trƯỜng ĐẠi hỌc kỸ thuẬt cÔng...
TRANSCRIPT
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN TỬBộ 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
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
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 2
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
- 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 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
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
MỤC LỤC
MỤC LỤC........................................................................................................Trang
A. PHẦN MỞ ĐẦU...............................................................................................6
1. Đặt vấn đề....................................................................................................6
2. lý do chọn đề tài...........................................................................................6
3. giới hạn của đề tài.......................................................................................6
3. 1. Phân tích.................................................................................................6
3. 2. Xây dựng phương án.............................................................................7
3. 3. Phạm vi của đồ án và phương hướng mở rộng...................................7
B. PHẦN NỘI DUNG...........................................................................................8
CHƯƠNG I : SƠ ĐỒ KHỐI..................................................................................8
1. Sơ đồ tổng quát............................................................................................8
2. Chức năng các khối.....................................................................................8
2. 1 Khối nguồn................................................................................................8
2. 2. Chức năng của khối RTC......................................................................8
2. 3. Chức năng của khối điều chỉnh.............................................................9
2. 4. Khối âm thanh........................................................................................9
2. 5. Khối hiển thị...........................................................................................9
2. 6. khối xử lý (vi điều khiển 89c51)............................................................9
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG..............................................................10
1. Sơ đồ callgraph..........................................................................................10
2. Sơ đồ đặc tả................................................................................................11
3. các linh kiện sử dụng trong mạch............................................................11
3. 1 giới thiệu cấu trúc của vi điều khiển MCS-51.....................................11
3. 1. 1. Mô tả các chân..............................................................................14
3. 1. 2 Các chế độ đặc biệt.........................................................................17
3. 1. 3 Các bít khoá bộ nhớ chương trình................................................19
3. 1. 4 . Tóm tắt tập lệnh của AT89c51....................................................20
3. 2. Tìm hiểu IC thời gian thực DS1307....................................................20
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 4
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
3. 2. 1 Giới thiệu chung về DS1307..........................................................21
3. 2. 2 Cơ chế hoạt động và chức năng của DS1307...............................21
3. 2. 3 Sơ đồ địa chỉ RAM và RTC...........................................................24
3. 3 Giới thiệu LCD.......................................................................................25
3. 3. 1 Chức năng các chân của Module LCD 16x2................................26
3. 3. 2 các bit viết tắt trong mã lệnh.........................................................37
3. 3. 3 Mã Hex LCD..................................................................................30
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ MẠCH...................................................................31
1. Sơ đồ nguyên lý.........................................................................................31
2. Khối nguồn.................................................................................................32
3. Khối hiển thị LCD.....................................................................................32
4. Khối xử lý AT89C51.................................................................................33
5. Khối thời gian thực...................................................................................34
6. khối thao tác.............................................................................................35
7. Khối chấp hành.........................................................................................35
8. Sơ đồ thuật toán........................................................................................36
Chương IV :Thi công mạch..................................................................................37
1. Sơ đồ mạch in............................................................................................37
2. Sơ đồ bố trí linh kiện.................................................................................37
Chương V : Thiết kế phần mềm.........................................................................38
1. Các phần mềm dùng trông đồ án............................................................38
2. Chương trình cho vi điều khiển...............................................................38
C. KẾT LUẬN.....................................................................................................40
1. Kết luận......................................................................................................40
2. Tài liệu tham khảo....................................................................................40
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 5
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
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 học 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.
+ 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 dây và chuông báo
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 6
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
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 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.
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
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 7
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
muộn hơn 30 phút so 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
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
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 8
Vi XỬ LÝAT89C51
Hiển ThịLCD 16x2
Nút nhấn
Thời Gian ThựcDS1307
Khối nguồnalam
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
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, đồng 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
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 !
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 9
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
1. Sơ đồ callgraph
Hình 2: Sơ đồ Callgraph
2. Sơ đồ đặc tả
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 10
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
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
+ 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-51TM
về chân ra và tập lệnh.
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 11
KIỂM TRA THỜI GIAN
Hiển ThịBật/Tắt Chuông
Điều ChỉnhKiểm Tra thời gian
thực
Gửi dữ liệu
Điều khiển
Tác động
Gửi thông tin
Gửi thông tin
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
- 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 và 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 12
U1
AT89C51
9
1819
202930
31
40
12345678
2122232425262728
1011121314151617
3938373635343332
RST
XTAL2XTAL1
GNDPSEN
ALE/PROGEA/VPP
VCC
P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7
P2.0/A8P2.1/A9
P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15
P3.0/RXDP3.1/TXD
P3.2/INT0P3.3/INT1
P3.4/T0P3.5/T1
P3.6/WRP3.7/RD
P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Hình 5: Sơ đồ khối của AT89C51
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 13
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
3. 1. 1. Mô tả các chân
Hình 6: Sơ đồ các chân
Như vậy AT89C51 có tất cả 40 chân với các chức năng như sau:
- Vcc (40)
Chân cung cấp điện (5V)
- GND (20)
Chân nối đất (0V)
- Port 0 (32-39:
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 14
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Port 0 là port xuất nhập 8-bit hai chiều. Port 0 còn được cấu hình làm bus
địa chỉ (byte thấp) và bus dữ liệu đa hợp trong khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài
và bộ nhớ chương trình ngoài. Port 0 cũng nhận các byte mã trong khi lập trình
cho Flash và xuất các byte mã trong khi kiểm tra chương trình (Các điện trở kéo
lên bên ngoài được cần đến trong khi kiểm tra chương trình).
- Port 1(1-8): Port 1 là port xuất nhập 8-bit hai chiều. Port 1 cũng nhận byte
địa chỉ thấp trong thời gian lập trình cho Flash.
- Port 2 (21-28): Port 2 là port xuất nhập 8-bit hai chiều. Port 2 tạo ra các
byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài
và trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 16-bit. Trong
thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 8-bit, Port 2 phát các
nội dung của thanh ghi chức năng đặc biệt P2. Port 2 cũng nhận các bít địa chỉ cao
và vài tín hiệu điều khiển trong thời gian lập trình cho Flash và kiểm tra chương
trình.
- Port 3 (10-17): Port 3 là Port xuất nhập 8-bit hai chiều. Port 3 cũng còn
làm các chức năng khác của AT89C51. Các chức năng này được liệt kê như
sau:
Chân Tên Chức năng
P3. 0 RxD Ngõ vào Port nối tiếp
P3. 1 TxD Ngõ ra Port nối tiếp
P3. 2 Ngõ vào ngắt ngoài 0
P3. 3 Ngõ vào ngắt ngoài 1
P3. 4 T0 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1
P3. 5 T1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0
P3. 6 Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3. 7 Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
Port 3 cũng nhận một vài tín hiệu điều khiển cho việc lập trình Flash và kiểm
tra chương trình.
- RST (9)
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 15
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Ngõ vào reset. Mức cao trên chân này trong 2 chu kỳ máy trong khi bộ dao
động đang hoat động sẽ reset AT89C51.
Hình 7: Mạch reset tác động bằng tay và tự động reset khi khởi động máy
- ALE/ (30)
ALE là một xung ngõ ra để chốt byte thấp của địa chỉ trong khi truy xuất bộ
nhớ ngoài. Chân này cũng làm ngõ vào xung lập trình ( ) trong thời gian lập
trình cho Flash.
Khi hoạt động bình thường, xung ngõ ra ALE luôn có tần số không đổi là
1/6 tần số của mạch dao động, có thể được dùng cho các mụch đích định thời từ
bên ngoài vµ tạo xung clock. Tuy nhiên, lưu ý là một xung ALE sẽ bị bỏ qua trong
mỗi một chu kỳ truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài.
Khi cần, hoạt động ALE có thể được vô hiệu hoá bằng cách set bit 0 của
thanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ 8Eh. Khi bit này được set, ALE chỉ tích
cực trong thời gan thực hiện lệnh MOVX hoặc MOVC. Ngược lại, chân này sẽ
được kéo lên cao. Việc set bit không cho phép hoạt động chốt byte thấp của địa chỉ
sẽ không có tác dụng nếu bộ vi điều khiển đang ở chế độ thực thi chương trình
ngoài.
- (29) : (Program Store Enable) là xung điều khiển truy xuất bộ
nhớ chương trình ngoài. Khi AT89C52 đang thực thi chương trình từ bộ nhớ
chương trình ngoài, được kích hoạt hai lần mỗi chu kỳ máy, nhưng hai hoạt
động sẽ bị bỏ qua mỗi khi truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài.
- /Vpp (31): (External Access Enable) là chân cho phép truy xuất bộ
nhớ chương trình ngoài (bắt đầu từ địa chỉ từ 0000H đến FFFFH).
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 16
RST
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
= 0 cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài, ngỵc l¹i =1 sẽ thực
thi chương trình bên trong chip
Tuy nhiên, lưu ý rằng nếu bit khoá 1 (lock-bit 1) được lập trình, sẽ được
chốt bên trong khi reset.
Chân này cũng nhận điện áp cho phép lập trình Vpp=12V khi lập trình Flash
(khi đó ®iƯn áp lập trình 12V được chọn).
- XTAL1 và XTAL2
XTAL1 và XTAL2 là hai ngõ vào và ra của một bộ khuếch đại đảo của mạch
dao động, được cấu hình để dùng như một bộ dao động trên chip.
Hình 8: Xung clock
Không có yêu cầu nào về chu kỳ nhiệm vụ của tín hiệu xung clock bên ngoài do
tín hiệu này phải qua một flip-flop chia hai trước khi đến mạch tạo xung clock bên
trong, tuy nhiên các chi tiết kỹ thuật về thời gian mức thấp và mức cao, điện áp
cực tiểu và cực đại cần phải được xem xét.
3. 1. 2 Các chế độ đặc biệt
3. 1. 2. 1Chế độ nghỉ
1. Trong chế độ nghỉ, CPU tự đi vào trạng thái ngủ trong khi tất cả các ngoại
vi bên trong chip vẫn tích cực. Chế độ này được điều khiển bởi phần mềm.
Nội dung của RAM trên chip và của tất cả các thanh ghi chức năng đặc biệt
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 17
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
vẫn không đổi trong khi thời gian tồn tại chế độ này. Chế độ nghỉ có thể
được kết thúc bởi một ngắt bất kỳ nào được phép hoặc bằng cách reset
cứng.
2. Ta cần lưu ý rằng khi chế độ nghỉ được kết thúc bởi một reset cứng, chip
vi điều khiển sẽ tiếp tục bình thường việc thực thi chương trình từ nơi
chương trình bị tạm dừng, trong vòng 2 chu kỳ máy trước khi giải thuật
reset mềm nẵm quyền điều khiển.
3. Ở chế độ nghỉ, phần cứng trên chip cẫm truy xuất RAM nội nhưng cho
phép truy xuất các chân của các port. Để tránh khả năng có một thao tác ghi
không mong muốn đến một chân port khi chế độ nghỉ kết thúc bằng reset,
lệnh tiếp theo yêu cầu chế độ nghỉ không nên là lệnh ghi đến chân port hoặc
đến bộ nhớ ngoài.
3. 1. 2. 2 Chế độ nguồn giảm
- Trong chế độ này, mạch dao động ngừng hoạt động và lệnh yêu cầu chế độ
nguồn giảm là lệnh sau cùng được thực thi. RAM trên chip và các thanh ghi chức
năng đặc biệt vẫn duy trì các giá trị của chúng cho đến khi chế độ nguồn giảm kết
thúc. Chỉ có một cách ra khỏi chế độ nguồn giảm, đó là reset cứng. Việc reset sẽ
xác định lại các thanh ghi chức năng đặc biệt nhưng không làm thay đổi RAM trên
chip. Việc reset không nên xảy ra (chân reset ở mức tích cực) trước khi Vcc được
khôi phục lại mức điện áp bình thường và phải kéo dài trạng thái tích cực của chân
reset đủ lâu để cho phép mạch dao động hoạt động trở lại và đạt trạng thái ổn định.
-Trạng thái của các chân trong thời gian tồn tại chế độ nghỉ va chế độ nguồn
giảm được cho trong bảng sau:
Chế độ
Bộ nhớ
Chương
trình
ALE PSENPORT
OPORT 1 PORT 2 PORT 3
Nghỉ Bên trong 1 1 Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu
Nghỉ Bên ngoài 1 1 Thả nổi Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 18
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Nguồn
giảm
Bên trong 0 0 Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu
Bên ngoài 0 0 Thả nổi Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu
3. 1. 3 Các bít khoá bộ nhớ chương trình
- Trên chip có ba bit khoá, các bít này có thể không cho phép lập trình hoặc
cho phép lập trình, các bit này cho ta thêm một số đặc trưng nữa của AT89C51
như sau. Khi bit khoá 1 LB1 được lập trình, mức logic ở chân được lấy
mẫu và được chốt trong khi reset. Nếu việc cấp nguồn cho chip không có
công dụng reset, mạch chốt được khởi động bằng một giá trị ngẫu nhiên và giá
trị này được duy trì cho đến khi có tác động reset. Điều cần thiết là giá trị
được chốt của phải phù hợp vơi mức logic hiện hành ở chân này.
Các bit khóa chương trình Loại bảo vệ
Chế
độ
LB1 LB2 LB3
1 U U U Không có đặc trưng khóa chương trình
2 P U U Các lệnh MOVC được thực thi từ bộ nhớ chương
trình ngoài không được phép tìm nạp lệnh từ bộ
nhớ nội, được lấy mẫu và được chốt khi
reset, hơn nữa việc lập trình trên Flash bị cấm
3 P P U Như chế độ 2, cấm thêm việc kiểm tra chương
trình
4 P P P Như chế độ 3, cấm thêm việc thực thi chương
trình ngoài
3. 1. 4 . Tóm tắt tập lệnh của AT89c51- Tập lệnh Mcs-51 có 255 lệnh gồm 139 lệnh 1 byte, 92 lệnh 2 byte và 24 lệnh 3 byte.
3. 1. 4. 1 Các chế độ định địa chỉ:
Địa chỉ thanh ghi, Địa chỉ trực tiếp, Địa chỉ gián tiếp, Địa chỉ tức thời, Địa chỉ
tương đối, Địa chỉ tuyệt đối, Địa chỉ dài
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 19
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
3. 1. 4. 2 Các nhóm lệnh của Mcs-C51:
Nhóm lệnh số học:
ADD A, soure; cộng toán hạng vào A
SUBB A, soure; trừ bớt A bởi toán hạng nguồn
INC A; tăng giá trị A lên 1
DEC A; giảm A xuống 1
MUL AB; nhân A với B
DIV AB; chia A bởi B
DA ; hiệu đính
Nhóm lệnh logic .
ANL A, soure ; lệnh nhân logic
ORL A, soure; lệnh cộng logic
XRL A, soure; lệnh xor logic
RL A; quay trái
RR A; quay phải
CLR A; xóa A
Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu:
MOV A, soure; di chuyển toán hạng nguồn đến đích.
MOVC A, @A+DPTR; di chuyển từ bộ nhớ chương trình.
MOVX A, @Ri; di chuyển từ bộ nhớ dữ liệu
PUSH direct; cất vào stack
POP direc; lấy ra stack
XCH A, soure; trao đổi các byte.
XCHD A, @Ri; trao đổi các digit thấp.
Nhóm lệnh rẽ nhánh:
ACALL addr; gọi chương trình con
RET ; quay chương trình con
RETI ; quay về từ chương trình phục vụ ngắt
JMP addr; lệnh nhảy
CJNE A, direct, rel; so sánh và nhảy
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 20
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
3. 2. Tìm hiểu IC thời gian thực DS1307
3. 2. 1 Giới thiệu chung về DS1307
-IC thời gian thực là họ vi điều khiển của hãng dalat
DS1307 có một số đặc trưng cơ bản sau
- DS1307 là IC thời gian thực với nguồn cung cấp nhỏ dùng để cập nhật thời
gian và ngày tháng
- SRAM: 56bytes
-Địa chỉ và dữ liệu được truyền nối tiệp qua 2 đường bus 2 chiều
- DS1307 có môt mạch cảm biến điện áp dùng để dò các điện áp lỗi và tự
động đóng ngắt với nguồn pin cung cấp 3v
+ DS1307 có 7 byte dữ liệu nằm từ địa chỉ 0x00 tới 0x06, 1 byte điểu
khiển, và 56 byte lưu trữ (dành cho người sủ dụng)
+ Khi xử lý dữ liệu từ DS1307, họ đã tự chuyển cho ta về dạng số
BCD, ví dụ như ta đọc đựoc dữ liệu từ địa chỉ 0x04 (tương ứng với Day- ngày
trong tháng) và tại 0x05 (tháng) là 0x15, 0x11 như thế có nghĩa là lúc đó là ngày
15-11 chứ ko phải là ngày 21 tháng 17
+ Lưu ý đến vai trò của chân SQW/OUT. Đây là chân cho xung ra
của DS1307 có 4 chế độ 1Hz, 4. 096HZ, 8. 192Hz, 32. 768Hz... các chế độ này
đuợc quy định bởi các bít của thanh ghi Control Register (địa chỉ 0x07)
+ Địa chỉ của DS1307là 0xD0
- Cơ chế hoạt động: DS1307 hoạt động với vai trò slave trên đường bus nối
tiếp. Việc truy cập được thi hành với chỉ thị start và một mã thiết bị nhất định
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 21
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
được cung cấp bởi địa chỉ các thanh ghi. tiếp theo đó các thanh ghi sẽ được truy
cập liên tụcđến khi chỉ thị stop đươc thực thi
3. 2. 2 Cơ chế hoạt động và chức năng của DS1307
- Vcc: nối với nguồn
- X1, X2: nối với thạch anh 32, 768 kHz
- Vbat: đầu vào pin 3V
- GND: đất
- SDA: chuỗi data
- SCL: dãy xung clock
- SQW/OUT: xung vuông/đầu ra driver
Hình 9: Sơ đồ DS1307
• DS1307 là một IC thời gian thực với nguồn cung cấp nhỏ, dùng để cập nhật thời
gian và ngày tháng với 56 bytes SRAM. Địa chỉ và dữ liệu được truyền nối tiếp
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 22
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
qua 2 đường bus 2 chiều. Nó cung cấp thông tin về giờ, phút, giây, thứ, ngày,
tháng, năm. Ngày cuối tháng sẽ tự động được điều chỉnh với các tháng nhỏ hơn 31
ngày, bao gồm cả việc tự động nhảy năm. Đồng hồ có thể hoạt động ở dạng 24h
hoặc 12h với chỉ thị AM/PM. DS1307 có một mạch cảm biến điện áp dùng để dò
các điện áp lỗi và tự động đóng ngắt với nguồn pin cung cấp.
• DS 1307 hoạt động với vai trò slave trên đường bus nối tiếp. Việc truy cập được
thi hành với chỉ thị START và một mã thiết bị nhất định được cung cấp bởi địa chỉ
các thanh ghi. Tiếp theo đó các thanh ghi sẽ được truy cập liên tục đến khi chỉ thị
STOP được thực thi.
Sơ đồ khối của DS1307:
Hình 10:Mô tả hoạt động của các chân:
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 23
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
• Vcc, GND: nguồn một chiều được cung cấp tới các chân này. Vcc là đầu vào
5V. Khi 5V được cung cấp thì thiết bị có thể truy cập hoàn chỉnh và dữ liệu có thể
đọc và viết.
Khi pin 3 V được nối tới thiết bị này và Vcc nhỏ hơn 1, 25Vbat thì quá trình đọc
và viết không được thực thi, tuy nhiên chức năng timekeeping không bị ảnh
hưởng bởi điện áp vào thấp. Khi Vcc nhỏ hơn Vbat thì RAM và timekeeper sẽ
được ngắt tới nguồn cung cấp trong (thường là nguồn 1 chiều 3V)
• Vbat: Đầu vào pin cho bất kỳ một chuẩn pin 3V . Điện áp pin phải được giữ
trong khoảng từ 2, 5 đến 3V để đảm bảo cho sự hoạt động của thiết bị.
• SCL (serial clock input): SCL được sử dụng để đồng bộ sự chuyển dữ liệu trên
đường dây nối tiếp.
• SDA (serial data input/out): là chân vào ra cho 2 đường dây nối tiếp. Chân SDA
thiết kế theo kiểu cực máng hở, đòi hỏi phải có một điện trở kéo trong khi hoạt
động.
• SQW/OUT (square wave/output driver)- khi được kích hoạt thì bit SQWE được
thiết lập 1 chân SQW/OUT phát đi 1 trong 4 tần số (1Hz, 4kHz, 8kHz, 32kHz).
Chân này cũng được thiết kế theo kiểu cực máng hở vì vậy nó cũng cần có
một điện trở kéo trong. Chân này sẽ hoạt động khi cả Vcc và Vbat được
cấp.
• X1, X2: được nối với một thạch anh tần số 32, 768kHz. Là một mạch tạo
dao động ngoài, để hoạt động ổn định thì phải nối thêm 2 tụ 33pF
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 24
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
• Cũng có DS1307 với bộ tạo dao động trong tần số 32, 768kHz, với cấu
hình này thì chân X1 sẽ được nối vào tín hiệu dao động trong còn chân X2
thì để hở
3. 2. 3 Sơ đồ địa chỉ RAM và RTC
• Thông tin về thời gian và ngày tháng được lấy ra bằng cách đọc các byte
thanh ghi thích hợp. Thời gian và ngày tháng được thiết lập cũng thông qua
các byte thanh ghi này bằng cách viết vào đó những giá trị thích hợp. Nội
dung của các thanh ghi dưới dạng mã BCD (binary coded decreaseimal).
Bit 7 của thanh ghi seconds là bit clock halt (CH), khi bit này được thiết lập
1 thì dao động disable, khi nó được xoá về 0 thì dao động được enable.
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 25
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Chú ý l: enable dao động trong suốt quá trình cấu hình thiết lập (CH=0).
Thanh ghi. thời gian thực được mô tả như sau:
• DS1307 có thể chạy ở chế độ 24h cũng như 12h. Bit thứ 6 của thanh ghi
hours là bit chọn chế độ 24h hoặc 12h. khi bit này ở mức cao thì chế độ 12h
được chọn. ở chế độ 12h thì bit 5 là bit AM/PM với mức cao là là PM. Ở
chế độ 24h thì bit 5 là bit chỉ 20h (từ 20h đến 23h).
3. 3 Giới thiệu LCD
-LCD được giới thiệu ở đây 14 chân (hình dưới). Chức năng các chân được
cho trong bảng dưới:
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 26
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
3. 3. 1 Chức năng các chân của Module LCD 16x2
Chân
số
Ký
hiệu
Mức
logic
I/O Chức năng
1 Vss - - Nguồn cung cấp (GND)
2 Vdd - - Nguồn cung cấp (+5V)
3 Vee - I Điện áp để điều chỉnh độ tương phản
4 RS 0/1 I Lựa chọn thanh ghi
0= thanh ghi lệnh
1=thanh ghi dữ liệu
5 R/W 0/1 I 0=ghi vào LCD module
1=đọc từ LCD module
6 E 1, 1=>0 I Tín hiệu cho phép
7 DB1 0/1 I/O Data bus line 0 (LSB)
8 DB2 0/1 I/O Data bus line1
9 DB3 0/1 I/O Data bus line2
10 DB4 0/1 I/O Data bus line3
11 DB5 0/1 I/O Data bus line4
12 DB6 0/1 I/O Data bus line5
13 DB7 0/1 I/O Data bus line6
14 DB8 0/1 I/O Data bus line7 (MSB)
15 Vcc - - Nguồn cung cấp
16 GND - - mass
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 27
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Các chân điều khiển việc đọc và ghi LCD bao gồm RS, R/W và EN.
RS (chân số 3): Chân lựa chọn thanh ghi (Select Register), chân này cho phép
lựa chọn 1 trong 2 thanh ghi IR hoặc DR để làm việc. Vì cả 2 thanh ghi này đều
được kết nối với các chân Data của LCD nên cần 1 bit để lựa chọn giữa chúng.
Nếu RS=0, thanh ghi IR được chọn và nếu RS=1 thanh ghi DR được chọn. Chúng
ta đều biết thanh ghi IR là thanh ghi chứa mã lệnh cho LCD, vì thế nếu muốn gởi
1 mã lệnh đến LCD thì chân RS phải được reset về 0. Ngược lại, khi muốn ghi mã
ASCII của ký tự cần hiển thị lên LCD thì chúng ta sẽ set RS=1 để chọn thanh ghi
DR. Hoạt động của chân RS được mô tả trong hình 5.
Hình 11: Hoạt động của chân RS.
R/W (chân số 4): Chân lựa chọn giữa việc đọc và ghi. Nếu R/W=0 thì dữ liệu
sẽ được ghi từ bộ điều khiển ngoài (vi điều khiển AVR chẳng hạn) vào LCD. Nếu
R/W=1 thì dữ liệu sẽ được đọc từ LCD ra ngoài. Tuy nhiên, chỉ có duy nhất 1
trường hợp mà dữ liệu có thể đọc từ LCD ra, đó là đọc trạng thái LCD để biết LCD
có đang bận hay không (cờ Busy Flag - BF). Do LCD là một thiết bị hoạt động
tương đối chậm (so với vi điều khiển), vì thế một cờ BF được dùng để báo LCD
đang bận, nếu BF=1 thì chúng ta phải chờ cho LCD xử lí xong nhiệm vụ hiện tại,
đến khi nào BF=0 một thao tác mới sẽ được gán cho LCD. Vì thế, khi làm việc
với Text LCD chúng ta nhất thiết phải có một chương trình con tạm gọi là
wait_LCD để chờ cho đến khi LCD rảnh. Có 2 cách để viết chương trình
wait_LCD. Cách 1 là đọc bit BF về kiểm tra và chờ BF=0, cách này đòi hỏi lệnh
đọc từ LCD về bộ điều khiển ngoài, do đó chân R/W cần được nối với bộ điều
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 28
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
khiển ngoài. Cách 2 là viết một hàm delay một khoảng thời gian cố định nào đó
(tốt nhất là trên 1ms). Ưu điểm của cách 2 là sự đơn giản vì không cần đọc LCD,
do đó chân R/W không cần sử dụng và luôn được nối với GND. Tuy nhiên, nhược
điểm của cách 2 là khoảng thời gian delay cố định nếu quá lớn sẽ làm chậm quá
trình thao tác LCD, nếu quá nhỏ sẽ gây ra lỗi hiển thị. Trong bài này tôi hướng dẫn
bạn cách tổng quát là cách 1, để sử dụng cách 2 bạn chỉ cần một thay đổi nhỏ trong
chương trình wait_LCD (sẽ trình bày chi tiết sau) và kết nối chân R/W của LCD
xuống GND.
EN (chân số 5): Chân cho phép LCD hoạt động (Enable), chân này cần được
kết nối với bộ điều khiển để cho phép thao tác LCD. Để đọc và ghi data từ LCD
chúng ta cần tạo một “xung cạnh xuống” trên chân EN, nói theo cách khác, muốn
ghi dữ liệu vào LCD trước hết cần đảm bảo rằng chân EN=0, tiếp đến xuất dữ liệu
đến các chân D0:7, sau đó set chân EN lên 1 và cuối cùng là xóa EN về 0 để tạo 1
xung cạnh xuống.
-Để hiển thị chữ cái và con số, mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, a
đến z và các
con số tư 0 – 9 được gứi tới các chân D0 – D7 khi RS = 1.
-Các mã lệnh được gửi tới LCD để xóa màn hình hoặc đưa con trỏ về
đầu d ng…(được liệt kê trên bảng trên) thông các chân D0 – D7.
-Có thế sử dụng RS = 0 để kiểm tra bit cờ bận xem LCD đã sẵn sàng
nhận thông tin chưa. Khi R/W = 1 v RS = 0: Nếu D7 = 1 (cờ bận bằng 1) c nghĩa
LCD đang bận các công việc bên trong và sẽ không nhận thông tin, nếu D7 = 0 sẵn
sàng nhận thông tin mới. Trong mọi trường hợp cần kiểm tra cờ bận trước khi ghi
bất kì dữ liệu nào lên LCD.
Các thanh ghi
-Thanh ghi IR: Mỗi lệnh được nhà sản xuất LCD đánh địa chỉ rõ ràng.
Chỉ việc cung cấp địa chỉ lệnh bằng cách nạp vào thanh ghi IR.
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 29
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Ví dụ:
Lệnh “hiển thị màn hình và con trỏ” có mã lệnh là 00001110
- Thanh ghi DR: Thanh ghi DR dùng để chứa dữ liệu 8 bit để ghi vào vùng
RAM DDRAM hoặc CGRAM (ở chế độ ghi) hoặc dùng để chứa dữ liệu từ 2 vùng
RAM này gửi ra cho MPU (ở chế độ đọc).
-Cờ báo bận BF: (Busy Flag)Khi đang thực thi các hoạt động bên trong,
LCD bỏ qua mọi giao tiếp với bên ngoài và bật cờ BF (thông qua chân DB7 khi có
thiết lập RS=0, R/W=1) lên để cho biết nó đang “bận”.
-Bộ đếm địa chỉ AC: (Address Counter) Khi một địa chỉ lệnh được nạp vào
thanh ghi IR, thông tin được nối trực tiếp cho 2 vùng RAM (việc chọn lựa vùng
RAM tương tác đã được bao hàm trong mã lệnh).
Sau khi ghi vào (đọc từ) RAM, bộ đếm AC tự động tăng lên (giảm đi) 1 đơn vị. Bộ
nhớ LCD Vùng RAM hiển thị DDRAM: (Display Data RAM)
3. 3. 2 Các bit viết tắt trong mã lệnh
Tên bit Mô tả
I/D 0=không dịch chuyển vị
trí con trỏ
1=dịch chuyển vị trí con trỏ
S =0 không dịch chuyển
hiển thị
=1 dịch chuyển hiển thị
D 0=tắt hiển thị =1 bật hiển thị
C 0=tắt con trỏ =1 bật con trỏ
B 0=con trỏ không nhấp
nháy
=1 con trỏ nhấp nháy
S/C 0=di chuyển con trỏ =1 dịch chuyển hiển thị
R/L 0= dịch trái =1 dịch phải
DL 0=chế độ 4bit dữ liệu =1 chế độ 8bit dữ liệu
N 0=1 dòng 1= 2 dòng
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 30
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
F 0= font 5x7 1= font 5x10
BF 0= không bận 1= đang bận
3. 3. 3 Mã Hex LCD
*Module này không chiếm khối Digital, để chọn module này ta chỉ cần click
chọn trong mục Misc Digital
Module LCD được nối tới Port 2.
Các hàm API:
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 31
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
void LCD_Start(void); void LCD_Init(void); void LCD_Position(BYTE bRow,
BYTE bCol); void LCD_PrString(CHAR * sRamString);
void LCD_PrCString(const char * sRomString);
void LCD_PrHexByte(BYTE bValue); void LCD_PrHexInt(INT iValue);
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ MẠCH
1. Sơ đồ nguyên lý
-sơ đồ nguyên lý cụ thể như sau:
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 32
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
XTAL218
XTAL119
ALE30
EA31
PSEN29
RST9
P0.0/AD0 39
P0.1/AD1 38
P0.2/AD2 37
P0.3/AD3 36
P0.4/AD4 35
P0.5/AD5 34
P0.6/AD6 33
P0.7/AD7 32
P2.7/A15 28
P2.0/A8 21
P2.1/A9 22
P2.2/A10 23
P2.3/A11 24
P2.4/A12 25
P2.5/A13 26
P2.6/A14 27
P1.01
P1.12
P1.23
P1.34
P1.45
P1.56
P1.67
P1.78
P3.0/RXD 10
P3.1/TXD 11
P3.2/INT0 12
P3.3/INT1 13
P3.4/T0 14
P3.7/RD 17P3.6/WR 16P3.5/T1 15
U1
80C51
VBAT3
X1 1
X2 2
SCL6
SDA5
SOUT7
U2
DS1307
49%+5VDC
D7
14D
613
D5
12D
411
D3
10D
29
D1
8D
07
E6
RW5
RS
4
VSS
1
VD
D2
VEE
3
+5VDC
2 3 4 5 6 7 81
R1(2)V=0.0199005
R1
10
B1
12V
DE TAI : THIET KE MACH CHUONG BAO LOP HOC
KHOI TAO DAO DONG
GIAO TIEP PHIM BAM
INC
_KEY
TIM
E_K
EY
DEC
_KEY
SPEAKER
KHOI HIEN THI
RL112V
LS1SPEAKER
+220V
Q1BC547
+12V
Chu ANh Nguyen
Tran Duc Hoang
Nguyen Thi Nhung
Nhom SV :
D1DIODE
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 33
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
- Khi đã đảm bảo cấp nguồn cho các mạch ổn định, mạch sẽ hoạt đông
như sau:
Ban đầu khi khởi động nó sẽ thực hiện việc đọc dữ liêu treeb DS1307 và hiển thị
ngày giờ hiện tại lên LCD.
Kế tiếp nếu có ngắt gọi đến tức tác động vào phím KEY_TIME để điều chỉnh thời
gian (Tăng-INC_KEY button, Giảm-DEC_KEY button) cho RTC, khi đó vi điều
khiển sẽ điều khiển việc tăng hay giảm time (ngày, tháng, năm, thứ, giờ, phút),
theo ý muốn của người sử dụng bằng cách nhấn phím INC_KEY hoặc phím
DEC_KEY. Set xong thì LCD sẽ trở về màn hình lúc trước và hiển thị thời gian
theo time đa cài đặt và hoạt động.
- Trong quá trình time hiện tại được hiển thị trên LCD mà ta thấy thì vi
điều khiển luôn thực hiển kiểm tra (lặp lại việc kiểm tra) time hiện tại xem xem có
trùng với mốc thời gian vào tiết học hay kết thúc tiết học hay không? Nếu có, thì
nhảy tới chương trình báo chuông và đổ chuông báo, thời gian chuông dài hay
ngắn có thể thay đổi trên code, là do người lập trình thiết lập, thiết lập mốc thời
gian theo ý muốn. Tức là, cứ thỏa mãn điều kiện time hiện tại bằng với time hẹn
trước sẽ có chuông reo.
- Sau khi đã thiết kế sơ đồ khối của từng khối chúng ta bắt đầu đi thiết kế sơ
đồ nguyên lý cho từng khối như sau:
2. Khối nguồn
- Nguồn cung cấp cho toàn mạch là +5v dc. Do đó mạch nguồn chỉ cần sử
dụng vi mạch ổn áp 7805 với dòng 0. 5 A. Mạch được thiết kế như sau
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 34
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
C 11 0 0 u F
D 1
L E D p o we r
- +
D 2
d io d e c a u
V C C
U 4
L M 7 8 0 5
1
2
3V I N
GN
D V O U T
J 1
c o n n e c t o r
123
S 2
c o n g t a c
R 22 2 0
- Đối Với role ta sử dụng nguồn nuôi riêng 12 V. Có thể điều chế theo nhiều
cách khác nhau.
- Đối vớ chuông ta sử dụng nguồn 220 mắc riêng rẽ
* Chi chú ý nguồn nuôi cho mạch điều khiển cần giữ sự ổn định vì vậy ta sử
dụng ổn áp LM7805 cho nó.
3. Khối hiển thị LCD
- LCD 16x2 và giao tiếp với vi điều khiển:
VEE của LCD được nối với biến trở và nguồn 5V để diều chỉnh độ sáng của
LCD
- Hiển thị time 1 ngày của RTC lên LCD
+ 3 chân điều khiển (RS, RW, E )
+ Đường dữ liệu D0 đến D7
+ Chân điều khiển độ sáng tối của LCD chân VEE ta sử dụng 1 biến trở để
điều chỉnh thích hợp
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 35
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn HuyU 3L C D
VS
S1
VD
D2
VE
E3
RS
4
RW
5
E6
D0
7
D1
8
D2
9
D3
10
D4
11
D5
12
D6
13
D7
14
A15
K165 v R 7
R E S I S TO R V A R R 85 v
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 36
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
4. Khối xử lý AT89C51
- Sử dụng ic số là một bất lợi cho quá trình thiết kế từ việc thiết kế, kết nối
cho tới chọn linh kiện và khắc phục nhiễu.
Một lựa chọn để khắc phục nhược điễm của ic số là dùng bộ vi điều khiển
AT89C51 với dòng điện tiêu thụ thấp và có thể lập trình được. Vi điều khiển sử
dụng thạnh anh dao động la 12Mhz. Nút ấn kết hợp với tụ C để thực hiện reset
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 37
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Y 1
C R Y S TA L
LO
R 1
C 2
C A PC 3
0
C 1
C A P
1 4
2 3
U 1
A T8 9 C 5 1
9
1 81 9
2 93 0
3 1
12345678
2 12 22 32 42 52 62 72 8
1 01 11 21 31 41 51 61 7
3 93 83 73 63 53 43 33 2
R S T
XTA L 2XTA L 1
P S E NA L E / P R O G
E A / V P P
P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7
P 2 . 0 / A 8P 2 . 1 / A 9
P 2 . 2 / A 1 0P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 7 / A 1 5
P 3 . 0 / R XDP 3 . 1 / TXD
P 3 . 2 / IN T0P 3 . 3 / IN T1
P 3 . 4 / T0P 3 . 5 / T1
P 3 . 6 / W RP 3 . 7 / R D
P 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7
5. Khối thời gian thực
-Ta chọn ic DS 1307 vì đây là ic chạy thời gian thực, có độ chính xác rất
cao, và đặt biệt là dữ liệu thời gian củng không bị mất khi chúng ta bi mất nguồn
hoặc cúp điện. Nên đồng hồ ta chạy vẫn chính xác ngay cả khi mất điện. Được
nuôi bằng nguồn nuôi pin 3V
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 38
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Y 1
U 5 D S 1 3 0 7
4
G N D7S Q W / O U T
S D A5
X11
X22
S C L6
V B A T3
V C C8
R 5R 4
5 v
B T13 V
6. khối thao tác
-Sử dụng nút nhấn để tạo tín hiệu vào để điều chỉnh thời gian. Nút nhấn
được kết nối vối module giao tiếp để tiết kiệm chân và dơn giản khi thực hiện, và 1
chân nút nhấn treo xuống mass để tạo sự thay đổi tín hiệu khi nhấn nút.
t a n g
m e n um e n u
g ia md e c _ k e y
in c _ k e y
7. Khối chấp hành
- Có nhiều phương án để điều khiển cơ cấu chấp hành, ở đây chúng ta sử
dụng Transistor A1015 để điều khiển relay 12V/10A . Điện trở R =10K để phân
cực và hạn dòng cho Transistor
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 39
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
- Diode 2N4148 dùng để bảo vệ Transistor khi trong mạch xuất hiện áp
ngược từ cuộn dây sinh ra. Relay dùng để điều khiển chuông điện
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 40
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
8. Sơ đồ thuật toán
Hình 12: Sơ đồ thuật toán
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 41
Tác Động Phím Bám
Set phút
Set giờ
Set ngay, tháng, năm, thứ
Up =?
Tăng ô nhớ lên 1
Đặt gt cho RTC
Down=?
Giảm gt ô nhớ 1
Đặt gt cho RTC
Đổ Chuông
Bắt Đầu
Lấy data từ RTC
Hiển thị lên LCD
Kiểm tra time =time đổ chuông
No
yes
yes
No
YesNo
Yes
Yes
No
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Chương IV :Thi công mạch
1. Sơ đồ mạch in
2. Sơ đồ bố trí linh kiện
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 42
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Chương V : Thiết kế phần mềm
1. Các phần mềm dùng trong đồ án
Lap_trinh_Pic_CCS PCWH v4. 023
Keil 4
Proterus 7. 7 SP2
ORCAD 10. 5
2. Chương trình cho vi điều khiển
#include "ports. h"
#include "lcd. h"
#include "rtc. h"
/*===================================================*/
/*= DE TAI : Thiet ke he thong chuong bao lop hoc =*/
/*= GVHD : Thay Nguyen Van Huy =*/
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 43
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
/*= Nhóm Thuc Hien : =*/
/*= 1. Chu Anh Nguyen =*/
/*= 2. Tran Duc Hoang =*/
/*= 3. Nguyen Thi Nhung =*/
/*=-------------------------------------------------=*/
/*===================================================*/
/*=======Khai bao bien ========*/
bit flag=0, aon=0, aoff=0;
void main()
{
alarm_port=0;
LCD_INI(); //khoi tao cho LCD
rtc_check();//kiêm tra RTC
disp_intro();//hien thi time len LCD
ENABLE_INT//cho phep ngat
wrt_cmd(0x1);//xoa man hinh LCD
wrt_cmd(0x1);
start_rtc();//dieu kien START cho RTC
send_adr(0xd0);//dia chi ghi cho RTC
send_adr(0x00);//gui dia chi bat dau
start_rtc();
send_adr(0xd1);//gui dia chi doc RTC
recv_data();//nhan du lieu tu vi dieu khien
while(1)
{
start_rtc();
send_adr(0xd0);
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 44
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
send_adr(0x00);
start_rtc();
send_adr(0xd1);
recv_data();
disp_rtc();
if(_testbit_(flag)) //kiem tra co ngat
{
DISABLE_INT //cam ngat
rtc_set(); //goi chuong trinh set cho rtc
ENABLE_INT //cho phep ngat
flag=0; //xoa co ngat
}
aon=1;//dieu kien de luon so sanh time hen voi time hien tai
if(aon)
check_alarm(); // kiem tra
if(aoff) //bao chuong
ring_alarm();
}
}
/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
****chuong trinh phuc vu ngat ngoai 0 ****
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/
void set_flag() interrupt 0 //chuong trinh ngat cho rtc_set
{
flag=1;
}
/*========== THE END ================*/
C. KẾT LUẬN
1. Kết luận
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 45
ĐAMH Hệ Thống Nhúng GVHD Nguyễn Văn Huy
Chúng em đã cố gắng hoàn thành đề tài đúng thời gian quy định. Trong đề tài,
em đã thực hiện được những công việc sau:
- Giới thiệu và phân tích sơ đồ khối
- Giới thiệu họ vi điều khiển MCS-51 và IC DS 1307
- Thiết kế và thi công mạch
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện đồ án nhưng không đạt
được kết quả như mong muốn. Vì vậy với kiến thức vừa học em xin cố gắn tìm
nguyên nhân và cách khắc phục.
2. Tài liệu tham khảo
Cấu trúc-lập trình –Ghép nối và ứng dụng vi điều khiển_TS Nguyễn Mạnh Giang Giáo trình 8051_DKSGiáo trình họ vi điều khiển 8051_Tống Văn On Vi điều khiển với lập trình C_Ngô Diên Tập
Trang web tham khảo :http://www . keil . com/forum/8186/ http://vagam . dieukhien . net/ http://vidieukhien . net/
http://www . 8051projects . net/forum-t7082-0 . html
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 46