Đồ Án Tốt Nghiệp
BẢN NHẬN XÉT
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢNG QUẢNG CÁO TỪ LED MA TRẬN DÙNG
AT89S52
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn :
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Ngày 1 tháng 1 năm 2017
Giáo viên hướng dẫn

GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

1

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp

LỜI MỞ ĐẦU
Quảng cáo là một trong các vấn đề đóng vai trò quan trọng trong sự phát
triển của các tổ chức cá nhân, công ty, doanh nghiệp, tập đoàn hay thậm chí là một
của hàng, quảng cáo tốt sẽ đem lại lợi ích to lớn, chính vì vậy mà không ngạc nhiên
khi hàng trăm doanh nghiệp đã đầu tư rất nhiều vào vấn đề này, một trong những
biện pháp được ưu dùng hiện nay đó là sử dụng biển quảng cáo bằng 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 người dân, nhất
là người dân đô thị.
Quảng cáo LED hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều nghành, nhiều
lĩnh vực. Nó không chỉ giới hạn bởi việc hiển thị các dòng chữ, các biển hiệu nhấp
nháy mà còn hiển thị được cả các đồ họa. các hình ảnh hiển thị đầu đủ màu sắc và
đặc biệt là có thể hiển thị được cả video. Nó không chỉ giới hạn quảng cáo trong
nhà, bán ngoài trời mà còn có thể quảng cáo cả ngoài trời, ngay giữa ban ngày với
độ sáng và độ sắc nét cao.
Do vậy em chọn đề tài “ Nghiên cứu xây dựng bảng quảng cáo từ LED ma
trận “ là đề tài môn thực tập tốt nghiệp
Nhiệm vụ thiết kế:
Bảng ma trận LED 8x32 hiển thị chữ một màu xanh chạy chữ từ phải qua trái

GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

3

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp
LỜI CẢM ƠN

1. Nội dung đề tài........................................................................................................9
2. Nhiệm vụ đề tài.......................................................................................................9
3. Kết quả thực nghiệm............................................................................................10

CHƯƠNG 2............................................................................................................12
KHẢO SÁT LINH KIỆN........................................................................................12
2.1. Tìm hiểu về vi xử lý AT89S52............................................................................12
2.1.2. Sơ đồ chân và chức năng các chân 89S52..............................................................14
2.1.3. Tổ chức bộ nhớ:....................................................................................................... 18
2.1.4. Các thanh ghi chức năng đặc biệt:...........................................................................18
2.1.5. Hoạt động Reset....................................................................................................... 21
2.1.6. Hoạt động của các port nối tiếp:...............................................................................22

Trong SCON có SM0/SM1 để vào mode UART 8 bit, REN = 1 cho phép Port nối
tiếp thu các ký tự và TI = 1 cho phép phát ký tự đầu tiên bởi việc cho biết thanh
ghi đếm rỗng. TMOD có M1/M0 = 1/0 để đặt timer 1 vào mode tự động nạp lại 8
bit. Việc set bit TR1 để mở máy chạy timer. Tốc độ Baud 2400 sẽ cho ta tốc độ
tràn timer 1 là 2400/32 = 76, 8 KHz (ứng với thạch anh 12 MHz) sẽ cho số xung
clock sau mỗi sự tràn là 1000/76, 8 = 13, 02 (lấy tròn là 13). Vậy - 13 là giá trị cần
nạp vào TH1 để có tốc độ Baud là 2400 Baud........................................................25
2.2. IC dịch 74HC595.................................................................................................25
2.2.2. Sử dụng 74HC595 để cấp nguồn cho các cột của ma trận......................................28

2.3. IC đệm dòng ULN2803.......................................................................................29

CHƯƠNG 3............................................................................................................31
GIỚI THIỆU VỀ QUANG BÁO............................................................................31
3.1. Sơ đồ hêê thống..................................................................................................31
3.2. Quang báo LED ma trận....................................................................................31
3.3. Phương pháp Multiplex hiển thị ma trận led...................................................32

4.6.4. Lưu đồ chương trình copy font vào RAM..................................................................46

4.7. Code chương trình nạp vào vi điều khiển.......................................................46
4.7.1. Hàm font.c................................................................................................................ 46
4.7.2. Hàm main.c............................................................................................................... 49

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN........................53
5.1. Kết Luận............................................................................................................. 53
5.2. Tính khoa học.....................................................................................................53
5.3. Tính thực tế........................................................................................................53
5.4.Tính kinh tế.......................................................................................................... 53
5.5. Hướng phát triển...............................................................................................54

GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

6

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp
DANH MỤC VIẾT TẮT

GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

7

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng



MỞ ĐẦU................................................................................................................... 9
CHƯƠNG 2............................................................................................................12
KHẢO SÁT LINH KIỆN........................................................................................12
CHƯƠNG 3............................................................................................................31
GIỚI THIỆU VỀ QUANG BÁO............................................................................31
CHƯƠNG 4............................................................................................................35
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH........................................................................35
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN........................53

MỞ ĐẦU
Quang báo là hình thức thông báo trên bảng đèn. Bảng đèn quang báo gồm
nhiều ma trận LED ghép lại, mỗi một ma trận biểu diễn một kí tự. Tùy chiều dài của
bảng đèn mà có thể hiển thị những bản tin có độ dài khác nhau.Với sự ra đời của
máy tính điện tử đặc biệt là máy vi tính, chúng có những tính năng ưu việt như khả
năng xử lý dữ liệu nhanh chóng, độ tin cậy cao, lưu trữ lượng thông tin lớn và quan
trọng hơn cả là máy tính có thể kết hợp với nhiều thiết bị ngoại vi tùy theo mục đích
ứng dụng cụ thể, mà việc trao đổi và điều khiển trở nên đơn giản, chúng phụ thuộc
vào phần mềm điều khiển. Dựa vào tính đa dạng và mềm dẻo của máy tính người ta
tìm cách ứng dụng nó vào mục đích quảng cáo, chẳng hạn như dùng quang báo.
Trong thực tế để hiển thị các thông tin, người ta dùng các ma trận LED 8x32, 8x48
hoặc 16x64 tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng và độ phân giải.
1. Nội dung đề tài
- Nghiên cứu xây dựng bảng quảng cáo từ LED ma trận 8x32
2. Nhiệm vụ đề tài
-

Cách điều khiển và xử lý dữ liệu cho bảng led ma trận.

-



GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

10

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp
CHƯƠNG 1
ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ
1.1. Lý do chọn đề tài
Điện – điện từ là một trong những lĩnh vực rất phát triển và đánh giá được tốc độ
phát triển về kinh tế cũng như tốc độ phát triển của một đất nước, việc phát triển
chế tạo các loại chip, các loại IC tích hợp thông dụng, có ứng dụng nhiều trong thực
tế có vai trò to lớn trong việc phát triển khoa học kỹ thuật liên quan đến kĩ thuật
điện – điện tử - tự động hoa. ở việt nam công nghệ chế tạo chíp vi điều khiển, các
công nghệ tích hợp IC chưa được chú trọng phát triển, phần lớn còn ứng dụng và
phụ thuộc vào các công nghệ tiên tiến của các nước phát triển như: Mỹ, Nhật bản
đặc biệt là tập đoàn điện tử Intel.
Vì vậy việc học tập, tìm hiểu nghiên cứu lại những công nghệ phát triển bạn có ý
nghĩa đặc biệt quan trọng đối với người học và đóng vai trò không nhỏ trong quá
trình phát triển nền giáo dục của nước nhà.
1.2. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đồ án môn học nói riêng và các môn học chuyên nghành
nói chung là các sinh viên theo học, tìm hiểu và nghiên nghiên cứu trong lĩnh vực
điện tử, đồng thời là tất cả những người yêu thích chuyên nghành điện tử, vì đây là
môn học cơ bản làm nền tảng, trang bị kiến thức cho người đọc để có thể tự tìm
hiểu, nghiên cứu các tài liệu học tập cho các môn học tiếp theo, đồng thời cũng
củng cố kiến thức các môn học trong thời gian theo học tại trường.

lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 3TIMER/COUNTER 16
Bit, 5 vectơ ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếpbán song công, 1 mạch
dao động tạo xung Clock và bộ dao động ON-CHIP.Các đặc điểm của chip
AT89S52 được tóm tắt như sau:
•

8 KByte bộ nhớ có thể lập trình nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳ
ghi/xoá

•

Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz

•

3 mức khóa bộ nhớ lập trình

•

3 bộ Timer/counter 16 Bit

•

128 Byte RAM nội.

•

4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.

•


SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp
2.1.2. Sơ đồ chân và chức năng các chân 89S52

Hình 2.2. Sơ đồ chân và chức năng các chân 89S52
- Vcc: Chân cung cấp điện.
- GND: Chân nối đất.
89S52 có 40 chân trong đó 32 chân có công dụng xuất/ nhập. Trong 32 chân đó
có 24 chân có tác dụng kép (nghĩa là 1 chân có 2 chức năng), mỗi một đường có thể
hoạt động xuất/nhập, hoạt động như một đường điều khiển hoặc hoạt động như một
đường địa chỉ/dữ liệu của bus địa chỉ/ dữ liệu đa hợp.
2.1.2.1. Các Port
a) Port 0:
• Port 0 (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39.
• Port 0 có chức năng xuất nhập dữ liệu (P0.0 – P0.7) trong các thiết kế cỡ nhỏ
không sử dụng bộ nhớ ngoài.
GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

14

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp
• Port 0 có chức năng là bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 –
AD7) trong các thiết kế cỡ lớn có sử dụng bộ nhớ ngoài.
b) Port 1:

12
P3.3 \INT1
13
P3.4
T0
14
P3.5
T1
15
P3.6 \WR
16
P3.7 \RD
17

Địa chỉ bit
B0H
B1H
B2H
B3H
B4H
B5H
B6H
B7H

Chức năng
.Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp
.Chân phát dữ liệu của port nối tiếp
.Ngõ vào ngắt ngoài 0
.Ngõ vào ngắt ngoài 1
.Ngõ vào của bộ định thời/ đếm 0

(AD0 – AD7). Ngoài ra chân ALE còn là tín hiệu xuất, tích cực mức
cao.
• Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên
chíp và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của
hệ thống. Chân ALE được dùng làm ngõ vào xung lập trình (PGM\).
b) Chân EA\:
• EA (External Access): truy xuất ngoài, chân số 31.
• Tín hiệu vào EA\ thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở
mức 1, 89V51RB2 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0,
89V51RB2 thi hành chương trình từ ROM ngoài.
• Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân EA đóng vai trò là ngõ
vào của điện áp lập trình (Vpp = 12V – 12, 5V cho 89V51RB2).
c) Chân Reset:
• RST (Reset): thiết lập lại, chân số 9.
• Khi ngõ vào RST đưa lên cao ít nhất 2 chu kỳ máy, 89S52 thiết lập
lại trạng thái ban đầu. Khi ngõ vào RST ở mức thấp IC hoạt động
bình thuờng.
d) Chân XTAL1, XTAL2:
• XTAL (Crystal): tinh thể thạch anh, chân số 18 – 19.
• XTAL1: ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip.
• XTAL2: ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip.
• Bộ dao động được tích hợp bên trong 89S52, khi sử dụng 89S52
người thiết kế chỉ cần nối thêm thạch anh (tần số thạch anh thường
sử dụng là 12MHZ) và tụ.
e) Chân VCC, GND:
• VCC, GND: nguồn cung cấp điện, chân số 40 và 20.
GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

17


trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp). Cũng
như các thanh ghi từ R0 đến R7, ta có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR:
Special Function Register) chiếm phần trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến FFH.
Ngoại trừ thanh ghi A có thể được truy xuất rõ ràng còn lại hầu hết các thanh
ghi chức năng đặc biệt được truy xuất bằng kiểu định địa chỉ trực tiếp.
GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

18

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp
• Thanh ghi từ PSW (Program Status Word):
Bit
PSW.7
PSW.6
PSW.5
PSW.4
PSW.3

Ký hiệu
CY
AC
F0
RS1
RS0

Địa chỉ
D7H


• Thanh ghi A:
Thanh ghi A là thanh ghi tích lũy có công dụng chứa dữ liệu của các phép
toán mà vi điều khiển xử lý. Ví dụ lệnh MUL AB sẽ nhân những giá trị không dấu 8
bit có trong hai thanh ghi A và B, rồi trả về kết quả 16 bit trong A (byte thấp) và B
(byte cao). Lệnh DIV AB sẽ lấy A chia B, kết quả số nguyên đặt vào A, số dư đặt
vào B. Thanh ghi A có địa chỉ byte là E0H và địa chỉ bit từ E0H – E7H.

• Thanh ghi B:
Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi A cho các phép
toán nhân chia.
Thanh ghi B có thể được dùng như một thanh ghi đệm trung gian đa mục
đích. Nó là những bit định vị thông qua những địa chỉ từ F0H – F7H.
• Thanh ghi SP:
∗

Con trỏ ngăn xếp (SP: Stack Pointer) là một thanh

ghi 8 bit ở địa chỉ byte là 81H, dùng để lưu trữ tạm thời các dữ liệu. Đây là thanh
ghi không định địa chỉ bit. Thanh ghi này chứa địa chỉ của byte dữ liệu hiện hành
trên đỉnh ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp
GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

19

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp
(PUSH) và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp (POP). Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp


thấp) và 83H (DPH: byte cao). Thanh ghi này không định địa chỉ bit.
• Thanh ghi port xuất nhập:
Các Port của 89S52 bao gồm Port 0 ở địa chỉ 80H, Port 1 ở địa chỉ 90H, Port 2 ở
địa chỉ A0H, Port 3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các Port này đều có thể truy xuất từng bit
nên rất thuận tiện trong khả năng giao tiếp.
•Thanh ghi port nối tiếp:
89S62 chứa một port nối tiếp cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối
tiếp như máy tính hoặc giao tiếp nối tiếp với các IC khác. Một thanh ghi đệm dữ
liệu nối tiếp (SBUF: Serial Buffer) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả dữ liệu truyền và dữ liệu
nhận. Khi truyền dữ liệu thì ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Ngoài ra

GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

20

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp
còn có thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON: Serial Control) có địa chỉ byte
98H dùng để báo trạng thái và điều khiển quá trình hoạt động của port nối tiếp.
•Thanh ghi định thời.
89S52 có chứa hai bộ định thời/ bộ đếm 10 bit được dùng cho việc định thời
hoặc đếm sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0: byte thấp) và 8CH (TH0: byte cao).
Timer 1 ở địa chỉ 8BH (TL1: byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao). Việc khởi động
Timer được SET bởi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển
Timer (TCON) ở địa chỉ 88H. Chỉ có TCON được địa chỉ hoá từng bit.
•Thanh ghi ngắt:
∗

dùng với mục đích riêng.
∗

Bit 1 (PD) => dùng để quy định chế độ nguồn giảm.

∗

Bit 0 (IDL) => dùng để quy định chế độ nghỉ.

Các bit điều khiển Power Down và Idle có tác dụng chính trong tất cả các IC họ
MCS – 51 nhưng chỉ được thi hành trong sự biên dịch của CMOS.
2.1.5. Hoạt động Reset
89S52 có ngõ vào Reset tác động ở mức cao trong khoảng thời gian 2 chu kỳ
xung máy, sau đó xuống mức thấp để 89S52 bắt đầu làm việc. RST có thể kích bằng
GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

21

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp
tay bởi một nút nhấn thường hở hoặc RST khi cấp nguồn, sơ đồ mạch Reset tổng
hợp như sau:

Hình 2.3. Mạch Reset tự động khi khởi động máy
Với bài này em thực hiện Reset bằng cách nối chân 9 của 89S51 với nguồn 5V .
Trạng thái của các thanh ghi sau khi Reset hệ thống:
 Bộ đếm chương trình (PC)


 Thanh ghi IE

0xx00000B

 Các thanh ghi định thời

00H

 Thanh ghi SCON

00H

 Thanh ghi SBUF

00H

 Thanh ghi PCON (HMOS)

0xxxxxxxB

 Thanh ghi PCON (CMOS)

0xxx0000B.

2.1.6. Hoạt động của các port nối tiếp:
Port nối tiếp tham dự hoạt động đầy đủ (sự phát và thu cùng lúc), và thu vào
bộ đệm mà nó cho phép 1 ký tự nhận vào và được cất ở bộ đệm trong khi ký tự thứ

GVHD: TS Nguyễn Nam Quân


9EH

Mô tả hoạt động
Bit 0 của mode Port nối tiếp
Bit 1 của mode Port nối tiếp
Bit 2 của mode Port nối tiếp. cho phép sự truyền

SCON. 5

SM2

9DH

của bộ xử lý đa kênh ở mode 2 và 3; RI sẽ không
.tích cực nếu bit thứ 9 đã thu vào là 0
REN = 1 sẽ cho phép thu ký tự

SCON. 4

REN

9CH

SCON. 3

TB8

9BH

SCON. 2

0
1
1
1
0
2

MÔ TẢ
Thanh ghi dịch
UART 8 bit
UART 9 bit

GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

TỐC ĐỘ BAUD
(Cố định (tần số dao động/12
(Thay đổi (thiết lập bởi bộ định thời
(Cố định (tần số dao động /12 hoặc /64
23

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp
1

1

3


để tạo ra tốc độ tràn chính xác. Có những tốc độ Baud rất chậm ta dùng chế độ 16
bit là chế độ 1 của timer, nhưng ta phải khởi tạo lại sau mỗi lần tràn cho TL1/TH1.
Hoạt động khác được đếm giờ bởi việc dùng timer 1 ngoài là T1 (P3. 5).
Công thức chung để xác định tốc độ Baud trong mode 1 và mode 3 là:

BAUD RATE = TIMER 1
Ví dụ một hoạt động 1200 Baud đòi hỏi một tốc độ tràn là 1200/32 = 38,
4 KHz. Nếu thạch anh 12MHz lái dao động trên Chip, thì timer 1 được đếm giờ ở
tốc độ của tần số 1 MHz. Bởi vì timer phải tràn ở tốc độ tần số 38, 4 KHz và Timer
đếm giờ ở tốc độ của tần số 1 MHz, nên một sự tràn được yêu cầu với 1000/38, 4 =
GVHD: TS Nguyễn Nam Quân

24

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng


Đồ Án Tốt Nghiệp
26, 04 clock (làm tròn 26). Bởi vì các timer đếm lên và tràn khi có sự chuyển đổi từ
FFH  00H của bộ đếm, nên 26 là giá trị cần nạp cho TH1 (giá trị đúng là - 26). Ta
dùng lệnh: MOV TH1, #26
Ví dụ sau khi khởi động Port nối tiếp hoạt động giống như một UART 8
bit ở tốc độ 2400 Baud, dùng timer 1 để cung cấp tốc độ Baud:
MOV SCON, #01010010B

; Port nối tiêp mode 1

MOV TMOD, #20

; Timer 1 mode 2


25

SVTH: Nguyễn Xuân Hùng