Chương 1: Tổng quan. Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống. Chương 4: Kết quả so sánh,thực nghiệm, phân tích, tổng hợp.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển. 6 do an Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cấu tạo: Led RGB có 4 chân, trong đó có 1 chân dương chung và 3 chân âm riêng cho từng màu (R - đỏ, G - xanh lá, B - xanh dương). Led RGB thực chất là 3 con diode led bình thường gộp chung thành một khối.1 Cấu tạo của led RGB dán.2 Nguyên lý hoạt động: Để thay đổi màu sắc của led RGB, ta chỉ việc thay đổi độ sáng của từng con diode (led) trong led RGB. Để thay đổi độ sáng của một con led ta chỉ việc điều chỉnh điện áp xuất ra con led.
Dưới đây là hình ảnh thực tế và sơ đồ chân, kích thước của led RGB: 7 do an Đồ án tốt nghiệp Hình 2.2 Sơ đồ chân và kích thước của led RGB dán.2 Bảng led RGB: 2.1 Giới thiệu: Panel led RGB thường được sử dụng cho màn hình led có kích thước lớn nhiều mét vuông, nhìn từ khoảng cách xa do mỗi điểm ảnh là một đèn LED và khoảng cách giữa mỗi bóng LED từ 1 đến 10 mm. Mỗi tấm yêu cầu 12-13 chân điều khiển (6 bit dữ liệu, 6 hoặc 7 bit kiểm soát). Hoạt động tốt với nguồn 5V, lên đến 5A cho mỗi tấm. Có các loại panel led RGB hiện có như: Panel led P40: kích thước 640x640, loại led lưới, thích hợp sử dụng trang trí vách, sàn, cột.
Panel led P16: kích thước 128x256, sử dụng cho màn hình led cần độ phân giải trung bình, kích thước màn hình từ 15 – 50m2. Panel led P5: kích thước 64x32, sử dụng cho màn hình cần độ phân giải cao: thể hiện biểu đồ, bản đồ giao thông. 8 do an Đồ án tốt nghiệp Nhóm thực hiện đề tài sử dụng panel led P5 vì giá thành tương đối thấp và phù hợp với nhu cầu đặt ra là hiển thị hình ảnh, ảnh động. Panel led P5 64x32 pixel với 1 led RGB là 1 điểm ảnh được xếp nối tiếp với nhau.2 Nguyên lý hoạt động: Panel led gồm 2 IC 74138 ngõ vào được kết nối với các chân A, B, C, D có chức năng chọn hàng led hiển thị.
Chân A, B, C có giá trị từ 000 – 111 (0 – 7) để quyết định hàng nào sẽ hiển thị sáng, chân D là chân cho phép IC 74138 hoạt động. Ngoài ra bảng Led còn có các IC điều khiển gồm 4 IC mỗi hàng được nối với nhau và nối với một chân màu của led RGB và các IC đệm 74245.4 Mặt sau của panel led P5. 9 do an Đồ án tốt nghiệp 2.3 Cổng kết nối: Các tấm LED ma trận RGB sử dụng chung một loại cổng kết nối đặc biệt được gọi là HUB75. HUB75 có tổng cộng 16 chân cấu tạo là 2 hàng rào đực, được chia thành 2 hàng, mỗi hàng có 8 chân.5 cổng kết nối HUB75 trong thực tế.6 Dây bus gắn vào HUB75, chuyên dụng cho màn hình LED.
10 do an Đồ án tốt nghiệp Bảng 2.1 Chức năng các chân của HUB75 Chân R0,G0,B0,R1,G1,B1 là các chân dữ liệu màu. Chân CLK là chân xung đồng hồ. Chân A,B,C,D là chân ngõ vào giải mã. Chân OE là chân cho phép dữ liệu ngõ ra.
Chân STB (hay LA, latch) tích cực mức cao, có chức năng chốt dữ liệu (strobe), sau khi nạp xong dữ liệu cho một hàng Led cần chốt dữ liệu trước khi chuyển qua hàng tiếp theo.4 Kết nối giữa các IC trong module LED RGB: Dưới đây là sơ đồ kết nối IC điều khiển panel led RGB: 11 do an Đồ án tốt nghiệp Hình 2.7 Sơ đồ kết nối IC điều khiển panel led. 12 do an Đồ án tốt nghiệp Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý module LED RGB. Ngõ vào giải mã A, B, C cho giá trị từ 000 -> 111 được kết nối với IC SSF 4953 để điều khiển mức điện áp cung cấp cho các hàng led. Ví dụ tín hiệu vào là 000 (A=0, B=0, C=0) thì ngõ ra Y0 thay đổi mức điện áp điều khiển mosfet cấp nguồn cho led hàng 1 và 13 do an Đồ án tốt nghiệp led hàng 17 sáng.
Có nghĩa là 1 tín hiệu ngõ ra của IC 74HC138 điều khiển 2 hàng led. Chân G1, G2A, G2B của IC 74HC138 là chân cho phép. Nếu ngõ vào G1 là mức cao và 2 chân G2A, G2B là mức thấp thì IC sẽ hoạt động. Các IC điều khiển được xếp nối tiếp với nhau ngõ ra SDO của IC trước được nối với ngõ vào SDI của IC sau.
Mỗi 1 hàng điều khiển 1 màu.Ví dụ 4 IC điều khiển đầu tiên sẽ được kết nối với chân Red 1 đến chân Red 64 (panel 64x32 có 64 cột ứng với 64 led). Chân LE và chân OE của IC điều khiển được kết nối với vi điều khiển để quyết định chốt dữ liệu và cho phép.3 IC 74HC245: IC 74HC245 là IC đệm dữ liệu 2 chiều, thường ứng dụng trong các mạch sử dụng led như quét led matrix, led 7 đoạn hoặc đệm dữ liệu trên bus với các mạch sử dụng nhiều linh kiện mắc song song, có thể dùng để mở rộng port cho các VĐK có ít I/O.9 Sơ đồ chân của IC 74HC245. Chân DIR: chân chọn hướng dữ liệu. Nếu DIR=1 thì input A và output B và ngược lại với DIR=0.
Chân A1 đến A8 là chân dữ liệu vào/ra phụ thuộc vào chân DIR. Chân B1 đến B8 là chân dữ liệu vào/ra phụ thuộc vào chân DIR. Chân Enable: chân cho phép tích cực ở mức 0. Nếu E=0 thì IC xuất dữ liệu ngược lại E=1 là cấm.1 Chức năng: Dưới đây là bảng trạng thái của IC 74HC245: Khi chân Enable ở mức thấp, DIR mức thấp thì dữ liệu vào B ra A, DIR mức cao thì dữ liệu vào A ra B.
14 do an Đồ án tốt nghiệp Khi chân Enable ở mức cao thì tất cả các chân của 2 bus A và B ở trạng thái trở cao hi-Z.2 Bảng trạng thái của IC 74HC245.4 IC 74HC138: IC 74HC138 là bộ giải mã địa chỉ với 3 đầu vào (A0, A1, A2) và 8 đầu ra phủ định (Y0 đến Y7). Nó có 3 đầu vào cho phép: 2 đầu vào tích cực mức thấp (1E, 2E) và 1 đầu vào tích cực mức cao (E3). Tất cả các đầu ra của 74HC138 sẽ ở mức cao trừ khi E1 ở mức thấp và E3 ở mức cao. Khi các đầu vào 1E, 2E ở mức thấp và E3 ở mức cao thì đầu ra của 74HC138 sẽ được quyết định bởi đầu vào.
Nó thường được dùng như mạch giải mã địa chỉ trong các mạch điều khiển và trong máy tính.10 Sơ đồ chân của IC 74HC138. Chức năng: Dưới đây là bảng trạng thái hoạt động của IC 74HC138: 15 do an Đồ án tốt nghiệp Bảng 2.3 Bảng trạng thái IC 74HC138. Hoạt động giải mã như sau: Đưa dữ liệu nhị phân 3 bit vào A0, A1, A2; lấy dữ liệu ra ở các ngõ từ O0 đến O7. 3 ngõ cho phép E1 đến E3.
E3 ở mức cao và E1,E2 ở mức thấp.5 IC TLC5926: TLC5926 được thiết kế cho màn hình LED và ứng dụng chiếu sáng LED với open- load, shorted-load, phát hiện quá nhiệt. TLC5926/TLC5927 có 16 ngõ ra được điều khiển bởi ED1 và ED2 với 3 trạng thái Normal Mode phase, Mode Switching transition phase và Special mode phase.11 Sơ đồ chân IC TLC5926. Chân LE (ED1) là chân quyết định dữ liệu đầu vào nhấp nháy. Khi LE (ED1) lên mức cao thì dữ liệu nối tiếp sẽ được chuyển tới chốt tương ứng.
Dữ liệu được chốt khi LE (ED1) ở mức thấp. Chân OE (ED2) là chân cho phép ngõ ra. Khi OE (ED2) ở mức thấp thì ngõ ra được kích hoạt, khi OE (ED2) ở mức cao thì tất cả ngõ ra tắt. 16 do an Đồ án tốt nghiệp OUT0 đến OUT15 là các chân ngõ ra.
R-EXT là ngõ vào để kết nối với một điện trở bên ngoài để thiết lập tất cả các dòng đầu ra. SDI là chân dữ liệu đầu vào nối tiếp. SDO là chân dữ liệu đầu ra nối tiếp được nối với SDI của IC điều khiển tiếp theo hoặc là VĐK.4 Bảng trạng thái chế độ Normal mode.12 Giản đồ xung của IC TLC5926/TLC5927. Tín hiệu ngõ ra hoạt động dựa theo giá trị xung clock, tín hiệu OE và tín hiệu chốt LED.
Một chu kì hoạt động hoàn chỉnh cần 16 xung clock. Khi LE(ED1) ở mức thấp thì tín hiệu ngõ vô truyền tới các chốt tương ứng ứng với mỗi xung clock. Khi đủ một chu kì, LE(ED1) lên mức cao chốt dữ liệu. 17 do an Đồ án tốt nghiệp Khi OE(ED2) mức thấp, nghĩa là ngõ ra ic điều khiển được cấp phép thì tín hiệu ở các chốt được truyền tới ngõ ra.1 Giới thiệu: IC SSF4953 cấu tạo gồm 2 mosfet là transistor hiệu ứng trường.
Mosfet thường có công suất lớn hơn rất nhiều so với BJT. Đối với tín hiệu 1 chiều thì nó coi như là 1 khóa đóng mở. Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho khuếch đại các nguồn tín hiệu yếu.2 Nguyên lý hoạt động: SSF4953 là mosfet kênh P hoạt động ở 2 chế độ đóng và mở. Do là một phần tử với các hạt mang điện cơ bản nên Mosfet có thể đóng cắt với tần số rất cao.
Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs0. Dòng điện sẽ đi từ S đến D. IC SSF 4953 gồm 2 mosfet tích hợp 2 kênh công suất song song. Dòng điện đi từ S qua 2 kênh D.
18 do an Đồ án tốt nghiệp Hình 2.15 Cấu tạo của FDS4953.3 Ứng dụng: IC SSF4953 dùng để đóng ngắt nhanh với dòng diện và điện áp lớn. Chân G được điều khiển tín hiệu ngõ ra của IC74HC138.7 Điểm ảnh: Điểm ảnh (pixel) là đơn vị nhỏ nhất tạo nên hình ảnh, thường mang một màu duy nhất (kết quả của sự pha trộn các màu cơ bản giữa các kênh màu). Để thông số điểm ảnh có ý nghĩa, người ta qui về một đơn vị kích thước nhất định như inch hay cm/mm để tính và điểm ảnh thường được diễn đạt theo số lượng điểm trên một inch/cm chiều dài. Trên một đơn vị diện tích, số lượng điểm ảnh càng nhiều càng cho hình ảnh chi tiết và đầy đủ màu sắc hơn.
Điều này phụ thuộc vào thiết bị thu nhận hình ảnh và thiết bị hiển thị hình ảnh. Khi hiển thị ảnh trên màn hình, kích thước to nhỏ của ảnh phụ thuộc vào độ phân giải của màn hình. Độ phân giải của màn hình càng lớn, ảnh có kích thước hiển thị càng nhỏ hơn và ngược lại.