Đang tải... (xem toàn văn)
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[.]
CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Cùng với phát triển khoa học công nghệ , thiết bị điện tử , tiếp tục ứng dụng ngày rộng rãi mang lại hiệu hầu hết lĩnh vực khoa học kĩ thuật đời sống xã hội Việc gia công, xử lý tín hiệu điện tử đại dựa sở nguyên lý số Vì thiết bị làm việc sở nguyên lý số có ưu điểm hẳn so với thiết bị làm việc dựa sở nguyên lý tương tự , đặc biệt kĩ thuật tính tốn Sự phát triển mạnh mẽ công nghệ điện tử cho đời nhiều vi mạch số cỡ lớn với giá thành rẻ khả lập trình cao mang lại thay đổi lớn ngành điện tử Mạch số mức độ khác thâm nhập lĩnh vực điện tử thông dụng chuyên nghiệp cách nhanh chóng Các trường kĩ thuật nơi mạch số thâm nhập mạnh mẽ học sinh , sinh viên ưa chuộng lợi ích tính khả thi Vì hiểu biết sâu sắc kĩ thuật số thiếu với sinh viên ngành điện tử Nhu cầu hiểu biết kĩ kĩ thuật số không riêng người theo chuyên ngành điện tử mà cịn cán kĩ thuật khác có sử dụng thiết bị điện tử 1.2 Khảo sát vấn đề Hiện ứng dụng phần cứng sử dụng ngày nhiều phổ biến , đảo qua phố thấy bảng quảng cáo có sử dụng đèn led sử dụng vi xử lý để hiển thị thời gian hay nhiệt độ Chúng trông đẹp mắt tiện lợi Trong đồ dung gia đình có nhiều đồ điện tử mang tính tự động : tivi , máy vi tính … Đề tài chúng em chọn xuất phát từ ý tưởng sử dụng IC DS1307 thời gian thực, với việc người phải biết xác ngày , để thu xếp việc làm cho hợp lý Với ý tưởng chúng em kết hợp lý thuyết thực tế để làm đồ án “ Thiết kế lịch vạn niên điện tử hiển thị LCD” 1.3 Các vấn đề cần giải toán Bài toán “Thiết kế lịch vạn niên điện tử hiển thị LCD” đặt yêu cầu sau : - Đảm bảo hiển thị thời gian ngày tháng năm, phút giây - Có khả phát triển mở rộng vào ứng dụng khác thực tế - Có độ bền cao , hệ thống chạy ổn định - Lập trình thời gian thực cho AT 89S52 từ áp dụng cho ứng dụng - Mạch có hiển thị nhiệt độ 1.4 Giải pháp Giải pháp đưa để đáp ứng yêu cầu 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 phút - Sử dụng cảm biến nhiệt để đo nhiệt độ 1.5 Mục - đích đề tài Sự cần thiết, quan trọng nhưu tính khả thi lợi ích mạch số lý để chúng em chọn thực đồ án Thiết kế lịch vạn niên điện tử hiển thị LCD” nhằm ứng dụng kiến thức dã học vào thực tế Sử dụng 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, phút giây , nhiệt độ LCD Mục đích yêu cầu đề tài sau : Mạch hiển thị ngày ,tháng ,năm ,thứ ,giờ ,phút ,giây xác LCD Khi thời gian báo thức trùng với thời gian thực loa phát âm 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 PIC: 2.1.1 Tổng quan họ vi điều khiển: Dòng PIC PIC1650 phát triển Microelectronics Division thuộc General_Instrument PIC bắt nguồn từ chữ viết tắc “Programmable Intelligent Computer” (Máy tính khả trình thơng minh) sản phẩm hãng General Instruments đặt cho dòng sản phẩm họ PIC1650 Lúc này, PIC 1650 Pic ho vi điều khiển RISC sản xuất công ty Mirochip Technology dùng để giao tiếp với thiết bị ngoại vi cho máy chủ 15 bit CP1600, vậy, người ta gọi PIC “Peripheral Interface Controller” (Bộ điều khiển giao tiếp ngoại vi) CP1600 CPU tốt, lại hoạt động xuất nhập, PIC 8_bit phất triển vào khoảng năm 1975 để hổ trợ hoạt động xuất nhập cho CP1600 PIC sử dụng microcode đơn giản đặt ROM, cụm từ RISC chưa sử dụng thời giờ, PIC thật vi điều khiển với kiến trúc RISC, chạy lệnh chu kỳ máy (4 chu kỳ dao động) Năm 1985 General Instruments bán phận vi điện tử họ, chủ sở hữu hũy bỏ hầu hết dự án lúc lỗi thời Tuy nhiên, PIC bổ xung EPROM để tạo thành điều khiển vào khả trình Ngày nhiều dòng PIC sản xuất với hàng loạt module ngoại vi tích hợp sẵn (như USART,PWM,ADC….), với nhớ chương trình từ 512 Word đến 32k Word 2.1.1.1.Một số đặc tính Vi điều khiển PIC: Hiện có nhiều dịng PIC có nhiều khác biệt phần cứng điểm qua vài nét sau: • 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harward có sữa đổi • Flsah ROM 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 • 8/16 bit timer • Các chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ, khung đồng USART • Bộ chuyển đổi ADC Analog_to_digital converters, 10/12 bit • Bộ so sánh điện áp • Các module Capture/Campare/PWM • LCD • MSSP Peripheral dựng cho giao tiếp IC2,SPI • Bộ nhớ nội EPROM-có thể ghi/xóa lên tới 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 dịng có tích hợp 7675bộ RF (PIC16f639,và RFPIC) • KEELOQ mã hóa giải mã • DSP tính xử lý tín hiệu số (dsPIC) đặc điểm thực thi tốc độ cao RISC CPU họ vi điều khiển PIC16F87XA • Chỉ gồm 35 lệnh đơn • Tất lệnh chu kỳ ngoại trừ chương trình 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: • • Timer0 : 8_bit định thời/đếm với 8_bit, prescaler Timer1 : 16_bit định thời/đếm với prescaler, tăng lên suốt chế độ Sleep qua thạch anh/xung clock bên ngồi • 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 PWM 10bit • Có 13 ngõ I/O điều khiển trực tiếp • Dịng vào lớn: • 25mA dịng vào cho chân • 20mA dịng cho mõi chân 2.1.1.3 Đặc điểm tương tự: 10 bit, với kênh chuyển đổi tương tự sang số (A/D) Brown_out Reset(BOR) Module so sánh tương tự: • Hai so sánh tương tự • Module điện áp chuẩn VREF lập trình PIC Có thể lập trình ngõ vào đến từ ngõ vào PIC điện áp bên Những ngõ so sánh sử dụng cho bên 2.1.1.4 Các đặc điểm đặc biệt vi điều khiển Pic: • Có thề ghi/xóa tới 100.000 lần với kiểu nhớ chương trình Enhanced Flash • 1000.000 lần ghi/xóa với kiểu nhớ EPROM • EPROM lưu trữ liệu 40 năm • Có thể lập trình lại điều khiển phần mềm • Mạch lập trình nối tiếp qua hai chân • Nguồn đơn 5V cấp cho mạch lập trình nối tiếp • Watchdog Timer (WDT) với dao dộng RC tích hợp sẵn Chip cho hoạt động đáng tin cậy • Có thể lập trình màng bảo vệ • Tiết kiệm lượng với chế độ Sleep • Có thể lựa chọn dao động 2.1.2 Giới thiệu PIC16F8XX PIC16F877A: PIC16F8XX lị nhóm PIC họ PIC16FXX họ vi điều khiển 8_bit, tiêu tốn lượng thấp, đáp ứng nhanh, chế tạo theo công nghệ CMOS, chống tĩnh điện tuyệt đối Bao gồm nhóm sau: o PIC16F83 o PIC16CR83 o PIC16F84 o PIC16CR84 Tất PIC16/17 điều có cấu trúc RICS PIC16CXX đặc tính bậc, mắc ngăn xếp tack, nhiều nguồn ngắt tích hợp bên lẫn bên ngồi Có cấu trúc Haward với bus liệu bus thực thi chương trình riêng biệt cho phép độ dài lệnh 14_bit bus liệu 8_bit cách biệt Tất lệnh điều chu kỳ lệnh, ngoại trừ lệnh rẽ nhánh chương trình hai chu kỳ lệnh Chỉ có 35 lệnh lượng lớn ghi cho phép đáp ứng cao ứng dụng Họ PIC16F8XX có nhiều tính đặc biệt làm giảm thiết bị ngoại vi, kinh tế cao, có hệ thống bật đáng tin cậy tiêu thụ lượng thấp Ở dây có bốn lựa chọn dao động có chân kết nối dao dộng RC nên có giải pháp tiết kiệm cao Chế độ SLEEP tiết kiệm nguồn đánh thức nguồn reset Và cịn nhiều phần khác giới thiệu bên nói phần PIC 16F877A dòng PIC phổ biến (đủ mạnh tính năng, 40 chân, nhớ đủ cho hầu hết ứng dụng thông thường) Cấu trúc tổng quát PIC16F877A sau: • K Flash ROM • 368 Bytes RAM • 256 Bytes EEPROM • ports (A, B, C, D, E) vào với tín hiệu điều khiển độc lập • định thời bits (Timer Timer 2) • Một định thời 16 bits (Timer 1) hoạt động chế độ tiết kiệm lượng (SLEEP MODE) với nguồn xung Clock ngồi • bơ CCP( Capture / Compare/ PWM) • biến đổi AD 10 bits, ngõ vào • so sánh tương tự (Compartor) • định thời giám sát (WatchDog Timer) • Một cổng song song bits với tín hiệu điều khiển • Một cổng nối tiếp • 15 nguồn ngắt • Có chế độ tiết kiệm lượng • Nạp chương trình cổng nối tiếp ICSP(In-Circuit Serial Programming) • Được chế tạo cơng 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: đếm bit với chia tần số bit Timer1: đếm 16 bit với chia tần số, thực chức đếm dựa vào xung clock ngoại vi vi điều khiển hoạt động chế độ sleep • Timer2: đếm bit với chia tần số, postcaler • Hai Capture/so sánh/điều chế độ rộng xung • Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với bit địa • CS bên ngồi • Các đặc tính Analog: • kênh chuyển đổi ADC 10 bit • Hai so sánh • Bộ nhớ flash với khả ghi xóa 100.000 lần • Cổng nhớ EEPROM với khả ghi xóa 1.000.000 lần • Dữ liệu nhớ EEPROM lưu trữ 40 năm • Khả tự nạp chương trình với điều khiển phần mềm Nạp chương trình mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming) thông qua chân Watchdog Timer với dao động • Chức bảo mật mã chương trình • Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác 2.1.2.2 Sơ lược vi điều khiển PIC 16F877A: - Sơ đồ chân : Hình 2.1 Sơ đồ khối PIC 16F877A Nhận xét: Từ sơ đồ chân sơ đồ nguyên lý, ta rút nhận xét ban đầu sau o o PIC16F877A có tất 40 chân 40 chân chia thành PORT, chân cấp nguồn, chân GND, chân thạch anh chân dùng để RESET vi điều khiển o port PIC16F877A bao gồm : • PORTB : chân • PORTD : chân • PORTA : chân • PORT E : chân • PORT C : chân Mỗi chân vi điều khiển PIC 16F877A có chức khác Trong có số chân đa cơng dụng: chân hoạt động đường xuất nhập chân chức đặc biệt dùng để giao tiếp với thiết bị ngoại vi 2.1.2.3 Cấu trúc phần cứng PIC 16F877A: PIC tên viết tắt “ Programmable Intelligent computer” hãng General Instrument đặt tên cho vi điều khiển họ Hãng Micrchip tiếp tục phát triển sản phầm hàng tạo gần 100 loại sản phẩm khác PIC16F887A dòng PIC phổ biến, đầy đủ tính phục vụ cho hầu hết tất ứng dụng thực tế Đây dòng PIC dễ cho người làm quen với PIC học tập tạo tản họ vi điều khiển PIC • Cấu trúc tổng quát PIC16F877A sau : o 8K Flash Rom o 368 bytes Ram o 256 bytes EFPROM o port vào với tín hiệu điều khiển độc lập o định thời Timer0 Timer2 bit o định thời Timer1 16 bit hoạt động chế độ tiết kiệm lượng với nguồn xung clock o Capture/ Compare/ PWM o biến đổi Analog -> Digital 10 bit, ngõ vào o so sánh tương tự o định thời giám sát (Watch Dog Timer) o cổng song song bit với tín hiệu điều khiển o cổng nối tiếp o 15 nguồn ngắt Tải FULL (25 trang): https://bit.ly/3KJNEY3 Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net 2.1.2.4 Tổ chức nhớ: Cấu trúc nhớ vi điều khiển PIC16F877A bao gồm nhớ chương trình (Program memory) nhớ liệu (Data Memory) 2.1.2.4.1 Bộ nhớ chương trình: Bộ nhớ chương trình vi điều khiển PIC16F877A nhớ Flash, dung lượng 8K word (1 word chứa 14bit) phân thành nhiều trang hình Hình 2.2 Bộ nhớ chương trình PIC 16F877A Để mã hóa địa 8K word nhớ chương trình, ghi đếm chương trình PC có dung lượng 13 bit Khi vi điều khiển reset, đếm chương trình trỏ địa 0000h Khi có ngắt xảy ghi PC trỏ đến địa 0004h Bộ nhớ chương trình khơng bao gồm nhớ Stack khơng địa hóa đếm chương trình 2.1.2.4.2 Bộ nhớ liệu: Bộ nhớ liệu PIC l nhớ EEPROM chia làm nhiều bank Bộ nhớ liệu PIC16F877A chia thành bank Mỗi bank có dụng lượng 128 byte 3475941 ...1.3 Các vấn đề cần giải toán Bài toán ? ?Thiết kế lịch vạn niên điện tử hiển thị LCD” đặt yêu cầu sau : - Đảm bảo hiển thị thời gian ngày tháng năm, phút giây - Có khả phát triển mở... nhiệt độ 1.5 Mục - đích đề tài Sự cần thiết, quan trọng nhưu tính khả thi lợi ích mạch số lý để chúng em chọn thực đồ án Thiết kế lịch vạn niên điện tử hiển thị LCD” nhằm ứng dụng kiến thức dã... dụng 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, phút giây , nhiệt độ