BÁO CÁO ĐỒ ÁN : Thiết kế đồng hồ kim dùng led ma trận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

–&—

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2

ĐỀ TÀI:

GVHD: NGUYỄN VĂN HIỆP

SV làm đề tài:

Lâm Quí Long 05101089

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5/2009

Đô án môn học 2 GVHD: NGUYỄN VĂN HIỆP

SVTH: LÂM QUÍ LONG 2

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN MÔN HỌC CỦA

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

GVHD: NGUYỄN VĂN HIỆP

SVTH: LÂM QUÍ LONG 05101089

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ KIM DÙNG LED

MA TRẬN

Nội dung đồ án môn học

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

...............................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

...............................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

..................................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

...............................................................................................................................

Giáo viên hướng dẫn

Đô án môn học 2 GVHD: NGUYỄN VĂN HIỆP

SVTH: LÂM QUÍ LONG 3

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy, ThS. Nguyễn Văn Hiệp đã tận tình

giúp đỡ, theo dõi động viên, khuyến khích, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt

đề tài trên.

Em xin gởi lời cám ơn đến Ban Giám Hiệu, toàn thể thầy cô và nhất là các thầy

cô khoa Điện - Điện Tử Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh đã tạo

điều kiện thuận lợi cũng như chỉ dẫn và truyền đạt kiến thức để em hoàn thành được

đề tài.

Em cũng xin cảm ơn các bạn học cùng lớp đã hết lòng giúp đỡ em thực hiện đề tài

trên

Tp.Hồ Chí Minh tháng 5 năm 2009

Sinh viên thực hiện đề tài

Đô án môn học 2 GVHD: NGUYỄN VĂN HIỆP

SVTH: LÂM QUÍ LONG - 4 -

Mục Lục

Chương I : LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ................................................................. - 5 -

1. KHỐI DAO ĐỘNG........................................................................................... - 6 -

2. KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM .......................................................................... - 6 -

3. KHỐI LƯU TRỮ THỜI GIAN THỰC ........................................................... - 6 -

4. KHỐI ĐIỀU KHIỂN ....................................................................................... - 6 -

5. KHỐI CHUÔNG ............................................................................................. - 6 -

6. KHỐI HIỂN THỊ ............................................................................................. - 6 -

7. KHỐI NGUỒN ................................................................................................ - 6 -

Chương II : GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ THIẾT KẾ MẠCH........................... - 7 -

A. KHỐI LƯU TRỮ THỜI GIAN THỰC ( DS12887 )....................................... - 7 -

1. Giới thiệu linh kiện. ..................................................................................... - 7 -

2. Tính toán các thông số cần thiết................................................................. - 17 -

B. KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM ( AT89S52) .................................................... - 18 -

1. Cấu trúc của 8051 ....................................................................................... - 18 -

2 . Sơ lược vê các chân của 8051..................................................................... - 19 -

3. Cấu trúc cổng xuất nhập ........................................................................... - 22 -

4. Tổ chức bộ nhớ ........................................................................................... - 22 -

5. Các thanh ghi có chức năng đặc biệt.......................................................... - 24 -

6. Hoạt động Reset......................................................................................... - 29 -

C-Khối hiển thị LED MA TRẬN............................................................................30

1. Giới thiệu về led ma trân.................................................................................30

2.Cấu tạo và phương pháp điều khiển led ma trận ............................................30

3. Tính toán thông số ...........................................................................................33

D. GIỚI THIỆU IC ỔN ÁP 7805 - 7812 .................................................................33

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ LAYOUT CỦA CÁC KHỐI TRONG

MẠCH..........................................................................................................................34

Chương 4: CHƯƠNG TRÌNH VÀ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT.....................................43

A-Lưu đồ giả thuật ..............................................................................................43

B-Chương trình ...................................................................................................48

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN...........................................................................................77

I – Kết luận ..............................................................................................................77

II- Phương án phát triển đề tài ...............................................................................77

III - Tài liệu tham khảo ...........................................................................................78

Đô án môn học 2 GVHD: NGUYỄN VĂN HIỆP

SVTH: LÂM QUÍ LONG - 5 -

Chương I : LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Chúng ta có thể sử dụng nhiều loại linh kiện khác nhau để chế tạo nên một chiếc đồng

hồ số như :

Dùng IC số

Dùng vi điều khiển ( AT89S52 )

Dùng IC số thì kết quả không thể chính xác được vì sai số do nhiều IC tạo nên. Vì

thế em đã lựa chọn phương án dùng AT89S52. với lựa chọn này ta có 2 phương án

nhỏ ở bên trong :

Phương án 1: dùng ngắt và timer có sẵn trong AT89S52

Phương án 2: dùng bộ định thời gian thực của hãng Dallas ( DS12887 )

Sau khi cân nhắc em lựa chọn phương án 2 là vì nếu dùng ngắt và timer trong

AT89S52 thì kết quả có độ chính xác thấp. Khi mất điện thì ta phải cài lại thời gian

cho nó ( điều này không khả thi ) . Ngược lại, khi dùng DS12887 thì dù mất điện

chúng ta cũng không phải cài lại thời gian cho đồng hồ và độ chính xác mang lại là

khá cao.

Sau đây là sơ đồ khối của mạch :

Khối dao động Khối xử lý

trung tâm

Khối điều

khiển

Khối lưu trữ

thời gian thực

Khối nguồn

Khối chuông

Khối hiển thị

Đô án môn học 2 GVHD: NGUYỄN VĂN HIỆP

SVTH: LÂM QUÍ LONG - 6 -

1. KHỐI DAO ĐỘNG :

Có thể tạo dao động bằng mạch RC nhưng độ chính xác không cao.

Dùng thạch anh 12MHz ( có thể ở tần số khác ) để tạo dao động cho vi điều khiển

và đây cũng là thiết đặc

mặc định của nhà sản xuất.

Tần số dao động của vi điều khiển: fvdk = fthach anh/12

Như vậy lúc này vi điều khiển hoạt động ở tần số 1MHz ( T=1us ).

2. KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM :

Dùng vi điều khiển AT89S51 hoặc AT89S52 vì có thể giao tiếp với DS12887 và có

giá rẻ

Phương án thay thế :

Dùng PIC 16F887 nhưng giá thành cao, không thể giao tiếp với DS12887 mà chỉ có

thể giao tiếp với DS1307

3. KHỐI LƯU TRỮ THỜI GIAN THỰC

Dùng DS12887 của hãng Dallas vì nó có khả năng lưu trữ thời gian thực khi mất

điện, không sợ mất dữ liệu.

Phương án thay thế:

Dùng timer có sẵn trong vi điều khiển → giá thành của mạch sẽ thấp hơn nhiều

nhưng độ chính xác không

cao và phải nạp lại thời gian cho timer nên rất bất tiện.

Dùng DS1307 nếu dùng PIC 16f887

4. KHỐI ĐIỀU KHIỂN :

Dùng các nút nhấn thường hở ( thường đóng ) để chỉnh giờ và hẹn giờ.

5. KHỐI CHUÔNG :

Dùng loa

6. KHỐI HIỂN THỊ :

Dùng led ma trận 2 màu xanh đỏ để hiện thị kim đồng hồ

7. KHỐI NGUỒN :

Dùng máy biến áp có tỉ số vòng dây W1/W2 = 220/5 = 44 .Tiếp đó ta chỉnh lưu toàn

kỳ dùng cầu chỉnh lưu..

Dòng ra vào khoảng 1000 mA

Đô án môn học 2 GVHD: NGUYỄN VĂN HIỆP

SVTH: LÂM QUÍ LONG - 7 -

Chương II :

GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ THIẾT

KẾ MẠCH

A. KHỐI LƯU TRỮ THỜI GIAN THỰC ( DS12887 )

1. giới thiệu linh kiện.

a. Khảo sát sơ đồ chân của DS12C887 – Chức năng từng chân.

AD0-AD7 – Bus đa hợp địa chỉ/ dữ liệu

NC – Bỏ trống

MOT - Lựa chọn loại bus

CS – Ngõ vào lựa chọn RT C

AS – Chốt địa chỉ

R/W – Ngõ vào đọc/ghi

DS – Chốt dữ liệu

RESET\ - Ngõ vàoReset

IRQ\ - Ngõ ra yêu cầu ngắt

SQW – Ngõ ra sóng vuông

VCC – Nguồn cung cấp +5 Volt

GND – Mass

Thông số cơ bản của DS12887

Vùng điện áp hoạt động : 4,5V- 5,5V

Dòng tiêu thụ tối đa : 15mA

Vùng nhiệt độ hoạt động : 00

C - 700

C

Vùng nhiệt độ bảo quản : -400

C – 70 0

C

Chức năng của các chân :

GND, VCC: Nguồn cung cấp cho thiết bị ở những chân trên. VCC là điện áp ngõ

vào +5 volt. Khi điện áp 5 volts được cung cấp đúng chuẩn, thiết bị được truy cập đầy

đủ và dữ liệu có thể đọc và ghi. Khi Vcc thấp hơn 4.25 volts, qúa trình đọc và ghi bị

cấm. Tuy nhhiên, chức năng giữ thời gian vẫn được tiếp tục không bị ảnh hưởng bởi

điện áp bị sụt giảm bên ngoài. Khi VCC rớt xuống thấp hơn 3V, RAM và bộ giữ giờ

được chuyển sang nguồn năng lượng bên trong. Chức năng giữ thời gian duy trì độ

chính xác vào khoảng ±1 phút/tháng ở nhiệt độ 250

C bất chấp điện áp ở ngõ vào chân

Vcc.

MOT (Mode Select): Chân MOT là chân có tính linh hoạt để lựa chọn giữa hai loại

bus. Khi được nối lên VCC, bus định thời Motorola được chọn lựa. Khi được nối xuống