Đồ Án Thiết Kế Lịch Vạn Niên Điện Tử Hiển Thị Trên LCD.pdf

1. CHƯƠNG 1 :
TỔNG QUAN VỀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI
1.1.Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ , các thiết bị điện tử đã ,
đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong
hầu hết các lĩnh vực khoa học kĩ thuật cũng như đời sống xã hội.
Việc gia công, xử lý các tín hiệu điện tử hiện đại đều dựa trên cơ sở nguyên
lý số . Vì các thiết bị làm việc trên cơ sở nguyên lý số có ưu điểm hơn hẳn so với
các thiết bị làm việc dựa trên cơ sở nguyên lý tương tự , đặc biệt là trong kĩ thuật
tính toán.
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử đã cho ra đời nhiều vi mạch số
cỡ lớn với giá thành rẻ và khả năng lập trình cao đã mang lại những thay đổi lớn
trong ngành điện tử. Mạch số ở những mức độ khác nhau đang thâm nhập trong
các lĩnh vực điện tử thông dụng và chuyên nghiệp một cách nhanh chóng. Các
trường kĩ thuật là nơi mạch số thâm nhập mạnh mẽ và được học sinh , sinh viên
ưa chuộng do lợi ích và tính khả thi của nó. Vì thế sự hiểu biết sâu sắc về kĩ thuật
số là không thể thiếu với sinh viên ngành điện tử hiện nay. Nhu cầu hiểu biết kĩ về
kĩ thuật số không chỉ riêng đối với những người theo chuyên ngành điện tử mà
còn đối với những cán bộ kĩ thuật khác có sử dụng thiết bị điện tử.
1.2.Khảo sát vấn đề
Hiện nay những ứng dụng của phần cứng được sử dụng ngày càng nhiều và
phổ biến , đảo qua các con phố chúng ta có thể thấy những bảng quảng cáo có sử
dụng đèn led hoặc sử dụng vi xử lý để hiển thị thời gian hay nhiệt độ . Chúng
trông khá đẹp mắt và tiện lợi. Trong đồ dung gia đình cũng có rất nhiều đồ điện tử
mang tính năng tự động như : tivi , máy vi tính …
Đề tài chúng em chọn xuất phát từ ý tưởng sử dụng IC DS1307 thời gian
thực, cùng với việc mọi người phải biết chính xác ngày , giờ để thu xếp việc làm
cho hợp lý . Với ý tưởng này chúng em đã kết hợp lý thuyết và thực tế để làm đồ
án “ Thiết kế lịch vạn niên điện tử hiển thị trên LCD” .

2. 1.3.Các vấn đề cần giải quyết của bài toán
Bài toán “Thiết kế lịch vạn niên điện tử hiển thị trên LCD” đặt ra các yêu cầu
sau :
- Đảm bảo hiển thị đúng thời gian ngày tháng năm, giờ phút giây.
- Có khả năng phát triển và mở rộng vào các ứng dụng khác trong thực tế.
- Có độ bền cao , hệ thống chạy ổn định .
- Lập trình thời gian thực cho AT 89S52 rồi từ đó áp dụng cho ứng dụng.
- Mạch có hiển thị nhiệt độ.
1.4.Giải pháp
Giải pháp đưa ra để đáp ứng yêu cầu bài toán :
- Sử dụng Vi điều khiển AT 89S52.
- Sử dụng chip thời gian thực DS1307.
- Xây dụng chương trình phần mềm điều khiển.
- Lập trình cho nút bấm để tăng giảm giờ phút.
- Sử dụng cảm biến nhiệt để đo nhiệt độ.
1.5.Mục đích đề tài
Sự cần thiết, quan trọng cũng nhưu tính khả thi và lợi ích của mạch số cũng
chính là lý do để chúng em chọn và thực hiện đồ án Thiết kế lịch vạn niên điện tử
hiển thị trên LCD” nhằm ứng dụng kiến thức dã học vào thực tế.
Sử dụng một con IC thời gian thực DS1307 kết hợp với vi điều khiển 89S52 ,
89S52 có nhiệm vụ đọc/ghi ( giờ, phút, giây, ngày, tháng, năm…..) từ chip
DS1307 . Hiển thị ngày tháng năm, giờ phút giây , nhiệt độ trên LCD.
Mục đích của yêu cầu đề tài như sau :
- Mạch hiển thị ngày ,tháng ,năm ,thứ ,giờ ,phút ,giây chính xác trên LCD.
- Khi thời gian báo thức trùng với thời gian thực thì loa sẽ phát ra âm thanh.
- Mạch có sử dụng đo nhiệt độ hiển thị LCD.
Chương ll:
GIỚI THIỆU MỘT SỐ IC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH
2.1. Giới thiệu về PIC:

3. 2.1.1. Tổng quan về họ vi điều khiển:
Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 được phát triển Microelectronics Division
thuộc General_Instrument. PIC bắt nguồn từ chữ viết tắc của “Programmable
Intelligent Computer” (Máy tính khả trình thông minh) là một sản phẩm của
hãng General Instruments đặt cho dòng sản phẩm đầu tiên của họ là PIC1650.
Lúc này, PIC 1650 được Pic là một ho vi điều khiển RISC được sản xuất bởi
công ty Mirochip Technology dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi cho các
máy chủ 15 bit CP1600, vì vậy, người ta cũng gọi PIC “Peripheral Interface
Controller” (Bộ điều khiển giao tiếp ngoại vi). CP1600 là một CPU tốt, nhưng
lại kém về các hoạt động xuất nhập, vì vậy PIC 8_bit được phất triển vào
khoảng năm 1975 để hổ trợ hoạt động xuất nhập cho CP1600. PIC sử dụng
microcode đơn giản đặt trong ROM, và mặc dù cụm từ RISC chưa được sử dụng
thời bấy giờ, nhưng PIC thật sự là một vi điều khiển với kiến trúc RISC, chạy
một lệnh một chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ dao động). Năm 1985 General
Instruments bán bộ phận vi điện tử của họ, và chủ sở hữu hũy bỏ hầu hết các dự
án lúc đó quá lỗi thời. Tuy nhiên, PIC được bổ xung EPROM để tạo thành một
bộ điều khiển vào ra khả trình. Ngày nay rất nhiều dòng PIC được sản xuất với
hàng loạt các module ngoại vi tích hợp sẵn (như USART,PWM,ADC….), với
bộ nhớ chương trình từ 512 Word đến 32k Word.
2.1.1.1.Một số đặc tính của Vi điều khiển PIC:
Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng
nhưng chúng ta có thể điểm qua một vài nét sau:
• 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harward có sữa đổi.
• Flsah và ROM có thể tùy chọn từ 256 byte đến 256 Kbyte.
• Các cổng xuất/nhập (I/O) mức logic thường từ 0V đến 5.5V, ứng với
logic 0 và 1.
• 8/16 bit timer.
• Các chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ, khung đồng bộ USART.
• Bộ chuyển đổi ADC Analog_to_digital converters, 10/12 bit.

4. • Bộ so sánh điện áp.
• Các module Capture/Campare/PWM.
• LCD.
• MSSP Peripheral dựng cho các giao tiếp IC2,SPI.
• Bộ nhớ nội EPROM-có thể ghi/xóa lên tới một triệu lần.
• Moudle điều khiển động cơ,đọc encoder.
• Hỗ trợ giao tiếp USB.
• Hỗ trợ giao tiếp CAN.
• Hỗ trợ giao tiếp LIN.
• Hỗ trợ giao tiếp IRDA.
• Một số dòng có tích hợp 7675bộ RF (PIC16f639,và RFPIC).
• KEELOQ mã hóa và giải mã.
• DSP những tính năng xử lý tín hiệu số (dsPIC) đặc điểm thực thi tốc độ
cao của RISC CPU của họ vi điều khiển PIC16F87XA.
• Chỉ gồm 35 lệnh đơn.
• Tất cả các lệnh là một chu kỳ ngoại trừ chương trình con là hai chu kỳ.
• Tốc độ hoạt động:
• DC_20MHz ngõ vào xung clock.
• DC_200ns chu kỳ lệnh.
2.1.1.2. Những đặc tính ngoại vi:

5. • Timer0 : 8_bit định thời/đếm với 8_bit, prescaler.
• Timer1 : 16_bit định thời/đếm với prescaler, có thể được tăng lên trong
suốt chế độ Sleep qua thạch anh/xung clock bên ngoài.
• Timer2 : 8_bit định thời/đếm với 8_bit, prescaler, postscaler.
• Hai module Capture, Compare,PWM:
• Capture có độ rộng 16 bit, độ phân giải 12,5ns.
• Compare có độ rộng 16 bit, độ phân giải 200ns.
• Độ phân giải lớn nhất của PWM là 10bit.
• Có 13 ngõ I/O có thể điều khiển trực tiếp.
• Dòng vào và ra lớn:
• 25mA dòng vào cho mỗi chân.
• 20mA dòng ra cho mõi chân.
2.1.1.3. Đặc điểm về tương tự:
10 bit, với 8 kênh của bộ chuyển đổi tương tự sang số (A/D).
Brown_out Reset(BOR).
Module so sánh về tương tự:
• Hai bộ so sánh tương tự.
• Module điện áp chuẩn VREF có thể lập trình trên PIC.
Có thể lập trình ngõ vào đến từ những ngõ vào của PIC và trên điện áp bên
trong.
Những ngõ ra của bộ so sánh có thể sử dụng cho bên ngoài.
2.1.1.4. Các đặc điểm đặc biệt của vi điều khiển Pic:

6. • Có thề ghi/xóa tới 100.000 lần với kiểu bộ nhớ chương trình Enhanced
Flash.
• 1000.000 lần ghi/xóa với kiểu bộ nhớ EPROM.
• EPROM có thể lưu trữ dữ liệu hơn 40 năm.
• Có thể lập trình lại dưới sự điều khiển của phần mềm.
• Mạch lập trình nối tiếp qua hai chân.
• Nguồn đơn 5V cấp cho mạch lập trình nối tiếp.
• Watchdog Timer (WDT) với bộ dao dộng RC tích hợp sẵn trên Chip cho
hoạt động đáng tin cậy.
• Có thể lập trình màng bảo vệ.
• Tiết kiệm năng lượng với chế độ Sleep.
• Có thể lựa chọn bộ dao động.
2.1.2 . Giới thiệu về PIC16F8XX và PIC16F877A:
PIC16F8XX lò nhóm PIC trong họ PIC16FXX của họ vi điều khiển 8_bit,
tiêu tốn năng lượng thấp, đáp ứng nhanh, chế tạo theo công nghệ CMOS,
chống tĩnh điện tuyệt đối. Bao gồm các nhóm sau:
o PIC16F83
o PIC16CR83
o PIC16F84
o PIC16CR84

7. Tất cả các PIC16/17 điều có cấu trúc RICS. PIC16CXX các đặc tính nổi
bậc, 8 mắc ngăn xếp tack, nhiều nguồn ngắt tích hợp bên trong lẫn bên
ngoài. Có cấu trúc Haward với các bus dữ liệu và bus thực thi chương trình
riêng biệt nhau cho phép độ dài một lệnh là 14_bit và bus dữ liệu 8_bit cách
biệt nhau. Tất cả các lệnh điều mất một chu kỳ lệnh, ngoại trừ các lệnh rẽ
nhánh chương trình mất hai chu kỳ lệnh. Chỉ có 35 lệnh và một lượng lớn
các thanh ghi cho phép đáp ứng cao trong ứng dụng.
Họ PIC16F8XX có nhiều tính năng đặc biệt làm giảm các thiết bị ngoại
vi, vì vậy kinh tế cao, có hệ thống nổi bật đáng tin cậy và sự tiêu thụ năng
lượng thấp. Ở dây có bốn sự lựa chọn bộ dao động và chỉ có chân kết nối bộ
dao dộng RC nên có giải pháp tiết kiệm cao. Chế độ SLEEP tiết kiệm nguồn
và có thể được đánh thức bởi các nguồn reset. Và còn nhiều phần khác đó
được giới thiệu bên trên sẽ được nói ở các phần kế tiếp.
PIC 16F877A là dòng PIC phổ biến nhất hiện nay (đủ mạnh về tính năng,
40 chân, bộ nhớ đủ cho hầu hết các ứng dụng thông thường). Cấu trúc tổng
quát của PIC16F877A như sau:
• 8 K Flash ROM.
• 368 Bytes RAM.
• 256 Bytes EEPROM.
• 5 ports (A, B, C, D, E) vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập.
• 2 bộ định thời 8 bits (Timer 0 và Timer 2).
• Một bộ định thời 16 bits (Timer 1) có thể hoạt động trong chế độ tiết kiệm
năng lượng (SLEEP MODE) với nguồn xung Clock ngoài.
• 2 bô CCP( Capture / Compare/ PWM).
• 1 bộ biến đổi AD 10 bits, 8 ngõ vào.
• 2 bộ so sánh tương tự (Compartor).

8. • 1 bộ định thời giám sát (WatchDog Timer).
• Một cổng song song 8 bits với các tín hiệu điều khiển.
• Một cổng nối tiếp.
• 15 nguồn ngắt.
• Có chế độ tiết kiệm năng lượng.
• Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSP(In-Circuit Serial
Programming)
• Được chế tạo bằng công nghệ CMOS
• 35 tập lệnh có độ dài 14 bits.
• Tần số hoạt động tối đa 20MHz.
2.1.2.1. Các đặc tính ngoại vi bao gồm :
• Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
• Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm
dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.
• Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.
• Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rộng xung.
• Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
• CS ở bên ngoài.
• Các đặc tính Analog:
• 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.
• Hai bộ so sánh.

9. • Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần.
• Cổng nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần.
• Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.
• Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm. Nạp được
chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming)
thông qua 2 chân. Watchdog Timer với bộ dao động trong.
• Chức năng bảo mật mã chương trình.
• Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
2.1.2.2. Sơ lược về vi điều khiển PIC 16F877A:
- Sơ đồ chân :
Hình 2.1 Sơ đồ khối PIC 16F877A

10. Nhận xét:
Từ sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý, ta rút ra các nhận xét ban đầu như sau
o PIC16F877A có tất cả 40 chân
o 40 chân trên được chia thành 5 PORT, 2 chân cấp nguồn, 2 chân GND, 2
chân thạch anh và một chân dùng để RESET vi điều khiển.
o 5 port của PIC16F877A bao gồm :
• PORTB : 8 chân
• PORTD : 8 chân
• PORTA : 6 chân
• PORT E : 3 chân
• PORT C : 8 chân
Mỗi chân của vi điều khiển PIC 16F877A có một chức năng khác nhau.
Trong đó có một số chân đa công dụng: mỗi chân có thể hoạt động như một
đường xuất nhập hoặc là một chân chức năng đặc biệt dùng để giao tiếp với các
thiết bị ngoại vi.
2.1.2.3. Cấu trúc phần cứng của PIC 16F877A:
PIC là tên viết tắt của “ Programmable Intelligent computer” do hãng
General Instrument đặt tên cho con vi điều khiển đầu tiên của họ. Hãng
Micrchip tiếp tục phát triển sản phầm này và cho đến hàng đã tạo ra gần 100
loại sản phẩm khác nhau.
PIC16F887A là dòng PIC khá phổ biến, khá đầy đủ tính năng phục vụ
cho hầu hết tất cả các ứng dụng thực tế. Đây là dòng PIC khá dễ cho người mới
làm quen với PIC có thể học tập và tạo nền tản về họ vi điều khiển PIC của
mình.
• Cấu trúc tổng quát của PIC16F877A như sau :

11. o 8K Flash Rom
o 368 bytes Ram
o 256 bytes EFPROM
o 5 port vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập
o 2 bộ định thời Timer0 và Timer2 8 bit
o 1 bộ định thời Timer1 16 bit có thể hoạt động ở cả chế độ tiết kiệm
năng lượng với nguồn xung clock ngoài
o 2 bộ Capture/ Compare/ PWM
o 1 bộ biến đổi Analog -> Digital 10 bit, 8 ngõ vào
o 2 bộ so sánh tương tự
o 1 bộ định thời giám sát (Watch Dog Timer)
o 1 cổng song song 8 bit với các tín hiệu điều khiển
o 1 cổng nối tiếp
o 15 nguồn ngắt
2.1.2.4. Tổ chức bộ nhớ:
Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F877A bao gồm bộ nhớ chương
trình (Program memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory).
2.1.2.4.1. Bộ nhớ chương trình:
Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC16F877A là bộ nhớ Flash, dung
lượng 8K word (1 word chứa 14bit) và được phân thành nhiều trang như hình
dưới.
Tải bản FULL (25 trang): https://bit.ly/3KJNEY3
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

12. Hình 2.2 Bộ nhớ chương trình PIC 16F877A
Để mã hóa được địa chỉ 8K word bộ nhớ chương trình, thanh ghi đếm
chương trình PC có dung lượng 13 bit.
Khi vi điều khiển reset, bộ đếm chương trình sẽ trỏ về địa chỉ 0000h. Khi
có ngắt xảy ra thì thanh ghi PC sẽ trỏ đến địa chỉ 0004h.
Bộ nhớ chương trình không bao gồm bộ nhớ Stack và không được địa chỉ
hóa bởi bộ đếm chương trình.
2.1.2.4.2. Bộ nhớ dữ liệu:
Bộ nhớ dữ liệu của PIC l bộ nhớ EEPROM được chia ra làm nhiều bank.
Bộ nhớ dữ liệu của PIC16F877A được chia thành 4 bank. Mỗi bank có
dụng lượng 128 byte.
3475941