đồng hồ số sử dụng bộ vi xử lí

Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG 00O **  ** O00 ĐỒ ÁN MÔN HỌC I TÊN ĐỀ TÀI: TP HCM, Tháng 5 năm 2010 SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 1 GVHD: LÊ ANH UYÊN VŨ SVTH: VÕ NGỌC HIỆP LỚP: DV07 MSSV : 0751040025 Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG 00O **  ** O00 ĐỒ ÁN MÔN HỌC I TÊN ĐỀ TÀI TP HCM, Tháng 5 năm 2010 SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 2 GVHD: LÊ ANH UYÊN VŨ SVTH: VÕ NGỌC HIỆP LỚP: DV07 MSSV : 0751040025 Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ MỤC LỤC Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 4 Lời cảm ơn 5 Phần I: Dẫn Nhập 6 Đặt vấn đề. Mục đích và yêu cầu. Giới hạn đề tài Phần II. Cơ sở lý thuyết 8 Giới thiệu IC AT 89C51 Giới thiệu Led 7 đoạn Giới thiệu về transistor C1815, Tụ , Điện trở. Phần III: Thiết kế và thi công 19 Chương I: Thiết kế mạch 19 Sơ đồ khối. Các khối chức năng Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch in Mô phỏng mạch và hình ảnh thực tế Giải thuật main Nguyên lý hoạt động của các khối. Chương II: Thi công mạch 38 Dụng cụ sử dụng. Quá trình thi công. Phần IV: Kết luận 39 Ưu điểm Nhược điểm Hướng phát triển Lời kết Tài liệu tham khảo SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 3 Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN. Chữ ký của giáo viên hướng dẫn SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 4 Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 5 - Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn cô Lê Anh Uyên Vũ cùng quý thầy cô bộ môn khoa Điện-Điện Tử Viễn Thông Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh. - Trong quá trình thực hiện đồ án gặp những khó khăn và thiếu sót khi thực hiện đồ án, trong thực hiện và thi công mạch về phần cứng cũng như về phần mềm. Nhưng được sự hướng dẫn và chí dạy nhiệt tình của quý thầy cô đã giúp chúng em khắc phục được những thiếu sót đó và có thể hoàn thành được đề tài. - Kế đó xin gửi lời cảm ơn tới các bạn trong lớp giúp đỡ hoàn thành đồ án nhanh nhất!. TP HCM, tháng 4 năm 2010 SV thực hiện: Võ Ngọc Hiệp LỜI CẢM ƠN Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ PHẦN I Dẫn Nhập 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 quả trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội. Việc gia công, xử lý các tín hiệu điện tử hiện đại đều dựa trên cơ sở nguyên lý số. Vì các thiết bị làm việc dựa trên cơ sở nguyên lý số có ưu điểm hơn hẳn so với các thiết bị làm việc dưạ trên cơ sở nguyên lý tương tự, đặc biệt là trong kỹ thuật tính toán. Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử đã cho ra đời nhiều vi mạch số cỡ lớn với giá thành rẻ và khả năng lập trình cao đã mang lại những thay đổi lớn trong ngành điện tử. Mạch số ở những mức độ khác nhau đã đang thâm nhập trong các lĩnh vực điện tử thông dụng và chuyên nghiệp một cách nhanh chóng. Các trường kỹ thuật là nơi mạch số thâm nhập mạnh mẽ và được học sinh, sinh viên ưa chuộng do lợi ích và tính khả thi của nó. Vì thế sự hiểu biết sâu sắc về kỹ thuật số là không thể thiếu đối với sinh viên ngành điện tử hiện nay. Nhu cầu hiểu biết về kỹ thuật số không chỉ riêng đối với những người theo chuyên ngành điện tử mà còn đối với những cán bộ kỹ thuật khác có sử dụng thiết bị điện tử. SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 6 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ 1.2/ Mục đích u cấu : Sự cần thiết , quan trọng cũng như tính khả thi và lợi ích của mạch số cũng chính là lý do để chọn và thực hiện đề án “thiết kế mạch đồng hồ số” nhằm ứng dụng kiến thức đã học về kó thuật số vào thực tế. Yêu cầu của đồ án này là thiết kế Đồng Hồ Số sử dụng vi xử lí 89C51. Có thể hiển thò giờ , chỉnh giờ ,và hẹn giờ. 1.3/ Giới hạn đề tài: Trong phạm vi tập đề án này, người thực hiện chỉ thiết kế và thi công mạch đồng hồ số gọn, đơn giản. Đề tài “đồng hồ số” rất đa dạng và phong phú, có nhiều loại hình khác nhau dựa vào cơng dụng và độ phức tạp. Do tài liệu tham khảo bằng Tiếng Việt còn hạn chế, trình độ có hạn và kinh nghiệm trong thực tế còn non kém, nên đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, giúp đỡ chân thành của các thầy cơ cũng như của các bạn sinh viên. SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 7 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ PHẦN II Cơ SởLý Thuyết 2.1 / Giới thiệu các thơng số AT89C51 : 2.1.1/ Giới thiệu: Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự nhau, ở đây ta giới thiệu AT89C51. AT89C51 là phiên bản 8051 có ROM trên chip là bộ nhớ Flash.Phiên bản này rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh vi bộ nhớ Flash có thể xóa được trong vài giây. - 4 KB EPROM bên trong - 128 Bytes RAM nội - 4 Port xuất nhập I/O 8 bgit - Giao tiếp nối tiếp - Cho phép xử lý bit. - 210 vị trí nhớ có thể định vị bit. - 4 chu kỳ máy (4 µs đối với thạch anh 12MHz) cho hoạt động nhân hoặc chia. - Có các chế độ nghỉ (Low-power Idle) và chế độ nguồn giảm (Power- down). Ngoải ra, một số IC khác của họ MCS-51 có thêm bộ định thời thứ 3 và 256 byte RAM nội. AT89C51 có thể giao tiếp với bộ nhớ ngồi dung lượng lên đến 64KB, 89C51 có 2 ngắt ngồi và 2 ngắt timer mức độ ưu tiên được quy định cụ thể,8951 cũng có 2 bộ đếm 16 bit,kênh giao tiếp nối 2 chiều.Với bộ xử lí đại số Boole cho phép xử lí từng bit của RAM va thiết bị ngoại vi,mỗi lệnh của kéo dài 1 đến 2 micro giây. SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 8 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ 2.1.2/ cấu trúc bên trong của IC 89C51. + Thành phần chính của vi điều khiển 89C51 la bộ xử lý trung tâm hay con gọi là CPU. CPU bao gồm: - Thanh ghi tích luỹ A - Thanh ghi tích luỹ B, dùng cho phép nhân và chia - Đơn vò 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 ma lệnh, bộ điều khiển thời gian và logic + Đơn vò 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 đònh thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp. + 2 bộ đònh 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. SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 9 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ + 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 đònh bằng một bộ đònh 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 2.1.3/ Sơ đồ chân 89C51: AT89C51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ. SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 10 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 [...]... học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ 4 Khối hiển thị Led 7 đoạn : Khối này có chức năng hiển thị giờ ,phút giây dữ liệu sẽ được lấy từ Port 1 của vi xử lí AT89C51 III.Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch in: Sơ đồ ngun lý SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 26 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ Sơ đồ mạch xử lý Sơ đồ mạch hiển thị IV Mơ phỏng mạch và hình ảnh thực tế : SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 27 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ C2 8u X1... mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ II Các khối chức năng : 1 Khối giao tiếp nút nhấn : Bao gồm 4 nút nhấn như hình vẽ : Bình thường các chân này ln ở trạng thái mức thấp khi nhấn nút trạng thái thay đổi Đồng thời vi xử lí sẽ được kích thực hiện các chương trình chỉnh giờ,hẹn giờ,chọn led hay tăng giá trị tùy thuộc vào ta kích cho chân nào 2 Bộ dao động thạch anh : Bộ này có tác dụng tạo ra tần số dao động chuẩn... Trang 21 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ 6/Điện trở: sử dụng điện trở 4 vòng màu và 5 vòng màu Ký hiệu: 7/ Tụ điện: tụ có phân cực và tụ không phân cực Ký hiệu: + Tụ phân cực: + Tụ không phân cực: SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 22 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ PHẦN III Thiết Kế Và Thi Cơng Chương I THIẾT KẾ MẠCH I.SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH NÚT NHẤN BỘ DAO ĐỘNG THẠCH ANH KHỐI XỬ LÍ VÀ ĐIỀU KHIỂN LED 7 ĐOẠN LOA... giờ đồng hồ như lưu đồ giải thuật chương trình hẹn giờ tương tự như như lưu đồ giải thuật chương trình chỉnh giờ đồng hồ SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 31 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ CHƯƠNG TRÌNH CON SO SÁNH SO SÁNH Giờ = Giờ hẹn S Đ Phút = Phút hẹn S EXI T Đ Giây = Giây hẹn S Đ SETB P3.5 Gọi báo thức S Nhấn nút bất kì Đ Tắt báo thức SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 32 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ CHUONG VI. .. 1 SVTH: Võ Ngọc Hiệp MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ Trang 11 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ a Các Port : - Port 0: Có hai chức năng từ chân 31 đến chân 39 trong các thiết kế nhỏ ( khơng 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 kế 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... dụng tạo ra tần số dao động chuẩn cho chip.Thơng thường tần số của thạch anh là 12MHZ,thạch anh được nối tới 2 chân XTALchân 18 và XTAL2 -chân 19 và 2 tụ 30pF SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 24 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ 3 Khối xử lí và điều khiển : Khối này là IC AT89C51 mọi q trình xử lí dữ liệu dều dược thực hiện ở đây.Trong đồ án này em đã sử dụng port 1 để xuất dữ liệu sau khi 8951 tính tốn.Còn port... Xung ghi bộ nhớ dữ liệu Xung đọc bộ nhớ dữ liệu b Nhóm chân nguồn,dao động và điều khiển - VCC - Chân 40 được nối lên nguồn 5V - GND - Chân 20 nối đất - XTAL1-chân 19 và XTAL2-chân 18 : Bộ dao động được tích hợp bên trong 8951, khi sử dụng 8951 người thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ XTAL1-chân 19 và SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 12 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ XTAL2-chân... thị số thập phân và một dố kí tự khác là Led 7 đoạn.Led có 2 loại Anot chung và Catot chung.Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu loại Anot chung đã sử dụng Led Anode chung : Đối với dạng Led anode chung, chân COM phải có mức logic 1 và muốn sáng Led thì tương ứng các chân a – f, dp sẽ ở mức logic 0 SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 19 Đồ án mơn học 1 SVTH: Võ Ngọc Hiệp MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ Trang 20 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG... vẽ trong sơ đồ XTAL1-chân 19 và SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 12 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ XTAL2-chân 18 Tần số thạch anh thường sử dụng cho AT89C51 là 12Mhz SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 13 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ + 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... tiên thấp - Nếu 2 ngắt với mức ưu tiên khác nhau xuất hiện đồng thời, ngắt có mức ưu tiên cao sẽ được phục vụ trước Đồng thời, ngắt có mức ưu tiên SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 18 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ cao cũng có thể tạm dừng chương trình phục vụ ngắt của ngắt có mức ưu tiên thấp - Nếu các ngắt có cùng mức ưu tiên xuất hiện đồng thời, vi c xác đònh ngắt nào được phục vụ trước sẽ theo thứ tự: ngắt . mạch số cũng chính là lý do để chọn và thực hiện đề án “thiết kế mạch đồng hồ số nhằm ứng dụng kiến thức đã học về kó thuật số vào thực tế. Yêu cầu của đồ án này là thiết kế Đồng Hồ Số sử dụng. 12 Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ XTAL2-chân 18. Tần số thạch anh thường sử dụng cho AT89C51 là 12Mhz. SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 13 Đồ án mơn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ + Chân PSEN: là chân. được quy định cụ thể,8951 cũng có 2 bộ đếm 16 bit,kênh giao tiếp nối 2 chiều.Với bộ xử lí đại số Boole cho phép xử lí từng bit của RAM va thiết bị ngoại vi, mỗi lệnh của kéo dài 1 đến 2 micro