Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒNG hồ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC .................................. ĐỒNG hồ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC .................................. ĐỒNG hồ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC .................................. ĐỒNG hồ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC .................................. ĐỒNG hồ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC .................................. ĐỒNG hồ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ..................................
ĐỒ ÁN I ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VI DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VIII CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A 1.1 GIỚI THIỆU 1.1.1 Nhiệm vụ 1.1.2 Hướng nghiên cứu CHƯƠNG KẾT QUẢ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI 2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ KHỐI NGUỒN 2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH 2.4 KHỐI HIỂN THỊ 2.5 KHỔI CHỈNH GIỜ 2.6 KHỐI VI XỬ LÍ 2.7 BỘ ĐẾM 2.8 RESET 2.9 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2.10 SƠ ĐỒ MẠCH IN 2.11 THI CÔNG MẠCH IN CHƯƠNG GIỚI THIỆU LINH KIỆN CÓ TRONG ĐỀ TÀI 3.1 VI XỬ LÝ PIC 16F877A 3.1.1 Thông số kỹ thuật vi điều khiển PIC 16F877A 3.1.2 Sợ đồ chân, cấu trúc chức vi điều khiển PIC 3.1.3 Sơ đồ khối PIC 16F877A 12 3.2 IC DS1307 12 10 3.2.1 Sợ đồ chân, cấu trúc chức IC DS1307 3.2.2 Tổ chức nhớ IC DS 1307 14 3.3 MÀNG HÌNH LCD 16X2 3.4 IC ỔN ÁP LM7805 18 CHƯƠNG TỔNG KẾT 20 4.1 KẾT LUẬN 20 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 18 13 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 2-1: PIC 16F877A THỰC TẾ [1] HÌNH 2-2: TỔNG HỢP CÁC THÔNG SỐ CỦA VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A [3] HÌNH 2-3: SỐ CHÂN CỦA PIC [1] 10 HÌNH 2-4: SƠ ĐỒ KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A[7] 12 HÌNH 2-5: IC DS1307 THỰC TẾ [1] 13 HÌNH 2-6: SỰ TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU TRÊN CHUỔI DÂY[7] 16 HÌNH 2-7: LCD16X2 18 HÌNH 2-8: LM7805 THỰC TẾ 19 HÌNH 2-9: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA LM7805 [1] 19 HÌNH 2-1: SƠ ĐỒ KHỐI HÌNH 2-2: KHỐI NGUỒN HÌNH 2-3: KHỐI HIỂN THỊ HÌNH 2-4: KHỐI CHỈNH GIỜ HÌNH 2-5: KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM HÌNH 2-6: KHỐI ĐẾM HÌNH 2-7: KHỐI RESET HÌNH 2-8: MƠ PHỎNG MẠCH HÌNH 2-9: PCB CỦA MẠCH HÌNH 2-10: MẠCH ĐÃ THI CƠNG (MẶT TRƯỚC) Hình 2-10: Mạch thi cơng (mặt sau) DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG 3-2: TỔ CHỨC BỘ NHỚ DS1307 [7] 14 BẢNG 3-3: TỔ CHỨC THANH GHI THỜI GIAN THỰC CỦA DS1307[7] 15 BẢNG 3-4: BIT ĐIỀU KHIỂN TRONG DS1307[7] 15 BẢNG 3-5: SQUAREWAVE OUTPUT FREQUENCY[7] BẢNG 3-6: DATA WRITE [7] 17 Bảng 3-7: Data Read[7] 17 15 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IC LCD PIC PWM International Circuit Liquid Crystal Display Peripheral Interface Controller Pulse Width Modulation ĐỒ ÁN I Trang 1/21 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A 1.1 Giới thiệu - Trong sống đại ngày thời gian vô quý báo với mõi người, việc quản lí tốt thời gian giúp kiểm sốt hành động, công việc, sức khỏe… xếp thời gian cách logic giúp chung ta chủ động tiết kiệm thời gian chết dành thời gian làm việc cần làm, nâng cao chất lượng sống Trong ngành công nghệ đồng hồ số sử dụng rộng rải thiết bị số như: điện thoại, tivi, laptop, đồng hồ số… - Để tạo đếm thời gian thực digital có nhiều phương pháp, tơi xin trình bày phương pháp làm đếm thời gian thực dụng họ vi điều khiển PIC16F877A 1.1.1 Nhiệm vụ - Thiết kế mạch nguồn mạch đồng hồ thời gian thực dùng vi điều khiển PIC16f877A cài đặt chỉnh từ nút bấm Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý chức nhiệm vụ PIC linh kiện có mạch - Giải thích nguyên lý hoạt động tồn mạch mơ Proteus, thiết kế PCB thi công phần cứng 1.1.2 Hướng nghiên cứu - Tìm hiểu datasheet PIC 16F877A, phần mềm viết code cho PIC CCS, giao tiếp PIC IC DS1307, đưa liệu hiển thị lên LCD - Mô mạch đồng hồ thời gian thực chương trình giao tiếp cho vi xử lý với ic DS1307 để đếm hiển thị LCD ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 2/21 CHƯƠNG KẾT QUẢ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 2.1 Sơ đồ khối Hình 2-1: Sơ đồ khối - Khối nguồn cung cấp điện áp 5v cho mạch - Khối vi xử lý sử dụng PIC 16F877A để xử lý liệu từ đếm DS1307 hiển thị lên LCD - Khối hiển thị sử dụng LCD 16x2 để hiển thị thông tin liệu - Khối đếm thời gian thực: dùng IC DS1307 để làm đếm thời gian cung cấp liệu cho PIC - Khối cài đặt chỉnh giờ: giúp cài đặt chỉnh xác phù hợp với người dùng ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 3/21 2.2 Sơ đồ ngun lí khối nguồn Hình 2-2: Khối nguồn 2.3 Sơ đồ ngun lý mạch thời gian Hình 2-3: Mơ mạch - Khi cấp nguồn 220V AC qua biến áp hạ xuống 12v AC cấp vào cầu diode, IC ổn áp LM 7808, cá tụ lọc ta dòng điện 5V DC cấp cho mạch 2.4 Khối hiển thị ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 4/21 Hình 2-4: Khối hiển thị 2.5 Khổi chỉnh Hình 2-5: Khối chỉnh 2.6 Khối vi xử lí ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 7/21 2.10 Sơ đồ mạch in Hình 2-9: PCB mạch 2.11 Thi cơng mạch in Hình 2-10: Mạch thi công (mặt trước) ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 8/21 Hình 2-10: Mạch thi công (mặt sau) ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 9/21 CHƯƠNG GIỚI THIỆU LINH KIỆN CÓ TRONG ĐỀ TÀI 3.1 Vi xử lý PIC 16F877A Programable Intelligent Computer từ viết tắt PIC,được sản xuất công ty Microchip Technology PIC 16F877A dòng vi điều khiển phổ biến việc học tập nghiên cứu sinh viên ứng dụng thực mạch thực tế đời sống Hình 3-1: PIC 16F877A thực tế [1] 3.1.1 Thông số kỹ thuật vi điều khiển PIC 16F877A PIC 12XXXX: độ dài câu lệnh 12bit PIC 16XXXX: độ dài câu lệnh 14bit PIC 18XXXX: độ dài câu lệnh 16bit - “C”: Loại PIC có nhớ EPROM - “F”: Loại PIC có nhớ Flash ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 10/21 Hình 3-2: Tổng hợp thơng số vi điều khiển PIC 16F877A [3] 3.1.2 Sợ đồ chân, cấu trúc chức vi điều khiển PIC ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 11/21 Hình 3-3: Số chân PIC [1] Chức chân cần sử dụng: - Chân OSC1|CLKI (13): ngõ vào tần số dao động thạch anh, xung clock bên OSC1: ngõ vào dao động thạch anh CLKI: ngõ vào nguồn xung bên - Chân OSC2|CLKO (14): ngõ vào tần số dao động thạch anh xung clock OSC2: Ngõ dao động thạch anh Kết nối đến thạch anh cộng hưởng CLKO: chế độ RC, ngõ OSC2, tần số OSC1 tốc độ chu kỳ lệnh - Chân MCRL|VPP (1): MCLR: Hoạt động Reset mức thấp VPP: ngõ vào áp lập trình - RB0 | INT (33) RB6 | PGC (39): RB0: xuất | nhập số - RC3: xuất | nhập số SCK: ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ngõ chế độ SPI SCL: ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ ngõ chế độ I2C - Chân RC4/SDI/SDA (23): RC4: xuất | nhập số SDA: xuất | nhập liệu vào giao tiếp I2C - Chân RD1/PSP1 (20) chân RD2/PSP2 (21): ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 12/21 RD1: xuất | nhập số PSP1: liệu port nhánh song song 3.1.3 Sơ đồ khối PIC 16F877A Hình 3-4: Sơ đồ khối vi điều khiển PIC 16F877A[7] 3.2 IC DS1307 Là IC thời gian thực gọi RTC (Real Time Clock) IC thường xuất mạch đồng hồ thời gian thực Vì tính xác vời thời gian mà người sử dụng IC có ghi 8-bit chứa liệu thời gian: giây, phút, giờ, ngày, tháng, năm Ngồi DS1307 có ghi điều khiển ngõ phụ 56 ghi trống dùng RAM DS 1307 đọc ghi thông qua giao tiếp I2C nên cấu tạo bên đơn giản ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 13/21 Hình 3-5: IC DS1307 thực tế [1] 3.2.1 Sợ đồ chân, cấu trúc chức IC DS1307 Hình 3-6: IC DS1307 sơ đồ chân [1] Các chân DS1307 bao gồm: - X1 X2 (1),(2): hai chân hai cổng kết nối với thạch anh 32.768 KHz để tạo tần số dao động cho IC - VBAT (3): Cực (+) nguôn Pin 3V nuôi IC nguồn ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 14/21 - GND (4): Chân nối đất cho nguồn Pin 3V - VCC (8): 5V DC nguồn cấp cho IC - SQW/OUT (7): Xung vuông tạo từ chân lập trình - SCL SDA (6)(5): Dữ liệu xung nhịp giao tiếp I2C hai đường 3.2.2 Tổ chức nhớ IC DS 1307 Bảng 3-2: Tổ chức nhớ DS1307 [7] Xem ta thấy nhớ DS1307 có tới 64 ghi 8-bit đặt địa từ 0x00 đến 0x3F theo hệ Hexa Nhưng mà có ghi dùng với chức đồng hồ thời gian thực, 56 thành ghi lại bị bỏ trống có xem nhớ tạm RAM BCD (Binary-Coded Decimal) kiểu đếm giá trị thời gian lưu ghi ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 15/21 Bảng 3-3: Tổ chức ghi thời gian thực DS1307[7] 24h 12h hai chế độ mà DS1307 chạy Bit thứ sáu (Thanh ghi hours) bit chọn chết độ, chế độ 12h bit mức cao Ở chế độ bit bit AM/PM với PM mức cao Bảng 3-4: Bit điều khiển DS1307[7] OUT (Output control): bit điều khiển mức chân SQW/OUT đầu xung vng Disable Nếu SQWE=0 mức chân SQW/OUT OUT =1, =0 OUT=0 SQWE (Square wave enable): bit thiết lập Enable đầu tạo dao động Tần số đầu sóng vng phụ thuộc vào giá trị RS1 RS0 Bảng 3-5: Squarewave output frequency[7] ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 16/21 DS1307 hỗ trợ bus, dây chiều giao thức truyền liệu Thiết bị ghi liệu lên bus gọi phần phát thiết bị nhận gọi phần thu Master thiết bị điều khiển trình Slave thiết bị nhận điều khiển Master Bus thiết bị phát chuổi xung clock (SCL), Master điều khiển truy cập bus, tạo định START STOP Hình 3-6: truyền nhận liệu chuổi dây[7] Tùy thuộc vào bit R/W (Read Write) mà hai loại truyền liệu thực hiện: - Truyền liệu từ Master Slave nhận Địa Slave byte mà Master truyền đi, tiếp sau byte liệu sau nhận mõi byte liệu Slave gửi lại bit thông báo nhận Vì DS1307 Slave I2C nên hoạt động hai chế độ giao tiếp Data Write ( từ PIC đến DS1307) Data Read (từ DS1307 đến PIC) Chế độ Data Write dùng xác lập giá trị ban đầu cho ghi thời gian dùng để canh chỉnh thời gian Trong chế độ này, PIC Master truyền liệu đến DS1307 (Slave nhận liệu) Chế độ Data Read thực đọc thời gian từ IC đồng hồ DS1307 vào PIC để hiển thị so sánh… Ở chế độ này, Master nhận liệu PIC Slave truyền liệu DS1307 ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 17/21 Bảng 3-6: Data Write [7] Nhìn hình ta thấy bit R|W (0) chế độ Data Write gữi sau bit SLA (Slave Address), giá trị SLA (Slave Address) giao tiếp I2C cài đặt bit nhị phân 1101000, thập lục phân 0x68.bit A(ACK) trả cho Master sau mõi trình thực giao tiếp địa ghi SLA chưa địa ghi cần truy cập với độ dài byte Sau dãy byte liệu ghi bào nhớ DS1307 Byte liệu thứ ghi dc byte tự động tăng lên nên ghi vào ghi số lượng byte liệu cần ghi định bỡi Master với điều kiện không vượt dụng lương nhớ Bảng 3-7: Data Read[7] Ở chế độ Data Read, bit R|W(1) gởi sau 7Bit SLA sau byte liệu truyền từ DS1307 đến PIC Sự khác biệt cách bố trí liệu chế độ so với Data Write khơng có byte địa ghi liệu gởi đến.Nên tất byte theo sau SLA R|W liệu đọc từ nhớ DS1307 Vậy ta muốn đọc liệu ghi ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 18/21 định bit địa chỉ,các giá trị lưu lại lần thao tác trước 3.3 Màng hình LCD 16x2 Hình 3-7: LCD16x2 3.4 IC Ổn áp LM7805 - 7805 IC ổn áp 5V cho điện áp 5V DC - 78xx thuộc dòng IC dùng để ổn định điện áp đầu chiều (DC) với ngõ vào thấp 3V - Dòng cực đại trì 1A ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 19/21 Hình 3-8: LM7805 thực tế Hình 3-9: Sơ đồ chân LM7805 [1] ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 20/21 CHƯƠNG TỔNG KẾT 4.1 Kết Luận Đồng hồ hoạt động tốt, điều khiển nút bấm, hoàn thành yêu cầu đề Nắm cách giao tiếp PIC17F877A với IC DS1307, giao tiếp với màng hình LCD 16x2, hiểu nguyên lý hoạt động IC DS1307 Hiểu cách lập trình chương trình cho mạch đếm 4.2 Hướng phát triển Thiết lập thêm chức năng: - Hẹn để đóng mở thiết bị motor, đèn, quạt… - Có thể gắn thềm số cảm biến (độ ẩm, nhiệt độ) để tăng thêm thông tin cho người dùng - Lắp thêm nút bấm để cài đặt dễ dàng ( tăng, giảm, mode, chọn) ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 21/21 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Mualinhkien.vn [2] Hshop.vn [3] Google.com.vn [4] hocavr.com Tiếng Anh: [5] http://ccspicc.blogspot.com/ [6] http://www.rinkydinkelectronics.com [7] http://www.alldatasheet.com ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ... có ghi dùng với chức đồng hồ thời gian thực, 56 thành ghi lại bị bỏ trống có xem nhớ tạm RAM BCD (Binary-Coded Decimal) kiểu đếm giá trị thời gian lưu ghi ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN... động lại ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang 7/21 2.10 Sơ đồ mạch in Hình 2-9: PCB mạch 2.11 Thi cơng mạch in Hình 2-10: Mạch thi công (mặt trước) ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN... Chế độ Data Read thực đọc thời gian từ IC đồng hồ DS1307 vào PIC để hiển thị so sánh… Ở chế độ này, Master nhận liệu PIC Slave truyền liệu DS1307 ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DÙNG PIC ĐỒ ÁN I Trang