CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Viết chương trình vi điều khiển cho bảng giá.4 GIỚI HẠN Ứng dụng điện thoại chạy trên hệ điều hành Android. Một ứng dụng điện thoại có thể sử dụng trên nhiều loại thiết bị hiển thị như: LED 7 đoạn, mô đun ma trận LED 8x8, Mô đun ma trận LED P10. Sử dụng bảng LED 1 màu (màu đỏ).5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tham khảo tài liệu liên quan đến đề tài.
Thử nghiệm thực tế, phân tích, tổng hợp, đánh giá các kết quả nhận được. Sử dụng các phần mềm chuyên dụng để viết chương trình vi điều khiển. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 2 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2.
Sơ đồ chân của Atmega2560 Hình 2. Hình ảnh thực tế của ATmega2560 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khi làm việc với ATmega2560, một số cần được lưu ý: Flash Memory: bộ nhớ có thể ghi được, dữ liệu không bị mất ngay cả khi tắt điện. Về vai trò, ta có thể hình dung bộ nhớ này như ổ cứng để chứa dữ liệu.
Chương trình được viết cho ATmega2560 sẽ được lưu ở đây. Kích thước của vùng nhớ này thông thường dựa vào vi điều khiển được sử dụng, ví dụ như ATmega2560 có 8KB flash memory. Loại bộ nhớ này có thể chịu được khoảng 10,000 lần ghi / xoá. RAM: tương tự như RAM của máy tính, sẽ bị mất dữ liệu khi ngắt điện nhưng bù lại tốc độ đọc ghi xoá rất nhanh.
Kích thước nhỏ hơn Flash Memory nhiều lần. EEPROM: một dạng bộ nhớ tương tự như Flash Memory nhưng có chu kì ghi/xoá cao hơn - khoảng 100,000 lần và có kích thước rất nhỏ. Để đọc/ghi dữ liệu ta có thể dùng thư viện EEPROM của Arduino. Thông số kĩ thuật của ATmega2560 Điện áp hoạt động 1.5v Timers 2 x 8bit, 4 x 16bit Kênh ADC 16 Cường độ dòng điện trên mỗi chân I/O 40mA Nhiệt độ giới hạn -40 đến 85 độ C PWM 15 PWM Giao tiếp truyền thông kỹ thuật số 4 – UART, 5-SPI, 1-I2C Số chân 100 Flash Memory 256 KB trong đó 8 KB được sử dụng bởi trình nạp khởi động SRAM 8 KB EEPROM 4 KB 2.1 Cấu tạo BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT IC 74HC595 là IC ghi dịch 8 bit kết hợp chốt dữ liệu, đầu vào nối tiếp đầu ra song song. Hình 3 Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của IC 74HC595 Thông số kỹ thuật: Điện áp hoạt động: 2V đến 6V. Dòng vào: 20mA. Dòng ra: 35mA.
Nhiệt độ giới hạn: -55 đến +125 độ C. Giải thích ý nghĩa hoạt động của một số chân quan trọng: Input Chân 14: đầu vào dữ liệu nối tiếp. Tại 1 thời điểm xung clock chỉ đưa vào được 1 bit. Output QA=>QH: trên các chân (15, 1, 2, 3, 4, 5 ,6, 7) Xuất dữ liệu khi chân 13 tích cực ở mức thấp và có một xung tích cực ở sườn âm tại chân chốt 12.
Output-enable Chân 13: Chân cho phép tích cực ở mức thấp (0). Khi ở mức cao, tất cả các đầu ra của 74HC595 trở về trạng thái cao trở, không có đầu ra nào được cho phép. Chân 9: Chân dữ liệu nối tiếp. Nếu dùng nhiều 74HC595 mắc nối tiếp nhau thì chân này đưa vào đầu vào của con tiếp theo khi đã dịch đủ 8bit.
Shift clock BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chân 11: Chân vào xung clock. Khi có 1 xung clock tích cực ở sườn dương (từ 0 lên 1) thì 1 bit được dịch vào IC. Latch clock Chân 12: Xung clock chốt dữ liệu.
Khi có 1 xung clock tích cực ở sườn dương thì cho phép xuất dữ liệu trên các chân output. Lưu ý có thể xuất dữ liệu bất kỳ lúc nào người dùng muốn, ví dụ đầu vào chân 14 được 2 bit khi có xung clock ở chân 12 thì dữ liệu sẽ ra ở chân Qa và Qb (chú ý chiều dịch dữ liệu từ Qa => Qh). Reset Chân 10: Khi chân này ở mức thấp (mức 0) thì dữ liệu sẽ bị xóa trên chip.2 Chức năng Thường dùng trong các mạch quét LED 7 đoạn, LED matrix… để tiết kiệm số chân VDK. Có thể dùng để mở rộng số chân vi điều khiển bằng việc mắc nối tiếp đầu vào dữ liệu các IC với nhau.1 Cấu tạo IC 74HC245 là IC đệm dữ liệu hai chiều.
Ngõ ra 3 trạng thái, thời gian trễ tín hiệu 8ns, dòng ngỏ ra 24 mA(low), 14 mA(high). Hình ảnh thực tế IC 74HC245 Thông số kỹ thuật: Điện áp hoạt động: 2 đến 6V. Dòng ra: 35mA. Dòng hoạt động: 70mA.
Nhiệt độ giới hạn: -40 đến +125 độ C. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 5. Sơ đồ chân và bảng trạng thái Hoạt động của các chân: Chân 1: điều hướng xuất nhập I/O của 2 bus A và B: Ở mức cao, vào A ra B.
Ở mức thấp, vào B ra A. Chân 19: tích cực mức thấp, cho phép IC hoạt động. Khi ở mức cao, tất cả các chân của 2 bus A và B ở trạng thái cao trở cao. Chân 2=>chân 9 : A0=>A7 data in/output phụ thuộc vào chân DIR.
Chân 11 =>18: B7=>B0 data in/output phụ thuộc vào chân DIR.2 Chức năng Thường ứng dụng trong các mạch sử dụng LED như quét ma trận LED, LED 7 đoạn, hoặc đệm dữ liệu trên bus với các mạch sử dụng nhiều linh kiện mắc song song.4 IC 74HC138 IC 74HC138 là bộ giải mã với 3 đầu vào (A0,A1,A2) và 8 đầu ra phủ định (Y0 đến Y7). Có 3 đầu vào cho phép: 2 đầu vào tích cực mức thấp (1E,2E) và 1 đầu vào tích cực mức cao (E3). 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. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 6. Hình ảnh thực tế IC 74HC138 Hình 7. Sơ đồ chân và ký hiệu logic Bảng trạng thái: Chú thích: H: mức cao. X: không quan tâm.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Thông số kỹ thuật: Điện áp hoạt động: 2V đến 6V. Dòng hoạt động: 50mA. Dòng trên chân ngõ ra: 25mA.
Nhiệt độ giới hạn: -40 đến +125 độ C.1 Cấu tạo Hình 8. Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của IC MAX7219 IC MAX7219 được hãng MAXIM thiết kế và sản xuất, thuận tiện sử dụng để điều khiển ma trận LED và LED 7 thanh (1 chip có thể điều khiển ma trận LED 8x8 hoặc LED 7 thanh 8 chữ số) và chỉ cần 1 điện trở để hạn dòng cho tất cả các LED (so với các IC khác hầu như phải có 1 điện trở cho mỗi LED). Trên mỗi chip đã được tích hợp bộ giải mã BCD, mạch quét dồn kênh, thanh ghi dịch,. Thông số kỹ thuật của IC MAX7219 Điện áp hoạt động 4 - 5.5V Dòng hoạt động 330 mA Giới hạn nhiệt độ IC MAX7219CNG 0 – 75 độ C BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 9 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 9. Mạch ứng dụng điển hình của IC MAX7219 2.2 Nguyên lí hoạt động Giống như với 74HC595, để điều khiển ma trận LED ta sử dụng MAX7219 hoạt động giống như một thanh ghi dịch khi cần nhập dữ liệu vào nối tiếp theo từng bit. Tổng cộng có 16 bit được nhập vào tại một thời điểm. MAX7219 chỉ cần 3 chân từ Arduino để kết nối với các chân DIN, LOAD và CLK của IC.
Chân LOAD được kéo xuống LOW và bit đầu tiên của dữ liệu được đưa vào chân DIN, trên sườn lên của xung CLK, các bit tại chân DIN được đưa vào thanh ghi bên trong chip. Sau đó xung CLK xuống LOW và các bit tiếp theo được thiết lập tại chân DIN trước khi lặp lại quá trình. Sau khi 16 bit được đưa vào thanh ghi, chân LOAD được đưa lên HIGH để chốt dữ liệu vào. Chân DOUT (24) được sử dụng nếu có từ 2 chip MAX7219 trở lên.
DOUT của chip thứ nhất kết nối DIN của chip thứ hai và cứ như vậy. Dữ liệu được đưa ra khỏi chân DOUT trên sườn xuống của xung CLK.1 Cấu tạo Hình 10. Cấu tạo của LED 7 đoạn BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 10 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT LED 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 LED đơn xếp theo hình phía trên và có thêm một LED đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của LED 7 thanh.
Tám LED đơn trên LED 7 thanh có Anode (cực +) hoặc Cathode (cực -) được nối chung với nhau vào một điểm và được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch điện. 7 cực còn lại trên mỗi LED đơn của LED 7 đoạn và 1 cực trên LED đơn ở góc dưới, bên phải của LED 7 đoạn được đưa thành 8 chân riêng để điều khiển cho LED sáng tắt theo ý muốn. Nếu LED 7 đoạn có Anode (cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các LED đơn, LED chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0. Nếu LED 7 đoạn có Cathode (cực -) chung, đầu chung này được nối xuống Ground (hay Mass), các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các LED đơn, LED chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1.
Mã LED 7 đoạn có Anode chung, muốn thanh nào sáng ta xuất ra chân Cathode của LED đơn đó mức 0. Từ đó ta có bảng giải mã LED 7 đoạn Anode chung như sau: Bảng 3.