Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ------00O ** ** O00------ ĐỒ ÁN MÔN HỌC I TÊN ĐỀ TÀI: SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang GVHD: LÊ ANH UYÊN VŨ SVTH: VÕ NGỌC HIỆP LỚP: DV07
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
------00O ** ** O00------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC I
TÊN ĐỀ TÀI:
TP HCM, Tháng 5 năm 2010
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 1
GVHD: LÊ ANH UYÊN VŨ
SVTH: VÕ NGỌC HIỆP
LỚP: DV07
MSSV : 0751040025
GVHD: LÊ ANH UYÊN VŨ
SVTH: VÕ NGỌC HIỆP
LỚP: DV07
MSSV : 0751040025
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
------00O ** ** O00------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC I
TÊN ĐỀ TÀI
TP HCM, Tháng 5 năm 2010
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 2
GVHD: LÊ ANH UYÊN VŨ
SVTH: VÕ NGỌC HIỆP
LỚP: DV07
MSSV : 0751040025
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
MỤC LỤC
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn..................................................................4
- Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn cô Lê Anh Uyên Vũ cùng quý thầy cô bộ môn khoa Điện-Điện Tử Viễn Thông Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh.
- Trong quá trình thực hiện đồ án gặp những khó khăn và thiếu sót khi thực hiện đồ án, trong thực hiện và thi công mạch về phần cứng cũng như về phần mềm. Nhưng được sự hướng dẫn và chí dạy nhiệt tình của quý thầy cô đã giúp chúng em khắc phục được những thiếu sót đó và có thể hoàn thành được đề tài.
- Kế đó xin gửi lời cảm ơn tới các bạn trong lớp giúp đỡ hoàn thành đồ án nhanh nhất!.
TP HCM, tháng 4 năm 2010 SV thực hiện:
Võ Ngọc Hiệp
- Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn cô Lê Anh Uyên Vũ cùng quý thầy cô bộ môn khoa Điện-Điện Tử Viễn Thông Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh.
- Trong quá trình thực hiện đồ án gặp những khó khăn và thiếu sót khi thực hiện đồ án, trong thực hiện và thi công mạch về phần cứng cũng như về phần mềm. Nhưng được sự hướng dẫn và chí dạy nhiệt tình của quý thầy cô đã giúp chúng em khắc phục được những thiếu sót đó và có thể hoàn thành được đề tài.
- Kế đó xin gửi lời cảm ơn tới các bạn trong lớp giúp đỡ hoàn thành đồ án nhanh nhất!.
TP HCM, tháng 4 năm 2010 SV thực hiện:
Võ Ngọc Hiệp
LỜI CẢM ƠNLỜI CẢM ƠN
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
PHẦN I
Dẫn Nhập1.1/ Đặt vấn đề :
Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện
tử đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu
quả trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống xã
hội.
Việc gia công, xử lý các tín hiệu điện tử hiện đại đều dựa trên cơ sở
nguyên lý số. Vì các thiết bị làm việc dựa trên cơ sở nguyên lý số có ưu điểm
hơn hẳn so với các thiết bị làm việc dưạ trên cơ sở nguyên lý tương tự, đặc biệt
là trong kỹ thuật tính toán.
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử đã cho ra đời nhiều vi
mạch số cỡ lớn với giá thành rẻ và khả năng lập trình cao đã mang lại những
thay đổi lớn trong ngành điện tử. Mạch số ở những mức độ khác nhau đã đang
thâm nhập trong các lĩnh vực điện tử thông dụng và chuyên nghiệp một cách
nhanh chóng. Các trường kỹ thuật là nơi mạch số thâm nhập mạnh mẽ và được
học sinh, sinh viên ưa chuộng do lợi ích và tính khả thi của nó. Vì thế sự hiểu
biết sâu sắc về kỹ thuật số là không thể thiếu đối với sinh viên ngành điện tử
hiện nay. Nhu cầu hiểu biết về kỹ thuật số không chỉ riêng đối với những người
theo chuyên ngành điện tử mà còn đối với những cán bộ kỹ thuật khác có sử
dụng thiết bị điện tử.
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 6
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
1.2/ Mục đích yêu cấu :
Söï caàn thieát , quan troïng cuõng nhö tính khaû thi
vaø lôïi ích cuûa maïch soá cuõng chính laø lyù do ñeå choïn
AT89C51 là phiên bản 8051 có ROM trên chip là bộ nhớ Flash.Phiên bản này rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh vi bộ nhớ Flash có thể xóa được trong vài giây.
- 4 KB EPROM bên trong- 128 Bytes RAM nội- 4 Port xuất nhập I/O 8 bgit- Giao tiếp nối tiếp- Cho phép xử lý bit. - 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
- 4 chu kỳ máy (4 µs đối với thạch anh 12MHz) cho hoạt động nhân hoặc chia.
- Có các chế độ nghỉ (Low-power Idle) và chế độ nguồn giảm (Power-down). Ngoải ra, một số IC khác của họ MCS-51 có thêm bộ định thời thứ 3 và 256 byte RAM nội.
AT89C51 có thể giao tiếp với bộ nhớ ngoài dung lượng lên đến 64KB, 89C51 có 2 ngắt ngoài và 2 ngắt timer mức độ ưu tiên được quy định cụ thể,8951 cũng có 2 bộ đếm 16 bit,kênh giao tiếp nối 2 chiều.Với bộ xử lí đại số Boole cho phép xử lí từng bit của RAM va thiết bị ngoại vi,mỗi lệnh của kéo dài 1 đến 2 micro giây.
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 8
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
2.1.2/ caáu truùc beân trong cuûa IC 89C51.
+ Thaønh phaàn chính cuûa vi ñieàu khieån 89C51 la boä xöû lyù trung taâm hay con goïi laø CPU. CPU bao goàm:
- Thanh ghi tích luyõ A- Thanh ghi tích luyõ B, duøng cho pheùp nhaân vaø
chia- Ñôn vò logic hoïc ALU- Töø traïng thaùi chöông trình PSW- 4 bank thanh ghi- Con troû ngaên xeáp- Ngoaøi ra coøn coù boä nhôù chöông trình, boä giaûi
ma leänh, boä ñieàu khieån thôøi gian vaø logic+ Ñôn vò xöû lyù trung taâm nhaän tröïc tieáp xung töø boä dao ñoäng
+ Caùc thanh ghi söû duïng ñeå löu döõ thoâng tin trong quaù trình xöû lyù. Khi CPU laøm vieäc, noù laøm thay ñoâæ noäi dung cuûa caùc thanh ghi
2.1.3/ Sô ñoà chaân 89C51: AT89C51 có tất cả 40 chân có chức năng
như các đường xuất nhập. Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ.
a. Các Port :- Port 0: Có hai chức năng từ chân 31 đến chân 39 trong các thiết kế nhỏ. ( không dùng bộ nhớ mở rộng ) .Có hai chức năng như các đường I/O . Đối với các thiết kế cỡ lớn ( với bộ nhớ mở rộng ) nó được kế hợp kênh giữa các Bus.
- Port 1: laø port I/O treân caùc chaân töø chaân soá 1 ñeán chaân soá 8. coù theå duøng caùc thieát bò ngoaøi neáu caàn. Port 1 khoâng coù chöùc naêng khaùc vì theá chuùng ta chæ ñöôïc duøng trong caùc thieát bò ngoaøi.
- Port 2: laø port coâng duïng keùp treân caùc chaân 22 ñeán 28 ñöôïc duøng nhö caùc ñöôøng xuaát nhaäp hoaëc byte cao cuûa bus ñòa chæ ñoái vôùi caùc thieát keá môû roäng.
Một trong các chỉ báo hiển thị số thập phân và một dố kí tự khác là Led 7 đoạn.Led có 2 loại Anot chung và Catot chung.Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu loại Anot chung đã sử dụng.
Led Anode chung :
Đối với dạng Led anode chung, chân COM phải có mức logic 1 và muốnsáng Led thì tương ứng các chân a – f, dp sẽ ở mức logic 0.
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 19
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 20
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
Bảng mã cho Led Anode chung (a là LSB, dp là MSB):
- Để hiển thị dữ liệu trên Led dùng AT89C51 có 2 phương pháp là chốt dữ liệu dùng một số loại IC chốt như : 74HC573,74LS373,74LS374...và phương pháp quét Led.- Trong đồ án này em đã dùng phương pháp quét led , là một trong những phương pháp được dùng nhiều hiện nay.
II. Các khối chức năng :1 .Khối giao tiếp nút nhấn : Bao gồm 4 nút nhấn như hình vẽ :
Bình thường các chân này luôn ở trạng thái mức thấp khi nhấn nút trạng thái thay đổi. Đồng thời vi xử lí sẽ được kích thực hiện các chương trình chỉnh giờ,hẹn giờ,chọn led hay tăng giá trị tùy thuộc vào ta kích cho chân nào.
2 . Bộ dao động thạch anh :
Bộ này có tác dụng tạo ra tần số dao động chuẩn cho chip.Thông
thường tần số của thạch anh là 12MHZ,thạch anh được nối tới 2 chân XTAL-chân 18 và XTAL2 -chân 19 và 2 tụ 30pF.
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 24
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
3. Khối xử lí và điều khiển :
Khối này là IC AT89C51 mọi quá trình xử lí dữ liệu dều dược thực hiện ở đây.Trong đồ án này em đã sử dụng port 1 để xuất dữ liệu sau khi 8951 tính toán.Còn port 2 dùng để xuất các tín hiệu điều khiển để quét led. Các nút điều khiển được mắc như hình vẽ.
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 25
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
4. Khối hiển thị Led 7 đoạn :
Khối này có chức năng hiển thị giờ ,phút giây dữ liệu sẽ được lấy từ Port 1 của vi xử lí AT89C51
III.Sô ñoà nguyeân lyù vaø sô ñoà maïch in:
Sơ đồ nguyên lý
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 26
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
Sơ đồ mạch xử lýSơ đồ mạch xử lý
Sơ đồ mạch hiển thịSơ đồ mạch hiển thị
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 27
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
IV. Mô phỏng mạch và hình ảnh thực tế :
GIO
1
GIO
2
PH
UT
1
PH
UT
2
CHON LEDHEN GIO
TANG GIA TRI
CHINH GIO
DU
LIE
U1
DU
LIE
U2
DU
LIE
U3
DU
LIE
U4
DU
LIE
U5
DU
LIE
U6
DU
LIE
U1
DU
LIE
U2
DU
LIE
U3
DU
LIE
U4
DU
LIE
U5
DU
LIE
U6
DU
LIE
U1
DU
LIE
U2
DU
LIE
U4
DU
LIE
U5
DU
LIE
U6
DU
LIE
U3
DU
LIE
U7
DU
LIE
U7
DU
LIE
U7
DULIEU1DULIEU2DULIEU3DULIEU4DULIEU5DULIEU6DULIEU7
GIA
Y1
GIA
Y2
XTAL220
XTAL121
ALE33
EA35
PSEN32
RST10
P0.0/AD043
P0.1/AD142
P0.2/AD241
P0.3/AD340
P0.4/AD439
P0.5/AD538
P0.6/AD637
P0.7/AD736
P1.02
P1.13
P1.24
P1.35
P1.46
P1.57
P1.68
P1.79
P3.0/RXD11
P3.1/TXD13
P3.2/INT014
P3.3/INT115
P3.4/T016
P3.7/RD19
P3.6/WR18
P3.5/T117
P2.7/A1531
P2.0/A824
P2.1/A925
P2.2/A1026
P2.3/A1127
P2.4/A1228
P2.5/A1329
P2.6/A1430
U1
AT89C51
R14k7
R24k7
R34k7
R44k7
R54k7
R64k7
Q1C1815
Q2C1815
Q3C1815
Q4C1815
Q5C1815
Q6C1815
R7100
R8100
R9100
R10100LS1
SPEAKER
X1CRYSTAL
C1
8u
C2
8u
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 28
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
V. GIẢI THUẬT MAIN:
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 29
BENGIN
- Khai báo biến- Khởi động timer 0- Khởi động ngắt timer 0
Nạp giá trị cho byte cao(TH0) và byte thấp (TL0) Cho phép timer 0 chạy CLR P3.5
Chương trình Ngắt timer 0
Gọi Chương trình hiển thị led
Gọi chương trình chỉnh giờ
Gọi chương trình hẹn giờ
Gọi chương trình so sánh để báo thức
S
Đ
Đ
Đ
Đ
S
S
S
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
CHƯƠNG TRÌNH NGẮT TIMER 0
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 30
T0_ISR
Tăng phân trăm giây Gán phân trăm giây vào R0
R0 = 100
Gán phần trăm giây bằng 0 Tăng giây Gán giây vào R0
R0 = 60
Gán giây bằng 0 Tăng phút Gán phút vào R0
R0 = 60
Gán phút bằng 0 Tăng giờ Gán phút vào R0
R0 = 24
Gán giờ bằng 0
EXIT
S
Đ
Đ
S
S
Đ
Đ
S
S
Đ
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
CHƯƠNG TRÌNH CON CHỈNH GIỜ
Lưu đồ giải thuật chương trình con chỉnh phút, giờ cũng tương tự như lưu đồ giải thuật chương trình con chỉnh giây.Và tổng hợp 3 như lưu đồ giải thuật chương trình con chỉnh giờ ,phút ,giây ta được như lưu đồ giải thuật chương trình chỉnh giờ đồng hồ. như lưu đồ giải thuật chương trình hẹn giờ tương tự như như lưu đồ giải thuật chương trình chỉnh giờ đồng hồ.
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 31
CHỈNH GIÂY
Chỉnh giờ
EXIT
Cho 2led giay nhap nhay
Chọn led
Chỉnh giờ
Tăng giá trị
Tăng giây lên một đơn vị
Đủ 60 chưa
Cho giây bằng 0
Chỉnh phút
S
S
S
Đ
Đ
Đ
Đ
S
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
CHƯƠNG TRÌNH CON SO SÁNH
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 32
SO SÁNH
Giờ = Giờ hẹn
Phút = Phút hẹn
Giây = Giây hẹn
SETB P3.5Gọi báo thức
Nhấn nút bất kì
EXIT
Tắt báo thức
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
CHUONG VI : CODE CỦA MẠCH
;----------DONG HO SO CO HEN GIO--------------------;P3.1 : NUT CHINH GIO;P3.2 : NUT HEN GIO;P3.3 : CHON LED;P3.4 : TANG GIA TRI CUA LED;P3.5 : NOI VOI LOA;----------------------------------------------------ORG 0LJMP MAINORG 0BHLJMP T0_ISRORG 30H;------------------------------------MAIN:;*********KHAI BAO BIEN**********
HEN_GIAY:MOV R7,#0ACALL GAN2ACALL NN1ACALL LED3ACALL LED4ACALL LED5ACALL LED6JNB P3.3,B_PHUT ; neu an chon led thi nhay toi chinh phut henJNB P3.2,THOAT4 ;neu nhan tiep hen h thi thoat
Khi ta cấp nguồn cho mạch thi đồng hồ bắt đầu hiển thị giờ phút giây có giá trị đếm ban đầu là 00 : 00 : 00 đếm lên.Khi ta nhấn nút chỉnh giờ nối vào chân P3.1 để chỉnh giờ thì hai led giây sẽ nhấp nháy.để chọn led chỉnh giờ thì ta nhấn nút chọn led nối với chân P3.3 của vi xử lí.để tăng giá trị cho led thì ta nhấn nút tăng giá trị được nối với chân P3.4.Tương tự để hẹn giờ thì ta nhấn nút hẹn giờ được nối với chân P3.2 của vi xử lí.và chỉnh giống như là chỉnh giờ. Khi đồng hồ chạy tới đúng giờ hẹn thì chân P3.5 của vi xử lí sẽ được tích cực mức cao và đồng hồ sẽ hiển thị thời gian hẹn giờ.khi đó chuông được nối với chân P3.5 sẽ reo lên để báo thức.Và khi ta tác động vào bắt kì nút nhấn nào thì đồng hồ sẽ trở lại bình thường và tiếp tục đếm giờ.
Chương IITHI CÔNG MẠCH
I. Dụng cụ sử dụng. Đồng hồ VOM. Chì hàn. Các linh kiện. Mạch in.
II. Qúa trình thi công. Phân tích sơ đồ nguyên lý. Tiến hành gia công mạch.
Lắp rắp và kiểm tra hoạt động của mạch.
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 42
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
C.KẾT LUẬN
1. Ưu điểm : Với thiết kế như trên đồng hồ số hoạt động tốt và ổn định,phần mềm hoàn toàn tương thích với phần cứng. Qua thực nghiệm đồng hồ đã hoạt động tốt,cách sử dụng đơn giản và các tính năng đề ra đều đạt yêu cầu như : Đếm thời gian :giờ ,phút ,giây Có thể chỉnh giờ Có thể hẹn giờ2.Nhược điểm : Do được lập trình bằng vi xử lí nên sẽ dễ dẫn đến sai số trong quá trình đếm thời gian so với thời gian thực ( sai số do quá trình tính toán hoặc sai số của linh kiện )3. Hướng phát triển : Với việc ứng dụng kĩ thuật vi xử lí ,chúng ta có thể thiết kế không những là đồng hồ số mà có thể thiết kế nhiều loại khác nữa dựa trên những cơ sở của đồ án này như đồng hồ vạn niên,các ứng dụng về thời gian….4. Lời kết:
Đồ án môn học 1 là một bài tập lớn , một thử thách đối với sinh viên ,
tuy nhiên với đồ án môn học 1 giúp cho sinh viên vận dụng một cách cụ thể
kiến thức của mình đã học một cách sáng tạo và làm quen dần với cách học tự
nghiên cứu, học tập và làm việc với nhóm để nghiên cứu và thực hiện đồ án
một cách tốt nhất. Hơn thế nữa,đồ án môn học 1 còn giúp sinh viên quen dần
với cách làm các đồ án tốt nghiệp sau này.
Đồng hồ số là một thiết bị ứng dụng nhiều trong thực tế, có nhiều
phương pháp thiết kế và thực hiện các mạch đồng hồ khác nhau. Trong tập đồ
án này chỉ trình bày một trong các dạng đó và chỉ trình bày một số chức năng
của đồng hồ mà thôi. Do thời gian và kinh nghiệm thực tế còn kém nên khi
thục hiện còn nhiều thiếu sót, rất mong được sự đánh giá của quý thầy cô và sự
góp ý của các bạn sinh viên để đề tài hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cẩm ơn sự nhận xét đánh giá của các thầy cô và sự
hướng dẫn tận tình của cô Lê Anh Uyên Vũ
SVTH: Võ Ngọc Hiệp Trang 43
Đồ án môn học 1 MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO :1. Giáo trình : CẤU TRÚC VÀ LẬP TRÌNH HỌ VI ĐIỀU KHIỂN-NGUYỄN TĂNG CƯỜNG,PHAN QUỐC THẮNG2. Giáo trình : Bài giảng vi xử lí – trường đại học giao thông vận tải thành phố HCM3. Giáo trình: vi điều khiển của Tống Văn On4. Một số trang Web :