứ nhất được đưa ra hàng sau đó tích cực cột thứ nhất như
vâỵ d ữ liệu của cột thứ nhất được hiển thị trên màn hình led ma trận, tiếp tục dữ
liệu của cột thứ hai được đưa ra hàng sau đó tích cực cột thứ hai lúc này dữ liệu
của hàng thứ hai được hiển thị trên màn hình led ma trận, cứ như vậy cho đến dữ
liệu của cột cuối cùng được đưa ra hàng sau đó tích cực cột cuối cùng.
Cứ như thế quá trình trên được lặp đi lặp lại > 24lần/1s, đến đây chúng ta
quan sát được một hình ảnh liên tục hiển thị trên màn hình led ma trận.
2.6.2. Quét hàng
2.6.2.1. Giới thiệu chung
Quét hàng là phương pháp mà trong một khoảng thời gian xác định chỉ cho
một hàng được tích cực hiển thị trong khi các hàng khác đều tắt, các hàng được
quét (tích cực) tuần tự ở các khoảng thời gian kế tiếp nhau được lặp lại nhiều lần
với tốc độ > 24hình /1s sẽ cho ta một hình ảnh liên tục cần hiển thị lên trên màn
hình led ma trận.
2.6.2.2. Quá trình quét

14


Hình 2.9. Lưu đồ quá trình quét hàng.
Quét hàng sử dụng thanh ghi dịch là tương đối phức tạp cho người lập trình
trong việc đưa dữ liệu ra cột. Dữ liệu lần lượt được đưa vào chân Data in của thanh

ghi dịch sau đó tác động xung clock dữ liệu đươc dịch đi. Việc thực hiện quét hàng
được thực hiện theo lưu đồ giải thuật ở hình 2.5.
Dữ liệu của hàng thứ nhất được đưa ra cột sau đó tích cực hàng thứ nhất,
như vậy dữ liệu của hàng thứ nhất được hiển thị trên màn hình led ma trận, tiếp tục
dữ liệu của hàng thứ hai được đưa ra cột sau đó tích cực hàng thứ hai lúc này dữ
liệu của hàng thứ hai được hiển thị trên màn hình led ma trận, cứ như vậy cho đến
dữ liệu của hàng cuối cùng được đưa ra cột sau đó tích cực hàng cuối cùng. Cứ
như thế q trình trên được lặp đi lặp lại > 24lần/1s, đến đây chúng ta quan sát
được một hình ảnh liên tục hiển thị trên màn hình led ma trận.
Do đồ án sử dụng 4 bảng led P10 có kích thước tổng cộng là 16x128 (16
hàng, 128 cột ) nên chọn phương pháp quét hàng để hình ảnh được hiển thị liền
mạch hơn khi quét.

2.6.3. Ƣu – nhƣợc điểm của phƣơng pháp sử dụng thanh ghi dịch
 Ƣu điểm:
- Tiết kiệm đường truyền.
- Tiết kiệm chân port.
- Dễ mở rộng số bảng ma trận.
- Truyên xa.
- Dễ lập trình.
 Nhƣợc điểm:
- Tốn thời gian để đưa dữ liệu ra cột.
- Chuyển đổi không linh hoạt bằng phương pháp chốt.
15


- Phương pháp quét hàng khó lập trình hơn.
2.7. Tổng quan về GSM
2.7.1. Giới thiệu về GSM
ChữGSM đươcc̣ viết tắt từ Global System for Mobile Communications . Tuy

nhiên, từ nguyên thủy của nótheo tiếng Pháp làGroupe Special Mobile
. Đây là
môṭtrong những công nghê vc̣ ềmangc̣ điêṇ thoaịdi đôngc̣ phổbiến nhất thếgiới
hiêṇ nay. Đến nay, công nghê c̣này cókhoảng 2,5 tỷ thuê bao sử dụng trên phạm vi
212 quốc gia vàvùng lanh ̃ thổ. Do nóhầu như cómăṭởkhắp moịnơi trên thếgiới nên
khi các nhàcung cấp dicḥ vu tc̣ hưcc̣ hiêṇ viêcc̣ kýkết roaming với nhau nhờđó mà
thuê bao GSM có thể d ễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình ở bất cứ nơi
đâu.
Ngồi việc truyền âm thanh với chất lượng cao , cơng nghê c̣GMS cịn cho
phép người dùng sử dụng các giao tiếp rẻ hơn như tin nhắn SMS . Ngồi ra cơng
nghê c̣GMS cịn xây dưngc̣ trên cơ sởhê c̣thống mở, nhờđó dễ dàng kết nối các thiết
bị khác nhau từ các nhà cung cấp khác nhau , tạo thuân lợi cho nhà cung cấp dịch
vụ.
2.7.2. Cấu trúc mạng GSM
Hê c̣thống GSM gồm ba hê c̣thống cơ bản : hê tc̣ hống chuyển macḥ NSS , hê c̣
thống trạm gốc BSS vàtraṃ di đôngc̣ MS . Mỗi hê c̣thống thưcc̣ hiêṇ môṭchức năng
khác nhau như: chuyển macḥ , quản lý nhận dạng thiết bị , tính cước… tạo nên một
hê c̣thống mangc̣ di đôngc̣ liên kết. Ngồi ra cịn có tổng đài cổng GMSC . GMSC làm

viêcc̣ như môṭtổng đài trung chuyển đểgiao diêṇ giữa GSM vàcác mangc̣ khác .
Hình 2.10. Cấu trúc mạng GSM.
2.7.3. Mạng di động MS (Mobile – Station)
Là một thiết bị độc lập , làm nhiệm vụ kết nối các thiết bị bên ngồi như
điêṇ thoại di động , máy tính , máy fax , … MS cung cấp các giao diêṇ cho với
người dùng giúp cho viêcc̣ khai thác các dicḥ vu tc̣ rong mangc̣ . Các chức năng chính
của MS:
16


- Thiết bi đầụ cuối thưcc̣ hiêṇ các chức năng không liên quan đến

mangc̣ GSM, FAX, …
- Kết cuối traṃ di đôngc̣ thưcc̣ hiêṇ các chức năng liên quan đến
truyền dâñ trong giao diêṇ vô tuyến .
Bô tc̣ hich́ ứng đầu cuối làm viêcc̣ như môṭcửa nối thông thiết bi đầụ cuối với
kết cuối di đôngc̣.
2.8. Tổng quan về tin nhắn SMS
2.8.1. Giới thiệu
SMS là từ viết tắt của Short Message Service. Đó là một công nghệ cho
phép gửi và nhận các tín nhắn giữa các điện thoại với nhau. SMS xuất hiện đầu
tiên ở Châu âu vào năm 1992. Dữ liệu lưu trữ của một tin nhắn SMS rất hạn chế,
mỗi tin nhắn chỉ có thể chứa tối đa 140 byte dữ liệu.
2.8.2. Cấu trúc của một tin nhắn SMS
Instructions to
air interface
Instructions to air interface: Chỉ thị dữ liệu kết nối với air interface
Instructions to SMSC: Chỉ thị dữ liệu kết nối với trung tâm tin
nhắn SMSC (short message service centre).
Instructions to handset: Chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay.
Instructions to SIM (optional): Chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết
SIM (Subscriber Identity Modules).
Message body: Nội dung tin nhắn SMS.
2.9. Tổng quan về SIM900
2.9.1. Nguồn cung cấp
Nguồn cung cấp cho SIM900 là một điện áp VBAT = 3.4 ÷ 4.5 V.
Dòng điện khi SIM900 ở chế độ chờ là 10mA.
Dòng điện khi hoạt động là từ 100mA đến 2A.
Vậy nên, để đảm bảo hiệu suất hoạt động cho SIM900 thì ta chọn nguồn 2A.
Đối với các đầu vào VBAT ta nên cho qua một tụ điện có giá trị khoảng 100µF.

Hình 2.11. Nối chân VBAT cho SIM900.

17


Để diễn tả cơng suất trong q trình truyền ta có giản đồ như sau:

Hình 2.12. Điện áp VBAT trong q trình truyền.
Điện ápVBATgợnsóngởgiai đoạncơng suất truyền tảitối đa, cácđiều
kiệnkiểm tralàVBAT=4.0 V, VBATtối đadòng điênhiệc̣n tạibằng2A, CA=100 μF
tụtantalum(ESR =0.7Ω) vàCB=1 μF.
2.9.2. Bật/tắt SIM900

Hình 2.13. Giản đồ xung mơ tả cách bật/tắt SIM900.
MởSIM900 bằng cách điều khiển chân PWRKEY xu ống mức điện áp thấp
trong khoảng thời gian lớn hơn 2000 ms
Sau khi quátrinh̀ mởnguồn hoàn tất , SIM900 sẽ trả kết quả về báo module
đa ̃săn sàng hoaṭđôngc̣ . Khi đó, chân STATUSsẽlên mức caovà giữ trạng thái mức
cao trong suốtquá trìnhlàm việc. Chuỗi trả về là RDY.
Đểtắt SIM900, ta thưcc̣ hiêṇ như lúc mở, điều khiển chân PWRKEY xuống
mức điện áp thấp trong khoảng thời gian lớn hơn 2000 ms. Chân STATUS se ̃
chuyển vềmức thấp (0V). Mã kết quả trả về là: NORMAL POWER DOWN.
2.9.3. Cách thức giao tiếp nối tiếp

18