Lời mở đầu: Ngy nay khi nhu cầu về thông tin quảng cáo rất lớn , việc áp dụng các
phơng tiện kĩ thuật mới vo các lĩnh vực trên l rất cần thiết .
Khi bạn đến các nơi công cộng, bạn dễ dng bắt gặp những áp phích
quảng cáo điện tử chạy theo các hớng khác nhau với nhiều hình ảnh v
mu sắc rất ấn tợng.
Từ yêu cầu của môn học kĩ thuật vi xử lý v thực tiễn nh trên,
chúng em quyết định chọn đề ti cho bi tập lớn môn học l:

Thiết kế mạch hiển thị dùng ma trận LED.

Khi đề ti đợc mở rộng thì sẽ có khả năng ứng dụng thực tiễn rất lớn
.Nói tóm lại, trong thời đại bùng nổ thông tin hiện nay, khả năng ứng
dụng v tiềm lực phát triển của hệ thống ny l rất lớn, đặc biệt ở Việt
Nam, các hệ thống nh vậy còn rất ít, hầu hết đều đợc nhập từ nớc
ngoi với giá thnh khá cao.
hiển thị ma trận đèn bằng cách quét theo hng v quét theo cột. Mỗi Led
trên ma trận LED có thể coi nh một điểm ảnh. Địa chỉ của mỗi điểm ảnh
ny đợc xác định đồng thời bởi mạch giải mã hng v giải mã cột, điểm
ảnh ny sẽ đợc xác định trạng thái nhờ dữ liệu đa ra từ bộ vi điều khiển
8951.
Nh vậy tại mỗi thời điểm chỉ có trạng thái của một điểm ảnh đợc
xác định. Tuy nhiên khi xác định địa chỉ v trạng thái của điểm ảnh tiếp
theo thì các điểm ảnh còn lại sẽ chuyển về trạng thái tắt (nếu LED đang
sáng thì sẽ tắt dần). Vì thế để hiển thị đợc ton bộ hình ảnh của ma trận
đèn, ta có thể quét ma trận nhiều lần với tốc độ quét rất lớn, lớn hơn
nhiều lần thời gian kịp tắt của đèn. Mắt ngời chỉ nhận biết đợc tối đa 24
hình/s do đó nếu tốc độ quét rất lớn thì sẽ không nhận ra đợc sự thay đổi
nhỏ của đèn m sẽ thấy đợc ton bộ hình ảnh cần hiển thị.
Sơ đồ khối:
Data
Ma trận
đèn LED
Giải mã cột
Giải mã
hng
Để thực hiện đợc quét hng v quét cột thì ma trận LED đợc
thiết kế nh sau:
9 Các LED trên cùng một hng sẽ đợc nối các chân dơng với nhau.
9 Các LED trên cùng một cột sẽ đợc nối các chân âm với nhau nh
Để ma trận có thể sáng nh hình vẽ (hiển thị một phần của chữ
ADIDAS):
Đèn LED thứ nhất Đèn LED thứ hai Đèn Led thứ ba

Thực hiện quét dòng v cột:

3
- Chọn cột 1, đa điện áp cột 1 về 0.
- Sau đó chọn v quét lần lợt các hng 1,2,3,4,5,6,7,8 nh sau:
+ Đèn 1 tắt ặ Điện áp đa vo hng 1 l 0V.
+ Đèn 2 tắt ặ Điện áp đa vo hng 2 l 0V.
+ Đèn 3 sáng ặ Điện áp đa vo hng 3 l 5V.
+ Đèn 4 sáng ặ Điện áp đa vo hng 4 l 5V.
+ Đèn 5 sáng ặ Điện áp đa vo hng 5 l 5V.
+ Đèn 6 sáng ặ Điện áp đa vo hng 6 l 5V.
+ Đèn 7 sáng ặ Điện áp đa vo hng 7 l 5V.
+ Đèn 8 sáng ặ Điện áp đa vo hng 8 l 5V.

Chọn cột 2, nối đất. Sau đó quét lần lợt các hng 1,2,3,4,5,6,7,8.
+ Đèn 1 tắt ặ Điện áp đa vo hng 1 l 0V.
+ Đèn 2 sáng ặ Điện áp đa vo hng 2 l 5V
+ Đèn 3 tắt ặ Điện áp đa vo hng 3 l 0V
+ Đèn 4 sáng ặ Điện áp đa vo hng 4 l 5V
+ Đèn 5 tắt ặ Điện áp đa vo hng 5 l 0V
+ Đèn 6 tắt ặ Điện áp đa vo hng 6 l 0V
I
I
I
I
)
)Thiết

kế:
Thiết kế:
Để thực hiện đợc việc quét theo hng v quét theo cột ta cần phải lm
những công việc sau:
- Thiết kế ma trận LED theo mô hình nh đã nói ở trên.
- Thiết kế bộ phân kênh đa vo bộ giải mã địa chỉ cột cho tất cả các
điểm ảnh.
- Thiết kế bộ đệm để ổn định dữ liệu (gồm bộ đệm hng v bộ đệm
cột). 1) Sơ đồ khối của mạch hiển thị dùng ma trận LED :

Sơ đồ khối cho mạch điều khiển ma trận LED 8 x 8.
2)Nhiệm vụ của các khối:

đợc kéo xuống mức thấp do tác động bên ngoi sẽ cấp dòng
do có các điện trở kéo lên bên trong.
9 Port 2: Port 2 l port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở
kéo lên bên trong. Khi các logic 1 đợc ghi lên các chân của
port 2, các chân ny đợc sử dụng nh l các ngõ vo. Khi
lm nhiệm vụ port nhập, các chân của port 2 đang đợc kéo
xuống mức thấp do tác động bên ngoi sẽ cấp dòng do có các
điện trở kéo lên bên trong. Port 2 tạo ra byte cao của bus địa
chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chơng trình ngoi,
v trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoi sử dụng các
địa chỉ 16 bit.
9 Port 3: L port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo
lên bên trong. Khi các logic 1 đợc ghi lên các chân của port
3, các chân ny đợc kéo lên mức cao bởi các điện trở kéo lên
bên trong v có thể đợc sử dụng nh l các ngõ vo. Khi lm
nhiệm vụ port nhập, các chân của port 3 đang đợc kéo
xuống mức thấp do tác động bên ngoi sẽ cấp dòng do có các

6
điện trở kéo lên bên trong. Port 3 còn đợc sử dụng lm các
chức năng khác của AT89C51:
Chân Tên Chức năng
P3.0 RxD Ngõ vo Port nối tiếp
P3.1 TxD Ngõ ra Port nối tiếp
P3.2
INT0

Ngõ vo ngắt ngoi 0
P3.3
INT1

Khi hoạt động bình thờng, xung của ngõ ra ALE luôn luôn
có tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động trên chip, có thể
đợc sử dụng cho các mục đích định thời từ bên ngoi v tạo
xung Clock. Tuy nhiên cần lu ý l một xung ALE sẽ bị bỏ
qua trong mỗi chu kì truy xuất của bộ nhớ dữ liệu ngoi.
Khi cần, hoạt động cho phép chốt byte thấp của địa chỉ sẽ
đợc vô hiệu hoá bằng cách set bit 0 của thanh ghi chức năng
đặc biệt có địa chỉ byte l 8E(h). Khi bit ny đợc set, ALE

7
chỉ tích cực trong thời gian thực thi lệnh MOVX hoặc MOVC.
Ngợc lại chân ny sẽ đợc kéo lên mức cao. Việc set bit
không cho phép hoạt động chốt byte thấp của địa chỉ sẽ
không có tác dụng nếu bộ vi điều khiển đang ở chế độ thực thi
chơng trình ngoi.
9 XTAL1: Ngõ vo đến mạch khuếch đại đảo của mạch dao
động v ngõ vo đến mạch tạo xung Clock bên trong chip.
9 XTAL2: Ngõ ra từ mạch khuếch đại đảo của mạch dao động.
Để tạo mạch dao động cho vi điều khiển 8951 hoạt động, chúng
em chọn mạch tạo dao động nh hình vẽ dới đây, với các giá trị
của linh kiện l: C1 = C2 =30pF;
Thạch anh dao động có tần số 12MHz.

Kết nối của mạch dao dộng

Sơ đồ chân của IC AT89C51:

ii.
Mạch giải mã cột:
Dùng 3 IC 74LS138 (3 đầu vo, 8 đầu ra) để giải mã cho các cột của


iii.
Đối với hng của ma trận LED :
Ta dùng 8 chân của Port 1 nối trực tiếp với 8 hng cuả ma trận
LED thông qua bộ đệm gồm 2 IC 74LS126. 9

iv.
Bộ đệm :
Điện áp có thể đa trực tiếp từ bộ giải mã hng qua các cổng
NOT vo các hng của ma trận đèn. Tuy nhiên điện áp ny có thể
không ổn định hoặc có thể xảy ra hiện tợng ảnh hởng lẫn nhau
giữa các chân tín hiệu đa vo các hng, dẫn đến độ sáng hoặc tắt
của đèn không chính xác. Để tránh hiện tợng ny đồng thời tránh
phải dùng các cổng NOT, tại mỗi chân ra của bộ giải mã ta có thể
dùng bộ đệm.
Bộ đệm thực chất l các mạch 3 trạng thái (tri-state logic), gồm
có 1 đầu vo A, 1 đầu ra Y v 1 đầu điều khiển G. Trạng thái của
đầu ra Y do đầu điều khiển G v đầu vo dữ liệu A quyết định. Khi
đầu điều khiển chọn thì tín hiệu tại đầu ra sẽ thay đổi theo tín hiệu
đầu vo; khi không đợc chọn thì ở đầu ra sẽ l trạng thái trở
kháng cao, tín hiệu tại đầu vo không đợc đa đến đầu ra.
Trong bi ny ta dùng 2 loại bộ đệm.
ắ Với các dữ liệu đa đến hng của ma trận LED ta dùng bộ đệm sử
dụng IC 74LS126 .
Ta có sơ đồ IC 74LS126:
Input G Outpu
t
0 0 High
Z
1 0 High
Z
0 1 0
1 1 1
ắ Với các dữ liệu đa đến cột của ma
trận LED ta dùng bộ đệm sử
dụng IC 74LS125
Ta có sơ đồ IC 74LS125: Inpu
t
G Outpu
t
0 0 0
1 0 1
0 1 HighZ
1 1 High Z

- Bảng trạng thái của IC 74LS125 (tích cực mức 0):

vo điều khiển G của bộ đệm (gồm 6 IC 74LS125). Đầu vo A của 6 IC
ny luôn đợc nối với đất. Đầu ra Y của 6 IC ny (24 đầu ra) đợc nối
với 24 cột của bảng hiển thị gồm 3 ma trận LED 8x8.

4) Nguyên lý hoạt động:
- Trong khi bộ giải mã cột chọn cột thứ nhất, bộ giải mã hng sẽ quét lần
lợt hết 8 hng, dữ liệu đợc đa vo sẽ xác định trạng thái của tất cả các
đèn tại cột 1.
- Tiếp tục quét cột thứ hai, bộ giải mã hng lại đa dữ liệu vo lần lợt
hết 8 hng v quyết định trạng thái của tất cả các đèn ở cột 2.
Quá trình cứ thế tiếp tục cho đến khi quét hết 24 cột (do ta dùng 3 ma
trận LED 8x8). Với đề ti ny, chúng em chọn tốc độ quét l 60 lần v
quét nhiều lần với thời gian trễ của đèn l 255 us, ta sẽ nhận biết đợc
hình ảnh trên ma trận l dòng chữ
: ADIDAS ' chạy từ phải qua trái.
I
I
I
I
I
I
)
)C
C
á
á
c

gt
t
r
r
o
o
n
n
g
gm
m
ạ
ạ
c
c
h
h
:
: 1 IC AT89C51.
3 ma trận LED loại 8x8.
3 IC giải mã 74LS138.

ệ
ệ
u
ut
t
h
h
a
a
m
mk
k
h
h
ả
ả
o
o
:
: Kĩ thuật Vi xử lý Tác giả Văn Thế Minh
Cấu trúc v lập trình họ vi điều khiển 8051. Tác giả

nc
c
ủ
ủ
a
ac
c
h
h


ơ
ơ
n
n
g
gt
t
r
r
ì

m
ạ
ạ
c
c
h
hh
h
i
i
ể
ể
n
nt
t
h
h
ị
ịd
d
ù

(
(S
S
ử
ửd
d
ụ
ụ
n
n
g
gn
n
g
g
ô
ô
n


A
A
s
s
s
s
e
e
m
m
b
b
l
l
y
y
)
)
:
:I
I
N
N
C
C
L

R
G
G0
0
H
HJ
J
M
M
P
PM
M
A
A
I
I
N
ND

0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,

0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
2
2
5
5
2
2
,
,
1
1
0
0
,
,
9
9
,
,
1

9
,
,
1
1
2
2
9
9
,
,
6
6
6
6
,
,
6
6
0
0
,
,
0
0
,
,
1
1
2

1
2
2
9
9
,
,
0
0
,
,
2
2
5
5
5
5
,
,
1
1
2
2
9
9
,
,
1
1
2

1
0
0
,
,
9
9
,
,
1
1
0
0
,
,
2
2
5
5
2
2
,
,
0
0
,
,
7
7
0

1
4
4
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
6
6
4
4
,

6
,
,
2
2
3
3
8
8
,
,
2
2
2
2
0
0
,
,
1
1
8
8
4
4
,
,
1
1
1

0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,

0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,
,
0
0
,

G
I
I
N
N
:
:

M
M
O
O
V
VD
D
P
P
T
T
R
R
,
,
#

3
.
.
1
1M
M
O
O
V
VR
R
7
7
,
,
#
#
7
7
7
7L

#
0
0
,
,
Q
Q
A
A
N
N
H
HA
A
C
C
A
A
L
L
L
LD
D
E

NQ
Q
A
A
N
N
H
H
:
:M
M
O
O
V
VR
R
6
6
,
,
#

D
D
DA
A
,
,
#
#
1
1M
M
O
O
V
VD
D
P
P
L
L
,


L
L
O
O
O
O
P
P
1
1
:
:C
C
J
J
N
N
E
ER
R
6
6
,

L
O
O
O
O
P
PI
I
M
M
A
A
G
G
E
E
:
:M
M
O
O
V
V


#
0
0M
M
O
O
V
VA
A
,
,
D
D
P
P
L
LS
S
U
U
B

L
,
,
A
AC
C
L
L
R
RA
AD
D
E
E
C
CR
R
6

5
,
,
#
#
0
0
,
,
C
C
O
O
L
L
U
U
M
M
N
NL
L
J
J
M
M
P


M
M
O
O
V
V
C
CA
A
,
,
@
@
A
A
+
+
D
D
P
P
T
T
R
R



P
P
2
2
,
,
R
R
0
0M
M
O
O
V
VP
P
1
1
,
,
A
A


CR
R
0
0D
D
E
E
C
CR
R
5
5C
C
L
L
R
R


PL
L
O
O
O
O
P
P
2
2D
D
E
E
L
L
A
A
Y
Y
:
:
M
M
O

VT
T
H
H
0
0
,
,
#
#
0
0
H
HS
S
E
E
T
T
B
BT

F
0
0
,
,
L
L
O
O
O
O
P
P
3
3C
C
L
L
R
RT
T
F
F
0

C
A
A
L
L
L
LB
B
E
E
G
G
I
I
N
NE
E
N
N
D
D

H
H


ớ
ớ
n
n
g
gp
p
h
h
á
á
t
t


n
g
gt
t
r
r
ì
ì
n
n
h
h- Thực tế hình ảnh hiển thị lớn hoặc cần có độ phân giải tốt đòi hỏi số
lợng đèn trong ma trận lớn hơn nhiều lần. Từ đó đặt ra một yêu cầu
l mở rộng ma trận đèn.
- Dựa trên cơ sở l ma trận LED 8x8 nh đã nói ở trên, có thể thiết kế
mở rộng (bằng cách tăng thêm số hng v số cột) theo nguyên lý tơng
tự (quét hng v quét cột) tuy nhiên phải thêm các bộ đếm, các bộ giải
mã địa chỉ v bộ đệm.
- Do các bộ đệm đợc đặt ở đầu ra của bộ giải mã cột nên để giảm số
lợng bộ đệm phải sử dụng có thể mở rộng ma trận LED bằng cách
tăng thêm số cột.