da_chuong_bao_tu_dong_lop_hoc

ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ Bộ môn: KỸ THUẬT MÁY TÍNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN HỌC HỆ THỐNG NHÚNG Nhóm sinh viên : Chu Anh Nguyễn Trần Đức Hoàng Nguyễn Thị Nhung Lớp : K43ĐĐK Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Huy Thái Nguyên – 2011 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 1 4/24/2013 ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy Nhận xét của giáo viên hướng dẫn . . . . . Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 20 . Giáo Viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nhận xét của giáo viên chấm . . . . . . Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 20 . Giáo Viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) LỜI MỞ ĐẦU Ngành điện tử ngày càng phát triển,đã dần thay thế các thiết bị thô sơ,bằng các thiết bị điện tử có độ tự động rất cao,tiết kiệm công sức cho con người. Hiện Bộ môn Kỹ thuật máy tính 2 4/24/2013 ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy nay với sự phát triển của vi điều khiển thì chỉ cần động tác nhẹ nhàng các thiết bị đã được điều khiển một cách nhanh chống Người ta thường nói : “Học đi đôi với hành” , vì thế để tạo nền tảng , tăng thêm hiểu biết cũng như đi vào thực tế em đã lựa chọn đề tài “Chuông Báo Tiết Học”. Trong quá trình thực hiện đề tài này , Chúng em đã rất cố gắng , nhưng có lẽ do vốn kiến thức cũng như những nguyên nhân chủ quan khác mà đề tài chắc chắn sẽ không tránh khỏi thiếu sót . Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến, phê bình và hướng dẫn thêm của thầy cô và các bạn đọc. Sinh viên thực hiện Chu Anh Nguyễn Trần Đức Hoàng Nguyễn Thị Nhung Bộ môn Kỹ thuật máy tính 3 4/24/2013 ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy MỤC LỤC -Chức năng của khối này là sử dụng ngắt của 89c51 để yêu cầu việc điều chỉnh time theo ý của người sử dụng , cài đặt time ban đầu cho đồng hồ thời gian thực RTC.Tác động bởi các phím bấm (BUTTON) .7 - Khối này thực chất là LCD 16x2 để hiển thị time và các thông tin mà lập trình viên cần hiển thị .7 Trang web tham khảo : 50 A. PHẦN MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề - Hiện nay với sự phát triển của vi điều khiển.Các hệ thống cần thiết đều được hoạt động một cách tự động. Đơn giản như hệ thống chuông hẹn giờ,hệ thống báo động,báo giờ trường học,báo giờ công sở . . . Vấn đề báo tiết học là vấn đề cần thiết ở bất cứ trường học nào,giúp thầy cô điều chỉnh được thời gian dạy học của mình.Sẽ mất thời gian khi ta phải canh thời gian cho tiết học.Chính vì thế chúng em thiết kế mạch chuông báo tiết hoc tự động cho các trường học 2. lý do chọn đề tài - Đây là vấn đề thực tế ,được ứng dụng nhiều trong các trường học. Nhằm để củng cố kiến tức lập trình vi xử lý vừa mới học và rèn luyện khả học hỏi nên em đã chọn đề tài này 3. giới hạn của đề tài 3.1. Phân tích - Trước tiên chúng ta phải xác định rõ mục đích và yêu cầu của bài toán Mục đích: -Hệ thống báo chuông tại các thời điểm vào, ra của tiết học của trường. -Hệ thống có khả năng chỉnh lại giờ. -Thời gian kéo dài chuông vào tiết và nghỉ giải lao là khác nhau. Bộ môn Kỹ thuật máy tính 4 4/24/2013 ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy -Hệ thống chuông được dùng đi dây điện đồng bộ 220V Yêu cầu: -Hệ thống làm việc ổn định. -Có khả năng đưa vào ứng dụng trong thực tế. Với thực tế bài toán này chúng ta phải thiết kế 2 thành phần cơ bản: -Hệ thống điều khiển và đồng hồ số -Mạch đi day và chuông báo 3.2. Xây dựng phương án Sau khi nghiên cứu thực tế các thời điểm vào ra của các tiết học trường học, chúng ta có những nhận xét sau. - Mỗi ngày có 2 buổi học mỗi buổi kéo dài 6 tiết. Thời gian của mỗi tiết là 45 phút.Thời gian nghỉ giải lao là 5 phút.Sau tiết thứ 3 của mỗi buổi nghỉ giải lao 10 phút từ đó ta xây dựng được thời khóa biểu như sau: Tiết Vào Ra Tiết Vào Ra 1 6h45 7h30 7 12h30 13h15 2 7h35 8h20 8 13h20 14h05 3 8h25 9h10 9 14h10 14h55 4 9h20 10h05 10 15h05 15h50 5 10h10 10h55 11 15h55 16h40 6 11h00 11h45 12 16h45 17h30 - Thời gian báo: +, thời gian báo là 10 giây đối với những tiết bắt đầu ,ra vào tiết thứ 3 vào tiết thứ tư của mỗi buổi,kết thúc của mỗi buổi +,còn lại thời gian báo cho các thời điểm khác là 5 giây - Cách báo : sử dụng chuông điện 220V - Phạm vi báo: Tất cả khu vực trong trường. bằng cách xây dựng hệ thống chuông đến từng khu nhà,từng giảng đường. Bộ môn Kỹ thuật máy tính 5 4/24/2013 ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy 3.3. Phạm vi của đồ án và phương hướng mở rộng - Vì đồ án môn học nên chúng em mới chỉ xây dựng mô phỏng và thiết kế hệ thống trong phạm vi hẹp.cố định một thời khóa biểu - Phương hướng mở rộng đồ án môn học thành đồ án tốt nghiệp: +, Thiết kế hệ thống chuông báo cho thời khóa biểu 2 mùa.mùa đông và mùa hè. Trong đó giờ mùa hè buổi sáng vào sớm hơn 15 phút ,buổi chiều vào muộn hơn 30 phút xo với giờ mùa đông.và thêm thời kháo biểu buổi tối cho các trường học theo hệ thống tín chỉ. +, Thiết kế Module điều chỉnh bằng quét phím ma trận hoặc giao tiếp bàn phím máy tính có thể lập trình thời khóa biểu theo ý muốn và giờ giấc của từng trường cũng như nơi làm việc +. Xây dựng Hệ thống chuông báo không dây sử dụng bộ thu phát sóng B. PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I : SƠ ĐỒ KHỐI 1. Sơ đồ tổng quát -Sơ đồ khối tổng quát Hình 1: Sơ đồ khối tổng quát 2. Chức năng các khối 2.1 Khối nguồn -Cung cấp nguồn nuôi tất cả linh kiện trong mạch Bộ môn Kỹ thuật máy tính 6 4/24/2013 Vi SỬ LÝ AT89C51 Hiển Thị LCD 16x2 Nút nhấn Thời Gian Thực DS1307 Khối nguồn alam ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy 2.2. Chức năng của khối RTC -Khối này thực chất là một chíp thời gian thực(Real Time Clock), được sử dụng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử dụng.Nó có pin cấp riêng , như vậy nếu như mất nguồn điện thì RTC vẫn có thể hoạt động bình thường và chính xác theo thời gian đã được thiết lập ban đầu . Trong sơ đồ này nó sẽ đảm nhiệm chức năng cấp time chính xác cho vi điều khiển xử lý các công việc mà người sử dụng yêu cầu. 2.3. Chức năng của khối điều chỉnh -Chức năng của khối này là sử dụng ngắt của 89c51 để yêu cầu việc điều chỉnh time theo ý của người sử dụng , cài đặt time ban đầu cho đồng hồ thời gian thực RTC.Tác động bởi các phím bấm (BUTTON). 2.4. Khối âm thanh -Khối này gồm có transistor thông dòng cho loa kêu khi có mức điện áp thay đổi liên tục ở chân ra của vi điều khiển 2.5. Khối hiển thị - Khối này thực chất là LCD 16x2 để hiển thị time và các thông tin mà lập trình viên cần hiển thị . 2.6. khối xử lý (vi điều khiển 89c51) -Vi điều khiển 89C51 là trung tâm xử lý các thông tin của mạch. Cụ thể là : • AT89C51 đảm nhiệm việc đọc thời gian từ DS1307, chuyển đổi dữ liệu qua lại giữa RTC với LCD để có thể hiển thị lên LCD , đông thời cập nhật time từ DS1307 • Điều khiển LCD • Kiểm tra phím bấm • Điều khiển loa - Nói tóm lại là, VĐK làm nhiệm vụ đọc time trên DS1307 sau đó nó kiểm tra xem ngắt được tác động hay không? nếu có thì điều chỉnh time, hiển thị Bộ môn Kỹ thuật máy tính 7 4/24/2013 ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy time lên LCD , kiểm tra xem giờ hiện tại có bằng giờ báo chuông hay không ? nếu có thì gọi chương trình điều khiển chuông kêu ! CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 1. Sơ đồ callgraph Hình 2: Sơ đồ Callgraph Bộ môn Kỹ thuật máy tính 8 4/24/2013 Chương Trình Điều Khiển Module Xử Lý Điều Chỉnh Module xử lý chương trình Nút Ấn Chấp Hành Hiển Thị ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy 2. Sơ đồ đặc tả Hình 3: Sơ đồ Đặc tả 3. các linh kiện sử dụng trong mạch 3.1 giới thiệu cấu trúc của vi điều khiển MCS-51 -Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự như nhau. Ở đây giới thiệu IC8951 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ sản xuất. Chúng có các đặc điểm chung như sau: + 4K Bytes Flash rom + 128 Bytes Ram + 4 port 8 bit Bộ môn Kỹ thuật máy tính 9 4/24/2013 THỜI GIAN Hiển Thị Bật/Tắt Chuông Điều Chỉnh Kiểm Tra ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy + 2 bộ định thời 16 bit + Có port nối tiếp + Có thể mở rộng bộ nhớ chương trình ngoài 64 K Byte + Bộ xử lý bit - AT89C51 là một bộ vi xử lý 8 bit, loại CMOS, có tốc độ cao và công suất thấp với bộ nhớ Flash có thể lập trình được. Nó được sản xuất với công nghệ bộ nhớ không bay hơi mật độ cao của hãng Atmel, và tương thích với họ MCS-51 TM về chân ra và tập lệnh. - AT89C51 có các đặc trưng cơ bản như sau: 4 K byte Flash, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, hai bộ định thời/đếm 16-bit, một cấu trúc ngắt hai mức ưu tiên và 5 nguyên nhân ngắt, một port nối tiếp song công, mạch dao động và tạo xung clock trên chip. - AT89C51 được thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động có tần số giảm xuống 0 vaứ hỗ trợ hai chế độ tiết kiệm năng lượng được lựa chọn bằng phần mềm. Chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, các bộ định thời/đếm, port nối tiếp và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động. - Chế độ nguồn giảm duy trì nội dung của RAM nhưng không cho mạch dao động cung cấp xung clock nhằm vô hiệu hoá các hoạt động khác của chip cho đến khi có reset cứng tiếp theo. Hình 4: Hình dạng IC AT89C51 Bộ môn Kỹ thuật máy tính 10 4/24/2013 U1 AT89C5 1 9 1 8 1 9 20 29 3 0 3 1 40 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 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 RS T XTAL 2 XTAL 1 GND PSEN AL E/PROG EA/VPP VCC P1 .0 P1 .1 P1 .2 P1 .3 P1 .4 P1 .5 P1 .6 P1 .7 P2.0/A8 P2.1 /A 9 P2.2/A1 0 P2.3 /A 1 1 P2.4/A1 2 P2.5 /A 1 3 P2.6/A1 4 P2.7/A1 5 P3 .0/RX D P3 .1 /TXD P3 .2/INT0 P3 .3 /INT1 P3 .4/T0 P3 .5 /T1 P3 .6/WR P3 .7/RD P0.0/AD0 P0.1 /AD1 P0.2/AD2 P0.3 /AD3 P0.4/AD4 P0.5 /AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 . luụn cú tn s khụng i l 1/6 tn s ca mch dao ng, cú th c dựng cho cỏc mch ớch nh thi t bờn ngoi và to xung clock. Tuy nhiờn, lu ý l mt xung ALE s b b qua. XTAL2 XTAL1 v XTAL2 l hai ngừ vo v ra ca mt b khuch i o ca mch dao ng, c cu hỡnh dựng nh mt b dao ng trờn chip. Hỡnh 8: Xung clock