đồ án tốt nghiệp

thiết kế , chế tạo bảng thông tin điện tử

Lời nói đầu
******O()O******

Trong những thập niên cuối của thế kỉ 20, là thời đại công nghiệp hoá
hiện đại hoá. kĩ thuật điện tử đã có những bớc tiến vựơt bậc đặc biệt là trong
kĩ thuật chế tạo mạch vi điện tử. Sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kĩ
thuật vi điện tử mà đặc trng là kĩ thuật vi xử lý đã tạo ra những bớc ngoặt
quan trọng trong sự phát triển của khoa học tính toán và trong xử lí thông
tin , nó có ảnh hởng quyết định đến con đờng tin học hoá xã hội, là con đờng
mà thông tin đã và đang trở thành lực lợng sản xuất trực tiếp trong nền sản
xuất của kỉ nguyên mới .
ở nớc ta hiện nay, kĩ thuật vi điều tuy mới xuất hiện xong đã và đang là
công cụ đuợc ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực tự động hoá. Nó phát
triển nhanh chóng , đã mang lại những thay đổi to lớn trong công nghệ cũng
nh trong đời sống hàng ngày. Việc các máy móc thiết bị trở lên linh họat
hơn, thông minh hơn và làm việc với năng suốt cao hơn là ví dụ minh chứng
cho sự hiệu quả trong ứng dụng của vi điều khiển.
Với những u điểm hơn hẳn của vi điều khiển chúng em đã ứng dụng thực
hiện nhiệm vụ thiết kế , chế tạo Bảng thông tin điện tử, một ứng dụng của vi
điều khiển trong lĩnh vực quảng cáo .Với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy:
Bạch Hng Trờng và thầy:Đặng Văn Khanh cùng các thầy cô giáo trong
khoa Điện_Điện Tử , đến nay chúng em đã hoàn thành tốt nhiệm vụ đợc
giao. Trong quá trình thực hiện đề tài sẽ không tránh khỏi những sai sót,
chúng em rất mong có sự góp ý quý báu của các thầy cô giáo cùng các bạn
sinh viên để chúng em có thể thực hiện đồ án hoàn thiện hơn .
****************************************************************************
Trang 1

……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
****************************************************************************
Trang 3


®å ¸n tèt nghiÖp

thiÕt kÕ , chÕ t¹o b¶ng th«ng tin ®iÖn tö

……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..

Gi¸o viªn híng dÉn 1

B¹ch Hng Trêng

……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
****************************************************************************
Trang 5


®å ¸n tèt nghiÖp

thiÕt kÕ , chÕ t¹o b¶ng th«ng tin ®iÖn tö

……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..

Gi¸o viªn híng dÉn 2
§Æng V¨n Khanh

Môc lôc
I. Giíi thiÖu ®Ò tµi .
****************************************************************************
Trang 6


đồ án tốt nghiệp

thiết kế , chế tạo bảng thông tin điện tử

1. ý tởng sáng tạo .
2. Khả năng ứng dụng .
3. Giải pháp công nghệ .


7.1. Lu đồ thuật toán chơng trình chính.
7.2. Chơng trình chính.
8. Thi công.
III. Kết luận và kiến nghị.
1. Kết luận.
2. Kiến nghị.
IV. Tài liệu tham khảo.

I. Giới thiệu đề tài

1. ý tởng sáng tạo.
****************************************************************************
Trang 8


đồ án tốt nghiệp

thiết kế , chế tạo bảng thông tin điện tử

Một lần đi chơi em có gặp một hệ thống quang báo trên một chuyến xe
khách, nhìn nó rất nhỏ nhng có thể hiện đợc rất nhiều thông tin thay cho
việc quang cáo mất rất nhiều kinh phí mà nhìn thì rất hay. Và từ đó em rất
muốn làm một hệ thống quang báo giống nh vậy.
Em đã mong tới một ngày em sẽ làm đợc một hệ thống quang báo tơng tự. Năm nay là năm học cuối cùng chuẩn bị cho kỳ thi tốt nghiệp, em đã
mạnh dạn đa ra ý tởng của mình và đợc sự đồng tình của các thầy cô trong
khoa em dã có dịp để thực hiên ý tởng của mình.
- Thiết kế , chế tạo hệ thống quang báo sử dụng led ma trận 8x8.
- Lắp đặt hệ thống và hoàn thiện bảng quang báo .
2. Khả năng ứng dụng .

- Mạch điều khiển cho bảng đợc thiết kế bằng IC vi xử lý. Họ vi xử lý
80c51 có nhiều trên thị trờng, lập trình điều khiển hiệu quả vì nó hoạt động
chính xác và đáng tin cậy. Tiêu biểu cho họ 80c51là IC AT89c51. Việc chon
kĩ thuật vi điều khiển họ AT89c51 cùng với một số loại IC bán dẫn khác
( nh 74ls245, 74ls164 ) để thực hiện đề tài chắc chắn sẽ giải quyết đợc các yêu
cầu trên. Vi điều khiển AT89C51 có thể nạp xoá nhiều lần , sửa chơng trình
dễ dàng khi có sự cố , cấu trúc của nó gồm có :
+ 4kb để ghi chơng trình điều khiển.
+ 128 byte RAM ghi dữ liệu và các tham số.
+ 4 cổng xuất/ nhập dữ liêụ 8 bít.
+ Các ngắt ngoài hoạt động u tiên ( với 2 ngắt ) làm việc bất kì khi nào
có tác động với 2 chế độ ngắt.
+ Khối xử lý CPU có nhiệm vụ xử lí chơng trình .
+ Các bộ timer định thời gian một cách chính xác ( à s).
+ 210 ô nhớ có thể ding định địa chỉ cho bit.
Ngoài ra nó còn có các u điển nh :
+ Hoạt động với tốc độ cao, chính xác.
+ Mạch điện đơn giản khi có sự giảm bớt của các linh kiện điện tử khác.
+ Giá thành thấp, phù hợp hơn với sinh viên..
+ Dễ dàng sửa chữa lỗi gặp phải khi có sự cố vì nó không cần phảit hay
đổi phần cứng.
****************************************************************************
Trang 10


đồ án tốt nghiệp

thiết kế , chế tạo bảng thông tin điện tử

3.2. Giải pháp phần mền .

công nghệ thông tin và kỹ thuật điều khiển tự động. Có thể xem bộ VĐK
nh một hệ VXL On-chip, đối với họ AT89C51, nó có đầy đủ chức năng của
một hệ VXL 8 bit, đựoc điều khiển bởi một hệ lệnh, có số lệnh đủ mạnh,
cho phép lập trình bằng hợp ngữ (Assembly).
1.2.Sơ đồ khối.

****************************************************************************
Trang 12


đồ án tốt nghiệp

thiết kế , chế tạo bảng thông tin điện tử

Hình 1. Sơ đồ khối họ VĐK AT89C51
Bộ VĐK 8 bit AT89C51 hoạt động ở tần số 12 MHz, với bộ nhớ ROM
4Kbyte, bộ nhớ RAM 128 Byte c trú bên trong và có thể mở rộng bộ nhớ ra
ngoài. ở bộ VĐK này còn có 4 cổng 8 bit (P0P3) vào/ ra 2 chiều để giao
tiếp với thiết bị ngoại vi. Ngoài ra, nó còn có:
- 2 bộ đinh thời 16 bit (Timer 0 và Timer 1)
- Mạch giao tiếp nối tiếp.
- Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng rẽ).
- Hệ thống điều khiển và xử lý ngắt.
- Các kênh điều khiển/ dữ liệu/ địa chỉ.
- CPU
- Các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR).

Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào từng họ VĐK của từng hãng sản xuất khác
nhau mà tính năng cũng nh phạm vi ứng dụng của mỗi bộ.
****************************************************************************

- T1: Chân vào 1 của bộ Timer/Counter 1 (P3.5).
- /Wr: Ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài (P3.6).
- /Rd: Đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài (P3.7).
- RST: Chân vào Reset, tích cực ở mức logic cao trong khoảng 2 chu kỳ
máy.
- XTAL1: Chân vào mạch khuyếch đaị dao động
- XTAL2: Chân ra từ mạch khuyếch đaị dao động.
- /PSEN : Chân cho phép đọc bộ nhớ chơng trình ngoài (ROM ngoài).
- ALE (/PROG): Chân tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để truy cập bộ nhớ
ngoài, khi On-chip xuất ra byte thấp của địa chỉ. Tín hiệu chốt đợc kích
hoạt ở mức cao, tần số xung chốt = 1/6 tần số dao động của bộ VĐK. Nó có
thể đợc dùng cho các bộ Timer ngoài hoặc cho mục đích tạo xung Clock.
Đây cũng là chân nhận xung vào để nạp chơng trình cho Flash (hoặc
EEPROM) bên trong On-chip khi nó ở mức thấp.
- /EA/Vpp: Cho phép On-chip truy cập bộ nhớ chơng trình ngoài khi
/EA=0, nếu /EA=1 thì On-chip sẽ làm việc với bộ nhớ chơng trình nội trú.
Khi chân này đợc cấp nguồn điện áp 12V (Vpp) thì On-chip đảm nhận
chức năng nạp chơng trình cho Flash bên trong nó.
- Vcc: Cung cấp dơng nguồn cho On-chip (+ 5V).
- GND: nối mát.

1.4. Các thanh ghi chức năng đặc biệt.
SFR đảm nhiệm các chức năng khác nhau trong On-chip. Chúng nằm
ở RAM bên trong On-chip, chiếm vùng không gian nhớ 128 Byte đợc định

****************************************************************************
Trang 15


đồ án tốt nghiệp


LSB
AC
C/(/T)
TR1
SM1
T2EX
TXD

ET2
PT2
FO
M1
TF0
SM2
-

ES
PS
RS1
M0
TR0
REN
-

/INT0

/INT1

ET1

P
M0
IT0
RI
IDL
SCK
/RD

Bảng 1. Chức năng riêng của từng thanh ghi trong SFR

Symbol
* ACC
*B
* PSW
SP
DP0L
DP0H

Name
Thanh ghi tích luỹ
Thanh ghi B
Từ trạng thái chơng trình
Con trỏ ngăn xếp
Byte cao của con trỏ dữ liệu 0
Byte thấp của con trỏ dữ liệu

Address
0E0h
0F0h
0D0h


80h
90h
Address
0A0h
0B0h
0B8h
0A8h
89h

11111111b
11111111b
Reset Values
11111111b
11111111b
xxx00000b
0xx00000b
00000000b

* TCON

Timer/Counter
TG
điều

khiển 88h

00000000b

****************************************************************************

1
Byte thấp của Timer/Counter 8Bh

00000000b

1
* SCON Serial Control
98h
SBUF Serial Data Buffer
99h
PCON Power Control
87h
* : có thể định địa chỉ bit, x: không định nghĩa

00000000b
indeterminate
0xxx0000b

Bảng2. Địa chỉ, ý nghĩa và giá trị của các SFR sau khi Reset

2. Ngôn ngữ lập trình Assembly .
2.1.Ngôn ngữ lập trình .
- Khi chơng trình đợc viết trực tiếp bằng ngôn ngữ máy , nếu muốn
thêm hoặc xoá một mã lệnh nào đó thì các mã lệnh có địa chỉ kèm theo cũng
phải tính toán cho đúng nên rất khó khăn cho viết và sửa chơng trình. Vì
vậy bằng việc thay phải viết bằng ngôn ngữ máy , ngời lập trình có thể viết
bằng một ngôn ngữ dới dạng các kí hiêu hình thức hoặc các từ gợi nhớ tuân
theo một qui tắc noà đó dễ đọc và dễ hiểu. Mỗi từ gợi nhớ này tơng đơng với
một lệnh của CPU. Ngôn ngữ này chính là ngôn ngữ Asembly, là ngôn ngữ
lập trình cấp thấp gần với ngôn ngữ máy.

Chức năng: Xoá bit đợc chỉ ra trong câu lệnh về 0. Lệnh này có thể
thao tác trên cờ nhớ, hoặc trên 1 bit bất kỳ đợc định địa chỉ trực tiếp. Lệnh
không làm ảnh hởng tới trạng thái các cờ.

- Lệnh xoá thanh ghi tích luỹ
CLR

Cú pháp câu lệnh:

A

Chức năng: Xoá tất cả các bit của thanh ghi tích luỹ về 0. Các cờ
không bị ảnh hởng.
- Lệnh thiết lập bit
SETB bit

Cú pháp câu lệnh:

Chức năng: Thiết lập bit đợc chỉ ra trong câu lệnh lên mức logic 1.
Lệnh này có thể thao tác trên cờ nhớ, hoặc trên 1 bit bất kỳ đợc định địa chỉ
trực tiếp. Lệnh không làm ảnh hởng tới trạng thái các cờ.
- Lệnh tăng lên 1 đơn vị.
Cú pháp của câu lệnh:

INC

<byte>

****************************************************************************
Trang 18

ACALL

addr11

Chức năng: Gọi không điều kiện một chơng trình con đặt tại địa chỉ đợc chỉ ra trong câu lệnh. Lệnh này tăng bộ đếm chơng trình thêm 2 đơn vị
để PC chứa địa chỉ của lệnh kế lệnh ACALL, sau đó cất nội dung 16 bit của
PC vào ngăn xếp (byte thấp cất trớc) và tăng con trỏ ngăn xếp lên 2 đơn vị.
Địa chỉ đích sẽ đựơc hình thành bằng cách ghép 5 bit cao của thanh ghi PC
(sau khi đợc tăng), 3 bit cao của byte mã lệnh và byte thứ 2 của lệnh. Do đó
chơng trình con đợc gọi phải nằm trong đoạn 2 Kbyte của bộ nhớ chơng
trình chí it phải chứa lệnh đầu tiên của chơng trình con này. Lệnh không
làm ảnh hởng tới các cờ.

2.Lệnh gọi dài.
Cú pháp câu lệnh:

LCALL

addr16

****************************************************************************
Trang 19


đồ án tốt nghiệp

thiết kế , chế tạo bảng thông tin điện tử

Chức năng: Gọi một chơng trình con đặt tại địa chỉ đợc chỉ ra trong
câu lệnh. Lệnh này tăng bộ đếm chơng trình thêm 3 đơn vị để PC chứa địa

CJNE<dest-byte>, <src-byte>, rel

Chức năng: So sánh giá trị của 2 toán hạng đầu tiên, nếu 2 toán hạng
không bằng nhau thì chơng trình đợc rẽ nhánh. Địa chỉ đích rẽ nhánh đợc
tính bằng cách cộng độ lệch tơng đối (có dấu) trong byte sau cùng của lệnh
với nội dung của PC (sau khi nội dung của PC đợc tăng đến địa chỉ bắt đầu
****************************************************************************
Trang 20


đồ án tốt nghiệp

thiết kế , chế tạo bảng thông tin điện tử

của lệnh kế tiếp CJNZ). Cờ nhớ (CF) sẽ đợc thiết lập nếu nh giá trị nguyên
không dấu của toán hạng đích nhỏ hơn giá trị nguyên không dấu của toán
hạng nguồn, ngợc lại thì cờ này bị xoá. Lệnh này không làm thay đổi giá trị
của các toán hạng

- Lệnh giảm và nhảy.
Cú pháp câu lệnh:

DJNZ

<byte>, <rel-address>

Chức năng: Giảm ô nhớ đi 1 và nhảy tới địa chỉ cho bởi toán hạng thứ
2 nếu nh kết quả khác 0. Nếu kết quả ban đầu là 00h thì nó chuyển qua
0FFh. Địa chỉ đích đợc tính bằng cách cộng thêm độ lệch có dấu trong byte
lệnh cuối cùng với nội dung của PC (sau khi tăng PC tới byte đầu tiên của

****************************************************************************
Trang 22


đồ án tốt nghiệp

thiết kế , chế tạo bảng thông tin điện tử

- A(1),B(2) (serial input) : Chân đầu vào dữ liệu.
- QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG,QH (output) : Chân xuất dữ liệu .
- Vcc(14) : Dơng nguồn.
- GND(7) : Âm nguồn .
- Clk (8): Chân tác động xung Clook.
- Clr(9): Chân Clear hoạt động ở mức thấp.
* Nguyên lí hoạt động :
- IC hoạt động khi cấp nguồn Vcc và GND .
- Chân A,B nạp dữ liệu đầu vào mà ta cần dịch .
- Chân CLR xoá trạng thái của IC ở thời điểm trớc đó làm cho các chân ra
có trạng thái ở mức thấp.
- IC cho phép dịch bit từ QA đến QH khi có xung tác động CLK ở sờn xung
dơng với mỗi lần xung clook đợc tác động thì sẽ dịch một bit.
5. Sơ đồ nguyên lý LED ma trận 8x8.
5.1. Sơ đồ .

****************************************************************************
Trang 23


đồ án tốt nghiệp


+ Trở thờng 220 và 10k .
+ IC ổn áp 7805.
+ Bộ tạo dao động : Thạch anh 11.059 Mhz, tụ đất 30 ..
+ Nút ấn và răm cắm (loại 8 chân ).
6.1. Mạch điều khiển.
6.1.1. Sơ đồ nguyên lí .
- Nguyên lí hoạt động của mạch điều khiển.
Mạch nguồn ổ áp 7805 kết hợp với các tụ lọc nguồn để cung cấp điện
áp 5v ổn định cho mạch diều khiển. Các tín hiệu xuất ra từ IC tới các mạch
và các nut ấn đa tín hiệu vào đều qua IC đệm 74ls245 để ổn định và khuếch
đại dòng điều khiển, ngoài ra còn chống lại dòng kích nguợc từ các thiết bị
khác làm ảnh hởng tới quá trình làm việc của IC và mạch vi điều khiển. Tất
cả các chơng trình đều lu trong bộ nhớ ROM của onchip điều khiển mọi hoạt
động của bảng thông tin.
.

****************************************************************************
Trang 25