MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1. Sơ đồ chân 89c51 Hình 2.2. IC thời gian thực DS1307 Hình 2.3. LCD 16x2 Hình 2.3. Thạch anh Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý Hình 3.2.Mạch vẽ trên orcad Hình 3.3. Mạch mô phỏng Hình 3.4. Mạch thực tế DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Chức năng port 3 Bảng 2.2. Chức năng các chân LCD 1 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, các thiết bị điện tử trở nên phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong đời sống con người. Ví dụ quanh ta có rất nhiều sản phẩm nhúng như lò vi sóng, nồi cơm điện, điều hòa, điện thoại di động, ô tô, máy bay, tàu thủy, các đầu đo, cơ cấu chấp hành thông minh, robot v.v ta có thể thấy hiện nay thiết bị điện tử có mặt ở mọi lúc mọi nơi trong cuộc sống của chúng ta. Qua những môn học đã được học tai trường giúp em hiểu nhiều hơn về những thiết bị điện tử mà em đã được tiếp xúc nhưng không biết cấu tạo và làm gì để tạo ra chúng, nhưng thông qua việc bắt tay vào làm Đồ án chuyên ngành , tìm hiểu và thực hiện đề tài “Mạch đồng hồ hiển thị trên LCD”, đã giúp em hiểu kĩ hơn những gì mình đã được học và nâng cao hiểu biết của bản than. Do thời gian thực hiện và kiến thức còn hạn chế nên còn nhiều sai sót trong quá trình thực hiện đề tài, rất mong được sự bổ sung đóng góp của các thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện tử - Viễn thông ,cảm ơn thầy Dương Tấn Quốc đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng em thực hoàn thành đề tài này. Trân trọng và chân thành cám ơn! Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Ngọ 2 CHƯƠNG 1 . PHÂN TÍCH BÀI TOÁN 1.1.KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH BÀI TOÁN Đồng hồ là một công cụ để đo đạc những mốc thời gian nhỏ hơn một ngày; đối lập với lịch, là một công cụ để đo thời gian dài hơn một ngày. Những loại đồng hồ dùng trong kĩ thuật thường có độ chính xác rất cao và cấu tạo rất phức tạp. Trong khi đó, người ta có thể tạo ra những loại đồng hồ nhỏ để dễ dàng mang theo bên mình . Những loại đồng hồ hiện đại (từ thế kỉ 14 trở đi) thường thể hiện ba thông tin: giờ, phút, giây. 1.1.1.Cách hiển thị thời gian • Đồng hồ cơ:  Đồng hồ cơ thể hiện thời gian sử dụng các góc. Mặt đồng hồ có những con số từ 1 đến 12 và sử dụng kim để chỉ giờ và cả phút. Từ một số đến một con số kế cận là 5 phút (đối với kim phút), 1 giờ (đối với kim giờ) hay 5 giây (đối với kim giây). • Đồng hồ điện tử:  Đồng hồ điện tử sử dụng hệ thống số để thể hiện thời gian. Thông thường có 2 cách thể hiện: • 24 giờ để đếm giờ từ 00-23 • 12 giờ với kí hiệu AM / PM (chủ yếu ở Mĩ) 1.1.2.Mục đích  Đồng hồ treo tường được dùng trong nhà và văn phòng, đồng hồ đeo tay được mang trên tay, và những loại đồng hồ lớn được đặt ở những nơi công cộng (nhà thờ hay bến xe). Hầu hết những máy tính và điện thoại di động đều có góc dưới màn hình hiển thị giờ. 3 1.1.3.Các loại chip ứng dụng trong thiết kế thời gian thực Do yêu cầu về thời gian thực nên chúng ta sẽ không xét tới các mạch điện thiết kế đồng hồ sử dụng các mạch điện tương tự và các IC số thông thường, chúng ta sẽ xét tới việc sử dụng IC thời gian thực, vi điều khiển, cách thức hiển thị thời gian thực. • IC thời gian thực:  Hiện nay trên thị trường có 2 loại IC thời gian thực phồ biến là DS1307 và DS12887.  Các IC này đều có chức năng chạy thời gian thực và lưu giờ khi mất điện, với DS1307 cần có thêm nguồn nuôi là một pin cmos 3V, với DS12887 có sẵn pin tích hợp ở bên trong.  Thực hiện giao tiếp với vi điều khiển để hiện thị thời gian và cài đặt giờ…  Trên cơ sở đó thì chúng ta có thể sử dụng cả 2 loại IC này, nhưng với nhóm em thì việc lựa chọn sẽ là DS1307 vì nó cũng thực hiện được yêu cầu mà giá thành thì rẻ hơn. • Vi điều khiển:  Có rất nhiều loại vi điều khiển khác nhau có thể sử dụng trong mạch đồng hồ này như vi điều khiển pic, avr, 8051…  Các loại vi điều khiển pic hay avr có nhiều ưu điểm hơn so với 8051 như hỗ trợ kết nối ngoại vi tốt hơn, tốc độ xử lý nhanh hơn, lập trình đơn giản hơn. Nhưng giá thành thì lại cao hơn nhiều so với 8051 mà trong mạch này chúng em sử dụng AT89C51. Việc sử dụng quá tốn kém cho 1 mạch là không cần thiết trong khi đó một chip cũng có thể làm được điều này mà giá thành rẻ hơn thì đó là lựa chọn tối ưu hơn. • Hiển thị: Chúng ta có 2 cách hiển thị đó là : sử dụng led 7 thanh và sử dụng lcd.  Led 7 thanh : 4 • Ưu điểm: hiển thị rõ ràng và thu hút được sự chú ý vì có thể nhìn ở xa. • Nhược điểm: mạch điện phức tạp cần thêm các IC chốt.  LCD 16x2: • Ưu điểm: hiển thị dễ dàng, có thể linh động hơn trong việc hiển thị thời gian,kết nối đơn giản mạch điện không phức tạp… • Nhược điểm: không thu hút được sự chú ý bằng led 7 thanh,giá thành cao… 1.2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 1.2.1.Giải pháp công nghệ Qua phân tích ở trên, nhóm chúng em đưa ra giải pháp xây dựng đồng hồ dựa trên IC thời gian thực. Đọc giờ từ IC thời gian thực, hiển thị thời gian liên tục và có thể cài đặt được giờ, lưu giờ khi mất điện và sai lệch thời gian là ít nhất (theo quảng cáo của nhà sản xuất : với một pin lithium 48mAh hoặc lớn hơn sẽ lưu giờ cho DS1307 khoảng hơn 10 năm khi không có nguồn điện cung cấp cho mạch ở điều kiện +25°C ). 1.2.2 .Giải pháp thiết kế Việc lựa chọn giải pháp thường được xem xét trên nhiều phương diện nhưng quan trọng là giải pháp có khả thi không? Có phù hợp với với thực tế và thỏa mãn yêu cầu về kinh tế? Đồng hồ thời gian thực với bộ não điều khiển là AT89C51 và các linh kiện khác: LCD hiển thị, IC ổn áp7805, IC thời gian thực DS1307. • AT89C51 có các ưu điểm: tính năng và tốc độ đáp ứng được yêu cầu kĩ thuật trong ứng dụng không đòi hỏi cao;giá thành thấp hơn họ vi điều khiển khác; có hỗ trợ lập trình điều khiển bằng cả hợp ngữ và C • IC DS1307 là IC chuyên dụng, cho khả năng chính xác về thời gian. • LCD hiển thị một cách rõ ràng, linh động. • IC ổn áp 7805 được sử dụng rộng rãi trong các bộ nguồn. 5 Vì vậy giải pháp thiết kế đồng hồ thời gian thực dùng các linh kiện trên có nhiều ưu thế hơn so với những giải pháp khác. Đồng thời đảm bảo được yêu cầu về kinh tế. 1.2.3.Các yêu cầu Với sản phẩm đồng hồ thời gian thực đòi hỏi các yêu cầu: • Hiển thị đúng thời gian:ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây. • Điều chỉnh và thay đổi được thời gian. • Đảm bảo đúng về thời gian sau khi mất điện. • Khả năng thực thi:Thời gian đáp ứng, độ chính xác… • Đảm bảo về kích thước và trọng lượng cho phép. • Độ an toàn, khả năng chống lại sự phá hoại hay xâm nhập… 1.2.4.Giới hạn cho hệ thống • Sử dụng nguồn điện 5V. • Làm việc liên tục. • Kích thước phù hợp với người sử dụng. • Hệ thống nhỏ gọn. • Hệ thống lưu được thời gian khi mất nguồn cấp (có nguồn dự trữ). • Nguồn nuôi (pin CMOS) cho IC thời gian thực đảm bảo. • Làm việc trong điều kiện môi trường bình thường. 6 Khối Xử lý Khối giao ếp phím bấm Khối hiển thị Khối thời gian thực Khối nguồn CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT • Khối Nguồn: cung cấp nguồn cho hệ thống. • Khối Thời gian thực: lưu trữ thời gian thực, thời gian cài đặt. • Khối Xử lý: Dùng vi điều khiển AT89C51 để lấy dữ liệu từ khối thời gian thực, lưu trữ và đưa ra khối hiển thị và nhận tín hiệu từ khối giao tiếp. • Khối Hiển thị: lấy tín hiệu ra từ vi điều khiển, thực hiện giao tiếp với vi điều khiển để hiển thị giờ và ngày. • Khối giao tiếp: là khối bàn phím, thực hiện cài đặt giờ để vi điều khiển lưu dữ liệu vào trong khối thời gian thực. 7 2.2. SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN 8 9 2.3.LỰA CHỌN LINH KIỆN 2.3.1.Vi điều khiển AT89C51 • Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự như nhau. Ở đây giới thiệu IC AT89C51 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ sản xuất. Chúng có các đặc điểm chung như sau: + 4K Bytes Flash rom. + 128 Bytes Ram. + 4 port 8 bit. + 2 bộ định thời 16 bit. + Có port nối tiếp. + Có thể mở rộng bộ nhớ chương trình ngoài 64 K Byte. + Bộ xử lý bit. 2.3.1.1. Mô tả các chân AT89C51 có tất cả 40 chân với các chức năng như sau: Hình 2.1. Sơ đồ chân 89c51 • Vcc (40): Chân cung cấp điện (5V). • GND (20): Chân nối đất (0V). • Port 0 (32-39):  Port 0 là port xuất nhập 8-bit hai chiều.  Port 0 còn được cấu hình làm bus địa chỉ (byte thấp) và bus dữ liệu đa hợp trong 10 [...]... em đã hoàn thành đề tài “Thiết kế đồng hồ thời gian thực “ hiển thị trên LCD Đồng hồ hiển thị được thứ, ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây, có thể cài đặt được thời gian thông qua giao tiếp phím ấn Qua đó giúp em được củng cố kiến thức đã học, kết hợp được với thực tiễn, phục vụ cho công việc tương lai rất nhiều Trong thời gian thực hiện Đồ án em đã cố gắng hết sức để thực hiện đề tài một cách hoàn... thiếu sót, đề tài mới dừng lại ở việc làm một chiếc đồng hồ hiển thị thời gian đơn giản Cũng với đề tài này, trong tương lai chúng em sẽ phát triển nó ở mức cao hơn, có thể kết hợp chúng với các thiết bị khác để sử dụng trong thực tiễn cuộc sống như đồng hồ kèm đo nhiệt độ, hẹn giờ, chuông báo, lịch làm việc cá nhân hay tập thể,… DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tống văn On Giáo trình vi điều khiển họ... ngoài 1 T0 T1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0 Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài Bảng 2.1 Chức năng port 3  Port 3 cũng nhận một vài tín hiệu điều khiển cho việc lập trình Flash và kiểm tra chương trình • RST (9): Ngõ vào reset Mức cao trên chân này trong 2 chu kỳ máy trong khi bộ dao động đang hoat động sẽ reset AT89C51 11... X2 thì để hở 2.3.3.LCD 16x2  Giống như led 7 thanh, LCD là một thiết bị ngoại vi dùng để giao tiếp với người dùng, so với led 7 thanh thì LCD có ưu điểm là hiển thị được tất cả các kí tự trong bảng mã ascci, trong khi đó led 7 thanh chỉ hiển thị được một số kí tự, nhưng LCD lại có nhược điểm là giá thành cao và khoảng cách nhìn gần Hình 2.3 LCD 16x2 16 Châ n Kí Hiệu Mức Logic I/O Chức Năng 1 Vss -... cấp dương nguồn 5V, chân Vss nối đất, chân Vee được dùng để điều khiển độ tương phản của màn hình LCD  RS ( Register select): Khi ở mức thấp, chỉ thị được truyền đến LCD như xoá màn hình ,vị trí con trỏ ….Khi ở mức cao, kí tự được truyền đến LCD  R/W (Read/Write): Dùng để xác định hướng của dữ liệu được truyền giữa LCD và vi điều khiển Khi nó ở mức thấp dữ liệu được ghi đến LCD và khi ở mức cao,... cho DS1307 để nó có thể lưu được giờ khi mất điện nguồn cung cấp cho mạch 19 CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG 3.1.THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý 20 • Trên cơ sở sơ đồ nguyên lý, vẽ mạch in trên Orcad và có kết quả như sau: Hình 3.2.Mạch vẽ trên orcad 3.2.THIẾT KẾ PHẦN MỀM Chương trình #include #include // DINH NGHIA 1 SO CONG #define sda P1_1 #define scl P1_0 21 #define... các điện áp lỗi và tự động đóng ngắt với nguồn pin cung cấp  DS 1307 hoạt động với vai trò slave trên đường bus nối tiếp Việc truy cập được thi hành với chỉ thị START và một mã thiết bị nhất định được cung cấp bởi địa chỉ các thanh ghi Tiếp theo đó các thanh ghi sẽ được truy cập liên tục đến khi chỉ thị STOP được thực thi Mô tả hoạt động của các chân:  Vcc, GND: nguồn một chiều được cung cấp tới... của một bộ khuếch đại đảo của mạch dao động, được cấu hình để dùng như một bộ dao động trên chip 12 2.3.1.2 Các chế độ đặc biệt 2.3.1.2.1.Chế độ nghỉ • Trong chế độ nghỉ, CPU tự đi vào trạng thái ngủ trong khi tất cả các ngoại vi bên trong chip vẫn tích cực Chế độ này được điều khiển bởi phần mềm Nội dung của RAM trên chip và của tất cả các thanh ghi chức năng đặc biệt vẫn không đổi trong khi thời gian... Vbat: Đầu vào pin cho bất kỳ một chuẩn pin 3V Điện áp pin phải được giữ trong khoảng từ 2,5 đến 3V để đảm bảo cho sự hoạt động của thiết bị  SCL(serial clock input): SCL được sử dụng để đồng bộ sự chuyển dữ liệu trên đường dây nối tiếp 15  SDA(serial data input/out): là chân vào ra cho 2 đường dây nối tiếp Chân SDA thiết kế theo kiểu cực máng hở, đòi hỏi phải có một điện trở kéo trong khi hoạt động... lệnh từ bộ nhớ nội, được lấy mẫu và được chốt khi reset, hơn nữa việc lập trình trên Flash bị cấm 13 3 4 P P P P U Như chế độ 2, cấm thêm việc kiểm tra P chương trình Như chế độ 3, cấm thêm việc thực thi chương trình ngoài 2.3.2.IC thời gian thực DS1307 2.3.2.1.Giới thiệu chung về DS1307: IC thời gian thực là họ vi điều khiển của hãng dalat DS1307 có một số đặc trưng cơ bản sau:  DS1307 là IC thời . bắt tay vào làm Đồ án chuyên ngành , tìm hiểu và thực hiện đề tài “Mạch đồng hồ hiển thị trên LCD”, đã giúp em hiểu kĩ hơn những gì mình đã được học và. . Những loại đồng hồ hiện đại (từ thế kỉ 14 trở đi) thường thể hiện ba thông tin: giờ, phút, giây. 1.1.1.Cách hiển thị thời gian • Đồng hồ cơ:  Đồng hồ cơ thể