Đồ Án Thiết kế thi công mạch quang báo sử dụng vi điều khiển AT89S52

Đây là đề tài Đồ án tốt nghiệp của chính mình thực hiện, mạch chạy thành công, ổn định, trong file đính kèm có đầy đủ Layout, Mô phỏng, Code, Thư viện linh kiện tạo mới, toàn bộ linh kiện rất dễ thực hiện vì có sẵn trên thị trường. Đồ án này mình thực hiện và hoàn thành vào tháng 1/2013. Sau đây là vài thông tin về đồ án của mình, các bạn tham khảo và tải file đính kèm nhé. Toàn bộ mình đã nén vào file .rar và Upload đầy đủ, nếu cần gì thêm mình sẽ hỗ trợ các bạn chẳng hạn như hướng dẫn viết code, v.v .
CHÚC CÁC BẠN THỰC HIỆN THÀNH CÔNG!
P/s: Đồ án này mình bảo vệ được 8,5 điểm.
==================================
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
–¯¬¯—

LỜI CAM ĐOAN
Em tên là : Hồ Văn Thuận
Lớp : 07DT1
Khoa : Điện tử - Viễn thông
Trường : Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng
Em xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hoặc công trình đã có từ trước.
Đà Nẵng, ngày 10 tháng 01 năm 2013
Sinh viên
Hồ Văn Thuận



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1. Lý do chọn đề tài 1
2. Phương pháp thực hiện đồ án. 2
3. Kết quả đạt được. 2
4. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp. 2
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051. 3
1.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG 3
1.2. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051. 3
1.2.1. Tóm tắt về lịch sử của 8051. 3
1.2.2. Bộ vi điều khiển 8051. 4
1.2.3. Sơ đồ khối chung của họ vi điều khiển 8051. 4
1.3. THÀNH VIÊN CỦA HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051. 5
1.3.1. Bộ vi điều khiển 8052. 5
1.3.2. Bộ vi điều khiển 8031. 6
1.3.3. Các bộ vi điều khiển từ các hãng khác nhau. 6
1.3.3.1. Bộ vi điều khiển 8751. 6
1.3.3.2. Bộ vi điều khiển AT8951. 6
1.3.3.3. Bộ vi điều khiển DS5000 từ hãng Dallas Semiconductor. 8
1.3.3.4. Phiên bản OTP của 8051. 9
1.3.3.5. Họ 8051 từ hãng Philips. 9
1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 9
Chương 2. GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52. 10
2.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG 10
2.2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ AT89S52. 10
2.2.1. Sơ đồ khối và chức năng các khối của họ 8051. 11
2.2.2. Sơ đồ chân của AT89S52. 12
2.2.3. Sơ đồ cấu trúc AT98S52. 13
2.3. SƠ LƯỢC VỀ CÁC CHÂN IC AT89S52. 14
2.3.1. Port 0. 14
2.3.2. Port 1. 14
2.3.3. Port 2. 14
2.3.4. Port 3. 15
2.3.5. Chân /PSEN (Program Store Enable). 15
2.3.6. Chân ALE (Address Latch Enable). 15
2.3.7. Chân /EA (External Access). 16
2.3.8. Chân RST (Reset). 16
2.3.9. Xtal1, Xtal2. 16
2.3.10. Vcc, Gnd. 16
2.4. CÁC TẬP LỆNH VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051. 16
2.4.1. Nhóm lệnh xử lý số học. 17
2.4.2. Nhóm lệnh Logic. 18
2.4.3. Nhóm lệnh chuyển dữ liệu. 20
2.4.4. Nhóm lệnh chuyền điều khiển. 21
2.4.5. Nhóm lệnh rẽ nhánh. 22
2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 23
Chương 3. TỔNG QUAN VỀ LED VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN LED 24
3.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG 24
3.2. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LED 24
3.2.1. Lịch sử hình thành đèn Led. 24
3.2.2. Khái niệm về Led. 25
3.2.3. Hoạt động của đèn Led. 25
3.2.4. Ưu, nhược điểm của đèn Led. 26
3.2.4.1. Ưu điểm 26
3.2.4.2. Nhược điểm 27
3.2.5. Ứng dụng của đèn Led. 27
3.3. NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED MATRIX 28
3.3.1. Cấu tạo Led Matrix. 28
3.3.2. Cơ sở lý thuyết 28
3.3.3. Nguyên lý hoạt động. 29
3.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED 30
3.4.1. Điều khiển Led đơn. 30
3.4.1.1. Cho led sáng khi Vi điều khiển ở mức 0. 31
3.4.1.2. Cho led sáng khi Vi điều khiển xuất ở mức 1. 31
3.4.1.3. Cho led sáng khi sử dụng cổng đệm dòng. 32
3.4.2. Điều khiển Led Matrix. 32
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 34
Chương 4. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN MẠCH QUANG BÁO HIỂN THỊ TRÊN LED MATRIX 35
4.1. GIỚI THIỆU BÀI TOÁN THIẾT KẾ 35
4.2. SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG MỖI KHỐI 35
4.2.1. Sơ đồ khối mạch quang báo. 35
4.2.2. Chức năng các khối 36
4.2.2.1. Khối điều khiển trung tâm 36
4.2.2.2. Khối xuất dữ liệu và đệm dòng hàng. 36
4.2.2.3. Khối giải mã cột (quét cột). 36
4.2.2.4. Khối hiển thị 36
4.2.2.5. Khối nguồn. 36
4.3. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC KHỐI 37
4.3.1. Khối điều khiển trung tâm 37
4.3.2. Khối xuất dữ liệu và đệm dòng hàng. 38
4.3.3. Khối quét cột 40
4.3.3.1. Sơ đồ nguyên lý. 40
4.3.3.2. IC 74HC595. 41
4.3.3.3. IC ULN 2803. 43
4.3.4. Khối hiển thị 45
4.3.5. Khối nguồn. 46
4.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 47
Chương 5. THI CÔNG MẠCH QUANG BÁO HIỂN THỊ TRÊN LED MATRIX 48
5.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG 48
5.2. THI CÔNG KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM . 48
5.2.1. Linh kiện khối điều khiển trung tâm 48
5.2.2. Mạch in khối điều khiển trung tâm 48
5.2.3. Kiểm tra khối điều khiển trung tâm 49
5.3. THI CÔNG KHỐI XUẤT DỮ LIỆU VÀ ĐỆM DÒNG HÀNG 50
5.3.1. Linh kiện trong khối xuất dữ liệu và đệm dòng hàng. 50
5.3.2. Mạch in khối mạch xuất dữ liệu và đệm dòng hàng. 50
5.3.3. Kiểm tra khối mạch xuất dữ liệu và đệm dòng hàng. 51
5.4. THI CÔNG KHỐI QUÉT CỘT 52
5.4.1. Linh kiện trong khối quét cột 52
5.4.2. Mạch in khối quét cột 52
5.4.3. Kiểm tra khối quét cột 54
5.5. THI CÔNG KHỐI HIỂN THỊ 55
5.5.1. Linh kiện trong khối hiển thị 55
5.5.2. Mạch in khối hiển thị 57
5.5.3. Kiểm tra khối hiển thị 58
5.6. THI CÔNG KHỐI NGUỒN 59
5.6.1. Linh kiện khối nguồn. 59
5.6.2. Mạch in khối nguồn. 59
5.6.3. Kiểm tra khối nguồn. 59
5.7. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN 60
5.7.1. Cơ sở viết chương trình cho vi điều khiển. 60
5.7.2. Lưu đồ thuật toán. 61
5.7.3. Mã nguồn chương trình. 64
5.8. KẾT LUẬN CHƯƠNG 74
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. 75
Kết luận. 75
Những hướng phát triển đề tài 75



DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Bố trí bên trong của sơ đồ khối 8051. 4
Hình 2.1. Sơ đồ khối của họ 8051. 11
Hình 2.2. Sơ đồ chân của AT89S52. 12
Hình 2.3. Sơ đồ cấu trúc IC AT89S52. 13
Hình 3.1. Ghép các led đơn thành ma trận led. 28
Hình 3.2. Cấu tạo Led matrix 8x8. 28
Hình 3.3. Led đơn sáng khi vi điều khiển ở mức logic 0. 31
Hình 3.4. Led đơn sáng khi vi điều khiển ở mức logic 1. 31
Hình 3.5. Ma trận led hiển thị một phần chữ ADIDAS. 32
Hình 4.1. Sơ đồ khối mạch quang báo. 35
Hình 4.2. Sơ đồ nguyên lý khối mạch trung tâm 37
Hình 4.3. Sơ đồ nguyên lý khối mạch xuất dữ liệu và đệm dòng hàng. 39
Hình 4.4. Sơ đồ nguyên lý khối mạch quét cột 40
Hình 4.5. Sơ đồ chân của IC 74HC595. 41
Hình 4.6. Giản đồ thời gian quá trình truyền dữ liệu. 43
Hình 4.7. Sơ đồ chân IC ULN 2803. 44
Hình 4.8. Sơ đồ nguyên lý khối mạch hiển thị 45
Hình 4.9. Sơ đồ nguyên lý khối mạch nguồn. 46
Hình 5.1. Mạch in khối điều khiển trung tâm 48
Hình 5.2. Mô phỏng 3D khối điều khiển trung tâm 49
Hình 5.3. Mạch in khối xuất dữ liệu và đệm dòng hàng. 50
Hình 5.4. Mô phỏng 3D khối xuất dữ liệu và đệm dòng hàng. 50
Hình 5.5a. Mạch in khối quét cột 52
Hình 5.5b. Mạch in khối quét cột 53
Hình 5.6a. Mô phỏng 3D khối quét cột 54
Hình 5.6b. Mô phỏng 3D khối quét cột 54
Hình 5.7. Sơ đồ chân tự tạo Led matrix 2 màu 24 chân. 56
Hình 5.8. Mạch in khối hiển thị 57
Hình 5.9. Mô phỏng 3D khối hiển thị 58
Hình 5.10. Mạch in khối nguồn. 59
Hình 5.11. Mô phỏng 3D khối mạch nguồn. 59
Hình 5.12. Lưu đồ thuật toán chương trình chính. 61
Hình 5.13. Lưu đồ thuật toán chương trình con chạy chữ màu đỏ. 62
Hình 5.14. Lưu đồ thuật toán chương trình con chạy chữ màu xanh. 63



DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các đặc tính của 8051 đầu tiên. 4
Bảng 1.2. So sánh các đặc tính của các thành viên họ 8051. 5
Bảng 1.3. Các phiên bản của 8051 từ Atmel (Flash ROM). 7
Bảng 1.4. Các phiên bản 8051 với tốc độ khác nhau của Atmel 7
Bảng 1.5. Các phiên bản 8051 từ hãng Dallas Semiconductor. 8
Bảng 1.6. Một số thành viên của họ 8051. 9
Bảng 2.1. Chức năng các chân của Port 3. 15
Bảng 4.1. Thông số BJT 2SA1013. 38
Bảng 4.2. Một số thông số của IC ULN 2803. 44
Bảng 5.1. Kết nối các chân trong led matrix 2 màu 24 chân. 56



CÁC TỪ VIẾT TẮT
[TABLE="width: 577"]
[TR]
[TD]ADC
[/TD]
[TD]Analog to Digital Converter
[/TD]
[TD]Chuyển đổi tương tự sang số
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]BJT
[/TD]
[TD]Bipolar junction transistor
[/TD]
[TD]Linh kiện bán dẫn lưỡng cực
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]CPU
[/TD]
[TD]Central Processing Unit
[/TD]
[TD]Đơn vị điều khiển trung tâm
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]DAC
[/TD]
[TD]Digital to Analog Converter
[/TD]
[TD]Chuyển đổi số sang tương tự
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]I/O
[/TD]
[TD]Input/Output
[/TD]
[TD]Vào/ra
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]IC
[/TD]
[TD]Integrated-Circuit
[/TD]
[TD]Mạch tích hợp
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Nxb
[/TD]
[TD][/TD]
[TD]Nhà xuất bản
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]OTP
[/TD]
[TD]One Time Programmable
[/TD]
[TD]Khả trình một lần
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]PIC
[/TD]
[TD]Programmable Intelligent Computer
[/TD]
[TD]Máy tính khả trình thông minh
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]RAM
[/TD]
[TD]Random Access Memory
[/TD]
[TD]Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]ROM
[/TD]
[TD]Read Only Memory
[/TD]
[TD]Bộ nhớ chỉ đọc
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]RTC
[/TD]
[TD]Read Time Clock
[/TD]
[TD]Đồng hồ thời gian thực
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]VĐK
[/TD]
[TD][/TD]
[TD]Vi điều khiển
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]



MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển đi lên các doanh nghiệp thuộc nhiều thành phần, trong mọi lĩnh vực rất cần một chỗ đứng trên thị trường, đặc biệt là vấn đề quảng bá sản phẩm của mình để tăng tính cạnh tranh. Trong đó một hình thức đóng vai trò hết sức quan trọng cho sự thành công đối với doanh nghiệp chính là nhờ vào quảng cáo.
Quảng cáo luôn là một trong các vấn đề đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của một công ty, doanh nghiệp hay thậm chí là của một cửa hàng. Quảng cáo tốt sẽ đem lại nhiều lợi ích to lớn. Cũng chính vì vậy mà không ngạc nhiên khi hàng năm các doanh nghiệp đã đầu tư rất nhiều vào vấn đề này. Một trong những biện pháp được ưa dùng hiện nay đó là sử dụng bảng quảng cáo bằng đèn LED, vì sự đơn giản, hiện đại, bắt mắt, chi phí hợp lý cũng như tính hiệu quả của nó. Những bảng thông tin, cổng chào hay những bảng LED quảng cáo với màu sắc sặc sỡ, bắt mắt, gây nhiều chú ý chắc hẳn đã không còn xa lạ đối với người dân, nhất là người dân đô thị.
Quảng cáo bằng đèn LED hiện nay được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực. Nó không chỉ giới hạn bởi việc hiển thị các dòng chữ, các biển hiệu nhấp nháy mà còn có thể hiển thị các hình ảnh đồ họa, các hình ảnh đầy đủ màu sắc và đặc biệt là có thể hiển thị được cả video. Nó cũng không chỉ giới hạn trong việc quảng cáo trong nhà (indoor), bán ngoài trời (semi – outdoor) mà còn có thể quảng cáo ở cả ngoài trời, ngay giữa ban ngày với độ sáng và độ sắc nét cao.
Chính vì vậy, được sự định hướng của thầy giáo ThS. Dư Quang Bình cộng với những kiến thức đã được học tại trường và kinh nghiệm bản thân nên em đã mạnh dạn chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là: “Thiết kế thi công mạch quang báo sử dụng vi điều khiển AT89S52”.


2. Phương pháp thực hiện đồ án
Phương pháp nghiên cứu thực hiện đồ án này là tính toán thiết kế mạch, mô phỏng bằng phần mềm vẽ mạch điện tử Proteus 7.8, xây dựng các lưu đồ thuật toán và thi công lắp ráp để kiểm chứng tính đúng đắn của phần thiết kế và các lưu đồ thuật toán đã xây dựng.
3. Kết quả đạt được
Đồ án đã xây dựng được thuật toán, chương trình, tính toán, mô phỏng, thiết kế, thi công thành công mạch quang báo hiển thị trên bảng ma trận led matrix 16x24.
4. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
Ngoài lời cam đoan, mở đầu, mục lục, phụ lục, kết luận, định hướng phát triển đề tài, danh mục bảng, danh mục hình vẽ, các từ viết tắt và danh mục tài liệu tham khảo phần nội dung của đồ án gồm 5 chương:
Chương 1: Tổng quan về họ vi điều khiển 8051
Chương 2: Giới thiệu vi điều khiển AT89S52
Chương 3: Tổng quan về Led và phương pháp điều khiển Led
Chương 4: Thiết kế tính toán mạch quang báo hiển thị trên Led Matrix
Chương 5: Thi công mạch quang báo hiển thị trên Led Matrix