LỜI MỞ ĐẦU. 3 DANH MỤC HÌNH ẢNH. 5 DANH MỤC BẢNG BIỂU. 6 PHẦN I: GIỚI THIỆU.
Tổng Quan Về Đề Tài. Nhiệm Vụ Đề Tài. Phân Chia Nhiệm Vụ. 8 PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
Giới Thiệu Về Vi Điều Khiển PIC18F4520. Thông số kỹ thuật. Công Cụ lập Trình. Màn Hình LCD16x2.
Thông số kỹ thuật của sản phẩm LCD 16x2:. Chức năng của từng chân LCD 16x2:. IC Thời Gian Thực (RTC) DS1307. Chức năng các các chân DS1307.
Nguyên lý hoạt động của DS1307:. 21 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG. Yêu cầu bài toán. Phân Tích Thiết Kế.
Lựa Chọn Linh Kiện Cho Bài Toán Thiết Kế. Thiết kế phần cứng. Sơ đồ mạch nguyên lý toàn mạch. THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM.
Giải thích lưu đồ. KẾT QUẢ THỰC HIỆN. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
44 5 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.2: Sơ đồ chân PIC 18F4520 dạng PDIP .4: Sơ đồ IC thời gian thực DS1307 .1: Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống mạch .2: Bảng quy ước vòng màu điện trở .3: Hình ảnh các loại biến trở phổ biến .4: Các loại tụ điện phổ biến trên thị trường .5: Hình ảnh nút nhấn 2 chân .6: Loại thạch anh phổ biến .7: Loại diode thông dụng .8: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch .9: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn .10: PCB Layout của JAC DC.11: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển .12: Sơ đồ nguyên lý khối thời gian thực .13: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị .14: Sơ đồ nguyên lý khối nút nhấn .15: Layout mạch in.1: Lưu đồ thuật toán của đề tài .1: Mô Hình sản phẩm .2: Hình ảnh mô tả cách hoạt động của nút nhấn Mode .3: Mạch ở trạng thái hoạt động bình thường. 40 6 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của PIC18F4520 .2: Tên và chức năng các chân DS1307. 20 7 PHẦN I: GIỚI THIỆU 1. Tổng Quan Về Đề Tài Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ hiện đại gắn liền với đời sống con người, ngành công nghệ điện tử đánh dấu những bước đổi mới đáng kinh ngạc trong hầu hết mọi lĩnh vực, nó nâng cao đời sống cũng như tinh thần của con người.
Trong đó thứ thiết yếu nhất kết nối giữa con người với con người, đánh dấu thời đại này qua thời đại kia đó chính là thời gian. Chính vì sự quen thuộc và quan trọng đó, nhóm em đã quyết định chọn đề tài “Thiết Kế Đồng Hồ Số Hiển Thị Thời Gian Thực Sử Dụng PIC18F4520 Và DS1307”. Lịch sử phát triển của đồng hồ 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 3 thông tin: giờ, phút, giây Cách hiển thị thời gian Đồng hồ cơ: Đồng hồ cơ thê 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). Nhiệm Vụ Đề Tài Để thực hiện đề tài này, nhóm đã đưa ra những yêu cầu về nhiệm vụ cần phải thực hiện như sau: 8 Nội dung 1: Tìm hiểu nguyên lý, lý thuyết về cách xây dựng một hệ thống đồng hồ đo thời gian thực. Thông qua việc tra cứu tài liệu trên mạng, cũng như nghiên cứu các tài liệu qua sách phải xây dựng được các khối của một hệ thống đồng hồ thời gian thực và cách liên kết giữa các khối với nhau.
Nội dung 2: Tìm hiểu về một số những linh kiện và phần cứng chính để giúp trong quá trình thực hiện như sau: DS1307, vi điều khiển Pic, màn hình hiển thị LCD và Bo mạch điện tử. Phải nắm bắt được các thức hoạt động động của các linh kiện, cách lập trình và ghép nối để những thiết bị này có thể liên kết với nhau và hoạt động theo đúng yêu cầu. Hiểu được cách thiết kế một bo mạch điện tử và cách thức thiết kế một bo mạch theo yêu cầu nội dung. Nội dung 3: Thiết kế bộ điều khiển hệ thống thông Pic18F4520, sử dụng giải thuật để đưa ra giải pháp tối ưu nhất cho chương trình điều khiển.
Thiết kế được chương trình điều khiển theo đúng yêu cầu và nội dung mong muốn. Việc tìm hiểu thông qua những nguồn kiến thức đã được học và kết hợp với việc nghiên cứu thông tin qua mạng internet để có được những kiến thức hữu ích nhất cho quá trình thực hiện. Phân Chia Nhiệm Vụ Để thực hiện nhiệm vụ một cách tốt nhất nhóm 1 đã thực hiện làm việc dựa trên tinh thần đoàn kết hỗ trợ lẫn nhau. Tuy nhiên để đảm bảo tiến độ hoàn thiện đồ án thì các thành viên sẽ được đảm nhận những công việc cụ thể sau: STT Tên thành viên Nhiệm vụ 1 Nguyễn Hoàng Phát Làm sản phẩm 2 Nguyễn Hữu Tú Thiết kế phần cứng 9 3 Nguyễn Tri Phương Thiết kế phần mềm 4 Nguyễn Quang Minh Thiết kế phần mềm 5 Nguyễn Văn Hiếu Thiết kế phần cứng 10 PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
Giới Thiệu Về Vi Điều Khiển PIC18F4520 PIC18F4520 là một chíp vi điều khiển được sản xuất bởi hãng microchip thuộc họ pic. Pic18f4520 là một bộ vi điều khiển 8 bit dựa trên kiến trúc risc bộ nhớ chương trình 32kb isp flash có thể ghi xóa hàng nghìn lần, 256b eeprom, một bộ nhớ ram vô cùng lớn trong thế giới vi xử lý 8 bit (2KB sram).[1] Với 33 chân có thể sử dụng cho các kết nối vào hoặc ra i/o, 32 thanh ghi, 3 bộ timer/counter có thể lập trình, có các gắt nội và ngoại (2 lệnh trên một vector ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, spi, i2c. Ngoài ra có thể sử dụng bộ biến đổi số tương tự 10 bit (ADC/DAC) mở rộng tới 12 kênh, khả năng lập trình được watchdog timer, hoạt động với 5 chế độ nguồn, có thể sử dụng tới 2 kênh điều chế độ rộng xung (pwm)… [1] 2. Sơ đồ khối Các khối chính trên PIC18F4520 gồm: Bộ xử lý trung tâm CPU (central Processing Unit): Tần số làm việc tối đa 40MHz, sản xuất bằng công nghệ Nano Watt.
Thiết kế theo cấu trúc Havard, tập lệnh RISC. Sử dụng kĩ thuật đường ống lệnh (Intruction Pipelining). Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit). Thanh ghi làm việc (WREG: work regster).
Bộ nhân bằng phần cứng (8x8 Multiply), kết quả được chứa trong cặp thanh ghi (PRODH, PRODL). Thanh ghi đếm chương trình (PC: Program Counter), có 21 bit thanh ghi PCL (PC-Low) chứa các bit từ 7-0, thanh ghi PCH (PC- High) chứa các bit từ 15-8, thanh ghi CPU (PC-Upper) chứa các bit từ 20- 16. 31 mức ngăn xếp (31 level stack). Bộ nhớ chương trình (Program Memory) bao gồm 32 Kbytes bộ nhớ ROM (Read-Only Memory) kiểu Flash.1: Sơ đồ khối PIC18F4520 Bộ phát Xung hệ thống (Oscillator): Nguồn xung từ bên ngoài hoặc từ bộ phát xung hệ thống sẽ đi qua bộ nhân hoặc chia tần số để lựa chọn lấy tần số thích hợp để làm xung hệ thống Nguồn xung chính được đưa vào chip qua chân OSC1 va OSC2 Nguồn xung phụ được đưa vào chip qua chân T1OSI, T1OSO.
12 Watchdog Timer (WDT): WDT là một bộ timer có chức năng đặc biệt. Nếu được “cho phép” WDT sẽ và khi tràn sẽ khởi động lại hệ thống. Mục đích chính của việc sử dụng WDT là tránh cho vi điều khiển thực hiện phải một vòng lặp chết (dead loop) mà không thoát ra được. Khi đó, do không thực hiện được các lệnh reset WDT nên MC tràn, tự động reset, thoát khỏi tình trạng “bị treo” trong vòng lặp chết.
Bộ nạp chương trình: Bộ nạp chương trình nối tiếp trên chip(Single- Supply In-Circuit Serial Programming ) sẽ giúp nạp chương trình từ mạnh nạp vào bộ nhớ ROM qua các chân PGM, PGC và PGD. Bộ Debugger (In-Circuit Debugger): Mạch Debugger trên chip sẽ giúp người lập trình kiểm soát lỗi chương trình bằng cách cho vi điều khiển hoạt động ở chế độ chạy từng lệnh, nhóm lệnh hay toàn bộ chương trình. Khối phát hiện tín hiệu reset: Mạch tín hiệu reset có khả năng phát hiện 03 nguồn reset: Reset từ chân MCLR. Reset khi bật nguồn (POR: Power-on Reset).
Reset khi nguồn yếu (BOR: Brown-out Reset). Khối quản lý lỗi bộ phát xung (Fail-Safe Clock Monitor): Khối này được sử dụng để quản lý an toàn bộ phát xung hệ thống Khối định thời khởi động bộ phát xung (Oscillator Start Up-Timer): Khối này sử dụng để tạo thời gian trễ chờ cho bộ phát xung ổn định. Thiết bị ngoại vi (Peripheral): PIC 18f4520 được tích hợp các thiết bị ngoại vi sau: Bộ phát hiện điện áp cao/thấp HLVD (High/low-Voltage detect) Bộ nhớ lưu dữ liệu khi tắt nguồn EEPROM. 04 bộ đếm, định thời 16 bit: Timer0, Timer1, Timer2 và Timer3 13 01 bộ so sánh tín hiệu tương tự (comparator).
02 bộ CCP1, CCP2 (Capture, Compare, Pwm: chụp, so sánh, Pwm); 01 bộ ECCP (Enhanced CCP). 01 cổng truyền thông nối tiếp đồng bộ (Master Synchronous Serial Port) có thể hoạt động được ở chế độ SPI hoặc 12C. 01 cổng truyền thông nối tiếp đồng bộ//không đồng bộ tăng EUSART (Enhanced Universal Synchoronous Asynchronous Receiver Transmitter), giúp vi điều khiển PIC có thể giao tiếp với nhau hoặc giao tiếp với cổng COM của máy tính. 13 kênh biến đổi tương tự - số (ADC) độ phân giải 10 bit.
Khối giao tiếp vào/ra số: Vi điều khiển PIC18F4520 có 5 cổng vào ra A, B, C, D và E. mỗi cổng có một thanh ghi đệm dữ liệu tương ứng là PORTA, PORTB, PORTC, PORTD và PORTE, các thanh ghi này được định địa theo địa chỉ byte theo bit. PORTA: RA7-RA0. PORTB: RB7-RB0.
PORTC: RC7-RC0. PORTD: RD3-RD0. PORTE: RE3-RE0. Sơ đồ chân Sơ đồ chân dạng PDIP (Lead Plastic Dual In-Line Package) hai hàng chân cắm 2 bên.2: Sơ đồ chân PIC 18F4520 dạng PDIP 2.