Ngành điện tử ngày càng phát triển, đã dần thay thế các phương pháp thô sơ thủ công bằng những thiết bị điện tử tự động, tiết kiệm thời gian và công sức con người. Với phương châm “Học đi đôi với hành” và cũng để nâng cao hiểu biết, kỹ năng thực tế người thực hiện đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế và thi công mạch đồng hồ báo thức”. Đề tài tập trung nghiên cứu và thiết kế mạch đồng hồ báo thức tương ứng với thời gian mà người sử dụng muốn báo thức và có thể điều chỉnh thời gian bằng tay qua nút nhấn, đồng thời hiển thị giờ,phút,giây và thời gian cài đặt báo thức trên led 7 đoạn,…
1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THƠNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐỒNG HỒ BÁO THỨC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG Sinh viên: LÊ THỊ HỒNG ÂN MSSV: 15149067 TP HỒ CHÍ MINH – 05/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MƠN KỸ THUẬT MÁY TÍNH VIỄN THƠNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐỒNG HỒ BÁO THỨC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG Sinh viên: LÊ THỊ HỒNG ÂN MSSV: 15149067 Hướng dẫn: TS TRƯƠNG NGỌC SƠN TP HỒ CHÍ MINH – 06/2018 PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC Thơng tin sinh viên Họ tên: Lê Thị Hồng Ân MSSV: 15149067 Tel: 01672727275 Email: 15149067@student.hcmute.edu.vn Thông tin đề tài Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐỒNG HỒ BÁO THỨC Mục đích đề tài: Giúp người quản lý thời gian mình, xếp cơng việc theo tiến trình lịch trình đặt Đồ án môn học thực tại: Bộ Môn Kỹ Thuật Máy Tính - Viễn Thơng, Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Thời gian thực hiện: Từ ngày 25 /03/2018 đến 30 /06 /2018 Lời cam đoan sinh viên Tôi – Lê Thị Hồng Ân cam đoan ĐAMH cơng trình nghiên cứu thân hướng dẫn Tiến sĩ Trương Ngọc Sơn Các kết công bố ĐAMH trung thực không chép từ công trình khác Tp.HCM, ngày 29 tháng 05 năm 2018 SV thực đồ án Lê Thị Hồng Ân Giáo viên hướng dẫn xác nhận mức độ hoàn thành cho phép bảo vệ: …………………………………………………………………………………… Xác nhận Bộ Môn Tp.HCM, ngày tháng năm 2018 Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên học hàm học vị) Ts Trương Ngọc Sơn LỜI CẢM ƠN Trong trình làm đồ án có kết ngày hôm em giúp đỡ thầy cô hướng dẫn nhà trường nhân em xin gởi lời cảm ơn đến: Trường ĐH SPKT TP.HCM giúp đỡ tạo điều kiện cho em suốt thời gian học tập trường Cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện – Điện Tử tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức báu cho em suốt trình học tập, nâng cao kiến thức, hành trang sống ngày mai Đặc biệt em xin chuyển lời cảm ơn trân trọng đến thầy Phan Ngọc Sơn giáo viên hướng dẫn để em hồn thành đồ án này, thầy đưa ý kiến thiết thực nhằm bổ sung điều chình vấn đề hạn chế đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Trương Ngọc Sơn nói riêng thầy khoa Điện – Điện Tử nói chung, tận tình giúp đỡ em tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn thư viện Trường ĐH SPKT TP.HCM cung cấp nhiều tài liệu liên quan, phục vụ cho trình nghiên cứu thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Tp.HCM, ngày 29 tháng năm 2018 Sinh viên thực Lê Thị Hồng Ân MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VIII CÁC TỪ VIẾT TẮT IX CHƯƠNG 1GIỚI THIỆU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1.3 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.4 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, PHẠM VI NGHIÊN CỨU .2 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6 BỐ CỤC ĐỀ TÀI .3 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ PIC16F887 2.1.1 Giới thiệu vi điều khiển Pic16F887 .1 2.1.2 Cấu trúc vi điều khiển PIC16F887 02.1.3 Sơ đồ chân chức vi điều khiển PIC16F887 2.2 KHẢO SÁT IC REALTIME DS13B07 .5 2.2.1 Sơ đồ chân chức IC DS1307 2.3 KHẢO SÁT KHỐI NGUỒN .9 2.3.1 Giới thiệu .9 2.4 KHỐI LED 1.5 CÁC LINH KIỆN KHÁC .10 2.5.1 Transistor A1015 .10 2.5.2 Transistor C1815 .11 CHƯƠNG .12 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 12 3.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 12 3.1.1 SƠ ĐỒ KHỐI PHẦN CỨNG .12 3.1.2 CHỨC NĂNG CỦA PHẦN CỨNG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG .12 3.1.3 THIẾT KẾ KHỐI PHẦN CỨNG 13 3.2 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 14 3.2.1 CHỨC NĂNG HOẠT ĐỘNG CỦA PHẦN MỀM 14 3.2.2 LƯU ĐỒ HỆ THỐNG .14 CHƯƠNG .16 KẾT QUẢ 16 4.1 KẾT QUẢ MƠ HÌNH THI CƠNG 16 4.2 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 18 CHƯƠNG .20 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .20 5.1 KẾT LUẬN 20 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 TÓM TẮT Ngành điện tử ngày phát triển, dần thay phương pháp thô sơ thủ công thiết bị điện tử tự động, tiết kiệm thời gian công sức người Với phương châm “Học đôi với hành” để nâng cao hiểu biết, kỹ thực tế người thực định chọn đề tài “Thiết kế thi công mạch đồng hồ báo thức” Đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế mạch đồng hồ báo thức tương ứng với thời gian mà người sử dụng muốn báo thức điều chỉnh thời gian tay qua nút nhấn, đồng thời hiển thị giờ,phút,giây thời gian cài đặt báo thức led đoạn,… Để thực đề tài, người thực đề phương pháp nghiên cứu: - Tìm hiểu lý thuyết vi điều khiển 16F887, Real-time DS1307, led đoạn - Thiết kế khối chức mạch đồng hồ báo thức - Viết code cho pic 16F887 - Tiến hành mô Proteus - Thi công mạch sản phẩm Sau kết đạt được: - Hoàn thành mạch sản phẩm đồng hồ báo thức - Mạch thực yêu cầu báo thức - Led đoạn hiển thị trực quan, giờ, phút, giây thời gian cần báo thức ngày - Mạch điều chỉnh giờ,phút,giây, báo thức trực tiếp thông qua khối nút nhấn board - Đảm bảo thời gian sau điện Kết luận rút sau thực đề tài: - Sản phẩm có khả đưa vào thực tế - Củng cố lại kiến thức học, đồng thời có dịp cọ sát với thực tế rút nhiều kinh nghiệm bổ ích DANH MỤC HÌNH Hình Sơ đồ cấu trúc vi điều khiển PIC16887 Hình 2 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F887 Hình Hình ảnh thực tế vi điều khiển PIC16F887 Hình Sơ đồ chân DS1307 .6 Hình Sơ đồ kết nối vi điều khiển với DS1307 .7 Hình Tổ chức nhớ DS1307 Hình Tổ chức ghi thời gian Hình Cấu trúc bên DS1307 Hình Hình ảnh thực tế IC DS1307 Hình 10 Nguồn cung cấp cho hệ thống .9 Hình 11 Led đoạn đơi 10 Hình 12 Sơ đồ chân led đoạn đôi 10 Hình 13 Transistor A1015 .11 Hình 14 Transistor C1815 .11 Hình 15 Sơ đồ khối hệ thống 12 Hình 16 Sơ đồ ngun lí khối hệ thống 13 Hình 17 Lưu đồ lưu đồ chương trình ngắt 14 Hình 18 Lưu đồ chương trình 15 Hình 19 Layout hệ thống 16 Hình 20 Mạch in hệ thống 17 Hình 21 Mạch thực tế .17 Hình 22 Mạch sau cấp nguồn 18 Hình 23 Mạch sau nhấn nút 18 Hình 24 Mạch sau nhấn nút MOD 19 CÁC TỪ VIẾT TẮT IOTs SPI MSSP Internet of things Serial Peripheral Interface Master Synchronous Serial Port CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC Ngày nay, với phát triển khoa học kĩ thuật, đặc biệt đời đồng hồ điện tử nhỏ gọn với độ xác thời gian cao, đáp ứng nhiều nhu cầu người sử dụng Hiện nay, thiết bị ứng dụng công nghệ IOTs dần đời phát triển với độ nhận biết xác Theo đó, lịch sử phát triển loài người bước vào kỉ nguyên Tình hình nghiên cứu ngồi nước: Hiện nay, giới lĩnh vực làm đồng hồ điện tử báo thức cài đặt phát triển nhanh gần bao phủ hết lĩnh vực đời sống Các sản phẩm, cơng trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ ngày nhiều Và phục vụ hệ thống IOTs phổ biến rộng rãi Tuy nhiên hệ thống đơn sơ, chưa sử dụng led đoạn chưa ứng dụng rộng rãi Tình hình nghiên cứu nước: Ở Việt Nam, 2-3 năm trở lại đây, việc ứng dụng đồng hồ hiển thị led đoạn báo thức phục vụ đời sống triển khai mang lại nhiều hiệu Tuy nhiên, số lượng thiết bị đáp ứng nhu cầu thực tế hạn chế, hầu hết hệ thống đơn giản chưa có độ xác cao Từ u cầu thực tế đó, với tìm hiểu cơng nghệ phát loa thao tác giúp em thực đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐỒNG HỒ BÁO THỨC” nhằm giúp người hẹn để nhắc nhở làm việc, học tập, nghỉ ngơi tốt 3.2.2 LƯU ĐỒ HỆ THỐNG 3.2.2.1 Lưu đồ Hình 17 Lưu đồ lưu đồ chương trình ngắt Giải thích lưu đồ: Bắt đầu chạy chương trình khởi tạo port để biết tín hiệu chân I/O Sau cho led hiển thị số Tiếp theo kiểm tra nút nhấn để hiển thị theo chế độ chọn 16 3.2.2.2 Lưu đồ Hình 18 Lưu đồ chương trình Giải thích lưu đồ: Đầu tiên chương trình kiểm tra nút nhấn: CHON, MOD, UP, DOWN, PAUSE, nút CHON có hai chức năng: chỉnh thời gian tai, chức thứ hai chỉnh thời gian báo thức, nút MOD tùy chọn chỉnh chế GIO, PHUT, GIAY, nút UP, DOWN để tùy chỉnh tăng, giảm GIỜ, PHÚT, GIÂY, nút PAUSE để tắt loa Sau kiểm tra nút nhấn hiển thị giá trị tùy chỉnh lên led đoạn kiểm tra hẹn giờ, tới hẹn loa kêu , thời gian 20s khơng nhấn nút PAUSE loa kêu vượt 20s loa tự động tắt 17 CHƯƠNG KẾT QUẢ 4.1 KẾT QUẢ MƠ HÌNH THI CƠNG Từ kết mơ tính tốn, nhóm đưa mạch layout sau: Hình 19 Layout hệ thống Mạch in hệ thống 18 Hình 20 Mạch in hệ thống Mạch phần cứng sau thi cơng: Hình 21 Mạch thực tế 19 4.2 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Khi cấp nguồn cho mạch, em có dùng pin Cmod nên chỉnh thời gian giúp DS307 lưu lại thời gian chỉnh sửa lần trước nạp Hình 22 Mạch sau cấp nguồn Khi nhấn nút CHON, chuyển sang chế độ hẹn Hình 23 Mạch sau nhấn nút Khi nhấn MOD nhấp nháy số cần chỉnh ( em chỉnh báo thức) 20 Hình 24 Mạch sau nhấn nút MOD Khi tới thời gian cài đặt loa kêu 21 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu, em thu thập đưọc nhiều kiến thức liên quan đến đề tài, bổ sung vào tảng kiến thức Dựa kiến thức đấy, em nghiên cứu hoàn thành sản phẩm, đạt mục tiêu nghiên cứu đề tài: Thiết kế thi công mạch đồng hồ báo thức để giải toán thực tế Sản phẩm đề tài hệ thống hoạt động tương đối ổn định, đạt yếu tố thẩm mỹ Tuy nhiên, thẩm mỹ mạch hàn khơng đẹp cho lắm, hạn chế 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hiện tại, hệ thống hệ thống thực nghiệm nên quy mơ nhỏ, để triển khai hệ thống lớn ứng dụng thực tế cần có thay đổi phù hợp Thứ nhất, Thêm hiển thị ngày âm lịch Thứ hai, Thêm eeprom vào PIC để lưu thời gian hẹn báo thức nguồn 22 PHỤ LỤC Code chương trình #INCLUDE #FUSES NOWDT //NO WATCH DOG TIMER #FUSES NOBROWNOUT //NO BROWNOUT RESET #FUSES NOLVP //NO LOW VOLTAGE PRGMING, B3(PIC16) OR B5(PIC18) USED FOR I/O #INCLUDE #USE DELAY(CRYSTAL=20000000) #DEFINE MOD PIN_A1 #DEFINE UP PIN_A2 #DEFINE DW PIN_A3 #DEFINE CHON PIN_A0 #DEFINE PAUSE PIN_A4 #DEFINE LOA PIN_E0 UNSIGNED CHAR MA7DOAN[16]= {0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8, 0X80,0X90,0X88, 0X83, 0XC6, 0XA1, 0X86, 0X8E}; UNSIGNED INT8 GTMOD=0,GTMOD_HEN=1,BDN=0,EXIT; UNSIGNED INT8 LED1,LED2,LED3,LED4,LED5,LED6; SIGNED INT8 GIO_HEN,PHUT_HEN; INT1 TT_CHON=0,TT_LOA=0; #INT_TIMER1 VOID INTERRUPT_TIMER1() { BDN++; NGAT TANG LEN SET_TIMER1(3036); } // NGAT TIMER DUNG NHAP NHAY 1HZ // CHUONG TRINH NGAT XAY RA THI BIEN DEM // TAO NGAT 0.1S VOID GIAIMA() // HIEN THI GIO PHUT GIAY { IF(TT_CHON==0) { LED1=MA7DOAN[GIO_DS13/10]; // /10 TACH SO NGUYEN LED2=MA7DOAN[GIO_DS13]; // TACH SO DU & 0XEF DE TAO RA DAU CHAM DP LED3=MA7DOAN[PHUT_DS13/10]; LED4=MA7DOAN[PHUT_DS13]; LED5=MA7DOAN[GIAY_DS13/10]; LED6=MA7DOAN[GIAY_DS13]; } ELSE { LED1=MA7DOAN[GIO_HEN/10]; // /10 TACH SO NGUYEN LED2=MA7DOAN[GIO_HEN]; // TACH SO DU & 0XEF DE TAO RA DAU CHAM DP LED3=MA7DOAN[PHUT_HEN/10]; LED4=MA7DOAN[PHUT_HEN]; LED5=0XFF; LED6=0XFF; } 23 } VOID HIENTHI() DOAN { OUTPUT_D(LED1); OUTPUT_HIGH(PIN_B5); OUTPUT_D(LED2); OUTPUT_HIGH(PIN_B4); OUTPUT_D(LED3); OUTPUT_HIGH(PIN_B3); OUTPUT_D(LED4); OUTPUT_HIGH(PIN_B2); OUTPUT_D(LED5); OUTPUT_HIGH(PIN_B1); OUTPUT_D(LED6); OUTPUT_HIGH(PIN_B0); } // HIEN THI GIA TRI LEN LED OUTPUT_LOW(PIN_B5); DELAY_MS(1); OUTPUT_LOW(PIN_B4); DELAY_MS(1); OUTPUT_LOW(PIN_B3); DELAY_MS(1); OUTPUT_LOW(PIN_B2); DELAY_MS(1); OUTPUT_LOW(PIN_B1); DELAY_MS(1); OUTPUT_LOW(PIN_B0); DELAY_MS(1); VOID DELAY_HIENTHI(UNSIGNED INT8 H) { UNSIGNED INT8 L; FOR(L=0;L3) GTMOD=0; // MINH CHINH GIO PHUT GIAY NEN CHI CAN NEN LON HON CHO VE } ELSE { GTMOD_HEN++; IF(GTMOD_HEN>2) GTMOD_HEN=1; } DO // CHONG NHAP NHAY LED DOAN { HIENTHI(); } WHILE(!INPUT(MOD)); } } } VOID NN_UP() { IF(!INPUT(UP)) { DELAY_HIENTHI(4); IF(!INPUT(UP)) { EXIT=0; IF(TT_CHON==0) { IF(GTMOD==1) // NEU DUNG { GIO_DS13++; // CHO PHEP MINH CHINH GIO, VI NUT UP NEN CHO ++ IF(GIO_DS13>23) GIO_DS13=0; // GIO THI TU DEN 23 NEN LON HON 23 CHO VE BIN_BCD(GIO_DS13); // CHUYEN TU CO SO 10 SANG CO SO 16 NAP_THOI_GIAN_HTAI_VAO_DS13B07(); // NAP LAI VAO DS1307 DE LUU } 25 ELSE IF(GTMOD==2) // TUONG TU TOI PHUT { PHUT_DS13++; IF(PHUT_DS13>59) PHUT_DS13=0; (PHUT_DS13); NAP_THOI_GIAN_HTAI_VAO_DS13B07(); } ELSE IF(GTMOD==3) { GIAY_DS13++; IF(GIAY_DS13>59) GIAY_DS13=0; BIN_BCD(GIAY_DS13); NAP_THOI_GIAN_HTAI_VAO_DS13B07(); } } ELSE { IF(GTMOD_HEN==1) { GIO_HEN++; IF(GIO_HEN>23) GIO_HEN=0; } ELSE IF(GTMOD_HEN==2) { PHUT_HEN++; IF(PHUT_HEN>59) PHUT_HEN=0; } } DO { HIENTHI(); } WHILE(!INPUT(UP)); } } } VOID NN_DW() { IF(!INPUT(DW)) // NUT DW LA GIAM BEN GIA TRI SE -{ DELAY_HIENTHI(4); IF(!INPUT(DW)) { EXIT=0; IF(TT_CHON==0) { IF(GTMOD==1) { GIO_DS13 ; IF(GIO_DS13