đồng hồ số dùng realtime hiển thị lcd
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 NGÀNH:KỸ THUẬT MÁY TÍNH Đề tài: ĐỒNG HỒ SỐ DÙNG REALTIME HIỂN THỊ LCD TP. HỒ CHÍ MINH-6/2011 GVHD: Lê Minh SVTH : Lê Ngọc Tuấn – Nguyễn Phúc Viên MSSV : 08119070 08119073 Đồng hồ số Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Khoa Điện – Điện Tử Bộ Môn Điện Tử Viễn Thông CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Ngày……tháng … năm 201 PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN MÔN HỌC… (Dành cho người hướng dẫn) 1. Họ tên sinh viên : …………………………………………………………………………… MSSV: …………………………….……………………………………… ……MSSV:…… 2. Tên đề tài : ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… 3. Người hướng dẫn : ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………… 4. Những ưu điểm của Đồ án : ………………………………………………………………………………………………… … …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… Những thiếu sót của Đồ án: …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… 5. Đề nghị : Được bảo vệ: Bổ sung để được bảo vệ: Không được bảo vệ: 6. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước Tổ chấm ĐAMH: a)…………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… b)…………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… c) …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………….………………… Đánh giá Điểm (Số và chữ):……………………………… Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 2 Đồng hồ số CHỮ KÝ và HỌ TÊN Phần A GIỚI THIỆU Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 3 Đồng hồ số LỜI NÓI ĐẦU Lời đầu tiên nhóm thực hiện đề tài xin cảm ơn thầy cô giáo chuyên ngành điện tử, cảm ơn thầy Lê Minh đã hướng dẫn tận tình nhóm thực hiện đề tài trong quá trình thực hiện đồ án này. Thực tế ngày nay, tất cả các thiết bị điện tử điều được tích hợp, được đơn giản hoá đi nhờ vào chip vi điều khiển. Đồng hồ là một thiết bị tối cần thiết trong một xã hội công nghiệp. Ứng dụng vi điều khiển để làm một đồng hồ thời gian thực là một đề tài rất hấp dẫn đối với nhóm thực hiện đề tài. Đồng hồ thời gian thực là một thiết bị ,vận dụng rất phổ biến,được sử dụng rộng rãi với nhiều chức năng hiện đại nhỏ gọn. .Tuy nhiên để làm được một đồng hồ như thế đòi hỏi người thiết kế phải có một kiến thức khá tổng quát và áp dụng được nhiều kiến thức chuyên môn đã học. Do kiến thức còn hạn hẹp và trình độ về chuyên môn còn hạn chế nên sẽ khó tránh khỏi những thiếu sót,khuyết điểm.Rất mong được sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình từ phía các thầy cô để đề tài được hoàn thiện hơn. Tp.HCM, Tháng 6 năm 2011 Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 4 Đồng hồ số MỤC LỤC Phần A GIỚI THIỆU Trang Lời nói đầu 5 Mục lục 6 Liệt kê bảng 7 Liệt kê hình 7 Phần B Nội dung Chương 1: Lý thuyết thiết kế 9 1.1. Giới thiệu khái quát về 89C51 9 1.2. Giới thiệu về IC thời gian thực DS12C887 13 1.3. Gới thiệu LCD HD44780 20 Chương 2: Thiết kế và thi công 36 2.1. Sơ đồ nguyên lý 36 2.2. Sơ đồ mạch in 38 2.3. Kết quả 39 Phần C Phụ lục và tài liệu tham khảo 1. Phụ lục 41 2. Tài liệu tham khảo 41 3. Lời kết 41 Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 5 Đồng hồ số Liệt kê bảng Bảng 1.1: Chức năng Port 3 Bảng 1.2: Ô nhớ Realtime Bảng 1.3: Thanh ghi A Bảng 1.4: Thanh ghi B Bảng 1.5: Thanh ghi C Bảng 1.6: Thanh ghi D Bảng 1.7: Chức năng của các chân LCD Bảng 1.8: RS-R/W Bảng 1.9: Tập lệnh LCD Bảng 1.10: Hoạt động lệnh Cursor or display shift Bảng 1.11: Tập lệnh LCD Bảng 1.12: Maximun Rating Bảng 1.13: Miền làm việc bình thường Bảng 1.14: Thời gian tác động Write Bảng 1.15: Thời gian tác động Read Liệt kê hình Hình 1.1: Sơ đồ khối và chức năng của chip 8051 Hình 1.2: AT8051 Hình 1.3: Sơ đồ chân DS12C887 Hình 1.4: Cấu tạo chung Hình 1.5: Sơ đồ khối DS12C887 Hình 1.6: Hình dạng LCD Hình 1.7: Sơ đồ chân LCD Hình 1.8: Các khối cơ bản Hình 1.9: Giản đồ xung cập nhật AC Hình 1.10: Mối liên hệ giữa địa chỉ của DDRAM và vị trí hiển thị của LCD Hình 1.11: Mối liên hệ giữa địa chỉ của ROM và dữ liệu tạo mẫu kí tự Hình 1.12: Vùng ROM kí tự Hình 1.13: Mối liên hệ giữa địa chỉ của CGRAM, dữ liệu của CGRAM,mã kí tự Hình 1.14: Hoạt động dịch trái và dịch phải nội dung hiển thị Hình 1.15: Kiểu con trỏ, kiểu kí tự và nhấp nháy kí tự Hình 1.16: Viết LCD Hình 1.17: Đọc LCD Hình 2.1: Khối điều khiển Hình 2.2: Khối hiển thị Hình 2.3: Khối nguồn Hình 2.4: Layout mạch điều khiển Hình 2.5: Layout mạch hiển thị Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 6 Đồng hồ số Phần B NỘI DUNG Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 7 Đồng hồ số Chương 1: LÝ THUYẾT THIẾT KẾ 1. Giới thiệu khái quát về 89C51 1.1 Cấu trúc bên trong của IC 89C51. Hình 1.1:Sơ đồ khối và chức năng của chip 8051 + Thành phần chính của vi điều khiển 8051 la bộ xử lý trung tâm hay còn gọi là CPU. CPU bao gồm: - Thamh ghi tích luỹ A - Thanh ghi tích luỹ B, dùng cho phép nhân và chia - Đơn vị logic học ALU - Từ trạng thái chương trình PSW - 4 bank thanh ghi - Con trỏ ngăn xếp - Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và logic + Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động + Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ở bên trong. Các nguồn ngắt có thể là các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm định thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp. Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 8 Đồng hồ số + 2 bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm. + Các cổng port 0, port 1, port 2, port 3 được sử dụng vào mục đích điều khiển, ở cổng port 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối tiếp cũng như các đường dẫn ngắt bên ngoài. + Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ làm việc độc lập với nhau. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong dải rộng và được ấn định bằng một bộ định thời. + Trong vi diều khiển 8051 còn có hai thành phần quan trọng khác là bộ nhớ và các thanh ghi +Bộ nhớ còn có Ram và Rom dùng để lưu dữ liệu và mã lệnh. + Các thanh ghi sử dụng để lưu dữ thông tin trong quá trình xử lý. Khi CPU làm việc, nó làm thay đôỉ nội dung của các thanh ghi 1.1.2. Phần cứng Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự nhau, ở đây ta giới thiệu 89c51 với các đặc điểm chính sau: - 4KB EPROM nội - 128 byte RAM nội - 4 port xuất / nhập (I/O port) 8 bit - 2 bộ định thời 16 bit - Giao tiếp nối tiếp - 64kb Rom ngoài - 64kb Ram ngoài - 210 vị trí nhớ để định vị bit, mỗi vị trí một bit,4us cho hoạt động nhân hoặc chia 1.1.3. Sơ đồ chân 89c51: Hình 1.2: AT8051 - Port 0: có hai chức năng từ chân 32 đến chân 39 trong các thiết kế nhỏ. (không dùng bộ nhớ mở rộng). có hai chức năng như các đường I/O. Đối với các thiết kế cỡ lớn( với bộ nhớ mở rộng) nó được kết hợp kênh giữa các Bus. - Port 1: là port I/O trên các chân từ chân số 1 đến chân số 8. có thể dùng các thiết bị ngoài nếu cần. Port 1 không có chức năng khác vì thế chúng ta chỉ được dùng trong các thiết bị ngoài. - Port 2: là port công dụng kép trên các chân 21 đến 28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế mở rộng. Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 9 U 1 A T 8 9 C 5 1 9 1 8 1 9 2 0 2 9 3 0 3 1 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 3 9 3 8 3 7 3 6 3 5 3 4 3 3 3 2 R S T X T A L 2 X T A L 1 G N D P S E N A L E / P R O G E A / V P P V C C P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 P 1 . 5 P 1 . 6 P 1 . 7 P 2 . 0 / A 8 P 2 . 1 / A 9 P 2 . 2 / A 1 0 P 2 . 3 / A 1 1 P 2 . 4 / A 1 2 P 2 . 5 / A 1 3 P 2 . 6 / A 1 4 P 2 . 7 / A 1 5 P 3 . 0 / R X D P 3 . 1 / T X D P 3 . 2 / I N T 0 P 3 . 3 / I N T 1 P 3 . 4 / T 0 P 3 . 5 / T 1 P 3 . 6 / W R P 3 . 7 / R D P 0 . 0 / A D 0 P 0 . 1 / A D 1 P 0 . 2 / A D 2 P 0 . 3 / A D 3 P 0 . 4 / A D 4 P 0 . 5 / A D 5 P 0 . 6 / A D 6 P 0 . 7 / A D 7 Đồng hồ số - Port 3: là port công dụng kép trên các chân 10 đến chân 17. Các chân cûa port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 8051 như ở bảng sau: Bảng 1.1:Chức năng Port 3 Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu phát cho port nối tiếp P3.2 INTO Ngắt 0 bên ngoài P3.3 INT1 Ngắt 1 bên ngoài P3.4 T0 Ngõ vào của timer/courter 0 P3.5 T1 Ngõ vào của timer/courter 1 P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài + Chân PSEN: là chân 29, có 4 tín hiệu điều khiển, là tín hiệu để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối lên chân OE của một Eprom để cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức thấp trong thời gian lấy lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ Eprom qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong Rom nội PSEN sẽ thụ động (mức cao). + Chân ALE: (chốt) Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bị làm việc với các xử lý 8585,8088,8051 dùng ALE một cách tương tự cho làm việc giải các kênh các Bus địa chỉ và dữ liệu khi port 0 được dùng trong chế đọ chuyển đổi của nó: vừa là Bus dữ liệu vừa là byte thấp của địa chỉ, ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào vào một thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó các đương port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nửa sau của chu kỳ bộ nhớ. Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chíp và có thể được làm xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8051 là 12MHZ thì ALE có tần số 2MHZ. Chỉ ngoại trừ khi thi hành lệnh Movx, một xung ALE bị mất. Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho Eprom trong 8051. + Chân EA: (truy xuất ngoài):Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao(+5V) hoặc mức thấp(GND). Nếu ở mức cao, 8051 thi hành chương trình từ Rom nội trong khoảng địa chỉ thấp(4K). Nếu ở mức thấp chương trình chi được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Khi dùng 8031, EA luôn được nối ở mức thấp vì không có bộ nhớ chương trình trên chíp. Nếu EA được nối ở mức thấp bộ nhớ bên trong chương trình 8051 sẽ bị cấm và thi hành chương trình Eprom mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho Eprom trong 8051. Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 10 [...]... Tập lệnh LCD Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 27 Đồng hồ số Hình 1.14 Hoạt động dịch trái và dịch phải nội dung hiển thị Hình 1.15 Kiểu con trỏ, kiểu kí tự và nhấp nháy kí tự Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 28 Đồng hồ số Bảng 1.10 Hoạt động lệnh Cursor or display shift Bảng 1.11 Tập lệnh LCD Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 29 Đồng hồ số 1.3.5 Giao tiếp giữa LCD và MPU... Hình 1.7 Sơ đồ chân LCD Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 19 Đồng hồ số 1.3.2 Chức năng của các chân Bảng 1.7 Chức năng của các chân LCD * Ghi chú : Ở chế độ “đọc”, nghĩa là MPU sẽ đọc thông tin từ LCD thông qua các chân DBx Còn khi ở chế độ “ghi”, nghĩa là MPU xuất thông tin điều khiển cho LCD thông qua các chân DBx Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 20 Đồng hồ số 1.3.3 Các khối... Đồng hồ số Bảng 1.14 Thời gian tác động Write Hình 1.17 Đọc LCD Bảng 1.15 Thời gian tác động Read Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 32 Đồng hồ số 1.3.6 Khởi tạo LCD: Khởi tạo là việc thiết lập các thông số làm việc ban đầu Đối với LCD, khởi tạo giúp ta thiết lập các giao thức làm việc giữa LCD và MPU Việc khởi tạo chỉ được thực hiện 1 lần duy nhất ở đầu chương trình điều khiển LCD. .. 26 Đồng hồ số 1.3.4 Tập lệnh của LCD : Trước khi tìm hiểu tập lệnh của LCD, sau đây là một vài chú ý khi giao tiếp với LCD * Tuy trong sơ đồ khối của LCD có nhiều khối khác nhau, nhưng khi lập trình điều khiển LCD ta chỉ có thể tác động trực tiếp được vào 2 thanh ghi DR và IR thông qua các chân DBx, và ta phải thiết lập chân RS, R/W phù hợp để chuyển qua lại giữ 2 thanh ghi này * Với mỗi lệnh, LCD. .. (4bit/8bit) Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 34 Đồng hồ số Chương 2: Thiết kế và thi công 2.1.Sơ đồ nguyên lý: 2.1.1 Khối điều khiển Hình 2.1: Khối điều khiển Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 35 Đồng hồ số 2.1.2 Khối hiển thị Hình 2.2: Khối hiển thị 2.1.3 Khối nguồn Hình 2.3:Khối nguồn Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 36 ... nghi ngờ Bit này không bị ảnh hưởng bởi chân reset Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 18 Đồng hồ số 1.3 Gới thiệu LCD HD44780 1.3.1 Hình dáng và kích thước: Có rất nhiều loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau, trên hình 1.6 là hai loại LCD thông dụng Hình 1.6 Hình dạng LCD Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân... xuống trong thời gian cho phép đẻ ổn định nguồn cung cấp Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 14 Đồng hồ số 1.2.3.Cấu trúc bên trong của DS12C887 Hình 1.5: Sơ đồ khối DS12C887 1.2.3.1.Sơ đồ địa chỉ của Real time clock Bảng 1.2: Ô nhớ Realtime Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 15 Đồng hồ số Sơ đồ địa chỉ của DS12C887 được trình bày bao gồm 113 byte Ram thông dụng, 11 byte Ram mà thành... mở nguồn, bạn sẽ thấy màn hình LCD giống như chưa mở nguồn do toàn bộ hiển thị tắt Do đó, ta phải khởi tạo LCD bằng lệnh Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 33 Đồng hồ số 1.3.6.2 Khởi tạo bằng lệnh: (chuỗi lệnh) Việc khởi tạo bằng lệnh phải tuân theo lưu đồ sau của nhà sản xuất : Hình 1.18 Lưu đồ khởi tạo LCD Như đã đề cập ở trên, chế độ giao tiếp mặc định của LCD là 8bit (tự khởi tạo lúc mới... hình bên dưới có mã ROM A00 Ví dụ : Ghi vào DDRAM tại địa chỉ “01” một chuỗi 8 bit “01100010” thì trên LCD tại ô thứ 2 từ trái sang (dòng trên) sẽ hiển thị kí tự “b” Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 24 Đồng hồ số Hình 1.12 Vùng ROM kí tự Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 25 Đồng hồ số 1.3.3.6 Vùng RAM chứa kí tự đồ họa CGRAM : (Character Generator RAM) Như trên bảng mã kí tự, nhà sản... LCD sẽ bị hỏng nghiêm trọng, hoặc hoạt động sai lệch nếu bạn vi phạm khoảng đặc tính điện sau đây: Bảng 1.12 Maximun Rating Đặc tính điện làm việc điển hình: (Đo trong điều kiện hoạt động Vcc = 4.5V đến 5.5V, T = -30 đến +75C) Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 30 Đồng hồ số Bảng 1.13 Miền làm việc bình thường 1.3.5.2 Bus Timing: Hình 1.16 Viết LCD Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 31 Đồng . TÍNH Đề tài: ĐỒNG HỒ SỐ DÙNG REALTIME HIỂN THỊ LCD TP. HỒ CHÍ MINH-6/2011 GVHD: Lê Minh SVTH : Lê Ngọc Tuấn – Nguyễn Phúc Viên MSSV : 08119070 08119073 Đồng hồ số Đại Học Sư. 1.16: Viết LCD Hình 1.17: Đọc LCD Hình 2.1: Khối điều khiển Hình 2.2: Khối hiển thị Hình 2.3: Khối nguồn Hình 2.4: Layout mạch điều khiển Hình 2.5: Layout mạch hiển thị Chương. chữ):……………………………… Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 2 Đồng hồ số CHỮ KÝ và HỌ TÊN Phần A GIỚI THIỆU Chương 1 : Lí thuyết thiết kế Trang 3 Đồng hồ số LỜI NÓI ĐẦU Lời đầu tiên nhóm thực hiện