ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG LED CUBE 5X5X5 DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG LED CUBE 5X5X5
DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52
GVHD: ThS. VŨ THẾ ĐẢNG
SVTH: VÕ QUANG LỘC
Lớp: DF10DT44
Bình Dương, tháng 5 năm 2012
BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2

2. I. Tổng quan
II. Cơ sở lý thyết
III. Giới thiệu về linh kiện
IV. Thiết kế phần cứng
V. Lưu đồ & Thiết kế phần mềm

3. - Vi điều khiển là một lĩnh vực khá lý thú đối với
các bạn sinh viên chuyên ngành Điện tử nói
chung.
- Cùng với sự phát triển của ngành điện tử thì nhiều
họ Vi điều khiển được các hãng sản xuất chíp cho
ra đời như: AT89, AVR của Atmel, PIC của
Microchip…

4. - Cùng với sự phát triển đó nhiều ứng dụng về nó
đã được ra đời như: Mạch báo chuông tiết học,
Điều khiển động cơ, mạch ứng dụng vi điều khiển
điều khiển Led đơn được sử dụng nhiều trong
ngành quảng cáo LED…
- Ngày nay các ứng dụng về 3D ngày càng rộng rãi,
vì thế việc nghiên cứu tìm hiểu led 3D đặt nền
móng và giúp cho chúng ta hiểu hơn về công nghệ
3D.

5. 1.1 Giới thiệu Led Cube 5x5x5
- LED CUBE được tạo thành từ 125 bóng led, xếp
thành 5 lớp, mỗi lớp 25 bóng.
- Chúng ta không dùng 125 mối nối để thắp sáng
từng bóng mà thay vào đó, ta mắc chung các chân
anode của 25 bóng trên 1 lớp lại với nhau và mắc
chung 5 chân cathode để tạo thành cột (có 25 cột)

6. 1.2 Nguyên lý hoạt động Led Cube 5x5x5
- Để cho 1 led bất kỳ bật sáng, ta nối chân anode
chung của lớp với điểm có điện thế cao, và nối
điện thế thấp cho chân cathode của bóng led nào
cần thắp sáng.
- Việc cấp điện thế cao cho các lớp được thực hiện
bởi 5 transistor PNP được phân cực ở vùng bão
hòa và vùng ngưng dẫn tương ứng với mức logic 0
và 1

7. 1.2 Nguyên lý hoạt động Led Cube 5x5x5

8. Tên linh kiện Chức năng
Chip Atmel 89S52 Được lập trình dùng để điều khiển các hiệu ứng của khối led cube
Thạch anh 12Mhz
Tạo dao động cho vi điều khiển
Tụ điện 33pF hoặc 22pF
Tụ điện 10uF
Được sử dụng trong mạch ResetNút nhấn 4 pin
Điện trở 10k
Điện trở mảng 4,7 k Dùng để kéo nguồn cho port 0
IC ổn áp 7805
Được dùng trong mạch ổn áp nguồn ra 5V cấp cho vi điều khiển
Tụ điện 100uF
Led đục cao 5mm màu xanh dương Được dùng để tạo thành khối led
Led đục cao màu xanh đỏ Dùng để báo tín hiệu nguồn
Transistor Khuếch đại từ ngõ ra vi điều khiển cấp cho các lớp của khối led
Jack cắm 8 và cáp bẹ 8 Dùng để kết nối từ bo mạch chính vào khối led
Jack nguồn và Adapter Cấp nguồn vào cho bo mạch chính

9. R11 220
+5V
D2
LED
R16 220
KHOÁI NGUOÀN
R18 220
R36 220
U2
LM7805
1
2
3
VI
GND
VO
Q1
PNP BCE
KHOÁI XÖÛLYÙTRUNG TAÂM
J6
CON2
1
2
R33 1K
R14 220
MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN LED CUBE 5X5X5
R23 220
R25 220
R28 220
R30 1K
R12 220
C3
33P
Q3
U1
AT89S52
9
18
19
20
29
30
31
40
1
2
3
4
5
6
7
8
21
22
23
24
25
26
27
28
10
11
12
13
14
15
16
17
39
38
37
36
35
34
33
32
RST
XTAL2
XTAL1
GND
PSEN
ALE/PROG
EA/VPP
VCC
P1.0/T2
P1.1/T2-EX
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7
C1
C
LED
R9 220
+5V
C2
33P
J4
CON8
1
2
3
4
5
6
7
8
RESET
C5
22uF
R3 220
+5V
R7 220
R26 220
R29 220
X2
R31 1K
+5V
R19 220
R21 220
X1
R1
RESISTOR SIP 9
12
3
4
5
6
7
8
9
D1
LED
J3
CON8
1
2
3
4
5
6
7
8 R10 220
X2
R35
10K
R17 220
R24 220
R2 220
X1
R8 220
Q2
R15 220
LED
J2
CON8
1
2
3
4
5
6
7
8
Y1
CRYSTAL
+5V
R4 220
R27 220
RESET
Q5
R34 1K
R20 220
R22 220
KHOÁI RESET
+5V
R5 220
R32 1K
KHOÁI TAÏO
DAO ÑOÄNG
R13 220
Q4
+5V
J1
1
2
3
4
5
6
7
8
SW3
KHOÁI BAÙO TÍN HIEÄU

10. Các Khối chức năng
- Khối xử lý trung tâm
- Khối nguồn
- Khối tạo dao động
- Khối Reset
- Khối báo tín hiệu

11. - Khối xử lý trung tâm: có chức năng xử lý và
đưa ra các tín hiệu tại ngõ ra của vi điều khiển
để điều khiển khối led cube
R11 220
R16 220
R18 220
X1
Q1
PNP BCE
R33 1K
X2
R14 220R23 220
R25 220
R28 220
R30 1K
R12 220
LED
Q3
U1
AT89S52
9
18
19
20
29
30
31
40
1
2
3
4
5
6
7
8
21
22
23
24
25
26
27
28
10
11
12
13
14
15
16
17
39
38
37
36
35
34
33
32
RST
XTAL2
XTAL1
GND
PSEN
ALE/PROG
EA/VPP
VCC
P1.0/T2
P1.1/T2-EX
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7
R9 220
J4
CON8
1
2
3
4
5
6
7
8
R3 220
R7 220
R26 220
+5V
R29 220
R31 1K
R19 220
R21 220
R1
RESISTOR SIP 9
12
3
4
5
6
7
8
9
J3
CON8
1
2
3
4
5
6
7
8 R10 220
R17 220
R24 220
R2 220
R8 220
Q2
KHOÁI XÖÛLYÙTRUNG TAÂM
R15 220 J2
CON8
1
2
3
4
5
6
7
8
+5V
R4 220
R27 220
Q5
R34 1K
R20 220
+5V
R22 220
+5V
R5 220
R32 1K
R13 220
Q4
RESET
J1
1
2
3
4
5
6
7
8

12. U2
LM7805
1
2
3
VI
GND
VOJ6
CON2
1
2
C5
22uF
KHOÁI NGUOÀN
+5V
- Khối nguồn: có chức năng ổn áp nguồn vào 5V
qua ic ổn áp 7805 để nuôi vi điều khiển.

13. X2X1
C3
33P
C2
33P
KHOÁI TAÏO
DAO ÑOÄNG
Y1
CRYSTAL
- Khối tạo dao động: thường được nối với thạch
anh tạo thành mạch tạo dao động cho Vi điều
khiển

14. - Khối Reset: sẽ Reset vi điều khiển, khi reset thì
tín hiệu phải ở mức cao ít nhất 2 chu kỳ máy.
C1
C
RESET
KHOÁI RESET
R35
10K
+5V
SW3

15. - Khối báo tín hiệu: có chức năng báo nguồn và
tín hiệu khi có tín hiệu điều khiển khối led.
D2
LED
R36 220
D1
LED
KHOÁI BAÙO TÍN HIEÄU
+5V
LED

16. KHỞI TẠO BIẾN
BẮT ĐẦU
HIỆU ỨNG TỎA RA
HIỆU ỨNG CHỚP TẮT
HIỆU ỨNG NƯỚC DÂNG
HIỆU ỨNG QUAY ĐỨNG
HIỆU ỨNG LƯỢN SÓNG
TỎA RA
XÓA
i <= n
QUÉT 5 DÒNG, CỘT 13
DELAY
XÓA
QUÉT 5 DÒNG, CỘT
7,8,9,12,14,17,18,19
DELAY
XÓA
QUÉT 5 DÒNG, CỘT
1,2,3,4,5,16,15,20,25,24,
23,22,21,16,11,6
DELAY
XÓA
CHỚP
TẮT
S

17. - Đề tài tuy không mới nhưng thông qua đề tài này em đã
vận dụng được những kiến thức đã học vào thực tế, từ
đó rút ra được nhiều kinh nghiệm cho bản thân thông
qua quá trình thực hiện đề tài.
- Kết quả thu được gần như đáp ứng được yêu cầu đề ra.
- Khối led cube được thiết kế được bao trong vỏ hộp
bằng mica tạo thêm tính thẩm mỹ cho khối led.
- Tuy nhiên cũng có nhiều khó khăn và hạn chế trong
quá trình thực hiện.
 Thời gian là vấn đề khó khăn lớn nhất
 Vấn đề lập trình cũng là một đề cần được quan tâm
nhiều hơn