CHƯƠNG I : SƠ ĐỒ KHỐI 1. Sơ đồ tổng quát -Sơ đồ khối tổng quát alam Khối nguồn Nút Hiển Thị nhấn Vi XỬ LÝ LCD 16x2 AT89C51 Thời Gian Thực DS1307 Hình 1: Sơ đồ khối tổng quát 2. Chức năng các khối 2.1 Khối nguồn -Cung cấp nguồn nuôi tất cả linh kiện trong mạch 2. Chức năng của khối RTC -Khối này thực chất là một chíp thời gian thực(Real Time Clock), được sử dụng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử dụng.Nó có pin cấp riêng , như vậy nếu như mất nguồn điện thì RTC vẫn có thể hoạt động bình thường và chính xác theo thời gian đã được thiết lập ban đầu.
Trong sơ đồ này nó sẽ đảm Bộ môn Kỹ thuật máy tính 8 5/15/2022 download by : skknchat@gmail.com ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy nhiệm chức năng cấp time chính xác cho vi điều khiển xử lý các công việc mà người sử dụng yêu cầu. Chức năng của khối điều chỉnh -Chức năng của khối này là sử dụng ngắt của 89c51 để yêu cầu việc điều chỉnh time theo ý của người sử dụng , cài đặt time ban đầu cho đồng hồ thời gian thực RTC.Tác động bởi các phím bấm (BUTTON). Khối âm thanh -Khối này gồm có transistor thông dòng cho loa kêu khi có mức điện áp thay đổi liên tục ở chân ra của vi điều khiển 2. Khối hiển thị - Khối này thực chất là LCD 16x2 để hiển thị time và các thông tin mà lập trình viên cần hiển thị.
khối xử lý (vi điều khiển 89c51) -Vi điều khiển 89C51 là trung tâm xử lý các thông tin của mạch. Cụ thể là : AT89C51 đảm nhiệm việc đọc thời gian từ DS1307, chuyển đổi dữ liệu qua lại giữa RTC với LCD để có thể hiển thị lên LCD , đông thời cập nhật time từ DS1307 Điều khiển LCD Kiểm tra phím bấm Điều khiển loa - Nói tóm lại là, VĐK làm nhiệm vụ đọc time trên DS1307 sau đó nó kiểm tra xem ngắt được tác động hay không? nếu có thì điều chỉnh time, hiển thị time lên LCD , kiểm tra xem giờ hiện tại có bằng giờ báo chuông hay không ? nếu có thì gọi chương trình điều khiển chuông kêu ! Bộ môn Kỹ thuật máy tính 9 5/15/2022 download by : skknchat@gmail.com ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 1. Sơ đồ callgraph Chương Trình Điều Khiển Module Xử Module xử lý Lý Điều chương trình Chỉnh Nút Ấn Chấp Hành Hiển Thị Hình 2: Sơ đồ Callgraph Bộ môn Kỹ thuật máy tính 10 5/15/2022 download by : skknchat@gmail.com ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy 2. Sơ đồ đặc tả Bật/Tắt Hiển Thị Chuông Gửi thông Gửi thông tin tin KIỂM TRA Tác THỜI GIAN Gửi dữ động Điều liệu khiển Kiểm Tra Điều Chỉnh thời gian thực Hình 3: Sơ đồ Đặc tả 3.
các linh kiện sử dụng trong mạch 3.1 giới thiệu cấu trúc của vi điều khiển MCS-51 -Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự như nhau. Ở đây giới thiệu IC8951 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 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 11 5/15/2022 download by : skknchat@gmail.com ĐAMH Hệ Thống GVHD Nguyễn Nhúng Văn Huy - AT89C51 là một bộ vi xử lý 8 bit, loại CMOS, có tốc độ cao và công suất thấp với bộ nhớ Flash có thể lập trình được. Nó được sản xuất với công nghệ bộ nhớ không bay hơi mật độ cao của hãng Atmel, và tương thích với họ MCS-51TM về chân ra và tập lệnh.
- AT89C51 có các đặc trưng cơ bản như sau: 4 K byte Flash, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, hai bộ định thời/đếm 16-bit, một cấu trúc ngắt hai mức ưu tiên và 5 nguyên nhân ngắt, một port nối tiếp song công, mạch dao động và tạo xung clock trên chip. - AT89C51 được thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động có tần số giảm xuống 0 vaứ hỗ trợ hai chế độ tiết kiệm năng lượng được lựa chọn bằng phần mềm. Chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, các bộ định thời/đếm, port nối tiếp và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động.0/AD0 VCC - Chế độ nguồn giảm duy trì nội dung của RAM 37 36 P0.0/A8 21 22 nhưng không cho mạch dao động cung cấp xung clock 35 34 P0.3/A11 nhằm vô hiệu hoá các hoạt động khác của chip cho đến 25 32 P0.5/A13 27 khi có reset cứng tiếp theo.7/RD XTAL2 30 31 ALE/PROG 29 9 EA/VPP PSEN GND 20 RST AT89C51 Hình 4: Hình dạng IC AT89C51 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 12 5/15/2022 download by : skknchat@gmail.com ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy Hình 5: Sơ đồ khối của AT89C51 3. Mô tả các chân Bộ môn Kỹ thuật máy tính 13 5/15/2022 download by : skknchat@gmail.com ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy Hình 6: Sơ đồ các chân Như vậy AT89C51 có tất cả 40 chân với các chức năng như sau: - 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 khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và bộ nhớ chương trình ngoài. Port 0 cũng nhận các byte mã trong khi lập trình cho Flash và xuất các byte mã trong khi kiểm tra chương trình (Các điện trở kéo lên bên ngoài được cần đến trong khi kiểm tra chương trình). - Port 1(1-8) : Port 1 là port xuất nhập 8-bit hai chiều. Port 1 cũng nhận byte Bộ môn Kỹ thuật máy tính 14 5/15/2022 download by : skknchat@gmail.com ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy địa chỉ thấp trong thời gian lập trình cho Flash.
- Port 2 (21-28): Port 2 là port xuất nhập 8-bit hai chiều. Port 2 tạo ra các byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài và trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 16-bit. Trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 8-bit, Port 2 phát các nội dung của thanh ghi chức năng đặc biệt P2. Port 2 cũng nhận các bít địa chỉ cao và vài tín hiệu điều khiển trong thời gian lập trình cho Flash và kiểm tra chương trình.
- Port 3 (10-17) :Port 3 là Port xuất nhập 8-bit hai chiều. Port 3 cũng còn làm các chức năng khác của AT89C51. Các chức năng này được liệt kê như sau: Chân Tên Chức năng P3.0 RxD Ngõ vào Port nối tiếp P3.1 TxD Ngõ ra Port nối tiếp P3.2 Ngõ vào ngắt ngoài 0 P3.3 Ngõ vào ngắt ngoài 1 P3.4 T0 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1 P3.5 T1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0 P3.6 Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài 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. Bộ môn Kỹ thuật máy tính 15 5/15/2022 download by : skknchat@gmail.com ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy RST Hình 7: Mạch reset tác động bằng tay và tự động reset khi khởi động máy - ALE/ (30) ALE là một xung ngõ ra để chốt byte thấp của địa chỉ trong khi truy xuất bộ nhớ ngoài. Chân này cũng làm ngõ vào xung lập trình ( ) trong thời gian lập trình cho Flash. Khi hoạt động bình thường, xung ngõ ra ALE luôn có tần số không đổi là 1/6 tần số của mạch dao động, có thể được dùng cho các mụch đích định thời từ bên ngoài vµ tạo xung clock.
Tuy nhiên, lưu ý là một xung ALE sẽ bị bỏ qua trong mỗi một chu kỳ truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài. Khi cần, hoạt động ALE có thể được vô hiệu hoá bằng cách set bit 0 của thanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ 8Eh. Khi bit này được set, ALE chỉ tích cực trong thời gan thực hiện lệnh MOVX hoặc MOVC. Ngược lại, chân này sẽ được kéo lên cao.
Việc set bit không cho phép hoạt động chốt byte thấp của địa chỉ sẽ không có tác dụng nếu bộ vi điều khiển đang ở chế độ thực thi chương trình ngoài. - (29) : (Program Store Enable) là xung điều khiển truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài. Khi AT89C52 đang thực thi chương trình từ bộ nhớ chương trình ngoài, được kích hoạt hai lần mỗi chu kỳ máy, nhưng hai hoạt động sẽ bị bỏ qua mỗi khi truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài. = 0 cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài, ngỵc l¹i =1 sẽ thực thi chương trình bên trong chip Bộ môn Kỹ thuật máy tính 16 5/15/2022 download by : skknchat@gmail.com ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy Tuy nhiên, lưu ý rằng nếu bit khoá 1 (lock-bit 1) được lập trình, sẽ được chốt bên trong khi reset.
Chân này cũng nhận điện áp cho phép lập trình Vpp=12V khi lập trình Flash (khi đó ®iƯn áp lập trình 12V được chọn). - XTAL1 và XTAL2 XTAL1 và XTAL2 là hai ngõ vào và ra của một bộ khuếch đại đảo của mạch dao động, được cấu hình để dùng như một bộ dao động trên chip. Hình 8: Xung clock Không có yêu cầu nào về chu kỳ nhiệm vụ của tín hiệu xung clock bên ngoài do tín hiệu này phải qua một flip-flop chia hai trước khi đến mạch tạo xung clock bên trong, tuy nhiên các chi tiết kỹ thuật về thời gian mức thấp và mức cao, điện áp cực tiểu và cực đại cần phải được xem xét.2 Các chế độ đặc biệt 3. 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 tồn tại chế độ này. Chế độ nghỉ có thể được kết thúc bởi một ngắt bất kỳ nào được phép hoặc bằng cách reset cứng. Bộ môn Kỹ thuật máy tính 17 5/15/2022 download by : skknchat@gmail.com ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy 2.