BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1
Tên đề tài: “Quang bo hiển thị trên led ma trn giao tip my tnh”
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 1:
Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013
Giáo viên hướng dẫn 1
1
BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2
Tên đề tài:“Quang bo hiển thị trên led ma trn giao tip my tnh”
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 2:
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

Giáo viên phản biện
3
MỤC LỤC
4
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường đặc biệt là các
thầy cô giáo trong khoa Điện-Điện Tử trường ĐHSPKT Hưng Yên đã tận tình dạy dỗ
chúng em trong những năm học vừa qua.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Bùi Trung Thành đã tận tình hướng
dẫn và giúp đỡ chúng em, tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đồ án
tốt nghiệp này.
Chúng em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa và các bạn giúp đỡ chúng em
trong lúc thực hiện đồ án tốt nghiệp.
LỜI NÓI ĐẦU
5
Thông tin liên lạc là vấn đề được quan tâm trong xã hội. Ngay từ ngày xưa, con
người đã biết vận dụng những gì đã có sẵn để truyền tin như lửa, âm thanh, các dấu
hiệu…
Ngày nay, với sự phát triển của xã hội thì ngày càng có nhiều cách tiếp cận với
những thông tin mới. Ta có thể biết được thông tin qua báo chí, truyền hình, mạng
internet, qua các pano, áp phích… Thông tin cần phải được truyền đi nhanh chóng,
kịp thời và phổ biến rộng rãi trong toàn xã hội. Và việc thu thập thông tin kịp thời,
chính xác là yếu tố hết sức quan trọng trong sự thành công của mọi lĩnh vực. Các thiết
bị tự động được điều khiển từ xa qua một thiết bị chủ hoặc được điều khiển trực tiếp
qua hệ thống máy tính.
Việc sử dụng vi điều khiển để điều khiển hiển thị có rất nhiều ưu điểm mà các
phương pháp truyền thống như panô, áp phích không có được như việc điều chỉnh
thông tin một cách nhanh chóng bằng cách thay đổi chương trình. Với những lý do
trên, nhóm thực hiện đề tài đưa ra một cách thức nữa phục vụ thông tin là dùng quang
báo. Nội dung nghiên cứu của đề tài chính là tạo ra một bảng quang báo ứng dụng

Xuất phát từ thực tế đó chúng em thực hiện đề tài: “Quang bo hiển thị trên led
ma trn giao tip my tnh”. Là những sinh viên theo học chuyên ngành Điện Tử
Công Nghiệp của khoa ĐIỆN – ĐIỆN TỬ, trong quá trình thiết kế chúng em cũng gặp
không ít khó khăn nhưng không vì thế mà không thể vượt qua những khó khăn về kiến
thức, kinh nghiệm. Ngược lại những va chạm thực tế làm cho con người thêm bản
lĩnh, tự tin cùng những kiến thức đã có là hành trang khi chúng ta bước chân ra khỏi
giảng đường.
Đồ án được giới hạn trong phạm vi nội dung sau:
Chương I: Cơ sở lý thuyết
Chương II : Thiết kế và thi công mạch
Chương III: Kiểm thử và chỉnh sửa.
 Tóm tắt nội dung đề tài
7
- Nghiên cứu, tìm phương án điều khiển và xử lý dữ liệu cho bảng led ma trận
hiển thị.
- Nghiên cứu và tìm phương án để xử lý giao tiếp máy tính và bảng quang báo.
- Thi công bảng quang báo hiển thị đơn sắc kích thước 16×128 điểm ảnh.
- Thi công mạch giao tiếp giữa máy tính và bảng quang báo.
- Lập trình C# .NET winform để truyền nhận dữ liệu từ máy tính và mạch
quang báo.
 Ứng dụng
Về lý luận: Đề tài là sản phẩm nghiên cứu của nhóm sinh viên với những
chuyên môn khác nhau, ý nghĩa về sự thống nhất, kết hợp hài hòa giữa những con
người chung nhiệt huyết, đánh dấu bước ngoặt sau 4 năm ngồi trên ghế giảng đường
đại học.
Về thực tiễn: Hằng ngày chúng ta nhin thấy những biển quang cáo hay những
bảng thông báo tất cả những cái đó là ứng dụng của quang báo mà tạo nên làm cho nó
chạy lên chạy xuống, ngang dọc nhiều màu sắc, linh động, hình ảnh đẹp, có thể nhảy
múa với đầy đủ các hiệu ứng mới lạ trước mắt người xem Như vậy quang báo ngày
nay đã được sử dụng nhiều vào các lĩnh vực khác nhau như : giới thiệu sản phẩm,

thuộc vào màu sắc từng loại LED. Dòng chảy qua các LED để đảm
bảo độ sáng bình thường là từ 10mA cho đến 25mA.
Khi ta muốn làm sáng một điểm
trên bảng ma trận LED ta cũng làm tương tự.
10
1.1.3. Phương pháp điều khiển quét LED.
 Phương pháp quét cột
• Giới thiệu chung về phương pháp quét cột.
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.
• Quá trình thực hiện quét cột.
Dữ liệu của cột thứ nhất được đưa ra hàng sau đó tích cực cột thứ nhất như vậy
dữ 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 man 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.
V dụ
Hiển thị chữ A lên màn hình Led ma trận (hàng được tích cực ở mức 1, cột
được tích cực ở mức 0).
Hình 1.3: Hiển thị chữ A trên led ma trận dùng phương pháp quét cột
Quá trình đưa dữ liệu ra hàng và cột được tiến hành đồng thời với các giá trị
theo bảng dưới đây:
11

Dữ liệu đưa vào các hàng
H8H7H6H5H4H3H2H1

= U/I = 100(Ohm).
Khi dùng phương pháp quét Led thì dòng tức thời phải bằng 160mA, khi đó dòng
trung bình:
I
LED-TB
= 20(mA)
12
Suy ra điện áp cung cấp cho Led là:
V
LED-LED
= 16(V)
Thường thì chọn dòng thấp hơn nên áp cung cấp sẽ thấp khoảng từ 9V đến 12V.
Với cách quét cột này thì nó có những mặt ưu điểm cũng như những nhược điểm
sau:
* Ưu điểm:
 Khi mở rộng kết nối thêm led thì chỉ cần kết nối song song 8 hàng và dùng thanh ghi
dịch rất đơn giản do số lượng đường điều khiển ít .
 Mỗi một thời điểm chỉ có 1 cột sáng nên dòng tiêu thụ thấp.
 Mạch điện đơn giản.
* Khuyết điểm:
 Bị giới hạn số lượng cột vì khi mở rộng càng nhiều cột thì thời gian tắt của led tăng
thêm =>tăng dòng quá lớn nguy hiểm cho led và led sáng không rõ sinh ra hiện tượng
chập chờn. Giả sử có 100 cột thì cho dù quét nhanh hay quét chậm thì thời gian sáng
của mỗi cột bằng 1/100, thời gian tắt bằng 99/100.
 Phương pháp quét hàng
• Giới thiệu chung về phương pháp quét hàng.
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.

dụng trong quét hàng nhỏ hơn điện áp nguồn cung cấp sử dụng trong quét cột. Tuy
15
Dữ liệu đưa vào các cột
C8C7C6C5C4C3C2C1
Hàng được chọn tích
cực
(mức 1)
Dữ liệu thứ nhất 11111111 H1
Dữ liệu thứ 2 11111011 H2
Dữ liệu thứ 3 11110101 H3
Dữ liệu thứ 4 11101110 H4
Dữ liệu thứ 5 11101110 H5
Dữ liệu thứ 6 11100000 H6
Dữ liệu thứ 7 11101110 H7
Dữ liệu thứ 8 11101110 H8
nhiên trong phương pháp quét hàng thì việc đưa dữ liệu ra cột và tạo bảng mã là khó
khăn hơn trong phương pháp quét cột.
Với cách quét hàng thì thời gian sáng của led là 1/8 thời gian tắt là 7/8.
Khi tăng thêm led => số cột tăng lên thì thời gian sáng và tắt của mỗi led vẫn
không đổi. Nhưng chu kì quét sẽ tăng lên vì phải tốn thêm thời gian gửi dữ liệu ra các
cột, càng nhiều cột thì càng tốn thời gian gửi dữ liệu.
1.1.4. Phương pháp tạo hiệu ứng chữ chạy trên ma trận LED.
Sau khi đã hiển thị được hình ảnh lên bảng LED. Bây giờ ta sẽ tìm hiểu cách tạo
hiệu ứng chữ chạy trên bảng LED. Thủ thuật ở đây là quét và hiển thị một hình ảnh
trong một thời gian nhất định, sau đó ta dịch dữ liệu của các cột sang trái một vị trí,
khi đó ta sẽ tạo được hiệu ứng chữ chạy trên bảng LED.
Hiệu ứng chữ chạy được tạo ra bằng cách dịch giá trị các phần tử đi một vị trí
(54, 43, 32,21,10)
Sau mỗi lần dịch ta lại gọi chương trình hiển thị. Khi đó trên bảng LED ta sẽ
quan sát được hiệu ứng chữ chạy.

số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát triển thành công, dễ dàng
trao đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn…
- Sự hỗ trợ của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạp
chương trình từ đơn giản đến phức tạp…
- Các tính năng đa dạng của vi điều khiển PIC không ngừng được phát triển.
1.2.3. Kiến trúc PIC
Cấu trúc phần cứng của một vi điều khiển được thiết kế theo hai dạng kiến trúc:
kiến trúc Von-Neumann và kiến trúc Harvard.
17
Hình 1.6: Kiến trúc Harvard và kiến trúc Von-Neuman
Tổ chức phần cứng của PIC được thiết kế theo kiến trúc Harvard. Điểm khác
biệt giữa kiến trúc Harvard và kiến trúc Von-Neumann là cấu trúc bộ nhớ dữ liệu và bộ
nhớ chương trình.
Đối với kiến trúc Von-Neuman, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình nằm
chung trong một bộ nhớ, do đó ta có thể tổ chức, cân đối một cách linh hoạt bộ nhớ
chương trình và bộ nhớ dữ liệu. Tuy nhiên điều này chỉ có ý nghĩa khi tốc độ xử lí của
CPU phải rất cao,vì với cấu trúc đó, trong cùng một thời điểm CPU chỉ có thể tương
tác với bộ nhớ dữ liệu hoặc bộ nhớ chương trình. Như vậy có thể nói kiến trúc Von-
Neumann không thích hợp với cấu trúc của một vi điều khiển.
Đối với kiến trúc Harvard, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình tách ra thành
hai bộ nhớ riêng biệt. Do đó trong cùng một thời điểm CPU có thể tương tác với cả hai
bộ nhớ, như vậy tốc độ xử lí của vi điều khiển được cải thiện đáng kể. Một điểm cần
chú ý nữa là tập lệnh trong kiến trúc Harvard có thể được tối ưu tùy theo yêu cầu kiến
trúc của vi điều khiển mà không phụ thuộc vào cấu trúc dữ liệu. Ví dụ, đối với vi điều
khiển dòng 16Fxxx, độ dài lệnh luôn là 14 bit (trong khi dữ liệu được tổ chức thành
từng byte), còn đối với kiến trúc Von-Neumann, độ dài lệnh luôn là bội số của 1 byte
(do dữ liệu được tổ chức thành từng byte). Đặc điểm này được minh họa cụ thể trong
hình 2.3.
1.2.4. RISC VÀ CISC
Như đã trình bày ở trên, kiến trúc Harvard là khái niệm mới hơn so với kiến trúc

các họ vi điều khiển PIC do hãng Microchip sản xuất.
* Cách lựa chọn PIC
Trước hết cần chú ý đến số chân của vi điều khiển cần thiết cho ứng dụng. Có
nhiều vi điều khiển PIC với số lượng chân khác nhau, thậm chí có vi điều khiển chỉ có
8 chân, ngoài ra còn có các vi điều khiển 28, 40, 44 … chân.
19
Cần chọn vi điều khiển PIC có bộ nhớ flash để có thể nạp xóa chương trình
được nhiều lần hơn. Tiếp theo cần chú ý đến các khối chức năng được tích hợp sẵn
trong vi điều khiển, các chuẩn giao tiếp bên trong. Sau cùng cần chú ý đến bộ nhớ
chương trình mà vi điều khiển cho phép. Ngoài ra mọi thông tin về cách lựa chọn vi
điều khiển PIC có thể được tìm thấy trong cuốn sách “Select PIC guide” do nhà sản
xuất Microchip cung cấp.
1.2.6. Hình dạng và sơ đồ chân PIC 16F877A
Hình 1.7:Vi điều khiển PIC16F877A/PIC16F874A và các dạng sơ đồ chân
Chức năng cc chân của PIC 16F877A
Chân OSC1/CLK1(13): ngõ vào kết nối với dao động thạch anh hoặc ngõ vào nhận
xung clock từ bên ngoài.
Chân OSC2/CLK2(14): ngõ ra dao động thạch anh hoặc ngõ ra cấp xung clock.
Chân (1) có 2 chức năng:
- : ngõ vào reset tích cực ở mức thấp.
20
-Vpp: ngõ vào nhận điện áp lập trình khi lập trình cho PIC.
Chân RA0/AN0(2), RA1/AN1(3), RA2/AN2(3): có 2 chức năng
- RA0,1,2: xuất/ nhập số.
- AN 0,1,2: ngõ vào tương tự của kênh thứ 0,1,2.
Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF+(4): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự của kênh thứ 2/
nhõ vào điện áp chuẩn thấp của bộ AD/ ngõ vào điện áp chẩn cao của bộ AD.
Chân RA3/AN3/VREF+(5): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 3/ ngõ vào điện áp
chuẩn (cao) của bộ AD.
Chân RA4/TOCK1/C1OUT(6): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên ngoài cho

1.2.7. Một vài thông số về PIC 16F877A
-Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài
14 bit. Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock.
-Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns.
- Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368 byte RAM và bộ nhớ dữ
liệu EEPROM với dung lượng 256 byte.
- Số PORT I/O là 5: PORTA, PORTB, PORTC, PORTD và PORTE.
- Dải điện thế hoạt động rộng: 2.0V đến 5.5V
- Nguồn điện sử dụng hiện tại 25mA
*Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
- Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
- Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa
vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.
- Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.
22
- Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rông xung.
- Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C.
- Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
- Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển
RD, WR, CS ở bên ngoài.
Các đặc tính Analog:
- 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.
- Hai bộ so sánh.
*Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:
- 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 bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.
- Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm.
- Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial
Programming)

1.3.2.Thông số kỹ thuật
24
Bảng 1.1:Thông số của IC 74HC595
Đây là ic đầu ra hoạt động ở 2 mức 0 &1 dòng ra tầm 35mA . điện áp hoạt động
<=7V . Công suất trung bình 500Mw.
Bảng 1.2: Tần số đáp ứng của 74HC595
1.3.3. Nguyên lý hoạt động của IC74HC595.
Dữ liệu sau khi đưa vào chân DS của IC, bit dữ liệu đó sẽ được dịch ứng với
sườn dương của xung nhịp, từ mức thấp đến cao (LOW TO HIGH) đưa tới chân
SH_CP

, dữ liệu vào tại mỗi thanh ghi sẽ được đưa sang thanh ghi lưu trữ khi có một
sườn dương của xung nhịp đi vào chân ST_CP. Xung đồng hồ tại chân ST_CP phải
xuất hiện trước xung nhịp vào chân ST_CP
.
Mỗi xung clock đưa vào chân ST_CP
tương ứng với một bit dữ liệu vào chân DS, 8 xung ứng với 8bit dữ liệu đưa vào,
chúng được lưu trong thanh ghi lưu trữ. Khi một tín hiệu tích cực mức 0 đưa vào chân
OE thì 8bit dữ liệu này sẽ được đưa ra 8 đầu ra song song. Khi có 8bit dữ liệu tiếp theo
25