BAO CAO WORD

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: mạch đồng hồ số hiển thị led led đoạn – vi xử lí GVHD SVTH : GVC.ThS NGUYỄN ĐÌNH PHÚ : Nguyễn Hữu Hưng TP.Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 06 năm 2016 Đồ án môn học Mạch đồng hồ số hiển thị led đoạn – vi xử lí LỜI NĨI ĐẦU  Với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật, đặc biệt ngành điện tử ứng dụng nhiều cơng nghiệp Ngày có nhiều sản phẩm kỹ thuật số đời đáp ứng nhiều nhu cầu lợi ích cho người Hịa xu hướng vi điều khiển khẳng định vị vững nhiều ứng dụng phục vụ đời sống người Vì hiểu biết sâu sắc kỹ thuật số thiếu sinh viên ngành điện tử Nhu cầu hiểu biết kỹ thuật số không riêng người theo chuyên ngành điện tử mà cán kỹ thuật khác có sử dụng thiết bị điện tử Với hướng đó, em tìm hiểu, thiết kế mạch đồng hồ số hiển thị sáu led đoạn Em chọn đề tài làm đề tài nghiên cứu học hỏi thêm vi điều khiển, phục vụ cho mục đích học tập nhu cầu sống thường ngày Nội dung báo cáo chia làm bốn chương: Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN Chương 2: THIẾT KẾ HOẶC KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI Chương 3: THI CÔNG MẠCH – VIẾT CHƯƠNG TRÌNH Chương 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN Em xin chân thành cảm ơn thầy Giảng viên khoa Điện – Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM giúp đỡ em nhiều qua trình thực Đặc biệt Thầy Nguyễn Đình Phú, kiến thức em cịn nhiều hạn chế thầy nhiệt tình giúp đỡ, từ khâu vạch hướng cho phù hợp, cách viết code cho tối ưu để mạch chạy xác có thể, lúc mơ thực kiểm tra mạch…Ngồi em cịn nhận giúp đỡ bạn trường để giúp em hồn thành đồ án Do kiến thức cịn hạn hẹp nên Nguyễn Hữu Hưng Đồ án môn học Mạch đồng hồ số hiển thị led đoạn – vi xử lí trình thực khơng tránh khỏi sai sót Em mong thầy bạn góp ý để em hồn thành đồ án tốt Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hưng 13141124 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Nguyễn Hữu Hưng Đồ án môn học Mạch đồng hồ số hiển thị led đoạn – vi xử lí ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN 1.1 GIỚI THIỆU Nguồn gốc đồng hồ, nói thời gian ngày Chúng ta tính giây, phút, giờ, ngày, tháng, năm, thập kỷ, kỷ thiên niên kỷ Trước chưa có phát minh đồng hồ, người sử dụng nhiều thứ khác để tính thời gian như: nhang, đèn cầy, lịch Con người sử dụng mặt trời, cát để chia ngày thành nhiều Đồng hồ biết đến ngày phát triển người sùng đạo châu Âu vào kỷ thứ 17 Họ cần biết thời gian xác để gặp nhà thờ Người Trung Quốc phát minh đồng hồ nước vào kỷ thứ 17, người Ai Cập cổ đại có chúng trước lâu Vào thập niên 1700, người có đồng hồ treo tường đồng hồ đeo tay, xác đến phút Khởi đầu đồng hồ cơ, lượng đồng hồ tạo thành nguồn lượng lấy từ cuộn dây cót kết nối với bánh tạ (có hình bán nguyệt) Sự chuyển động cổ tay người đeo làm bánh tạ quay lên dây cót cho đồng hồ Năng lượng truyền lên trục kim mặt số đồng hồ thời gian hiển thị kim Có ưu điểm: tiện lợi cho người sử dụng Nguyễn Hữu Hưng Đồ án môn học Mạch đồng hồ số hiển thị led đoạn – vi xử lí đồng hồ khơng phải thay pin Cách nạp lượng đơn giản, không tốn chi phí trì lượng, chịu nước tốt Nhược điểm: phải chỉnh thường xuyên sai số Với đồng hồ lên dây người dùng cần lên dây thường xuyên để đồng hồ có lượng hoạt động Sửa chữa khó nhiều chi tiết nhỏ, cấu tạo máy phức tạp Dễ ổn định môi trường nhiều từ tính Tiếp theo sau đồng hồ hiển thị số.Thời gian gần đồng hồ số nhiều người cân nhắc chọn lựa với nhiều kiểu dáng đẹp mắt, nhiều chức đáp ứng yêu cầu người dùng tương lai đồng hồ số dần thay cho loại đồng hồ khác phát triển thêm nhiều chức phục vụ nhu cầu đời sống người Ưu điểm: dễ quan sát, trang trí, có thêm nhiều chức đồng hồ kim Nhược điểm: bị cố thường khó sửa mà phải mua linh kiện mới, khơng thuận tiện mang theo phải đặt chỗ cố định Hình 1-1 Đồng hồ số phút giây 1.2 GIỚI HẠN  Thiết kế thi công mạch gọn, đơn giản  Mạch hiển thời gian led đoạn  Nút nhấn điều chỉnh thời gian Nguyễn Hữu Hưng Đồ án môn học Mạch đồng hồ số hiển thị led đoạn – vi xử lí Chương 2: THIẾT KẾ HOẶC KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI 2.1 GIỚI THIỆU Trước tiên yêu cầu đề tài mạch đồng hồ số hiển thị led đoạn Lựa chọn linh kiện phù hợp ta kết nối mạch đơn giản Tra cứu Datasheet sơ đồ chân để biết ứng dụng để kết nối mạch cách xác Sau thiết kế xong ta tiến hành chạy mô phần mềm proteus vẽ sơ đồ nguyên lý orcad,…nếu mô đạt yêu cầu ta tiến hành thi công 2.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI  Sơ đồ khối : Hình 2-1 Sơ đồ khối Nguyễn Hữu Hưng KHỐI HIỂN THỊ LED KHỐI ĐOẠN GIẢI MÃ Đồ án mơn học  • • • Mạch đồng hồ số hiển thị led đoạn – vi xử lí Chức khối: Nút nhấn: dùng để điều chỉnh giờ, phút, giây Vi điều khiển: nhận tín hiệu từ khối nút nhấn để xuất liệu theo yêu cầu Khối hiển thị: liệu xuất song song led, điều khiển transistors hiển thị led đoạn sau cho chu kì quét tất led nhanh đáp ứng tần số mắt ta quan sát ta nhìn thấy led sáng hết • Khối nguồn: cung cấp nguồn cho toàn hệ thống 2.3 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ  Lựa chọn linh kiện  Phạm vi ta dùng ic số để thực thời gian đáp ứng chậm so với vi điều khiển Ic số khơng có khả lập trình vi điều khiển Một vi điều khiển có chức nhiều ic số nên ta tiết kiệm chi phí thời gian hàn, làm cho sản phẩm làm không đẹp nhỏ gọn Vì lí nên ta chọn hướng dùng vi điều khiển, Có nhiều hãng sản xuất vi điều khiển, tiếng TI, Microchip, Atmel Mỗi loại có ưu nhược điểm khác nhau, giới hạn dùng chức vi điều khiển không phức tạp nên hầu hết vi điều khiển dùng được, ta cân nhắc vấn đề thông dụng khả phát triển tương lai vi điều khiển nên em chọn dòng vi điều khiển PIC Microchip Họ vi điều khiển PIC tìm mua dễ dàng thị trường Việt Nam Giá thành không q đắt, có đầy đủ tính vi điều khiển hoạt động độc lập số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC Việt Nam giới sử dụng rộng rãi Điều tạo thuận lợi trình tìm hiểu phát triển ứng dụng như: số lượng tài liệu, số lượng ứng dụng mở phát triển thành công, dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm hướng dẫn gặp khó khăn…Sự hỗ trợ nhà sản xuất trình biên dịch, cơng cụ lập trình, nạp trương trình từ đơn giản đến Nguyễn Hữu Hưng Đồ án môn học Mạch đồng hồ số hiển thị led đoạn – vi xử lí phức tạp tính vi điều khiển PIC không ngừng phát triển Vi điều khiển PIC thông dụng pic16f887, 18f4550, nói phạm vi sử dụng chức không phức tạp nên ta chọn pic 16f887 có giá thành rẽ pic 18f4550, sơ lượt vi điều khiển pic16f887 Hình 2-2 Vi điều khiển 16f887 Nguyễn Hữu Hưng Đồ án môn học Mạch đồng hồ số hiển thị led đoạn – vi xử lí Hình 2-3 Sơ đồ chân pic16f887 •  - Cấu hình vủa vi điều khiển 16f887 Đặc điểm thực thi tốc độ cao CPU RISC là: Có 35 lệnh đơn Thời gian thực tất lệnh chu kì máy, ngoại trừ lệnh rẽ nhánh - Tốc độ hoạt động:  Ngõ vào xung clock có tần số 20MHz  Chu kì lệnh thực lệnh 200ns - Có nhiều nguồn ngắt Có kiểu định địa trực tiếp, gián tiếp tức thời  Cấu trúc đặc biệt vi điều khiển: - Bộ dao động nội xác:  Sai số ± 1%  Có thể lựa chọn tần số từ 31 kHz đến Mhz phần mềm  Cộng hưởng phần mềm  Chế độ bắt đầu cấp tốc độ  Mạch phát hỏng dao động thạch anh cho ứng dụng quan trọng  Có chuyển mạch nguồn xung clock q trình hoạt động để tiết - kiệm cơng suất Có chế độ ngủ để tiết kiệm công suất Dãy điện áp hoạt động rộng từ 2V đến 5,5V Tầm nhiệt độ làm việc theo chuẩn cơng nghiệp Có mạch reset có điện (Power On Reset – POR) Có định thời chờ ổn định điện áp có điện (Power up Timer – PWRT) định thời chờ dao động hoạt động ổn định cấp điện (Oscillator Start-up Timer – OST) - Có mạch tự động reset phát nguồn điện cấp bị sụt giảm, cho phép lựa chọn phần mềm (Brown out Reset – BOR) - Có định thời giám sát (Watchdog Timer – WDT) dùng dao động chip cho phép phần mềm (có thể định thời lên đến 268 giây) - Đa hợp ngõ vào reset với ngõ vào có điện trở kéo lên Nguyễn Hữu Hưng Đồ án môn học - Mạch đồng hồ số hiển thị led đoạn – vi xử lí Có bảo vệ code lập trình Bộ nhớ Flash cho phép xóa lập trình 100,000 lần Bộ nhớ Eeprom cho phép xóa lập trình 1,000,000 lần tồn - 40 năm Cho phép đọc/ghi nhớ chương trình mạch hoạt động Có tích hợp mạch gỡ rối Cấu trúc nguồn công suất thấp: Chế độ chờ: dòng tiêu tán khoảng 50nA, sử dụng nguồn 2V Dịng hoạt động:  11µA tần số hoạt động 32kHz, sử dụng nguồn 2V  220µA tần số hoạt động 4MHz, sử dụng nguồn 2V Bộ định thời Watchdog Timer hoạt động tiêu thụ 1,4µA, điện áp 2V  Cấu trúc ngoại vi:  - - Có 35 chân I/O cho phép lựa chọn hướng độc lập:  Mỗi ngõ nhận/cấp dịng lớn khoảng 25mA nên trực tiếp điều khiển led  Có port báo ngắt có thay đổi mức logic  Có port có điện trở kéo lên bên lập trình  Có ngõ vào báo thức khỏi chế độ công suất cực thấp - Có module so sánh tương tự:  Có so sánh điện áp tương tự  Có module nguồn điện áp tham chiếu lập trình  Có nguồn điện áp tham chiếu cố định có giá trị 0,6V  Có ngõ vào ngõ so sánh điện áp  Có chế độ chốt SR - Có chuyển đổi tương tự sang số:  Có 14 chuyển đổi tương tự với độ phân giải 10 bit Có timer0: bit hoạt động định thời/đếm xung ngoại có chia trước lập trình - Có timer1: 10 Nguyễn Hữu Hưng ... chia trước chia sau - Có module capture, compare điều chế xung PWM+ nâng cao  Có capture 16 bit đếm xung với độ phân giải cao 12,5ns  Có điều chế xung PWM với số kênh ngõ 1, 4, lập trình với tần... Hình 2-3 Sơ đồ chân pic16f887 •  - Cấu hình vủa vi điều khiển 16f887 Đặc điểm thực thi tốc độ cao CPU RISC là: Có 35 lệnh đơn Thời gian thực tất lệnh chu kì máy, ngoại trừ lệnh rẽ nhánh - Tốc... khiển lái - Có module capture, compare điều chế xung PWM  Có capture 16 bit đếm xung với chu kỳ cao 12,5ns  Có so sánh 16 bit so sánh xung đếm với chu kỳ lớn 200ns  Có điều chế xung PWM lập