Luận văn Thiết kế hệ thống quảng cáo trong vi điều khiển họ 8051

hi này có thể được truy cập theo 2 cách như sau: MOV A, R4 MOVA, 4 Hai lệnh này giống nhau đều sao nội dung thanh ghi R4 vào A MOV A, 7; MOV A,R7 Hai lệnh này đều như nhau là sao nội dung R7 vào thanh ghi A Mặc dù sử dụng các tên R0 - R7 dễ hơn các địa chỉ bộ nhớ của chúng nhưng các ngăn nhớ 30H đến 7FH của RAM không thể được truy cập theo bất kỳ cách nào khác là theo địa chỉ của chúng vì chúng không có tên. 2 Các thanh ghi SFSR và các địa chỉ của chúng. Trong các thanh ghi được nói đến từ trước đến giờ ta thấy rằng các thanh ghi R0 - R7 là một phần trong 128 byte của bộ nhớ RAM. Vậy còn các thanh ghi A, B, PSW và DPTR là một bộ phận của nhóm các thanh ghi nhìn chung được gọi là các thanh ghi đặc biệt SFR (Special Funtion Register). Có rất nhiều thanh ghi với chức năng đặc biệt và chúng được sử dụng rất rộng rãi mà ta sẽ trình bày ở các chương sáu. Các thanh ghi FR có thể được truy cập theo tên của chúng (mà dễ hơn rất nhiều) hoặc theo các địa chỉ của chúng. Ví dụ địa chỉ của thanh ghi A là EOH và thanh ghi B là FOH những cặp lệnh có cùng ý nghĩa dưới đây: Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -42- MOV 0E0H, #55H ; Nạp 55H vào thanh ghi A(A=55H) MOV A, #55H ; MOV 0F0H, #25H ; Nạp 25H vào thanh ghi B ( B = 25) MOV 3, #25H ; Bảng 3.1 dưới đây liệt kê các thanh ghi chức năng đặc biệt SFR của 8051 và các địa chỉ của chúng. Cần phải lưu ý đến hai điểm sau về các địa chỉ của SFR: • Các thanh ghi SFR có địa chỉ nằm giữa 80H và FFH các địa chỉ này ở trên 80H, vì các địa chỉ từ 00 đến 7FH là địa chỉ của bộ nhớ RAM bên trong 8051. • không phải tất cả mọi địa chỉ từ 80H đến FFH đều do SFH sử dụng, nhưng vị trí ngăn nhớ từ 80H đến FFH chưa dùnglà để dữ trữ và lập trình viên 8051 cũng không được sử dụng. Lệnh Tên Địa chỉ ACC Thanh ghi tích luỹ (thanh ghi tổng ) A 0E0H B Thanh ghi B 0F0H PSW Từ trạng thái chương trình 0D0H SP Con trỏ ngăn xếp 81H DPTR Con trỏ dữ liệu hai byte DPL Byte thấp của DPTR 82H DPH Byte cao của DPTR 83H P0 Cổng 0 80H Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -43- P1 Cổng 1 90H P2 Cổng 2 0A0H P3 Cổng 3 0B0H IP Điều khiển ưu tiên ngắt 0B8H IE Điều khiển cho phép ngắt A08H TMOD Điều khiển chế độ bộ đếm/ Bộ định thời 89H TCON Điều khiển bộ đếm/ Bộ định thời 88H T2CON Điều khiển bộ đếm/ Bộ định thời 2 0C8H T2MOD Điều khiển chế độ bộ đếm/ Bộ định thời 2 0C9H TH0 Byte cao của bộ đếm/ Bộ định thời 0 8CH TL0 Byte thấp của bộ đếm/ Bộ định thời 0 8AH TH1 Byte cao của bộ đếm/ Bộ định thời 1 8DH TL1 Byte thấp của bộ đếm/ Bộ định thời 1 8BH TH2 Byte cao của bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CDH TL2 Byte thấp của bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CCH RCAP2H Byte cao của thanh ghi bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CBH RCAP2L Byte thấp của thanh ghi bộ đếm/ Bộ định thời 2 0CAH SCON Điều khiển nối tiếp 98H SBUF Bộ đệm dữ liệu nối tiếp 99H PCON Điều khiển công suất 87H Bảng 3.1 Các địa chỉ của thanh ghi chức năng đặc biệt SFR *Các thanh ghi có thể đánh địa chỉ theo bit. Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -44- Xét theo chế độ đánh địa chỉ trực tiếp thì cần phải lưu ý rằng giá trị địa chỉ được giới hạn đến 1byte, 00 - FFH. Điều này có nghĩa là việc sử dụng của chế độ đánh địa chỉ này bị giới hạn bởi việc truy cập các vị trí ngăn nhớ của RAM và các thanh ghi với địa chỉ được cho bên trong 8051. 3 Ngăn xếp và chế độ đánh địa chỉ trực tiếp. Một công dụng chính khác của chế độ đánh địa chỉ trực tiếp là ngăn xếp. Trong họ 8051 chỉ có chế độ đánh địa chỉ trực tiếp là được phép đẩy vào ngăn xếp. Do vậy, một lệnh như “PUSH A” là không hợp lệ. Việc đẩy thanh ghi A vào ngăn xếp phải được viết dưới dạng “PUAH 0E0H” với 0E0H là địa chỉ của thanh ghi A. Tương tự như vậy để đẩy thanh ghi R3 vào ngăn xếp ta phải viết là “PUSH 03”. Chế độ đánh địa chỉ trực tiếp phải được sử dụng cho cả lệnh POP. Vì dụ “POP 04” sẽ kéo đỉnh của ngăn xếp vào thanh ghi R4. 4 Chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. Trong chế độ này, một thanh ghi được sử dụng như một con trỏ đến dữ liệu. Nếu dữ liệu ở bên trong CPU thì chỉ các thanh ghi R0 và R1 được sử dụng cho mục đích này. Hay nói cách khác các thanh ghi R2 - R7 không có thể dùng được để giữ địa chỉ của toán hạng nằm trong RAM khi sử dụng chế độ đánh địa chỉ này khi Ro và R1 được dùng như các con trỏ, nghĩa là khi chúng giữ các địa chỉ của các ngăn nhớ RAM thì trước chúng phải đặt dấu (@) như chỉ ra dưới đây. MOV A, @ R0 Chuyển nội dung của ngăn nhớ RAM có địa chỉ trong R0 và A MOV @ R1, B Chuyển nội dung của B vào ngăn nhớ RAM có địa chỉ ở R1 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -45- Lưu ý rằng R0 cũng như R1 luôn có dấu “@” đứng trước. Khi không có dấu này thì đó là lệnh chuyển nội dung các thanh ghi Ro và R1 chứ không phải dữ liệu ngăn nhớ mà địa chỉ có trong R0 và R1. DJNZ R2, AGAIN ; Lặp lại cho đến khi bộ đếm = 0. 5. ưu điểm của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. Một trong những ưu điểm của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi là nó làm cho việc truy cập dữ liệu năng động hơn so với chế độ đánh địa chỉ trực tiếp. 6. Hạn chế của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi trong 8051. Như đã nói ở phần trước rằng R0 và R1 là các thanh ghi duy nhất có thể được dùng để làm các con trỏ trong chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. Vì R0 và R1 là các thanh ghi 8 bit, nên việc sử dụng của chúng bị hạn chế ở việc truy cập mọi thông tin trong các ngăn nhớ RAM bên trong (các ngăn nhớ từ 30H đến 7FH và các thanh ghi SFR). Tuy nhiên, nhiều khi ta cần truy cập dữ liệu được cất trong RAM ngoài hoặc trong không gian mã lệnh của ROM trên chip. Hoặc là truy cập bộ nhớ RAM ngoài hoặc ROM trên chíp thì ta cần sử dụng thanh ghi 16 bit đó là DPTR. 7. Chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số và truy cập bộ nhớ ROM trên chíp. Chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số được sử dụng rộng rãi trongviệc truy cập các phân tử dữ liệu của bảng trong không gian ROM chương trình của 8051. Lệnh được dùng cho mục đích này là “Movc A, @ A + DPTR”. Thanh ghi 16 bit DPTR là thanh ghi A được dùng để tạo ra địa chỉ của phân tử dữ liệu được lưu cất trong ROM trên chíp. Do các phân tử dữ liệu được cất trong không gian mã (chương trình) của ROM trên chip của 8051, nó phải dùng lệnh Movc thay cho lệnh Mov (chủ C ở cuối lệnh là chỉ mà lệnh Code). Trong lệnh này thì nội dung của A được bổ xung vào thanh ghi 16 bit DPTR để tạo ra địa chỉ 16 bit của dữ liệu cần thiết. Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -46- 8 Bảng xắp xếp và sử dụng chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số. Bảng xắp xế là khái niệm được sử dụng rất rộng rãi trong lập trình các bộ vi xử lý. Nó cho phép truy cập các phần tử của một bảng thường xuyên được sử dụng với thao tác cực tiểu. Như một ví dụ, hãy giả thiết rằng đối với một ứng dụng nhất định ta cần x2 giá trị trong phạm vi 0 đến 9. Ta có thể sử dụng một bảng xắp xếp thay cho việc tính toán nó. CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG I. Bài toán: Yêu cầu thiết kế mạch quảng cáo điều khiển: • Ma trận LED 8x56 được cấu trúc từ 7 ma trận LED 8x8 • Hiển thị dòng chữ theo yêu cầu (Trôi từ phải qua trái) • Dùng vi điều khiển AT89C51 • IC giải mã 74HC595, IC đệm cột ULN2803, đệm hàng dùng Transistor II. Sơ dồ khối và các chức năng của hệ quảng cáo 1.Sơ dồ khối của hệ quảng cáo VI ĐIỀU KHIỂN AT89C5 1 Hàng BẢNG ĐÈN Cột XUẤT DỮ LLIỆU LIỆU HÀNG BỘ ĐỆM NGÕ RA HÀNG GIẢI MÃ CỘT (quét cột) BỘ ĐỆM NGÕ RA CỘT Khối Nguồn Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -47- Hình 4.1.: Sơ dồ khối của hệ quảng cáo 2.Chức năng các khối a Khối nguồn. - Biến áp 220V/9VAC /2A - Cầu chỉnh lưu (D7-D10) làm nhiệm vụ chỉnh lưu cả chu kỳ - Tụ C29,C30,C31 làm nhiệm vụ triệt nhiễu - LM7850C làm nhiệm vụ ổn áp nguồn ra 5v rồi cấp cho mạch điều khiển - nguồn cấp cho mạch có thể dùng nguồn của máy tính thông qua cổng USB -Điện trở R24 có nhiệm vụ hạn chế dòng b. Khối điều khiển trung tâm là vi điều khiển AT89C51 Chương trình lập trình sẵn được nạp vào trong vi điều khiển 8951 sẽ điều khiển các khối xuất dữ liệu hàng, và giải mã cột thông qua các Port của vi điều khiển c. Khối Xuất dữ liệu hàng Khối này làm nhiệm vụ xuất dữ liệu chứa trong vi điều khiển ra hàng của bảng đèn LED ma trận để điều khiển các bóng đèn của LED ma trận hiển thị dòng thông báo mong muốn. Dữ liệu xuất ra ở hàng phải đồng bộ với hoạt động của khối quét cột d. Khối giải mã cột (quét cột) Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -48- Theo nguyên lý hoạt động của mạch, tại mỗi thời điểm chỉ cho phép các đèn ở một cột được sáng. Như vậy cần tạo ra một khối quét cột làm nhiệm vụ lựa chọn cột được phép sáng tại mỗi thời điểm. Khối này sẽ nhận điều khiển trực tiếp từ vi điều khiển thông qua một Port xuất khác. e. Khối đệm ngõ ra hàng, ngõ ra cột Các khối này làm nhiệm vụ cách li tải với các mạch ở trước nó. Bộ đệm còn có chức năng làm tăng dòng điện của các đầu ra, trước khi cho nối vào các chân hàng (anod) và các chân cột (cathod) của bảng đèn LED ma trận f. Bảng đèn LED ma trận Đây là khối hiển thị thông tin quảng cáo. Bảng đèn sẽ nhận đồng thời tín hiệu điều khiển từ khối xử lý hàng ( xuất dữ liệu hàng và bộ đệm hàng) và khối xử lý cột ( khối quét cột, và bộ đệm cột). Để từ đó sẽ cho phép đèn nào sáng, đèn nào tắt, nhằm hiển thị ra những thông tin quảng cáo mong muốn. III . THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC KHỐI 1.Thiết kế chi tiết khối nguồn Hình 4.2: Thiết kế chi tiết khối nguồn Gnd OutIn 7805 220VAC 9VAC 1N4007 1N4007 1N40071N4007 D9 D7 D8 D10 100µF/25V C31C29 470µF/25V 470µF/25V C30 R24 K100 104 C32 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -49- Linh kiện sử dụng thiết kế khối nguồn gồm có: • 01 biến áp 220VAC/9VAC/ 2A • Gồm 4 Diot 1N4007(1A) • 2 tụ 470 µF/25v, 1 tụ 100 µF/16v ,1 tụ 104 và 1 điện trở 100Ω • 1 IC ổn áp LM 7805C/TO có cấu trúc bên trong như hình. IC làm nhiệm vụ nhận điện áp vào 11v/DC • Điện áp 11v/DC là từ đầu ra của cầu chỉnh lưu ,được đưa vào đầu vào của IC7805 và đầu ra được ổn áp 5v /1A cấp cho mạch điều khiển làm việc. . Hình 4.3: Cấu trúc của IC7805 2. Thiết thiết khối đệm hàng Linh kiện gồm có: • 08 transistor (2N2222) • 08 điện trở 1K và 08 điên trở 100Ω Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -50- Hình 4.4: Thiết kế khối đệm hàng Bảng LED ma trận trong thiết kế này gồm có 8 hàng sẽ lấy dữ liệu từ 1 Port của vi điều khiển 89C51. Trong thiết kế này Port 2 được chọn làm Port xuất dữ liệu hàng. Như vậy khối xuất dữ liệu hàng thực chất là Port 2 của vi điều khiển (có 8 chân tương ứng với 8 hàng của ma trận LED). Dữ liệu xuất này được điều khiển bởi chương trình nạp trong vi điều khiển. 3. Thiết kế khối giải mã cột chi tiết (quét cột) * Linh kiện gồm có: • 07 IC(74HC595) P2.7 Anode 5 VCC QC2 2N2222 VCC P2.6 Anode 2 RC5 1K RC13 K100 VCC P2.1 VCC RC2 1K QC5 2N2222 P2.5 QC4 2N2222 QC1 2N2222 RC3 1K RC1 1K QC6 2N2222 VCC RC14 K100 Anode 3 Anode 6 P2.4 RC10 K100 P2.0 RC11 K100 RC8 1K QC3 2N2222 RC7 1K Anode 4 P2.3 VCC QC8 2N2222 VCC Anode 7 Anode 0 RC9 K100 QC7 2N2222 P2.2 RC4 1K RC12 K100 Anode 1 RC6 1K VCC RC16 K100 RC15 K100 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -51- • 07 IC (ULN2803) Hình 4.5: Thiết kế khối giải mã cột chi tiết C33-C40 C23 C26 C46 C13 U150 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH CLOCK C18 VCC C33 U145 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH C25-C32 C2 C52 U153 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 U158 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C7 C38 C16-C24 CLOCK C30 C10 U157 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C12 C22 C25 C45 CLOCK GND VCC C1 C6 C51 C17 C37 C56 C9 C29 C49-C56 C16 C11 C21 VCC C44 U156 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 CLOCK U148 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH C32 GND C5 VCC GND VCC C36 C55 VCC C48 C50 GND C43 CLOCK C28 C15 CLOCK C4 C20 C40 C9-C16 C41-C48 GND C35 U155 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 U149 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH C33-C40 U159 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C54 U146 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH GND GND C42 U151 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH U147 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH C49-C56 U154 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C24 C27 C47 C14 C25-C32 C41 CLOCK C49 C8 C9-C16 C19 C57-C64 C34 C31 C3 C53 C39 C16-C24 C41-C48 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -52- Bảng đèn trong thiết kế có 56 cột theo nguyên lý hoạt động của khối giải mã cột, tại một thời điểm khối giải mã cột chỉ được đưa ra tín hiệu điều khiển cho 1 cột được phép sáng, và các cột sẽ được lần lượt để được phép sáng. Để thực hiện được chức năng này, chúng ta sẽ sử dụng IC 74HC595 * IC 74HC595 IC 74HC595 là loại IC dùng giải mã /giải đa hợp làm việc được với tần số cao, nó đặc biệt thích hợp khi dùng làm bộ giải mã địa chỉ tác động vào chân chọn IC của các IC nhớ lưỡng cực. • IC74HC595 có sơ đồ chân như sau: Hình 4.6: Sơ đồ chân của IC74HC595 • Sơ đồ hoạt động của IC 74HC595 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -53- Hình 4.7: Sơ đồ hoạt động của IC 74HC595 • Chức năng các chân của IC Ta có các chân 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 15 là các chân đầu ra của IC. Tùy thuộc vào trạng thái của các đường địa chỉ mà ta có các trạng thái ở ngõ ra tương ứng. Khi IC hoạt động bình thường thì tại một thời điểm chỉ có một ngõ ra duy nhất ở trạng thái mức logic thấp, tất cả các ngõ ra còn lại ở mức logic cao. - Chân 8 nối với đất. - Chân 9 dùng để nối với tầng sau - Chân 10 có tác dụng reset các bít của thanh ghi dịch -Chân 11 là chân cấp xung cho IC -Chân 12 là chân chốt dữ liệu trạng thái của tín hiệu sẽ đuợc lưu lại trong một khoảng thời gian nhằm ổn định trạng thái đầu ra cho tới khi có tác động của xung chôt tiếp theo. -Chân13 là chân cho phép IC hoạt động, chân này tích cực ở mức thấp. Vì chỉ có 1 IC do vậy chân này được nối đât ( IC luôn hoạt động) Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -54- -Chân 16 nối với dương nguồn 5V DC 4. Khối thúc công xuất cột (đệm ngõ ra cộT) Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -55- C23 C26 C46 C13 C18 C33 C2 C52 U153 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 U158 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C7 C38 C30 C10 U157 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C12 C22 C25 C45 C1 C6 C51 C17 C37 C56 C9 C29 C49-C56 C16 C11 C21 C44 U156 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C32 C5 C36 C55 C48 C50 C43 C28 C15 C4 C20 C40 C9-C16 C41-C48 C35 U155 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C33-C40 U159 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C54 C42 U154 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C24 C27 C47 C14 C25-C32 C41 C49 C8 C19 C57-C64 C34 C31 C3 C53 C39 C16-C24 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -56- Hình 4.8: Khối thúc công xuất cột Do dòng ra khỏi bộ giải mã là rất nhỏ không đủ công suất cung cấp cho ma trận led do đó chúng ta phải nối cácđầu ra của bộ giải mã với một khối khuếch đại công suất. Trong bài thiết kế này em sử dụng IC ULN2803 để khuếch đại và đệm cho ngõ ra cột • Sơ đồ chân của IC ULN2803 : Hình 4.9: Sơ đồ chân của IC ULN2803 • Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của IC ULN2803 là : Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -57- Hình 4.10: Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của IC ULN2803 • Nguyên lý hoạt động của IC ULN2803 : Thực chất của IC là các transistor được mắc theo kiểu darlington sau đó được mắc qua một cổng đảo và mắc với một diode bảo vệ rồi đi xuống đât qua chân số 9. 5. Khối hiển thị -Điện áp vào board là: 3v -Dòng vào board là:240 mA -Thực chất tại một thời điểm chỉ có một cột được phép sáng ( tức là 8 led được sáng còn lại đều tắt) - Thông số áp và dòng nói ở trên chính là kết quả đo từ một cột Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -58- Led thực Led tương đương trong mạch Hình 4.11: Mô tả ma trận LED Anode 1.4 C2 C7 C6 C1 Anode 1.3 J8 Led 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Anode 1.0 Anode 1.2 C5 Anode 1.7 Anode 1.6 Anode 1.1 C4 C3 C8 Anode 1.5 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -59- Hình 4.12: Khối hiển thị Ma trận LED trong thiết kế được ghép bởi 7 ma trận LED 8x8 (8 hàng và 56 cột). Mỗi ma trận LED 8x8 có 24 chân, trong đó 8 anod và 16 cathod. Để ghép được thành 1 ma trận 8x56 và điều khiển được bảng đèn hiện chữ, chạy chữ, chúng ta cần phải ghép nối như sau: - Nối 7 chân anod có cùng vị trí trong mỗi LED lại với nhau và lấy đó làm một chân anod chung cho bảng ma trận mới. Như thế ta sẽ được 8 chân anod (hàng) của ma trận LED 8x56 - 56 chân kathod của 7 ma trận 8x8 sẽ là 56 cathod của ma trận LED 8x56 Trong mỗi LED ma trận 8x8 có: Các chân Anod theo thứ tự từ trên xuống là: A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8 C13 Anode 3.4 Anode 4.4 Anode 4.6 Anode 1.4 Anode 5.5 C45 C49 Anode 2.7 Anode 3.3 Anode 5.0 C28 Anode 4.0 C2 C14 C40 Anode 6.7 C29 J14 Led 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 C7 C55 Anode 3.2 C35 Anode 2.1 C17 Anode 6.6 Anode 7.2 C31 C34 Anode 6.1 C12 C23 C53 J10 Led 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Anode 5.4 C6 Anode 6.0 C44 Anode 2.6 C1 C22 Anode 7.7 J13 Led 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Anode 5.3 C27 C43 C54 C21 Anode 1.3 J8 Led 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Anode 6.5 Anode 1.0 Anode 4.7 Anode 4.2 J11 Led 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Anode 2.0 Anode 7.1 Anode 2.5 Anode 3.7 C33 Anode 1.2 C11 Anode 5.2 C48 Anode 4.5 C52 C5 C16 C39 Anode 3.1 Anode 6.4 Anode 7.6 Anode 1.7 Anode 3.6 C42 J9 Led 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Anode 4.1 Anode 2.4 C25 C20 Anode 6.3 C37 Anode 1.6 Anode 7.0 Anode 2.3 Anode 1.1 Anode 7.5 J12 Led 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 C10 Anode 5.7 C51 Anode 3.5 C38 C4 C56 Anode 3.0 Anode 6.2 C9 C30C26 C24 Anode 5.1 C41 C3 C8 C15 C19 Anode 7.4 C32 Anode 4.3 Anode 1.5 C36 C47 Anode 2.2 C18 Anode 7.3 Anode 5.6 C46 C50 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -60- Các chân cathod theo thứ tự từ phải qua trái là: K12,K22,K32,K42,K52,K62,K72,K82 6. Khối Điều Khiển Trung Tâm Linh kiện gồm có: 01 Chip 89C51 (Cấu trúc bên trong được giới thiệu ở Chương II) 1 Mạch dao động thạch anh được kết nối như hình vẽ gồm có 1 thạch anh 12MHZ, 2 tụ 33p ổn định tần số dao động và xác định tần số cho mạch 1 mạnh reset được mắc như hình vẽ gồm có 1 công tắc reset, 1 tụ 10µF, một điện trờ 10K, 1 điốt bảo vệ 1N4007 VCC J8 USB 1 2 3 4 5 6 R23 10K RST C28 10uF/16V RST P2.0 Data C R3 RESISTOR SIP 9 1 23456789 GND C27 33p P0.5 J10 HEADER 8 1 2 3 4 5 6 7 8 P2.5 HEADER 8 1 2 3 4 5 6 7 8CLOCK VCC P0.2 P2.1 Y3 12Mhz P2.6 GND P0.6 VCC VCC GND P2.2 P2.7 U2 AT89C51 9 18 19 20 29 30 31 40 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 RST XTAL2 XTAL1 G N D PSEN ALE/PROG EA/VPP VC C P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 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/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 VCC P0.3 P0.7 X TA L1 VCC XTAL1 GND R22 4.7k P0.1 P2.3 GND XTAL2 C26 33p X TA L2 D6 1N4007 P0.4 D5 LED P0.0 P2.4 SW1 Reset Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -61- Hình 4.13: Khối điều khiển trung tâm Chip 89C51 là một hệ vi tính 8 bit đơn chíp CMOS có hiệu suất cao, công suất tiêu thụ nguồn thấp - Là IC có tính hợp trên đó hệ vi xử lý -có 40 chân - 4Kb ROM ,có thể ghi xóa 1000 lần - 128x8 bit Ram trong - 4 cổng vào ra 8 bit (32 đường xuất nhập) - 2 bộ định thời / đếm 16 bit, 1 cấu trúc ngắt 2 mức ưu tiên - Có 6 nguyên nhân ngắt - Có thể lập trình được qua công nối tiếp -Có tó210 bit được địa chỉ hóa -Dải tần số hoạt động từ 0MHz dến 24MHz 7. Nguyên lý toàn mạch 7.1.Linh kiện cần cho thiết kế này là: - 01 IC AT89C51 loại 40 chân PDIP - 07 IC 74HC595 (đây là bẩy IC dùng cho mạch giải mã cột) - 07 IC ULN2803 (là các IC được dùng ở khối đệm cột hay chính là khối thúc công suất cột) - 14 dế có 16 chân (dùng để cấy IC 74HC595 và IC ULN2803) - 14 bộ đế rắc cắm 7dùng cho board led , 7dùng cho board điều khiển và 7 đoạn cáp dùng để kết nối giữa hai board này. - 01 điện trở kéo 4,7k dùng để cấu hình cho Port o khi cần thiết là cổng vào Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -62- - 03 đế cắm 8 chân(chờ sẵn) được kết nối với các cổng còn lại của thiết kế dùng để phục vụ cho phát triển mở rộng kích thước board led. - 08 transistor 2N2222 (dung để làm khối đệm hay thúc công suất hàng) cách kết nối bộ đệm được trình bày ở thiết kế chi tiết khối đệm(sơ đồ nguyên lý) - 08 điện trở 1k dùng trong khối đệm hàng. - 16 điện trở 150Ω dùng trong khối đệm hàng. - 01 công RESET. -01 tụ 10µF/16V dùng trong mạch reset. - 01điện trở 10k, 01`điện trở 4,1k dùng trong mạch reset. - 05 diot 1N4007 1A dùng trong mạch reset và chỉnh lưu cầu. - 01thạch anh 12Mhz dùng trong mạch giao động. -02 tụ 33p dùng trong mạch giao động. - 02 tụ 470µF/25V, 01 tụ100µF/16V, 01 tụ 104 và tất cả các tụ này được dùng trong khối nguồn. -01 điện trở 100Ω(dùng cho khối nguồn) - 01 IC ổn áp LM7805C/TO dùng trong khối ngồn đầu ra của IC này là 5v/DC - 01 biến áp 220vAC/9Vac điện áp 9v/AC này cáp tới cầu chỉnh lưu - 01 rắc USB dược gắn vào đường nguồn cấp 5V/DC cho board mạch điều khiển, để ta có thể sử nguồn từ cổng USB của máy tính. - 01 rắc cắm được gắn vào đưởng nguồn 9V/AC ,(rắc này lấy điện áp 9V/AC cấp cho mạch chỉnh lưu cầu. Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -63- - 14 đế cắm 24 chân để phục vụ cho việc gắn các ma trận led (8x8) vào board led thành ma trận led( 8x56).Việc dùng đế cắm 2 4 chân là vì bảng led(8x8) có trúc 8chân anode và 16 chân cathod gồm hai mầu xanh, đỏ .Trong thiết kế này tôi chỉ quan tâm đến mầu đỏ có nghĩa còn thừa 8 chân mầu xanh. - 07 ma trận led(8x8) có24 chân để ghép thành ma trận (8x56) 7.2. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch và công cụ thiết kế mạch in -Giao diện phần mềm hỗ trợ thiết kế sơ đồ nguyên lý ORCAD.9.2 dùng CARTURE CIS Hình 4.14: Giao diện ORCAD 9.2 CARTURE CIS Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -64- -Giao điện phần mềm hỗ trợ thiết kế chuyển mạch nguyên lý sang mạch in bằng ORCAD 9.2 dùng LAYOUT PLUS Hình 4.15: Giao diện ORCAD 9.2 LAYOUT PLUS Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -65- Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -66- GND GND C32 C35 C31 P0.1 C4 C33-C40 Anode 4 C7 Anode 4 C R3 RESISTOR SIP 9 1 23456789 C12 C53 GND VCC C36 Anode 3 P0.6 RC6 1K QC7 2N2222 Anode 5 Anode 3 C12 VCC Anode 3 VCC C50 J13 Led 2 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 VCC C42 C41 Anode 6 RC15 K100 RC4 1K U151 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH SW1 Reset C17 Anode 2 J10 HEADER 8 1 2 3 4 5 6 7 8 C27 33p C55 Anode 0 Anode 0 C55 CLOCK RC14 K100 RC3 1K QC4 2N2222 C16 C24 C46 P2.5 RC16 K100 P2.6 GND C27 C47 C22 RC12 K100 RC9 K100 HEADER 8 1 2 3 4 5 6 7 8 C25-C32 C50 Anode 7 U157 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 VCC GND C19 Anode 1 P2.1 C8 C3 C27 Anode 2 CLOCK Anode 2 Anode 2 C56 U153 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 U146 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH U156 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C31 C34 C8 C32 P0.7 C11 CLOCK Anode 5 Anode 7 Anode 3 Anode 6 C39 C13 C37 C16-C24 C41-C48 Anode 6 Anode 6 C32 104 P0.4 P2.1 C18 C42 C3 C33-C40 VCC VCC C54 Anode 5 Y3 12Mhz P2.6 C23 C26 C46 GND C23 C47 P2.5 C9-C16 Anode 4 VCC GND VCC C18 C41 C28 C49-C56 C4 D10 1N4007 Anode 1 Anode 1 RC2 1K XT A L2 U147 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH RC13 K100 C15 C33 C33 Anode 0 Anode 0 C9 QC5 2N2222 J14 Led 3 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 C25-C32 CLOCK C49 Anode 4 GND C38 Anode 7 Anode 6 P2.0 C7 C16-C24 C38 GND C14 C57-C64 Anode 3 Anode 3 R23 10K C43 P2.2 D6 1N4007 Anode 3 C2 C10 C30 C19 QC1 2N2222 C53 Anode 0 C49 C22 C48 P2.7 U148 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH P2.4 C9-C16 C25 C45 C24 P0.0 Anode 7 Anode 7 U2 AT89C51 9 18 19 20 29 30 31 40 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 RST XTAL2 XTAL1 G N D PSEN ALE/PROG EA/VPP V C C P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 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/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 Anode 0 R24 K100W D9 1N4007 VCC C5 C29 RST Anode 2 XTAL1 Anode 2 D8 1N4007 C14 Anode 1 C31 100uF/16V VCC C34 Anode 5 CLOCK Anode 5 C52 XT A L1 VCC Anode 5 RC10 K100 D7 1N4007 Anode 4 C17 C37 VCC C15 C39 Data C6 GND Anode 6 U149 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH Anode 6 R22 4.7k QC6 2N2222 P2.3 Anode 0 U145 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH Anode 4 C9 C29 C44 J12 Led 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 J11 Jack AC 1 2 C1 Anode 1 C10 J15 Led 4 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 C52 Anode 1 QC3 2N2222 VCC P0.5 C21 VCC C44 C25 J17 Led 6 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 P2.3 Anode 4 RC7 1K CLOCK Anode 4 VCC G N D Anode 7 C20Anode 3 Anode 3 XTAL2 C13 GND C35 Anode 2 Data C1 U155 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 CLOCK Anode 0 Anode 0 C51 U158 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 C30 470uF/25V RC11 K100 RC8 1K J16 Led 5 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 Anode 5 QC8 2N2222 RC1 1K C26 33p C5 VCC C36 GND C6 C30 Anode 7 Anode 7 D5 LED VCC C45 P2.4 Anode 7 C48 C11 GND C51 Anode 2 Anode 2 QC2 2N2222 Anode 1 VCC U154 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 GND C43 C16 C40 P0.2 Anode 5 Anode 5 U150 74HC595 9 10 13 14 11 12 15 1 2 3 4 5 6 7 SDO CLR G SDI SRCLK RCLK QA QB QC QD QE QF QG QH C56 RC5 1K VCC U160 LM7805C/TO 1 3 IN OUT C29 470uF/25V C28 C21 C54 U159 ULN2803 10 1 2 3 4 5 6 7 8 18 17 16 15 14 13 12 11 COM IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8C28 10uF/16V P2.7 VCC C49-C56 Anode 6 J8 USB 1 2 3 4 5 6 RST VCC Anode 6 P0.3 C20 C40 C26 P2.2 C41-C48 CLOCK Anode 1 C2 Anode 1 J9 HEADER 8 1 2 3 4 5 6 7 8 J18 Led 7 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 P2.0 Anode 4 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -67- Hình 4.16: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 7.3.Board điều khiển (mạch đồng 2 lớp). Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -68- Hình 4.17: Board điều khiển (mạch In 2 lớp) Hình 4.18: Board mạch sơ đồ chân 7.4. Board hiển thị (mạch đồng khối hiển thị) Hình 4.19: Board hiển thị (mạch In) Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -69- 7.5. Nguyên lý hoạt động của toàn mạch: --Bảng đèn trong thiết kế này gồm có 7ma trận LED 8x8, tức là bảng đèn gồm có 8 hàng và 56 cột -Để dữ liệu từ vi điều khiển đưa ra hiển thị được trên bảng đèn theo một trật tự nhất định (hiển thị đúng chữ hoặc đúng hình ảnh) thì dữ liệu gửi ra này phải được đồng bộ với tín hiệu quét cột. --Khi dữ liệu từ ô nhớ đầu tiên gởi ra bảng đèn thì chỉ có cột đèn đầu tiên là được phép sáng (có sự cho phép của tín hiệu quét cột), các cột còn lại không được phép sáng (không có sự cho phép của tín hiệu quét cột). Tương tự như thế, khi dữ liệu từ ô nhớ thứ hai gởi ra thì chỉ có cột thứ hai của bảng đèn là được phép sáng, các cột còn lại thì không, cho đến cột thứ 56 được hiển thị dữ liệu từ ô nhớ thứ 56 Đây được tính là một lần quét Như vậy, xét tại một thời điểm nhất định thì chỉ có một cột LED được phép sáng (LED nào trong cột được phép sáng thì do dữ liệu từ vi điều khiển gởi đến qua Port P2 quyết định). Nhưng do quét với tần số cao và nhờ vào sự lưu ảnh của mắt mà ta thấy được các chữ một cách liên tục, không bị chớp tắt. --Sau khi quét 56 ô nhớ lưu giữ trong bộ nhớ ROM của vi điều khiển đủ lâu (đủ thời gian để người xem có thể đọc được chữ trên bảng đèn, bằng cách quét đi quét lại nhiều lần) thì vi điều khiển sẽ điều khiển chuyển sang quét 56 ô nhớ kế tiếp (dữ liệu được dịch đi một ô nhớ). Khi dịch chuyển dữ liệu ở các ô nhớ thì hiển thị trên bảng đèn sẽ tạo cho ta cảm giác như các chữ dịch đi một cột. Khi ô nhớ cuối cùng trong bảng dữ liệu được truy xuất, vi điều khiển sẽ quay trở lại truy xuất ô nhớ đầu tiên. Quá trình cứ thế tiếp tục và ta sẽ thấy được dòng chữ di chuyển trên bảng đèn. Và dòng chữ sẽ được chạy vòng. Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -70- IV. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN 1.Nguyên lý hoạt động Theo nguyên lý và thiết kế phần cứng của mạch quảng cáo, chúng ta sẽ xây dựng thuật toán cho chương trình điều khiển để nạp vào vi điều khiển AT89C51. Trong sơ đồ nguyên lý, dữ liệu từ Port 2 sẽ được xuất ra hàng, còn Port3 sẽ có chân được sử dụng làm chân địa chỉ đưa vào IC 74HC595 để tiến hành giải mã cột. Như vậy mục đích của chương trình sẽ là . - Điều khiển các cột (dịch các cột để đảm bảo tại mỗi thời điểm chỉ có một cột được phép sáng, và sáng theo thứ tự). - Đồng thời với việc điều khiển cột là xuất dữ liệu ra hàng tương ứng, để hiện chữ (dữ liệu đã được nhập từ trước trong bộ nhớ ROM của 89C51) - Điều khiển quét Led, tạo hình ảnh liên tục - Điều khiển để dòng chữ chạy từ phải qua trái Đầu tiên cần phải khai báo dữ liệu (nạp dữ liệu vào các ô nhớ của Rom 8951) theo từng byte, mỗi byte chính là mã của một cột (gồm 8 led), khi byte đó được xuất ra ứng với cột được phép sáng thì với bít 1 led sẽ sáng, bít 0 led sẽ tắt. Các byte này sẽ được cất vào các ô nhớ liên tiếp của bộ nhớ Rom của vi điều khiển 8951, khi chúng ta muốn truy xuất dữ liệu thì chỉ việc truy xuất vào các ô nhớ đã đánh địa chỉ. Dữ liệu được truy xuất, đưa ra Port 0 để hiển thị chữ bằng cách sau: Theo nguyên tắc: địa chỉ = bộ đếm + con trỏ Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -71- Con trỏ mà chúng ta sử dụng ở đây là con trỏ dữ liệu DPTR. Đầu tiên con trỏ sẽ được đặt ở địa chỉ đầu bảng dữ liệu, bộ đếm là đếm địa chỉ offset , chúng ta sẽ dùng thanh chứa A chứa địa chỉ này. Và lệnh sau sẽ truy xuất vào dữ liệu: MOVC A, @A+DPTR Khi đó chỉ việc xuất dữ liệu từ thanh chứa A ra Port 2 là được. Ở đây bộ đếm được dùng là bộ đếm giảm, giá trị thanh chứa được gán đầu tiên là 56 cột (56 byte dữ liệu ) sẽ được quét rất nhanh và quét làm nhiều lần để mắt ta có thể thấy được hình ảnh một cách rõ nét ( hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc ). Khi quét xong số lần quét đã định, con trỏ sẽ tăng lên 1, và công việc sẽ được lặp lại. Lúc đó hình ảnh sẽ dịch chuyển (đó là do dữ liệu đã dịch đi ). Khi con trỏ đến một vị trí mà dữ liệu đã được truy xuất hết, chúng ta sẽ đặt nó quay trở về vị trí ban đầu. Và công việc cứ thế được lặp lại. Trên bảng quảng cáo chúng ta sẽ được thấy một dòng chữ chạy từ phải qua trái, rồi mất đi và lại hiện ra Đồng thời với việc xuất dữ liệu ra hàng chúng ta cũng phải tạo một bộ đếm 56 để giải mã cột, bộ đếm hoạt động gần như cùng lúc với xuất dữ liệu. 2. Lưu Đồ Thuật Toán Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -72- N N Bắt đầu Thiết lập các trạng thái ban đầu Thiết lập con trỏ dữ liệu DPTR Truy xuất bảng dữ liệu Xuất dữ liệu quét cột Kiểm tra hết khung hình Tăng con trỏ dữ liệu DPTR để dịch ảnh tạo cảm giác chữ trôi trên bảng đèn Kiểm tra hết nội dung quảng cáo Kết thúc N Xuất dữ liệu ra hàng Kiểm tra RESET Y Y Y Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -73- 3.Chương trinh và nạp chương trình cho chíp AT89C51 Giao diện phần KEIL Hình 4.20: Giao diện phần KEIL Dùng mạch nạp ROM và chạy chương trình proload V2.1 for 89series programmer của hãng Sun Rom chương trình được down load trrực tiếp từ Web của hãng Sun Rom. surom.com-Dùng phần mềm Keil mởFile để viết chương trình tên chương trrinh phải có đuôi Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -74- - asm nếu viết bằng hợp ngữ ,nếu viết bằng ngôn ngữ c thì tên chương trình phải có đuôi .c - Chương trrình được viết thành công ta tiến hành dịch sang file hex ,rồi nạp vào ROM trên chíp AT89c51 -Mạch nạp chương trình cho ROM trên chíp AT89... có ảnh dưới đây -Hình ảnh nạp thành công chương trình điều khiển hiển thị dòng chữ (KHOA ĐIEN TU VIEN THONG ĐAI HOC BACH KHOA HA NOI ) trôi từ trái qua phải - Chương trình có kich thước là:393 byte Hình 4.21: Giao diện hỗ trợ mạch nạp chương trình cho ROM/CHIP AT89C51 Từ nguyên lý hoạt động và lưu đồ thuật toán ta có thể xây dựng chương trinh ASSEMBLY sau đây là mã nguồn của chương trình Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -75- Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -76- CHƯƠNG TRÌNH CHẠY DÒNG CHỮ QUẢNG CÁO CHAR EQU P2 CLOCK EQU P3.7 INPUT EQU P3.6 ; THIET LAP 1 MOV R4, # 38H AGAIN: SETB INPUT CLR CLOCK CPL CLOCK MOV R4,#38 DJNZ R4,AGAIN ;----------------------------- SCAN: MOV DPTR,#DU_LIEU MOV R0,#255 ;DO DAI DU LIEU ;----------------------------- ;XU LY TROI SCAN1: INC DPTR MOV 30H,DPH ;SAVE DPTR MOV 31H,DPL ;QUYET LAP LAI Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -77- SCAN2: MOV R2,#20 ;SO LAN QUYET ;------------------------------ SCAN3: Setb INPUT ;CHUYEN 0 VAO CLR CLOCK CPL CLOCK MOV R3,#57 ;SO LAN DICH SCAN4: MOV A,#0 ;CHUYEN DU LIEU MOVC A,@A+DPTR MOV CHAR,A CALL DELAY INC DPTR Clr INPUT ;CHUYEN 1 VAO CLR CLOCK CPL CLOCK ;------------------------------ DJNZ R3,SCAN4 ;QUYET LAI DOAN ;------------------------------ MOV DPH,30H MOV DPL,31H ;LOAD DPTR DJNZ R2,SCAN3 ;------------------------------ Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -78- DJNZ R0,SCAN1 JMP SCAN ;QUYET VO HAN ;------------------------------ ;CHUONG TRINH CON DELAY: PUSH 05 PUSH 06 MOV R6,#10 ; Tre theo R6 LOOP1: MOV R5,#10 ; DJNZ R5,$ DJNZ R6,LOOP1 POP 06 POP 05 RET ;----------------------------- ;DOAN DU LIEU ;HIEN THI DONG CHU:' Khoa dien tu vien thong dai hoc bach khoa ha noi' DU_LIEU: DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -79- DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 0,0,0,0,0,0 DB 7FH,08H,14H,22H,41H ;CHU_K: DB 0 DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O DB 0 DB 7CH,06H,05H,06H,7CH;CHU_A DB 0,0,0,0 DB 08H,7FH,49H,41H,3EH ;CHU_D DB 0 DB 41H,7FH,41H ;CHU_I: DB 0 DB 7FH,49H,49H,49H;,49H ;CHU_E: DB 0 DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N: DB 0,0,0,0 DB 01H,01H,7FH,01H,01H ;CHU_T: DB 0 DB 3FH,40H,40H,40H,3FH ;CHU_U: DB 0,0,0,0 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -80- DB 1FH,20H,40H,20H,1FH ;CHU_V: DB 0 DB 41H,7FH,41H ;CHU_I: DB 0 DB 7FH,49H,49H,49H;,49H ;CHU_E: DB 0 DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N: DB 0,0,0,0 DB 01H,01H,7FH,01H,01H ;CHU_T: DB 0 DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O: DB 0 DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N: DB 0 DB 3EH,41H,49H,3AH,08H ;CHU_G: DB 0,0,0,0 DB 08H,7FH,49H,41H,3EH ;CHU_D DB 0 DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A DB 0 DB 41H,7FH,41H ;CHU_I: DB 0,0,0,0 DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O: DB 0 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -81- DB 3EH,41H,41H,41H,22H ;CHU_C: DB 0,0,0,0 DB 7FH,49H,49H,49H,36H ;CHU_B: DB 0 DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,22H ;CHU_C: DB 0 DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0,0,0,0 DB 7FH,08H,14H,22H,41H ;CHU_K: DB 0 DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O DB 0 DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A DB 0,0,0,0 Board DB 7FH,08H,08H,08H,7FH ;CHU_H: DB 0 DB 7CH,06H,05H,06H,7CH ;CHU_A DB 0,0,0,0 DB 7FH,04H,08H,10H,7FH ;CHU_N: DB 0 DB 3EH,41H,41H,41H,3EH ;CHU_O: DB 0 DB 41H,7FH,41H ;CHU_I: DB 0 DB 0,0,0,0,0,0 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -82- DB 0,0,0,0,0,0 END 4. Kết quả hệ thống quảng cáo Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -83- Hình 4.22: Kết quả sản phẩm KẾT LUẬN Sau thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp với sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong bộ môn CNĐT, đặc biệt là sự chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của thầy Phạm Mạnh Hùng cùng những cố gắng của bản thân Tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp thiết kế Hệ Thống Quảng Cáo dùng vi điều khiển AT89C51. Đánh giá kết quả thực hành ứng dụng vi điều khiển AT89C51. Vì thời gian hạn chế,mà khối lượng công việc phải thực hiện của đề tài thì rất nhiều, cộng với sự hiểu biết của Tôi về họ vi điều khiển 8051 còn hạn hẹp.Cho nên kết quả mới chỉ đạt được ở mức thí nghiệm. Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -84- Tuy nhiên với sản phẩm này vẫn chỉ là mô hình thí nghiệm. Vậy để phát triển đề tài thành sản phẩm tiêu dùng thực sự yêu thích, Tôi rất mong được sự chỉ bảo của các Thầy Cô và bạn bè. Những hướng phát triển cho đề tài - Mở rộng kích thước bảng Led theo yêu cầu sử dụng. - Khối hiển thì sẽ hiển thị các mầu sắc khác nhau. - Có nhiều chế độ chạy khác nhau . - Kết nối với máy tính để tiện cho việc thay đổi nội dung chương trình. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành chân thành nhất tới Thầy Phạm Mạnh Hùng - Giảng viên hướng dẫn trực tiếp cùng toàn thể các Thầy Cô trong khoa Điện tử Viễn thông và Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại Trường đại học Bách khoa Hà Nội. TÀI LIỆU THAM KHẢO • Họ vi điều khiển 8051 Tác giả: Tống văn On, Hoàng Đức Hải • Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051 Tác giả: Nguyễn Tăng Cường, Phạm Quốc Thắng Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -85- • Website www.diendandientu.com Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -86- MỤC LỤC MỞ ĐẦU .............................................................. Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỌ VI XỬ LÝ 8051 .......................................... 1 I. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN HỌ VI XỬ LÝ 8051 .............................. 1 1.Tóm tắt về lịch sử của 8051. ............................................................................... 1 2. Bộ ví điều khiển 8051 ........................................................................................ 2 3. Sơ đồ khối chung của họ vi điều khiển 8051 ..................................................... 2 II. THÀNH VIÊN HỌ VI XỬ LÝ 8051 ....................................................... 3 1. Bộ vi điều khiển 8052: ....................................................................................... 3 2. Bộ vi điều khiển 8031: ....................................................................................... 4 3. Các bộ vi điều khiển 8051 từ các hãng khác nhau. ............................................ 5 3.1. Bộ vi điều khiển 8751 ..................................................................................... 5 3.2. Bộ vi điều khiển AT8951 từ Atmel Corporation. ............................................ 5 3.3. Bộ vi điều khiển DS5000 từ hãng Dallas Semiconductor. .............................. 6 3.4. Phiên bản OTP của 8051. ............................................................................... 8 3.5. Họ 8051 từ Hãng Philips ................................................................................ 8 CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51……………………….12 1. Sơ Đồ Khối Của Vi Điều Khiển AT89C51 ....................................................... 9 2. Đặc Tinh Của AT89C51 .................................................................................. 10 3. Sơ đồ chân và chức năng các chân của CHIP 89C51 ...................................... 11 4. Cấu trúc của PORT xuất/nhập. ........................................................................ 15 5. Tổ chức bộ nhớ................................................................................................. 17 6. Hoạt Động Của Thanh Ghi TIME .................................................................... 28 7. Bộ Đềm Chương Trinh Và Không Gian ROM Của 8051 ............................... 33 CHƯƠNG III: CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ CỦA 8051 ................................ 39 I CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ TỨC THỜI VÀ THEO THANH GHI .. 39 1 Chế độ đánh địa chỉ tức thời ............................................................................. 39 2. chế độ đánh địa chỉ theo thanh ghi: .................................................................. 39 II. TRUY CẬP BỘ NHỚ SỬ DỤNG CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ KHÁC NHAU ............................................................................................. 40 1 Chế độ đánh địa chỉ trực tiếp. ........................................................................... 40 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -87- 2 Các thanh ghi SFSR và các địa chỉ của chúng. ................................................. 41 3 Ngăn xếp và chế độ đánh địa chỉ trực tiếp. ...................................................... 44 4 Chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. ........................................................... 44 5. ưu điểm của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi. ...................................... 45 6. Hạn chế của chế độ đánh địa chỉ gián tiếp thanh ghi trong 8051. ................... 45 7. Chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số và truy cập bộ nhớ ROM trên chíp. .............. 45 8 Bảng xắp xếp và sử dụng chế độ đánh địa chỉ theo chỉ số. .............................. 46 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG ................................................................................ 46 I. Bài toán: ................................................................................................... 46 II. Sơ dồ khối và các chức năng của hệ quảng cáo ..................................... 46 1.Sơ dồ khối của hệ quảng cáo ............................................................................. 46 2.Chức năng các khối ........................................................................................... 47 III . THIẾT KẾ CHI TIẾT CÁC KHỐI ...................................................... 48 1.Thiết kế chi tiết khối nguồn .............................................................................. 48 2. Thiết thiết khối đệm hàng ............................................................................... 49 3. Thiết kế khối giải mã cột chi tiết (quét cột) .................................................... 50 4. Khối thúc công xuất cột (đệm ngõ ra cộT) ...................................................... 54 5. khối hiển thị ...................................................................................................... 57 6. Khối Điều Khiển Trung Tâm ........................................................................... 60 7. Nguyên lý toàn mạch ...................................................................................... 61 7.1. Linh kiện cần cho thiết kế..................................................................... 61 7.1. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch và công cụ thiết kế mạch in ..................... 63 7.2.Board điều khiển(mạch đồng 2 lớp)...................................................... 67 7.3. Board hiển thị (mạch đồng khối hiển thị) ............................................ 68 7.4. Nguyên lý hoạt động của toàn mạch:................................................... 69 IV. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN ...................... 70 1.Nguyên lý hoạt động ......................................................................................... 70 2. Lưu Đồ Thuật Toán .......................................................................................... 71 3.Chương trinh và nạp chương trình cho chíp AT89C51 .................................... 73 4. Kết quả ............................................................................................................. 82 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 79 Tổng quan Vi điều khiển họ 8051 Đồ án tốt nghiệp Hoàng Quang Lý -88- TÀI LIỆU THAM KHẢO