Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ hiện đại gắn liền với đời sống con người, ngành công nghệ điện tử đánh dấu những bước đổi mới đáng kinh ngạc trong hầu hết mọi lĩnh vực, nó nâng cao đời sống cũng như tinh thần của con người. Trong đó thứ thiết yếu nhất kết nối giữa con người với con người, đánh dấu thời đại này qua thời đại kia đó chính là thời gian. Ngoài ra việc nhiệt độ trong nhà cũng là điều con người quan tâm để có thể điều chỉnh nhiệt độ sao cho phù hợp cơ thể nhất. Ngay từ thời xa xưa con người ta phát minh ra lịch vạn niên dựa trên tính toán thiên văn học và cũng có thể đo được nhiệt độ bằng cách sơ khai nhưng nhiệt độ vẫn có sai số rất lớn. Cho nên nhóm thực hiện đề tài: ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC KẾT HỢP CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ TRÊN LCD.
BỘ CÔNG THƯƠNG BÁO CÁO BTL THUỘC HỌC PHẦN ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN BĂNG MÁY TÍNH ĐỀ TÀI: ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC KẾT HỢP CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ TRÊN LCD CBHD: Lớp: Hà Nội – Năm 2021 MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH ẢNH Trang CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN Lý chọn đề tài Cùng với phát triển nhanh chóng cơng nghệ đại gắn liền với đời sống người, ngành công nghệ điện tử đánh dấu bước đổi đáng kinh ngạc hầu hết lĩnh vực, nâng cao đời sống tinh thần người Trong thứ thiết yếu kết nối người với người, đánh dấu thời đại qua thời đại thời gian Ngồi việc nhiệt độ nhà điều người quan tâm để điều chỉnh nhiệt độ cho phù hợp thể Ngay từ thời xa xưa người ta phát minh lịch vạn niên dựa tính tốn thiên văn học đo nhiệt độ cách sơ khai nhiệt độ có sai số lớn Cho nên nhóm thực đề tài: ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC KẾT HỢP CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ TRÊN LCD 1.2 Giới thiệu dòng vi điều khiển Ngày nay, ứng dụng vi điều khiển sâu vào đời sống sinh hoạt sản xuất người Thực tế hầu hết thiết bị điện có góp mặt vi điều khiển vi xử lí Ứng dụng vi điều khiển thiết kế hệ thống làm giảm chi phí thiết kế hạ giá thành sản phẩm đồng thời nâng cao tính ổn định thiết bị hệ thống PIC họ vi điều khiển RISC sản xuất cơng ty Microchip Technology Dịng PIC PIC1650 sau phát triển lên nhiều dịng khác như: Pic10F Pic12F Pic16F Pic18F Pic24F Pic32F Hiện dịng vi xử lý PIC có chung đặc điểm: • Sử dụng cơng nghệ tích hợp cao RISC CPU • 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 1.2.1 Khả vi xử lý Bộ dao động nội xác: Trang • • • • • • 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 Tại PIC mà họ vi điều khiển khác? Trên thị trường có nhiều họ vi điều khiển để lựa chọn như: 8051, Motola68HC, AVR, ARM, Pic…và có lẽ 8051 dịng mà làm quen nhiều môi trường đại học chọn dòng vi điều khiển Pic để thực ứng dụng phát triển khơng ngồi ngun nhân sau: • Họ vi điều khiển Pic phát triển sử dụng phổ biến nước ta • Giá thành dịng Pic khơng q mắc • Các dịng Pic có đầy đủ tính để hoạt động độc lập • Là bổ sung hợp lý kiến thức ứng dụng cho họ vi điều khiển 8051 • Có hỗ trợ cao nhà sản xuất công cụ lập trình, trình biên dịch, mạch nạp Pic từ đơn giản tới phức tạp Khơng tính đa dạng địng Pic khơng ngừng phát triển • Có nhiều phận ngoại vi chip, bao gồm: Cổng và/ra số, biến đổi ADC, nhớ EEFROM, định thời, điều chế độ rộng xung (PWM)… Cấu trúc PIC18f4520 Trang • Vi điều khiển Pic18F4520 có đặc điểm bản: • Sử dụng cơng nghệ nanoWatl: Hiệu cao, tiêu thụ lượng • Kiến trúc RISC • 75 lệnh mạnh, hầu hết lệnh thực bốn chu kì xung • Tốc độ thực lên tới 10 triệu lệnh 1s với tần số 40Mhz • Có nhân cứng • Các đặc điểm đặc biệt khác: • Power on Reset dị Brown out khả trình • Bộ tạo dao động RC định cỡ bên • Các nguồn ngắt bên bờn ngoi ã I/O v cỏc kiu úng gúi ắ 32 đường I/O khả trình: Đóng gói 40-pin PDIP, 44lead TQFP 44-pad MLF Hình 1.2.1 Sơ đồ kiến trúc vi điều khiển 1.3 Mục đích nguyên cứu đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài nhóm muốn kiểm chứng lại thầy dạy học phần Vi xử lý cấu trúc máy tính với học phần đo lường điều khiển máy tính nhóm muốn thực đề tài ứng dụng mạch Điện Tử vào đời sống thường ngày Trang 2.1 CHƯƠNG Yêu cầu phần cứng THIẾT KẾ ĐỀ TÀI 2.1.1 Các phần mềm thiết kế • Phần mềm vẽ mạch Altium designer 2015 • Phần mềm biên dịch MPLAB IDE 2.2 Sơ đồ nguyên lý 2.2.1 Khối điều khiển trung tâm Hình 2.2.2 Sơ đồ chân PIC18f4520 Trang • Chân ( • MCLR /VPP/RE3): MCLR đầu vào Master Clear (reset) hoạt động mức thấp dể reset tồn thiết bị • Chân 2(RA0/AN0): với RA0 cổng vào số, AN0 đầu vào tương tự Input0 • Chân 4(RA2/AN2/VREF+): RA2 cổng vào số, AN2 đầu vào tương tự Input2 VREF+ đầu vào tương tự chuyển đổi A/D điện áp tham chiếu (mức thấp), CVREF đầu tương tự để so sánh điện áp chuẩn • Chân 5(RA3/AN3/VREF-/CVREF): RA3 cổng vào số, AN3 đầu vào tương tự Input3 VREF- đầu vào tương tự chuyển đổi A/D điện áp tham chiếu (mức cao) • Chân 13(OSC1/CLKI/RA7): với OSC1là đầu vào dao động thạch anh đầu vào nguồn xung từ bên ngoài, ta nối dây với thiết bị tương tự đầu vào dạng ST (Schmitt Trigger input with CMOS levels) CLKI đầu vào CMOS cho nguồn xung bên ngồi ln ghép nối với chân OSC1 Cịn RA7 chân vào sử dụng chung • Chân 14(OSC2/CLKO/RA6): OSC2 đầu dao động thạch anh nối với thạch anh công hưởng dể lựa chọn dạng dao động thạch anh CLK0 có tần số 1/4 tần số OSC1 đọ rộng chu kì lệnh, RA6 đầu vào chung • Chân 15(RC0/T1OSO/T13CKI):RC0 đầu vào số, T1OSO đầu dao động Timer1, T13CKI đầu vào xung bên Timer1/Timer3 • Chân 16(RC1/T1OSI/CCP2): RC1 đầu vào số, T1OSI đầu vào dao động Timer1, CCP2(Capture input/Compare output/PWM2 output.) • Chân 17(RC2/CCP1/P1A): RC2 lầ đầu vào số, CCP1(Capture1 input/ Compare output/PWM1 output.), P1A đầu tăng cường CCP1 • Chân 18(RC3/SCK/SCL): RC3 đầu vào số, SCK đầu vào đư chuỗi xung vào cho SPI lựa chọn, SCL đầu vào đưa chuỗi xung vào cho I2 CTM lựa chọn • Chân 23(RC4/SDI/SDA): RC4 đầu vào số, SDI đầu vào liệu API, SDA đầu vào liệu cho I2 C Chân 24(RC5/SDO): RC5 đầu vào số, SDO đầu liệu SPI Trang • Chân 25(RC6/TX/CK): RC6 đầu vào số, TX đầu chuyển đổi dị EUSARRT, CK dầu vào xung đồng EUSART • Chân 26(RC7/RX/DT): RC7 đầu vào số, RX đầu vào nhận dị EUSART, DT đầu vào liệu đồng EUSART • Chân 19(RD0/PSP0): RD0 đầu vào số, PSP0 cổng liệu song song phụ thuộc • Chân 20(RD1/PSP1): RD1 đầu vào số, PSP1 cổng liệu song song phụ thuộc • Chân 21(RD2/PSP2): RD2 đầu vào số, PSP2 cổng liệu song song phụ thuộc • Chân 22(RD3/PSP3): RD3 đầu vào số, PSP3 cổng liệu song song phụ thuộc • Chân 27(RD4/PSP4): RD4 đầu vào số, PSP4 cổng liệu song song phụ thuộc • Chân 28(RD5/PSP5/P1B): RD5 đầu vào số, PSP5 cổng liệu song song phụ thuộc, P1B đầu tăng cường CCP1 • Chân 29(RD6/PSP6/P1C): RD6 đầu vào số, PSP6 cổng liệu song song phụ thuộc, P1C đầu tăng cường CCP1 • Chân 30(RD7/PSP7/P1D): RD7 đầu vào số, PSP7 cổng liệu song song phụ thuộc, P1D đầu tăng cường CCP1 • Chân 12,31(VSS): nối đất chuẩn cho I/O logic • Chân 11,32(VDD): cungcấp nguồn dương cho I/O logic • Loại 44 chân có thêm số chân phụ khác cần thiết ta dễ dàng tra DataSheet 2.2.2 Khối nạp Trang Hình 2.2.3 Khối nạp vi điều khiển Khối nạp dùng để nạp vi điều khiển với chân RESET; VCC; GND; PGD; PGC 2.2.3 Khối cảm biến LM35 cảm biến thơng dụng Nó hoạt động Diode Zener có điện áp đánh thủng tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt độ gia tăng 10mV/ 0K LM335 hoạt ÷ động phạm vi dịng từ 0,4mA 5mA mà khơng thay đổi đặc tính, điều đặc biệt LM35 có điện áp đầu tỷ lệ tuyến tính với thay đổi nhiệt độ đầu vào Hình 2.2.4 Cấu tạo LM35 Trang • Đặc tính • Ngõ điện áp • Độ phân giải 10mV/0C • Độ xác 0,50C(tại 250C) • Dịng điện tiờu th 60 A ã Khong nhit hot động: • Ứng dụng LM35 −550 C → 1500 C • Đo nhiệt độ môi trường đặc biệt áp dụng HVAC • Kiểm tra nhiệt độ pin • Cung cấp thơng tin nhiệt độ linh kiện điện tử khác 2.2.4 Khối giao tiếp DS1307 DS1307 môt bô đồng hồ thơi gian thực hãng Maxim có tích hợp giao thức I2C Vi mach cung cấp thông tin vê năm, tháng, ngay, giơ, phút, giây dang mã BCD Thông tin vê lịch vi mach tự cập nhật sau cai đặt Thơi gian cập nhật lên tới năm 2100 Hình 2.2-4 mơ tả cách kết nối vi mach với bơ vi điêu khiển Để hoat đông, vi mach cần môt nguồn PIN (3V) mơt bơ dao đơng thach anh (32.768 Khz) Hình 2.2.5 Mạch điện giao tiếp DS1307 với vi điều khiển Trang 10 void Ds1307_Write(unsigned char add, unsigned char dat) { i2c_start0(); i2c_tx0(0xD0); i2c_tx0(add); i2c_tx0(dat); i2c_stop0(); } unsigned char Ds1307_Read(unsigned char add) { unsigned char dat; i2c_start0(); i2c_tx0(0xD0); i2c_tx0(add); i2c_start0(); i2c_tx0(0xD1); dat = i2c_rx0(0); i2c_stop0(); return dat; } unsigned char Ds1307_Read_Time(unsigned char * hour, unsigned char * minute, unsigned char * second, unsigned char * mode) { unsigned char h_tmp, m_tmp, s_tmp; unsigned char am_pm; i2c_start0(); Trang 28 i2c_tx0(0xD0); i2c_tx0(0x00); i2c_start0(); i2c_tx0(0xD1); s_tmp = i2c_rx0(1); m_tmp = i2c_rx0(1); h_tmp = i2c_rx0(0); i2c_stop0(); s_tmp &= 0x7F; *second = (s_tmp>>4)*10+(s_tmp&0x0F); m_tmp &= 0x7F; *minute = (m_tmp>>4)*10+(m_tmp&0x0F); if(h_tmp & 0x40) // Mode 12h { *mode = 12; if(h_tmp & 0x20) { am_pm = 1; // PM } else { am_pm = 0; } h_tmp &= 0x1F; *hour = (h_tmp>>4)*10+(h_tmp&0x0F); Trang 29 } else { *mode = 24; h_tmp &= 0x3F; *hour = (h_tmp>>4)*10+(h_tmp&0x0F); if(*hour