Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
LỜI MỞ ĐẦU
Đất nước ngày một phát triển. Mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước phải dựa vào khoa học kỹ thuật. Vấn đề con người là vấn đề tiên quyết trong
việc có đạt được mục tiêu công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước hay không.
Để có đội ngũ nhân lực có trình độ, nắm vững kiến thức khoa học kỹ thuật thì
ngoài việc nâng cao chất lượng đào tạo lý thuyết còn cần những nội dung thực hành
thực tế để người học củng cố kiến thức lý thuyết đã được trang bị trên giảng đường,
đồng thời có kỹ năng xử lý những vấn đề mà thực tiễn đặt ra.
Để nhằm mục đích đó, trong chương trình đào tạo bậc đại học ngành Tự động
hóa tại Học viện KTQS có rất nhiều đồ án được giao cho sinh viên sau khi đã trải
qua những môn học trang bị kiến thức trên lớp nhằm giúp sinh viên tổng hợp lại
những kiến thức mà mình đã được trang bị. Đồ án xử lý tin là một trong số đó.
Với báo cáo được giao: “ Thiết kế đồng hồ thời gian thực sử dụng DS1307,
hiển thị trên 6 Led 7 thanh với các chế độ: Hiển thị thời gian, cài đặt giờ và cài
đặt báo thức” sau một thời gian tìm hiểu và thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của
Thầy Trịnh Mạnh Tuyên và Thầy Nguyễn Văn Xuân, nhóm chúng em đã hoàn
thành đồ án. Do trình độ còn hạn chế nên chắc chắn đồ án không tránh khỏi những
sai sót. Nhóm chúng em xin được các thầy sửa chữa, chỉ bảo để hoàn thiện tốt hơn.
Hà nội, ngày 10 tháng 05 năm 2011

Sinh viên nhóm 11 lớp ĐKTĐ K13
HVKTQS

1
Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG CỦA BORD MẠCH VI ĐIỀU KHIỂN
1.1. Khối vi xử lý trung tâm
a. CPU 89C51
Bộ vi điều khiển 8051 được hãng Intel cho ra mắt vào năm 1981,với 128 byte

* Các bộ đếm/định thời
* Các cổng vào ra

CPU
Bộ tạo dao
động
Điều khiển
ngắt
ROM
On - Chip
chương trình
Bus
điều khiển
4
Cổng vào /ra
Cổng nối
tiếp
RAM
On - Chip
ETC
Timer 1
Timer 2
Vào
bộ
đếm
Ngắt ngoài
P0 P1 P2 P3
Địa chỉ/ Dữ liệu
TXD RXD
3

Là các chân từ số 21 đến 28 trên 8051, kí hiệu các chân là P2.0, P2.1, … P2.7.
Có 2 công dụng, hoặc làm nhiệm vụ xuất/ nhập hoặc là byte địa chỉ cao của bus địa
chỉ 16 bit cho các thiết kế có bộ nhớ chương trình ngoài hoặc các thiết kế có nhiều
hơn 256 byte bộ nhớ dữ liệu ngoài. Port 2 cũng có điện trở pullup ở bên trong. Các
bộ đệm ngõ ra của port 2 có thể kéo hoặc cung cấp 4 ngõ vào TTL. Khi các mức 1
được viết vào các chân của port 2 thì chúng được dùng như các ngõ vào. Khi được
dùng như các ngõ vào các chân của port 2 cũng cung cấp dòng IIL do các điện trở
trong.
+ Port 3:
Các chân số 10 đến số 17 trên 8051, kí hiệu là P3.0, P3.1…P3.7 có 2 công
dụng. Dùng làm nhiệm vụ xuất / nhập và khi không làm nhiệm vụ này thì mỗi chân
của port 3 có các chức năng riêng như sau:
P3.0(RxD)- Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp
P3.1(TxD)- Chân phát dữ liệu của port nối tiếp
P3.2 ( ) - Ngõ vào ngắt ngoài 0
P3.3( )- Ngõ vào ngắt ngoài 1
P3.4(T0)- Ngõ vào của bộ định thời/đếm 0
P3.5(T1)- Ngõ vào của bộ định thời/đếm 1
P3.6()- Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7()- Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

5
Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
+ Chân PSEN :
Là chân cho phép bộ nhớ chương trình.8051 cung cấp cho ta 4 tín hiệu điều
khiển bus, chân là chân số 29. Đây là tín hiệu điều khiển cho phép ta truy xuất bộ
nhớ chương trình ngoài, nó thường được nối với chân cho phép xuất OE của ROM
để cho phép đọc các byte lệnh. Các mã nhị phân của chương trình hay opcode (mã
thao tác) được đọc từ EP-ROM, qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh
IR của 8051 để được giải mã. Tín hiệu ở logic 0 trong xuốt thời gian tìm -nạp

Hình 1.4: Mạch tạo dao động dùng thạch anh
Các tụ ổn định cũng được chọn theo yêu cầu, tần số thạch anh là 12MHz,
16MHz…tụ gốm có giá trị từ 27 đến 33pF, thường chọn là 33pF để ổn định làm
việc cho thạch anh.

7
Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
Ngoài mạch tạo dao động bằng thạch anh chúng ta cũng có thể tao một mạch
dao động dùng cổng logic.
Hình 1.5: Mạch tạo dao động dùng cổng lô-gic
CHƯƠNG 2
GIAO TIẾP IC VÀ IC THỜI GIAN THỰC DS1307
2.1. Giao tiếp IC

8
Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
Giao thức ưu tiên truyền thông nối tiếp được phát triển bởi Philips
Semiconductor và được gọi là bus IC. Vì nguồn gốc nó được thiết kế là để điều
khiển liên thông IC (Inter-Intergrated Circuit) nên nó được đặt tên là I2C. Tất cả các
chip có tích hợp và tương thích với IC đều có thêm một giao diện tích hợp trên Chip
để truyền thông trực tiếp với các thiết bị tương thích IC khác. Việc truyền dữ liệu
nối tiếp theo hai hướng 8 bit được thực thi theo 3 chế độ sau:
+ Chuẩn (Standard)—100 Kbits/sec
+ Nhanh (Fast)—400 Kbits/sec
+ Tốc độ cao (High speed)—3.4 Mbits/sec
Đường bus thực hiện truyền thông nối tiếp IC gồm hai đường là đường truyền
dữ liệu nối tiếp SDA và đường truyền nhịp xung đồng hồ nối tiếp SCL. Vì cơ chế
hoạt động là đồng bộ nên nó cần có một nhịp xung tín hiệu đồng bộ. Các thiết bị hỗ
trợ IC đều có một địa chỉ định nghĩa trước, trong đó một số bit địa chỉ là thấp có thể
cấu hình. Đơn vị hoặc thiết bị khởi tạo quá trình truyền thông là đơn vị Chủ và cũng

thanh ghi 8-bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm.
Ngoài ra DS1307 còn có 1 thanh ghi điều khiển ngõ ra phụ và 56 thanh ghi trống có
thể dùng như RAM. DS1307 xuất hiện ở 2 gói SOIC và DIP có 8 chân như trong
hình 2.1.
Hình 2.1. Sơ đồ chân DS1307
Các chân của DS1307 được mô tả như sau:
• X1 và X2: là 2 ngõ kết nối với 1 thạch anh 32.768KHz làm nguồn tạo
dao động cho chip.
• VBAT: cực dương của một nguồn pin 3V nuôi chip.

10
Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
• GND: chân mass chung cho cả pin 3V và Vcc.
• Vcc: nguồn cho giao diện I2C, thường là 5V và dùng chung với vi
điều khiển. Chú ý là nếu Vcc không được cấp nguồn nhưng VBAT được cấp thì
DS1307 vẫn đang hoạt động (nhưng không ghi và đọc được).
• SQW/OUT: một ngõ phụ tạo xung vuông (Square Wave / Output
Driver), tần số của xung được tạo có thể được lập trình. Như vậy chân này hầu như
không liên quan đến chức năng của DS1307 là đồng hồ thời gian thực.
• SCL và SDA là 2 đường giao xung nhịp và dữ liệu của giao diện I2C.
Cấu tạo bên trong DS1307 bao gồm một số thành phần như mạch nguồn,
mạch dao động, mạch điều khiển logic, mạch giao diện I2C, con trỏ địa chỉ và các
thanh ghi (hay RAM). Sử dụng DS1307 chủ yếu là ghi và đọc các thanh ghi của
chip này. Vì thế có 2 vấn đề cơ bản đó là cấu trúc các thanh ghi và cách truy xuất
các thanh ghi này thông qua giao diện I2C. Như đã trình bày, bộ nhớ DS1307 có tất
cả 64 thanh ghi 8-bit được đánh địa chỉ từ 0 đến 63 (từ 00H đến 3FH theo hệ
HexaDecimal). Tuy nhiên, thực chất chỉ có 8 thanh ghi đầu là dùng cho chức năng
“đồng hồ” (RTC) còn lại 56 thanh ghi bỏ trống có thể được dùng chứa biến tạm như
RAM nếu muốn. Bảy thanh ghi đầu tiên chứa thông tin về thời gian của đồng hồ bao
gồm: giây (SECONDS), phút (MINUETS), giờ (HOURS), thứ (DAY), ngày

+ Thanh ghi giờ (HOURS): có thể nói đây là thanh ghi phức tạp nhất
trong DS1307. Thanh ghi này có địa chỉ 02H. Trước hết 4-bits thấp của thanh ghi
này được dùng cho chữ số hàng đơn vị của giờ. Do DS1307 hỗ trợ 2 loại hệ thống
hiển thị giờ (gọi là mode) là 12h (1h đến 12h) và 24h (1h đến 24h) giờ, bit6 xác lập
hệ thống giờ. Nếu bit6=0 thì hệ thống 24h được chọn, khi đó 2 bit cao 5 và 4 dùng
mã hóa chữ số hàng chục của giá trị giờ. Do giá trị lớn nhất của chữ số hàng chục
trong trường hợp này là 2 (=10, nhị phân) nên 2 bit 5 và 4 là đủ để mã hóa. Nếu
bit6=1 thì hệ thống 12h được chọn, với trường hợp này chỉ có bit 4 dùng mã hóa chữ
số hàng chục của giờ, bit 5 chỉ buổi trong ngày, AM hoặc PM. Bit5 =0 là AM và
bit5=1 là PM. Bit 7 luôn bằng 0.
+ Thanh ghi thứ (DAY – ngày trong tuần): nằm ở địa chỉ 03H. Thanh
ghi DAY chỉ mang giá trị từ 1 đến 7 tương ứng từ Chủ nhật đến thứ 7 trong 1 tuần.
Vì thế, chỉ có 3 bit thấp trong thanh ghi này có nghĩa.

13
Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
Các thanh ghi còn lại có cấu trúc tương tự, DATE chứa ngày trong
tháng (1 đến 31), MONTH chứa tháng (1 đến 12) và YEAR chứa năm (00 đến 99).
Chú ý, DS1307 chỉ dùng cho 100 năm, nên giá trị năm chỉ có 2 chữ số, phần đầu của
năm do người dùng tự thêm vào (ví dụ 20xx).
Ngoài các thanh ghi trong bộ nhớ, DS1307 còn có một thanh ghi khác nằm
riêng gọi là con trỏ địa chỉ hay thanh ghi địa chỉ (Address Register). Giá trị củathanh
ghi này là địa chỉ của thanh ghi trong bộ nhớ mà người dùng muốn truy cập.

14
Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
Hình 2.4. Cấu trúc DS1307
2.3. Thuật toán giao tiếp IC giữa VĐK và DS1307
+ Điều kiện START và STOP
* START và STOP là những điều kiện bắt buộc phải có khi một thiết bị

Hình 2.6: Chế độ hoạt động của IC DS1307
+ DS1307có thể hoạt động ở 2 chế độ sau:
*Ở chế độ slave nhận (chế độ DS1307 ghi ): chuỗi dữ liệu và chuỗi
xung clock sẽ được nhận thông qua SDA và SCL. Sau mỗi byte được nhận thì 1 bit
ACKnowledge sẽ được truyền. Các điều kiện START và STOP sẽ được nhận dạng
khi bắt đầu và kết thúc 1 truyền 1 chuỗi, nhận dạng địa chỉ được thực hiện bởi phần
cứng sau khi chấp nhận địa chỉ của slave và bit một chiều.
* Chế độ slave phát ( chế độ DS1307 đọc ): byte đầu tiên slave nhận
được tương tự như chế độ slave ghi. Tuy nhiên trong chế độ này thì bit chiều lại chỉ
chiều chuyền ngược lại. Chuỗi dữ liệu được phat đi trên SDA bởi DS1307 trong khi
chuỗi xung clock vào chân SCL
+ Để làm việc với DS1307, ta thực hiện các bước như sau:
* START IC
* Ghi: 0DxH (Đây là địa chỉ của DS1307 do nhà sản xuất quy định trong
giao tiếp I2C) với: x=0: Ghi dữ liệu vào DS1307 x=1: Đọc dữ liệu vào DS1307

17
Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
* Ghi tham số x này vào, có nghĩa là việc tiếp theo là chúng ta ghi hay
đọc dữ liệu từ con DS1307 tùy vào giá trị x=0 (ghi dữ liệu) hay x=1 (đọc dữ liệu).
* Ghi vào địa chỉ thanh ghi cần ghi hoặc cần đọc (bảng đồ thanh ghi
của DS1307 này đã được giớ thiệu ở hình 3 & hình 4).
* Ghi hoặc đọc dữ liệu.
* STOP I2C
+ Một ví dụ minh họa cho việc đọc ghi
* Thanh ghi có địa chỉ 01H chứa Data về “phút”, muốn set phút vào
DS1307 chúng ta làm theo quy trình: START→Ghi: 0D0H→Ghi tiếp: 01H→Ghi
tiếp: <thông số cần cài đặt (BCD)> →Ghi tiếp hoặc STOP nếu chỉ muốn cài đặt thời
gian cho phút.
Hình 2.7: Chế độ Ghi của DS1307

21
Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
3.2. Lưu đồ thuật toán
+ Lưu đồ thuật toán chương trình.

22
Đọc DS1307
START
Set Flag=0?
Alram Flag =1?
Hiển Thị
Bật Alarm
Time=Alarm?
Quyét phím
Đúng
Đúng
Đúng
Sai
Sai
Sai
Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
Chương trình:
$mod51
TEMP DATA 37H
XUNG_NHAY DATA 38H ; XUNG 100ms
BIEN_NHAY DATA 39H ;0 = SANG TAT CA DEN , 1 = NHAY led TUONG UNG KHI set
GIAY DATA 40H
PHUT DATA 41H
GIO DATA 42H
DONVI_GIAY DATA 47H

LJMP MAIN
;===========================
;===========================
ORG 0BH
LJMP NGAT_TIME
;===========================
;===========================
ORG 030H
MAIN: ;reset tat ca cac bien
MOV GIAY,#0
MOV PHUT,#0
MOV GIO,#0
MOV BIEN_NHAY,#0
MOV XUNG_NHAY,#0
MOV FLAG_SET,#0
MOV R0,#0
MOV IE,#10001010B
MOV TMOD,#11H
MOV TL0,#LOW(-9216)
MOV TH0,#HIGH(-9216)
SETB TR0
MOV A,#0FFH
MOV LED_DATA,A
MOV DPTR,#BANGSO
CLR SCL
CLR SDA

24
Báo cáo thực tập ĐKTĐ K13 HVKTQS
NOP