LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, kĩ thuật điều khiển tự động đã trở thành một ngành kĩ thuật phát triển chiếm thị phần lớn trong công nghiệp và đời sống. Điều đó mở ra khả năng rất lớn cho các ứng dụng của đo lường và điều khiển. Nó cũng khẳng định tầm quan trọng của kĩ thuật đo lường điều khiển đặc biệt là kĩ thuật vi xử lý trong đời sống và công nghiệp. Để đáp ứng cho những nhu cầu phát triển đó, đồng thời để có thể làm chủ được công nghệ chúng ta phải nắm vững về kĩ thuật vi điều khiển . Bộ môn vi xử lý đã cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản và hết sức bổ ích về kĩ thuật vi điều khiển. Với phương châm “học đi đôi với hành” bộ môn vi xử lý đã giao cho em đồ án: “Thiết kế Lịch vạn niên”. Trong quá trình làm đồ án, em đã có dịp thực hành và hiểu sâu hơn về cách thiết kế, lập trình một hệ thống điều khiển nhúng. Nó sẽ là cơ sở để em có thể đào sâu, củng cố kiến thức để làm những hệ thống lớn hơn sau này. Trong thời gian làm đồ án, được sự giúp đỡ tận tình của thầy, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn chúng em đã hoàn thành đồ án. Nhưng do các điều kiện về thời gian và trình độ kiến thức của chúng em còn hạn chế nên chắc chắn chúng em không tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo dạy dỗ của các thầy. Nhân đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn các thầy cô đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em để hoàn thành đồ án.
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ VA NHIỆM VỤ THƯ I KHÁI QUÁT VẤN ĐỀ II MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI ĐỒNG HỒ SỐ & CÁCH QUY ĐỔI TỪ NGÀY DƯƠNG SANG NGÀY ÂM .4 I TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI ĐỒNG HỒ SỐ .4 1.1 CÁCH HIỂN THỊ THỜI GIAN 1.2 CÁCH ĐẾM THỜI GIAN II CÁCH QUY ĐỔI TỪ NGÀY DƯƠNG SANG NGÀY ÂM QUY LUẬT CỦA ÂM LỊCH VIỆT NAM CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG .7 I TỔNG QUAN VỀ CÁC CON LINH KIỆN TRÊN BO MẠCH TỔNG QUAN VỀ DS1307 2.1 Sơ đồ chân DS1307 .8 2.2 Cấu tạo bên DS1307 2.3 Khái quát giao diện I2C 2.4 Mode (chế độ) truyền liệu DS1307 ATMEGA8 16 TỔNG QUAN 74HC595 18 TỔNG QUAN VỀ DS18b20 19 II PHÂN TÍCH MẠCH NGUYÊN LÝ 20 1.1 Khối VĐK 21 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM .24 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN .44 Báo cáo đồ án môn VXL Thiết kế Lịch Vạn Niên I KẾT LUẬN 44 II HƯỚNG PHÁT TRIỂN 44 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, kĩ thuật điều khiển tự động trở thành ngành kĩ thuật phát triển chiếm thị phần lớn công nghiệp đời sống Điều mở khả lớn cho ứng dụng đo lường điều khiển Nó khẳng định tầm quan trọng kĩ thuật đo lường điều khiển đặc biệt kĩ thuật vi xử lý đời sống công nghiệp Để đáp ứng cho nhu cầu phát triển đó, đồng thời để làm chủ cơng nghệ phải nắm vững kĩ thuật vi điều khiển Bộ môn vi xử lý cung cấp cho sinh viên kiến thức bổ ích kĩ thuật vi điều khiển Với phương châm “học đôi với hành” môn vi xử lý giao cho em đồ án: “Thiết kế Lịch vạn niên” Trong q trình làm đồ án, em có dịp thực hành hiểu sâu cách thiết kế, lập trình hệ thống điều khiển nhúng Nó sở để em đào sâu, củng cố kiến thức để làm hệ thống lớn sau Trong thời gian làm đồ án, giúp đỡ tận tình thầy, thầy giáo mơn chúng em hồn thành đồ án Nhưng điều kiện thời gian trình độ kiến thức chúng em cịn hạn chế nên chắn chúng em không tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận bảo dạy dỗ thầy Nhân đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em để hoàn thành đồ án -1- Báo cáo đồ án môn VXL Thiết kế Lịch Vạn Niên -2- Báo cáo đồ án môn VXL Thiết kế Lịch Vạn Niên CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ VA NHIỆM VỤ THƯ I KHÁI QUÁT VẤN ĐỀ Trong giai đoạn với phát triển vượt bật công nghệ Nano hàng loạt IC chế tạo Những IC thông minh nhiều so với IC trước đặc biệt ghi/xóa liệu vào cách dể dàng Vì sử dụng nhiều thiết bị Điện - Điện Tử ngày thể chất ưu việt Điển hình dịng IC 8051 AVR Với đời dòng IC làm thúc đẩy phát triển nhũng IC thời gian thực DS1307, DS12887… Song song truyền liệu khơng dây bắt phát triển với nhiều kiểu truyền khác phức tạp, tất kiểu truyền truyền liệu tia hồng ngoại xem đơn giản Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật góp phần nâng cao đời sống người Cũng mà người cần phải biết xác ngày, để thu xếp việc làm cho hợp lý Xuất phát từ thực tiển em đến định “Thiết kế Lịch Vạn Niên Điện Tử” Nhằm đáp ứng nhu cầu ham muốn học hỏi thân, góp phần nâng giá trị mạch điện tử đời sống người II MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI Trong đồ án sử dụng IC thời gian thực (DS1307) kết hợp với vi điều khiển ATMEGA8 để tạo thành giao diện I2C, ATMEGA8 có nhiệm vụ đọc/ghi (giờ, phút, giây, ngày, tháng , năm) từ chip DS1307 Khi có -3- Báo cáo đồ án mơn VXL Thiết kế Lịch Vạn Niên tín hiệu từ nút bấm ATMEGA8 bắt đầu giãi mã tín hiệu này, sau giải mã ATMEGA8 ghi liệu nhận vào DS1307 Ngồi tơi cịn thiết kế thêm mạch sử dụng (DS18b20), kết hợp với ATMEGA8 hiển thị kết nhiệt độ led đoạn Từ suy mục đích u cầu đề tài sau: Mạch hiển thị giờ, phút, giây, ngày, tháng, năm cách xác Đo nhiệt độ hiển thị led đoạn Có phím chức chỉnh thơng số đồng hồ Có pin dự phịng điện -4- Báo cáo đồ án môn VXL Thiết kế Lịch Vạn Niên CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI ĐỒNG HỒ SỐ & CÁCH QUY ĐỔI TỪ NGÀY DƯƠNG SANG NGÀY ÂM I TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI ĐỒNG HỒ SỐ Đồng hồ là công cụ để đo đạc mốc thời gian nhỏ một ngày; đối lập với lịch, công cụ để đo thời gian dài ngày Những loại đồng hồ dùng kĩ thuật thường có độ xác cao cấu tạo phức tạp Trong đó, người ta tạo loại đồng hồ nhỏ để dễ dàng mang theo bên (gọi là đồng hồ đeo tay) Những loại đồng hồ đại (từ thế kỷ 14 trở đi) thường thể ba thông tin: giờ, phút, giây 1.1 CÁCH HIỂN THỊ THỜI GIAN Đồng hồ Đồng hồ thể thời gian sử dụng góc Mặt đồng hồ có số từ đến 12 sử dụng kim để phút Từ số đến số kế cận phút (đối với kim phút), (đối với kim giờ) hay giây (đối với kim giây) Một loại đồng hồ khác sử dụng đồng hồ mặt trời Nó hoạt động nhờ theo dọi thường xuyên ánh sáng Mặt Trời, người ta theo dõi cách nhìn bóng chúng Đồng hồ điện tử Đồng hồ điện tử sử dụng hệ thống số để thể thời gian Thơng thường có cách thể hiện: 24 để đếm từ 00-23 12 với kí hiệu AM / PM (chủ yếu Mĩ) Những đồng hồ điện tử sử dụng hình LCD hay LED, để thể hình ảnh số Khi đồng hồ điện tử thay pin, chúng thường "quên" liệu thời gian trước -5- Báo cáo đồ án môn VXL Thiết kế Lịch Vạn Niên 1.2 CÁCH ĐẾM THỜI GIAN Hầu hết đồng hồ có chế dao động điều hòa bên trong, cho phép đưa tần số không đổi Số lần dao động đo lại thể lên mặt đồng hồ Đồng hồ học sử dụng lắc chế dao động điều hòa, với bánh để điều khiển mặt đồng hồ Đồng hồ điện sử dụng điện để chạy II CÁCH QUY ĐỔI TỪ NGÀY DƯƠNG SANG NGÀY ÂM QUY LUẬT CỦA ÂM LỊCH VIỆT NAM Âm lịch Việt Nam loại lịch thiên văn Nó tính tốn dựa chuyển động mặt trời, trái đất mặt trăng Ngày tháng âm lịch tính dựa theo nguyên tắc sau: a Ngày tháng âm lịch ngày chứa điểm Sóc b Một năm bình thường có 12 tháng âm lịch, năm nhuận có 13 tháng âm lịch c Đơng chí ln rơi vào tháng 11 âm lịch d Trong năm nhuận, có tháng khơng có Trung khí tháng tháng nhuận Nếu nhiều tháng năm nhuận Trung khí tháng sau Đơng chí tháng nhuận e Việc tính tốn dựa kinh tuyến 105° đơng Sóc thời điểm hội diện, trái đất, mặt trăng mặt trời nằm đường thẳng mặt trăng nằm trái đất mặt trời (Như góc mặt trăng mặt trời độ) Gọi "hội diện" mặt trăng mặt trời hướng trái đất Chu kỳ điểm Sóc khoảng 29,5 ngày Ngày chứa điểm Sóc gọi ngày Sóc, ngày bắt đầu tháng âm lịch Trung khí điểm chia đường hồng đạo thành 12 phần Trong đó, bốn Trung khí bốn mùa đặc biệt nhất: Xuân phân (khoảng 20/3), Hạ chí (khoảng 22/6), Thu phân (khoảng 23/9) Đơng chí (khoảng 22/12) Bởi dựa mặt trời mặt trăng nên lịch Việt Nam âm lịch mà âm-dương-lịch Theo nguyên tắc trên, để tính ngày tháng âm lịch cho năm trước hết cần xác định -6- Báo cáo đồ án môn VXL Thiết kế Lịch Vạn Niên ngày năm chứa thời điểm Sóc (New moon) Một bạn tính ngày Sóc, bạn biết ngày bắt đầu kết thúc tháng âm lịch: ngày mùng tháng âm lịch ngày chứa điểm sóc Sau biết ngày bắt đầu/kết thúc tháng âm lịch, ta tính xem Trung khí (Major solar term) rơi vào tháng để từ xác định tên tháng tìm tháng nhuận Đơng chí rơi vào tháng 11 năm âm lịch Bởi cần tính điểm sóc: Sóc A trước ngày Đơng chí thứ Sóc B trước ngày Đơng chí thứ hai Nếu khoảng cách A B 365 ngày năm âm lịch có 12 tháng, tháng có tên là: tháng 11, tháng 12, tháng 1, tháng 2, …, tháng 10 Ngược lại, khoảng cách hai sóc A B 365 ngày năm âm lịch năm nhuận, cần tìm xem đâu tháng nhuận Để làm việc ta xem xét tất tháng A B, tháng khơng chứa Trung khí sau ngày Đơng chí thứ tháng nhuận Tháng mang tên tháng trước kèm chữ "nhuận" Khi tính ngày Sóc ngày chứa Trung khí bạn cần lưu ý xem xét xác múi Đây lý có vài điểm khác lịch Việt Nam lịch Trung Quốc.Ví dụ, bạn biết thời điểm hội diện vào lúc yyyy-0218 16:24:45 GMT ngày Sóc lịch Việt Nam 18 tháng 2, 16:24:45 GMT 23:24:45 ngày, Hà nội (GMT+7, kinh tuyến 105° đông) Tuy nhiên theo Bắc Kinh (GMT+8, kinh tuyến 120° đơng) Sóc lúc 00:24:45 ngày yyyy-02-19, tháng âm lịch Trung Quốc lại bắt đầu ngày yyyy-02-19, chậm lịch Việt Nam ngày Ví dụ 1: Âm lịch năm 1984 Chúng ta áp dụng quy luật để tính âm lịch Việt nam năm 1984 Sóc A (ngay trước Đơng chí năm 1983) rơi vào ngày 4/12/1983, Sóc B (ngay trước Đơng chí năm 1984) vào ngày 23/11/1984 Giữa A B khoảng 355 ngày, năm âm lịch 1984 năm thường Tháng 11 âm lịch năm trước kéo dài từ 4/12/1983 đến 2/01/1984, tháng 12 âm từ 3/1/1984 đến 1/2/1984, tháng Giêng từ 2/2/1984 đến 1/3/1984 v.v Ví dụ 2: Âm lịch năm 2004 Sóc A - điểm sóc cuối trước Đơng chí 2003 - rơi vào ngày 23/11/2003 Sóc B (ngay trước Đơng chí năm 2004) rơi vào ngày 12/12/2004 -7- Báo cáo đồ án môn VXL Thiết kế Lịch Vạn Niên Giữa ngày khoảng 385 ngày, năm âm lịch 2004 năm nhuận Tháng 11 âm năm 2003 bắt đầu vào ngày chứa Sóc A, tức ngày 23/11/2003 Tháng âm lịch sau mà khơng chứa Trung khí tháng từ 21/3/2004 đến 18/4/2004 (Xuân phân rơi vào 20/3/2004, Cốc vũ 19/4/2004) Như tháng tháng nhuận Từ 23/11/2003 đến 21/3/2004 khoảng 120 ngày, tức tháng âm lịch: tháng 11, 12, Như năm 2004 có tháng nhuận CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC CON LINH KIỆN TRÊN BO MẠCH TỔNG QUAN VỀ CON ATMEGA8 Là họ vi điều khiển bit theo công nghệ mới, với tính mạnh tích hợp chip hãng Atmel theo cơng nghệ RISC, mạnh ngang hàng với họ vi điều khiển bit khác PIC, Pisoc.Do đời muộn nên họ vi điều khiển AVR có nhiều tính đáp ứng tối đa nhu cầu người sử dụng, so với họ 8051 89xx có độ ổn định, khả tích hợp, mềm dẻo việc lập trình tiện lợi - Tính ATMEGA8 Atmega8 vi xử RISC với kiến trúc Harvard thuộc họ AVR sản xuất hãng ATMEL với tính mạnh mẽ Tập lệnh gồm 130 lệnh xử lý hầu hết chu kỳ xung nhịp Có 8Kbyte nhớ flash xóa lập trình đạt 10000 lần ghi xóa Có 32 ghi đa bit, 512 byte nhớ EEPROM tích hợp chíp, có kbyte SRAM nội Có hai Timer/counter bit timer/counter 16 bit với chia tần lập trình Có kênh lối vào chuyển đổi ADC với độ phân giải 10 bit Atmega8 có 28 chân, có 23 cổng vào Nguồn nuôi từ 2.7 đến 5.5 Atmega8L từ 4.5 đến 5.5 Atmega8, dòng tiêu thụ dịng 3.6mA Sử dụng mạch dao động ngồi từ đến Mhz với Atmega8L từ đến 16 Mhz với Atmega8 Ngồi chíp Atmega8 cịn có xung nội bên lập trình chế độ xung nhịp -8- Báo cáo đồ án môn VXL Thiết kế Lịch Vạn Niên Hình chiếu đứng VĐK ATMEGA8 TỔNG QUAN VỀ DS1307 2.1 Sơ đồ chân DS1307 DS1307 chip đồng hồ thời gian thực (RTC : Real-time clock), khái niệm thời gian thực dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà người sử dụng, tính giây, phút, giờ…DS1307 sản phẩm Dallas Semiconductor (một công ty thuộc Maxim Integrated Products) Chip có ghi 8-bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm Ngồi DS1307 cịn có ghi điều khiển ngõ phụ 56 ghi trống dùng RAM DS1307 đọc ghi thông qua giao diện nối tiếp I2C nên cấu tạo bên đơn giản DS1307 xuất gói SOIC DIP có chân hình sau -9- ... Nhằm đáp ứng nhu cầu ham muốn học hỏi thân, góp phần nâng giá trị mạch điện tử đời sống người II MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI Trong đồ án sử dụng IC thời gian thực (DS1307) kết hợp với vi điều khiển... thiết kế thêm mạch sử dụng (DS18b20), kết hợp với ATMEGA8 hiển thị kết nhiệt độ led đoạn Từ suy mục đích yêu cầu đề tài sau: Mạch hiển thị giờ, phút, giây, ngày, tháng, năm cách xác Đo nhiệt