TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 Luận văn Đề tài: Mạch đồng hồ thời gian thực Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Nguyễn Mạnh Tú Trang 1 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA ĐẠI HỌC LIÊN THÔNG VÀ VỪA HỌC VỪA LÀM NHẬN XÉT ĐỒ ÁN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên : Tạ Tấn Vàng : Nguyễn Tấn Vinh : Nguyễn Mạnh Tú Ngành : Điện tử Lớp : DHDT6LTA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Nguyễn Tất Bảo Thiện Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn:  Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Nguyễn Mạnh Tú Trang 2 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 Ngày tháng năm 2009 Giáo viên hướng dẫn Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Nguyễn Mạnh Tú Trang 3 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA ĐẠI HỌC LIÊN THÔNG VÀ VỪA HỌC VỪA LÀM NHẬN XÉT ĐỒ ÁN CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT Họ và tên sinh viên : Tạ Tấn Vàng : Nguyễn Tấn Vinh : Nguyễn Mạnh Tú Ngành : Điện tử Lớp : DHDT6LTA GIÁO VIÊN DUYỆT ĐỒ ÁN : Nhận Xét của Giáo Viên duyệt:  Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Nguyễn Mạnh Tú Trang 4 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 Ngày tháng năm 2009 Giáo viên duyệt Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Nguyễn Mạnh Tú Trang 5 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 MỤC LỤC trang Lời mở đầu 6 PHẦN MỘT: GIỚI THIỆU VỀ 8051,DS12887,74154 VÀ LED 7 ĐOẠN 7 I. VÀI ĐIỂM CƠ BẢN VỀ 8051: 7 1. Chức năng các chân của chip 8051 8 2. Tổ chức bộ nhớ 12 II. DS12887: 18 III. IC 74154: 28 IV. LED 7 ĐOẠN: 30 PHẦN HAI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 31 1. Thiết kế phần cứng 31 2.Thiết kế phần mềm 33 3. Thi công 54 PHẦN BA: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Nguyễn Mạnh Tú Trang 6 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 LỜI MỞ ĐẦU  -Trong thời đại phát triển của thế giới cũng như sự phát triển của đất nước chúng ta đã và đang có và sử dụng rất nhiều những thành tựu từ ngành công nghệ thông tin – khoa học kĩ thuật, có thể nói ngành công nghệ này trong tương lai gần nó sẽ chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế cũng như sự góp phần vào việc phát triển của đất nước. Hiện nay, trên tất cả các nước phát triển kể cả các nước đang phát triển đã ứng dụng rộng rãi các sản phẩm công nghệ cao của ngành vào việc sản xuất cũng như sinh hoạt hàng ngày không thể thiếu.Vì thế mà sản phẩm điện tử ngày nay được sử dụng rộng rãi hầu hết trong các lĩnh vực. - Điện tử là một lĩnh vực vô cùng rộng lớn, hầu như mọi công cụ hay thiết bị ngày nay phục vụ cho đời sống tiện nghi hiện nay đều liên quan đến điện tử. Qua đó ta thấy được sự phát triển mạnh mẽ và ảnh hưởng sâu sắc của lĩnh vực điện tử đến cuộc sống như thế nào. Các ứng dụng của điện tử hầu như trên mọi lĩnh vực, trong mọi ngành nghề: sân khấu, y tế, giáo dục, quốc phòng, tài chính -ngân hàng… - Qua đó cùng với những kiến thức đã học về điện tử em xin giới thiệu một ứng dụng trong lĩnh vực các thiết bị thời gian nhu đồng hồ thời gian. Có tác dụng giúp ta biết được thời gian để có thể sắp xếp công việc tốt hơn,…đó là mạch đồng hồ thời gian thực, sự dụng vi xử lý và một số linh kiện tích cực và thụ động được thiết kế đơn giản. Tuy vậy, việc hoàn thiện đồ án cũng không thể tránh khỏi sự thiếu sót, mong được sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em chân thành cảm ơn sự tận tình chỉ bảo của thầy phụ trách và các bạn sinh siên trong quá trình hoàn thành đồ án. Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Nguyễn Mạnh Tú Trang 7 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 PHẦN MỘT: GIỚI THIỆU VỀ 8051, DS12887, 74154 VÀ LED 7 ĐOẠN I. VÀI ĐIỂM CƠ BẢN VỀ 8051: 8051 là IC vi điều khiển (Microcontroller) do hãng Intel sản xuất. IC này có đặc điểm như sau: - 4k byte ROM,128 byte RAM - 4 Port I/O 8 bit. - 2 bộ đếm/ định thời 16 bit. - Giao tiếp nối tiếp. - 64k byte không gian bộ nhớ chương trình mở rộng. - 64k byte không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng. - Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bít đơn). - 210 bit được địa chỉ hóa. - Bộ nhân / chia 4µs. Sơ lược về các chân của 8051: Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Nguyễn Mạnh Tú Trang 8 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 1. Chức năng các chân của chip 8051 1.1. Port 0: Port 0 ( P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39. Port 0 có 2 chức năng: + Port xuất nhập dữ liệu (P0.0 – P0.7) → không sử dụng bộ nhớ ngoài. + Bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 - AD7) → có sử dụng bộ nhớ ngoài. Ở chế độ mặc định thì các chân Port 0 (P0.0 – P0.7) được cấu hình là port dữ liệu. Muốn các chân Port 0 làm Port nhập dữ liệu thì cần lập trình lại, bằng cách ghi mức logic cao (mức 1) đến tất cả các bit của port trước khi bắt đầu nhập dữ liệu từ port ( vấn đề này được trình bày ở phần kế tiếp). Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 0 đóng vai trò là ngõ vào của dữ liệu (D0 – D7). 1.2. Port 1: Port 1 (P1.0 – P1.7) có số chân từ 1-8. Port 1 có một chức năng: là port xuất nhập dữ liệu (P1.0 – P1.7) → sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ ngoài. Ở chế độ mặc định (khi reset) thì các chân Port 1 (P1.0 – P1.7) được cấu hình là port xuất dữ liệu. Muốn các chân Port 1 làm port nhập dữ liệu thì cần phải lập trình lại, bằng cách ghi mức logic cao (mức 1) đến tất cả các bit của port trước khi bắt đầu nhập dữ liệu từ port . Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 1 đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ byte thấp (A0 – A7). 1.3. Port 2: Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Nguyễn Mạnh Tú Trang 9 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 Port 2 (P2.0 –P2.7) có số chân từ 21-28. Port 2 có 2 chức năng: + Port nhập dữ liệu (P2.0 – P2.7) → không sử dụng bộ nhớ ngoài + Bus địa chỉ byte cao (A8 – A15) → có sử dụng bỗ nhớ ngoài. Ở chế độ mặc định ( khi reset) thì các chân Port 2 (P2.0 – P2.7) được cấu hình là port xuất dữ liệu. Muốn các chân port 2 làm port nhập dữ liệu thì cần phải lập trình lại, bằng cách ghi mức logic cao ( mức 1) đến tất cả các bit của port trước khi nhập dữ liệu từ port. Khi lâp trình cho ROM trong chip thì port 2 đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ byte cao (A8 – A11) và các tín hiệu điều khiển. 1.4. Port 3: Port 3 (P3.0 – P3.7) có số chân từ 10 -17. Port 3 có 2 chức năng: Port xuất nhập dữ liệu (P3.0 – P3.7) → không sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt. Các tín hiệu điều khiển →có sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc chức năng đặc biệt. Ở chức năng đặc biệt thì các chân port 3 (P3.0 – P3.7) được cấu hình là port xuất dữ liệu. Muốn các chân port 3 làm port nhập dữ liệu thì cần phải lập trình lại, bằng cách ghi mức logic cao (mức 1) đến tất cả các bit của port trước khi bắt đầu nhập dữ liệu từ port. Khi lập trình cho ROM trong chip thì port 3 đóng vai trò là ngõ vào của các tín hiệu điều khiển. Chức năng các chân của port 3: Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 RXD TXD INT0\ INT1\ Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp. Ngõ vào ngắt cứng thứ 0. Ngõ vào ngắt cứng thứ 1. Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Nguyễn Mạnh Tú Trang 10 [...]... thời gian, lịch và báo giờ phải sử dụng cùng kiểu dữ liệu Bit được đặt ở thanh ghi B nên được xoá sau khi bit kiểu dữ liệu đã được ghi để cho phép đồng hồ thời gian thực cập nhật bytes thời gian và lịch Vào lúc đầu, đồng hồ thời gian thực cập nhật ở một kiểu đã được lựa chọn Kiểu dữ liệu không thể thay đổi mà không khởi động lại 10 bytes dữ liệu Bảng 2 trình bày định dạng nhị phân và BCD của cả thời gian. .. phép thời gian vẫn duy trì độ chính xác mà không phụ thuộc quá trình đọc hoặc ghi bộ đệm thời gian, lịch và báo giờ và cũng chắc chắn rằng những thông tin về thời gian và lịch là phù hợp Chu kỳ cập nhật cũng so sánh những bytes báo giờ với những bytes thời gian tương ứng và kết quả là có báo giờ nếu giống nhau hoặc là mã “don’t care” được đặt cho tất cả 3 vị trí Có 3 cách có thể điều khiển truy cập đồng. .. trí Có 3 cách có thể điều khiển truy cập đồng hồ thời gian thực mà có thể tránh được bất kỳ khả năng truy cập các dữ liệu về thời gian và lịch mâu thuẫ với nhau Cách thứ nhất sử dụng ngắt kết thúc cập nhật Nếu được kích hoạt, một tín hiệu ngắt sẽ xảy ra sau mỗi chu kỳ cập nhật mà chỉ ra rằng có hơn 999ms để đọc những thông tin về thời gian và ngày tháng thực Nếu ngắt này được sử dụng, bit IRQF ở thanh... mode Idle và thoát khi ngắt mạch hoặc reset Các bit điều khiển Power Down và Idle có tác dụng chính trong tất cả các IC họ MSC-51 nhưng chỉ được thi hành trong sự biên dịch của CMOS II DS12887: IC ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DS12C887 Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh Nguyễn Mạnh Tú GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Trang 19 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 1 Khảo sát sơ đồ chân của DS12C887 – Chức... RESET\ không có hiệu lực đối với đồng hồ, lịch, hoặc là RAM Ở chế độ cấp nguồn, chân RESET có thể bị kéo xuống trong thời gian cho phép để ổn định nguồn cung cấp Thời gian mà chân RESET\ bị kéo xuống mức thấp phụ thuộc vào ứng dụng Tuy nhiên nếu chân RESET\ được sử dụng ở chế độ cấp nguồn, thời gian RESET\ ở mức thấp có thể vượt quá 200ms để chắc chắn rằng bộ định thời bên trong mà điều khiển DS12C887... Vinh Nguyễn Mạnh Tú GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Trang 23 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 Hình 2.2 Sơ đồ địa chỉ của DS12C887 Thời gian và lịch đã có bằng cách đọc các bytes bộ nhớ hiện có Thời gian, lịch và báo giờ được đặt hoặc gán giá trị bằng cách ghi giá trị bytes RAM thích hợp Nội dung của 10 bytes chứa thời gian, lịch và báo giờ đều có thể hiển thị ở cả 2 dạng nhị phân (Binary)... GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Trang 29 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 3 Chu kỳ cập nhật DS12C887 thực hiện một chu kỳ cập nhật mỗi lần một giây bất chấp bit SET ở thanh ghi B Khi bit SET ở thanh ghi B được đặt lên 1, bộ phận sao chép từ bộ đệm các bytes thời gian, lịch, báo giờ sẽ không hoạt động và sẽ không cập nhật thời gian khi thời gian tăng lên Tuy nhiên, quá trình đếm giờ vẫn... DS12C887 sẽ cung cấp nguồn cho Real Time Clock và bộ nhớ RAM 2 Cấu trúc bên trong Real Time Clock DS12C887 a Sơ đồ địa chỉ của Real Time Clock Sơ đồ địa chỉ của DS12C887 được trình bày ở hình 2.2 Sơ đồ địa chỉ bao gồm 113 bytes RAM thông dụng, 11 bytes RAM mà thành phần bao gồm đồng hồ thời gian thực, lịch, dữ liệu báo giờ và 4 bytes được sử dụng cho việc điều khiển và thông báo tình trạng Tất cả 128 bytes... chính xác Xác xuất đọc không chính xác dữ liệu thời gian và lịch là rất thấp Có vài phương pháp tránh một số sai số có thể xảy ra khi đọc thời gian và lịch được đề cập sau trong bài viết 3 bytes báo giờ có thể sử dụng bằng 2 cách Cách thứ nhất, khi thời gian báo giờ thược ghi vào vị trí của các thanh ghi giờ, phút, giây, tác động báo giờ được bắt đầu tại thời gian chính xác trong ngày khi bit cho phép... VCC J2 VCC 3 C0 C 1 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC U 8 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 BEGIN Nạp các giá trị khởi tạo cho các ô nhớ thời gian và lịch.40H=59(giây),41H=59(phút),42H=23(giờ),43H=(thứ), 44H=01(ngày),45H=01(tháng),46H=09(năm) Goi ctc kdrtc( chuong trình khởi động RTC DS1287) Gọi ctc drtc( chương trình đọc các giá trị thời gian, lịch và dữ liệu từ RTC) Mov . TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Nhóm 3 Luận văn Đề tài: Mạch đồng hồ thời gian thực Tạ Tấn Vàng SVTH: Nguyễn Tấn Vinh GVHD: Nguuyễn Tất Bảo Thiện Nguyễn Mạnh Tú Trang 1 TÊN ĐỀ TÀI: MẠCH. ngắt mạch hoặc reset. Các bit điều khiển Power Down và Idle có tác dụng chính trong tất cả các IC họ MSC-51 nhưng chỉ được thi hành trong sự biên dịch của CMOS. II. DS12887: IC ĐỒNG HỒ THỜI GIAN. các thiết bị thời gian nhu đồng hồ thời gian. Có tác dụng giúp ta biết được thời gian để có thể sắp xếp công việc tốt hơn,…đó là mạch đồng hồ thời gian thực, sự dụng vi