Báo cáo quá trình thiết kế và thi công đồng hồ thời gian thực RTC (real time clock)

Báo cáo: Q trình thiết kế thi cơng Đồng hồ thời gian thực RTC (Real Time Clock) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP03.01 Ngày: 9/5/2006 Trang: 1/42 Report no 03.01 Gửi đến: picvietnam@googlegroups.com Nội dung: Real Time Clock Version 1.0 MICROSOFT WORD Tóm tắt: Báo cáo q trình thiết kế thi công Đồng hồ thời gian thực RTC (Real Time Clock) với nội dung: - Sơ lược RTC (các chức ứng dụng) - Sơ đồ nguyên lí RTC - Cấu tạo chức linh kiện sử dụng cho RTC - Giải thuật chương trình ứng dụng viết cho RTC Các file đính kèm: File chương trình, sơ đồ ngun lí sơ đồ mạch in RTC Sơ lược RTC Đây ứng dụng sử dụng vi điều khiển PIC để thiết kế đồng hồ điện tử treo tường để bàn Sau vài điểm giới thiệu sơ lược: - Sử dụng LED đoạn để hiển thị Thiết bị thích hợp cho mục đích hiển thị RTC dùng làm động hồ treo tường để bàn - Sử dụng IC thời gian thực DS12C887 IC có tác dụng tạo thời gian thực xác tuyệt đối, bao gồm giờ, phút, giây, thứ, ngày, tháng, năm Bên cạnh ngắt lập trình phục vụ cho việc cập nhật thời gian thực hẹn - Sử dụng IC ghi dịch 74HC595 để tăng số lượng chân điều khiển cho vi điều khiển - Sử dụng vi điều khiển PIC16F877A cho thao tác truy cập thời gian thực, hiển thị chỉnh Thực chất việc sử dụng PIC16F877A cho ứng dụng phí phạm, ứng dụng khơng u cầu thêm chức phụ vi điều khiển chức I/O RTC Version 1.0 “nháp” bao gồm chức cụ thể sau: - Hiển thị giờ, phút, giây, ngày, tháng, năm Không hiển thị thứ (quên tiêu ☺ ) - Điều chỉnh giờ, phút, giây LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP03.01 Ngày: 9/5/2006 Trang: 2/42 Sơ đồ nguyên lí mạch RTC Để thuận tiện cho việc bố trí góc nhìn, thiết kế mẫu mã sản phẩm mục đích sử dụng, ứng dụng RTC bao gồm mạch: mạch điều khiển, mạch hiển thị mạch cho nút bấm 2.1 Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển Mạch điều khiển bao gồm thành phần điều khiển như: - Vi điều khiển PIC16F877A phận hỗ trợ (thạch anh, reset, nạp chương trình dùng Tiny Bootloader, Jumper cho chân dư) - IC thời gian thực DS12C887 thành phận hỗ trợ (điện trở kéo lên cho chân IRQ, reset) - IC ghi dịch 74HC595 - Các khóa điện tử dùng Transistor A1015 phục vụ cho việc quét LED - Các Bus điều khiển Bus liệu nối sang Board hiển thị Board nút bấm - Nguồn cung cấp cho toàn Board Điện áp đưa vào nguồn điện áp 9V lấy từ Adapter loại 9V/500mA Sau sơ đồ nguyên lí cụ thể cho Board điều khiển: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP03.01 Ngày: 9/5/2006 Trang: 3/42 Hình 1: Sơ đồ ngun lí Board điều khiển LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP03.01 Ngày: 9/5/2006 Trang: 4/42 2.2 Sơ đồ nguyên lí Board hiển thị B DP A F G VCC VC C D E C NTC14 10 B DP A C G VCC F D E VC C NTC13 10 B DP A F G VCC VC C D E C 10 B DP A C NTC12 F VCC G D E VC C NTC11 10 B DP A F G VCC VC C D E C 10 B DP A C NTC10 G VCC F D E VC C NTC9 10 B DP A C F VCC G D E VC C 10 B DP A C NTC8 G VCC F D E VC C 10 B DP NTC7 A C G VCC F D E VC C NTC6 10 B A C DP G VCC F D E VC C NTC5 10 B DP A C G VCC F D E VC C 10 B DP NTC4 A F G VCC VC C D E C 10 B A C F G VCC VC C D E NTC3 DP NTC2 10 B DP A C G VCC F D 10 E CON8 VC C 8 NTC1 J2 Board hiển thị bao gồm LED đoạn Sơ đồ nguyên lí cụ thể sau: J7 J6 Hình 2: Sơ đồ ngun lí Board hiển thị Các giá trị giờ, phút, giây, ngày, tháng dùng LED để hiển thị Giá trị năm dùng LED để hiển thị Tổng cộng ta cần sử dụng 14 LED 2.3 Sơ đồ nguyên lí Board nút bấm Board nút bấm gồm nút dùng để chỉnh Sơ đồ nguyên lí sau: R28 R SW3 ALARMSET R29 R J2 HI SW2 TIMESET HI HI HI R27 R SW4 INC 0 CON6 Hình 3: Sơ đồ ngun lí Board nút bấm Cấu tạo chức linh kiện sử dụng RTC Phần sâu vào cấu tạo bên linh kiện sử dụng cho RTC cách điều khiển chúng sử dụng vi điều khiển PIC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP03.01 Ngày: 9/5/2006 Trang: 5/42 3.1 LED đoạn 3.1.1 Cấu tạo LED đoạn LED đoạn công cụ thông dụng dùng để hiển thị thông số dạng số từ đến Mặc dù công cụ LCD giúp ta thể thông số cách linh động LED đoạn sử dụng nhiều công nghiệp ưu như: chịu ảnh hưởng nhiệt độ, dễ tạo ý góc nhìn rộng LED đoạn bao gồm đoạn LED đánh dấu kí tự a, b, c, d, e, f, g dấu chấm thập phân kí hiệu dp Ta xem LED đoạn tổ hợp gồm LED LED có đầu (Anode Cathode) nối chung bố trí theo qui tắc định dùng để hiển thị chữ số thập phân Có hai loại LED đoạn, loại Anode chung (cực Anode LED nối chung với nhau) loại Cathode chung (cực Cathode LED nối chung với nhau) Tùy theo loại LED mà ta có phương pháp điều khiển LED tổ hợp sáng tắt cách thích hợp Đối với loại Anode chung, LED bật sáng mức logic đưa vào chân điều khiển đoạn LED mức logic Đối với loại Cathode chung, LED bật sáng mức logic đưa vào chân điều khiển đoạn LED mức logic Hình 4: LED đoạn Hình vẽ LED đoạn loại Cathode chung Thực cấu trúc chân LED đoạn thay đổi không cố định Một phương pháp để xác định xác chân điều khiển LED đoạn kiểm tra chân LED Dựa vào hình vẽ ta hiểu phần phương pháp hiển thị LED đoạn Ví dụ, muốn hiển thị số “6”, ta điều khiển đoạn LED a, c, d, e, g, f sáng lên Việc điều khiển sáng tắt thực cách đưa liệu thích hợp vào chân a-g dp (tạm gọi chân liệu) LED đoạn Đó cách hiển thị theo LED Tuy nhiên, thực tế, để tiết kiệm số chân cần thiết để điều khiển lúc nhiều LED đoạn, chân liệu LED nối song song với nhau, chân anode chung LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP03.01 Ngày: 9/5/2006 Trang: 6/42 (hoặc cathode chung) dùng phép LED sáng hay tắt (tạm gọi chân điều khiển) Phương pháp hiển thị dựa nguyên lí lưu ảnh mắt 3.1.2 Xây dựng module hiển thị LED đoạn Module ứng dụng sau xây dựng dùng để hiển thị chữ số thập phân LED đoạn sử dụng loại LED đoạn Anode chung Trước hết ta tiến hành kết nối phần cứng vi điều khiển LED đoạn để từ xác định liệu cần đưa vào LED đoạn để hiển thị chữ số thập phân Thứ tự kết nối chân sau: - Chân dp nối vào chân RD7 - Chân g nối vào chân RD6 - Chân f nối vào chân RD5 - Chân e nối vào chân RD4 - Chân d nối vào chân RD3 - Chân c nối vào chân RD2 - Chân b nối vào chân RD1 - Chân a nối vào chân RD0 Muốn điều khiển đoạn LED sáng lên, ta đưa vào chân điều khiển LED mức logic Với cách nối chân vậy, ta có bảng liệu tương ứng với chữ số cần hiển thị LED đoạn sau: Chữ số RB7 (dp) 1 1 1 1 1 RB6 (g) 1 0 0 0 RB5 (f) 1 0 0 RB4 (e) 1 1 1 RB3 (d) 0 0 0 RB2 (c) 0 0 0 0 RB1 (b) 0 0 1 0 RB0 (a) 0 0 0 Mã HEX C0h F9h A4h B0h 99h 92h 82h F8h 80h 90h LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP03.01 Ngày: 9/5/2006 Trang: 7/42 Dựa vào bảng liệu trên, muốn hiển thị chữ số lên LED đoạn, ta việc đưa mã HEX tương ứng với chữ số PORT D vi điều khiển Bảng mã khơng cố định mà thay đổi tùy thuộc vào cấu trúc phần cứng mạch điều khiển Tùy theo cách kết nối mà ta xây dựng bảng mã tương ứng Để điều khiển việc cho phép LED tắt sáng Ta nối chân RB0 RB1 với chân điều khiển LED thông qua “công tắc” “Công tắc” Transistor có cấu trúc mạch hình Khi chân điều khiển mức logic 1, transistor ngưng dẫn khơng có dịng vào LED đoạn Khi chân diều khiển mức logic 0, transistor dẫn bão hòa xuất dòng điện qua LED Ta sử dụng chân RB0 để điều khiển LED hàng đơn vị chân RB1 để điều khiển LED hàng chục 5V HI 10 K RBx LO A Hình 5: Sơ đồ ngun lí cơng tắc điều khiển Sau sơ đồ mạch cụ thể: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP03.01 Ngày: 9/5/2006 Trang: 8/42 HI R13 R NTC3 HI NTC2 B A VC C F G NTC1 B A F VC C 11 32 VSS VSS 31 12 OSC1/CLKI C DP D E DP C VC C 10 10 E PIC16F877A 30 pF B A F G E D C DP A1015 OSC2/CLKO MHz 13 DP G F E D C B A 330 330 330 330 330 330 330 330 VC C 14 VDD VDD 30 29 28 27 22 21 20 19 D 30 pF RC0/T1OSO/T1CKI RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SD0 RC6/TX/CK RC7/RX/DT RD7/PSP7 RD6/PSP6 RD5/PSP5 RD4/PSP4 RD3/PSP3 RD2/PSP2 RD1/PSP1 RD0/PSP0 R2 10K A1015 15 16 17 18 23 24 25 26 RE0/RD/AN5 RE1/WR/AN6 RE2/CS/AN7 10 R1 10 K G 40 39 38 37 36 35 34 33 RB7/PGD RB6/PGC RA0/AN0 RB5 RA1/AN1 RB4 RA2/AN2/VREF-/CVREF RB3/PGM RA3/AN3/VREF+ RB2 RA4/TOCKI/C1OUT RB1 RA5/AN4/SS/C2OUT RB0/INT HI SW1 MCLR/VPP HI Hình : Sơ đồ ngun lí module hiển thị cho LED đoạn Chương trình viết cho ứng dụng trải qua bước sau: - Đưa liệu LED vào - Bật LED - Delay - Đưa liệu LED vào - Bật LED - Delay - Lặp lại bước Sau chương trình cụ thể: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP03.01 Ngày: 9/5/2006 Trang: 9/42 Chương trình 1: ;======================================================================== title “chuongtrinh1.asm” processor 16f877a include CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _BODEN_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC & _WRT_OFF & _LVP_OFF & _CPD_OFF ;======================================================================== ; -; Khai báo biến ; -count1 EQU 0x20 counta EQU 0x21 countb EQU 0x22 ;========================================================================= ; Chương trình ORG 0x000 GOTO start ;========================================================================= start ; ; Khởi tạo PORT ; BCF STATUS, RP1 BSF STATUS,RP0 ; BANK1 CLRF TRISD ; PORTD