Mạch báo chuông giờ học ............sử dụng ic thời gian thực Ds1307 hiển thị lên led LCD........................................................................................................................................................
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI:THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH BÁO CHUÔNG GIỜ HỌC THEO THỜI GIAN THỰC GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : HOÀNG THỊ HẰNG SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN TUẤN HIỆP DOÃN TRUNG HIẾU NGUYỄN VĂN HIẾU LỚP : 1122202.3 LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI _5 1.1 Đặt vấn đề _5 1.2 Phân tích yêu cầu thiết kế _5 1.2.1 Yêu cầu tính _5 1.2.2 Yêu cầu phi tính 1.2.3 Yêu cầu hoạt động mạch điện _6 1.3 Cơ sở lý thuyết 1.3.1 IC thời gian thực DS1307 _6 1.3.2 IC Vi điều khiển PIC16F877A 1.3.2.1 Giới thiệu 1.3.2.2 Sơ đồ chân PIC16F877A _8 1.3.3 LCD 16X2 _9 1.3.4 CHUÔNG ĐIỆN _9 Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 11 2.1 Sơ đồ khối tổng thể mạch điện _11 2.2 Nguyên lý cấu tạo khối chức năng. 11 2.2.1 Khối nguồn _11 2.2.2 Khối thời gian thực _12 2.2.3 Khối hiển thị - LCD 16x2 _13 2.2.4 Khối còi báo 14 2.2.5 Khối nút nhấn _15 2.2.6 Khối Vi điều khiển _16 Chương 3: 3.1 KẾT QUẢ THỰC HIỆN SẢN PHẨM 17 Sơ đồ nguyên lý, layout danh mục linh kiện _17 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý _17 3.1.2 Chương trình điều khiển 17 3.1.3 Sơ đồ mạch in _32 3.2 Kết đạt mạch mô _33 3.3 Ưu nhược điểm mạch 35 3.3.1 Chương 4: Ưu điểm, nhược điểm đề tài. _35 KẾT LUẬN _36 Nhận xét giáo viên hướng dẫn Ngày Tháng Năm Giáo viên hướng dẫn LỜI MỞ ĐẦU Kỹ thuật Vi xử lí với tốc độ phát triển nhanh mang đến thay đổi to lớn khoa học công nghệ đời sống hàng ngày Ngày nay, thiết bị, máy móc áp dụng kĩ thuật Vi xử lí ngày trở nên thơng minh dễ sử dụng hơn, công việc thực với hiệu cao Kỹ thuật Vi xử lí kỹ thuật tương lai, chìa khóa vào công nghệ đại Đối với học sinh, sinh viên chuyên ngành Điện-Điện tử, lĩnh vực mới, hứa hẹn mở nhiều triển vọng Để góp phần làm tảng ban đầu cho việc học tập, tìm hiểu ứng dụng kỹ thuật vi xử lí, chúng em định thực Đề tài: “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH BÁO CHUÔNG GIỜ HỌC THEO THỜI GIAN THỰC” Với hướng dẫn Cơ: HỒNG THỊ HẰNG, chúng em tiến hành nghiên cứu thiết kế đề tài Chúng em cố gắng tận dụng tất kiến thức học trường với tìm tịi nghiên cứu, sáng tạo để hoàn thành tốt đồ án Những sản phẩm, kết đạt ngày hôm lớn lao, thành khoá học Mặc dù chúng em cố gắng để hoàn thành đồ án thời hạn, không tránh khỏi thiếu sót mong q thầy thơng cảm Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp chân thành từ q thầy tồn thể bạn Trong q trình thực đề tài khả kiến thức thực tế có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực hiện: NGUYỄN TUẤN HIỆP DOÃN TRUNG HIẾU NGUYỄN VĂN HIẾU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Yêu cầu đề tài đặt thiết kế chế tạo bảng mạch vi điều khiển thực chức điều khiển thời gian, cài đặt hẹn tự động điều khiển bật tắt thiết bị điện sử dụng Vi điều khiển PIC16F877A Đề tài sử dụng IC thời gian thực DS1307, có tác dụng đếm thời gian, Vi điều khiển PIC16F877A thực đặt thời gian để đưa vào DS1307, sau đọc giá trị thời gian từ DS1307 Vi điều khiển cịn có chức nhận tín hiệu đặt thời gian từ nút bấm, sau xử lí để đưa thời gian phù hợp từ bật tắt thiết bị điện mong muốn Đề tài chọn LED LCD để thực chức hiển thị thông tin trạng thái có liên quan đề tài Từ việc phân tích khảo sát trên, nhóm đưa vấn đề cần giải yêu cầu đề tài đặt là: - Tìm hiểu kiến thức Vi điều khiển PIC16F877A, đặc biệt giao tiếp Vi điều khiển DS1307 Xây dựng sơ đồ khối, từ xây dựng ngun lí mơ mạch phần mềm PROTEUS Thiết kế mạch in phần mềm ALTIUM Thực lắp ráp linh kiện mạch in Tìm hiểu mạch nạp PICKIT phần mềm nạp PICKIT3 để thực nạp code cho Vi điều khiển PIC16F877A Viết báo cáo tổng hợp quy trình thực đề tài 1.2 Phân tích yêu cầu thiết kế 1.2.1 u cầu tính Mạch có u cầu tính sau: - Vi điều khiển: Vi điều khiển PIC16F877A Kết nối liệu thông tin thời gian với đồng hồ thời gian thực Cấu hình cài đặt thời gian nút nhấn Nguồn cấp: Input 9-12 VDC Có mạch nguồn ổn áp 5VDC bảng mạch Màn hình LCD hiển thị thơng số thời gian LED trạng thái relay để thực điều khiển đến mốc thời gian đặt trước 1.2.2 - Yêu cầu phi tính Kích thước giới hạn: 9x15 cm Sắp xếp linh kiện dây khoa học Thiết kế đầu kết nối hợp lý Đảm bảo an toàn liên động điện 1.2.3 Yêu cầu hoạt động mạch điện - Cài đặt thời gian cho mạch điện chạy thời gian thực - Cài đặt hẹn thực điều khiển relay bật/tắt theo thời gian hẹn trước 1.3 Cơ sở lý thuyết 1.3.1 IC thời gian thực DS1307 Hình 1: IC thời gian thực DS1307 DS1307 chip thời gian thực hay RTC (Read time clock), thời gian thực tính xác thời gian tuyệt đối cho thời gian mà người sử dụng: Thứ, ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây Thời gian lưu trữ DS1307 năm 2100 DS1307 chế tạo Dallas Semiconductor, chip có cấu tạo bên ngồi đơn giản Chip DS1307 có chân hay dùng dạng Dip thứ tự chân mơ tả hình Chip DS1307 có ghi bit ghi chứa: Thứ, ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây DS1307 đọc thông qua chuẩn truyền thơng I2C nên để đọc ghi từ DS1307 thông qua chuẩn truyền thông Bảng chức chân IC DS1307 Chân Tên Chức X1 X2 Kết nối đến thạch anh 32.768Khz làm nguồn dao động cho chip Vbat Kết nối đến cực dương Pin dự phòng, có điện áp tiêu chuẩn khoảng 3V GND Kết nối đến mass SDA Chân liệu kết nối đến bus I2C SCL Chân nhận xung clock đồng kết nối bus I2C SQW/OUT VCC Ngõ xuất xung vng, tần số lập trình để thay đổi từ 1Hz, 4Khz, Khz, 32 Khz Nguồn cấp chính, khoảng 5VDC 1.3.2 IC Vi điều khiển PIC16F877A 1.3.2.1 Giới thiệu PIC16F877A VDK thuộc họ PIC16xxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14bit Mỗi lệnh thực thi chu kỳ máy Tôc độ hoạt động tối đa cho phép 20Mhz với chu kỳ lệnh 200ns Bộ nhớ chương trình 8k, nhớ liệu 368 x byte RAM nhớ liệu EEPROM với dung lượng 256 x byte Hình IC Vi điều khiển PIC16F877A 1.3.2.2 Sơ đồ chân PIC16F877A Hình Sơ đồ chân PIC16F877A * PIC16F877A gồm có 40 chân: -(VDD, VSS): Cung cấp nguồn điện cho vi điều khiển VDD chân nguồn dương (+5V), VSS chân nguồn âm (0V mức tiếp đất) - (MCLR): Đặt lại vi điều khiển trạng thái ban đầu -(PORTA, PORTB, PORTC, PORTD): Mỗi PORT (A, B, C, D) có chân đầu vào/đầu cấu hình theo ý muốn -(AN0-AN7): Cung cấp kênh đầu vào analog để đọc liệu từ cảm biến analog -Chân ngoại vi USART (RC6/TX, RC7/RX): Sử dụng cho giao tiếp nối tiếp thông qua giao thức USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter) -Chân ngoại vi SPI (RB0/SS, RB1/SCK, RB2/SDI, RB3/SDO): Sử dụng cho giao tiếp đồng (SPI - Serial Peripheral Interface) -Chân ngoại vi I2C (RB0/SDA, RB1/SCL): Sử dụng cho giao tiếp không đồng (I2C - Inter-Integrated Circuit) -Chân ngoại vi PWM (CCP1, CCP2): Sử dụng cho điều khiển độ rộng xung (PWM Pulse Width Modulation) để điều khiển độ sáng, tốc độ động cơ, v.v -Chân hẹn giờ/timer (TMR0, TMR1, TMR2): Cung cấp đếm thời gian để tạo ngắt hẹn giờ, đo thời gian, chức liên quan 1.3.3 LCD 16X2 LCD16x2 hình hiển thị bao gồm nhiều ma trận nhỏ, hoạt động LCD16x2 hiển thị kí tự bảng mã ASCII Vi điều khiển gửi tín hiệu khởi tạo cho LCD16X2, sau hiển thị kí tự lên hình hiển thị Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) sử dụng nhiều ứng dụng Vi điều khiển LCD có nhiều ưu điểm so với dạng hiển thị khác: Nó có khả hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn tài nguyên hệ thống giá thành rẻ Hình LCD 16x2 thực tế Hình LCD 16x2 dạng sơ đồ chân 1.3.4 CHNG ĐIỆN Hình LCD 16x2 dạng sơ đồ chân Chuông điện là loại thiết bị phát âm chuông reo lên cấp điện nguồn 220V.Chng điện có nhiều loại chng điện dùng để làm chuông cửa điện, chuông điện để báo làm việc tự động làm chuông báo động khẩn cấp Cấu tạo chuông điện khá đơn gian sử dụng tốc độ quay thiết bị chuyển động va chạm với âm chuông làm bo mạch điện tử Riêng đối với chng điện 220V thì phổ biến sử dụng, sử dụng gia đình cơng ty, nhà xưởng, trường học đóng vai trị cấp thiết, kết nối với nút nhấn làm chuông báo động khẩn cấp báo thủ công nhấn tay Hiện đại kết hợp chuông điện 220V này vớithiết bị báo làm việc tự động trở thànhhệ thống chuông báo làm việc nhà xưởng, trường học thơng minh hồn tồn tự động Chng điện tuy đơn giản, vẻ ngồi khơng bật đóng vai trị quan sống ngày 10