LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nước ta phát triển rất mạnh mẽ và
nhanh chóng, để đạt được kết quả này thì có sự đóng góp rất của ngành kĩ thuật điện tử, kĩ
thuật vi xử lý.
Với sự phát triển như vũ bão hiện nay thì kĩ thuật điện-điện tử, kĩ thuật vi xử lý đang xâm
nhập vào tất cả các ngành khoa học – kĩ thuật khác và đã đáp ứng được mọi nhu cầu của
người dân. Sự ra đời của các vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh ,khả năng lập
trình ngày càng cao đã mang lại những thay đổi sâu sắc trong ngành kỹ thuật – điện tử.
Để bước đầu làm quen dần với vi điều khiển, chúng em đã được các thầy cô giáo
trong khoa giao cho đồ án môn học với đề tài: “Thiết kế, chế tạo đồng hồ led công cộng
sử dụng pin năng lượng mặt trời”.
Trong thời gian nghiên cứu và làm đồ án dựa vào kiến thức đã được học ở trường, qua
một số sách, tài liệu có liên quan cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy Phạm Tuấn Tài
và thầy Lê Quang Dũng nên đồ án của chúng em đã hoàn thành. Trong quá trình thực
hiện đề tài, mặc dù chúng em đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi sai xót. Vì vậy
chúng em rất mong được sự đóng góp của thầy cô và các bạn để giúp đề tài phát triển
thêm.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Tuấn
Trần Văn Toàn
1
MỤC LỤC
MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Một số hình ảnh thực
tế…… 10
Hình 2: Một mặt bảng led hiển thị đồng hồ 12
Hình 3: Mô hình cơ khí được vẽ mô phỏng bằng inventer 13
Hình 4: Sơ đồ tổng quát hệ thống đồng hồ thời gian thực 14
Hình 5: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 14
Hình 6: Sơ đồ nguyên lý khối thời gian thực 15

Hình 32: Hình ảnh led…………………………………………………………………….…….50
Hình 33: Sơ đồ chân IC ULN2803…………………………………………………….………51
Hình 34: Mô hình thực tế 55
3
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Các tính năng đặc biệt của 89C51………………………………………………… 26
Bảng 2: Thanh ghi trạng thái chương trình………………………………………………… 29
Bảng 3: Ưu tiên ngắt…………………………………………………………………………….31
Bảng 4: Cho phép và cấm ngắt(IE)……………………………………………………………32
Bảng 5: Các cờ ngắt………………………………………………………………………….…32
Bảng 6: các vecto ngắt……………………………………………………………………….…33
Bảng 7: Điện trở suất của vật liệu…………………………………………………………….43
Bảng 8: Bảng thông số hoạt động của IC…………………………………………………….52
DANH MỤC CÔNG THỨC
(1)Công thức định luật Ôm 41
(2) Công thức tính công suất thất thoát 44
(3) Công thức tính điện trở dây dẫn……………………………… 45
(4) công thức tính trở kháng vi phân 45
(5)công thức sự phụ thuộc nhiệt độ………………… 46
(6)Công thức tính điện trở chất bán dẫn 47
(7)công thức tính cảm kháng cuộn dây 47
4
(8) công thức tính điện dung… 48
CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 Tổng quan đề tài
Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng là đánh dấu
một cột mốc rất quan trọng. Từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng ngày càng
nhiều , nhất là trong vài thế kỷ gần đây. Trong cơ cấu năng lượng hiện nay,chiếm phần
chủ yếu là năng lượng tàn dư sinh học than đá,dầu mỏ,khí tự nhiên. Kế là năng lượng
nước thủy điện,năng lượng hạt nhân, năng lượng sinh khối (bio.gas, …) năng lượng mặt

dụng tốt nhất. mặt trời đã xuất hiện cách đây 5 tỷ năm và tiếp tục thêm 5 tỷ năm nữa, quá
đủ cho loài người. Chúng ta đang tìm các công nghệ sử dụng dạng năng lượng này một
6
cách hiệu quả nhất, do đây là năng lượng sạch, rất than thiện vơi môi trường. Đây thực sự
là nguồn tài nguyên khổng lồ. Cơ quan năng lượng quốc tế dự báo khai thác năng lượng
của 33 trong số 48 nhà sản xuất dẩu mõ hàng đầu thế giới đang giảm. Điều đó đang thành
hiện thực.
Không chỉ có đỉnh sản lượng dầu mõ, hiện nay còn có đỉnh than đá, đỉnh khí tự
nhiên, và đỉnh uranium. Tất cả các nguồn tài nguyên này đều có giới hạn, không thể khai
thác mãi mãi. Điều đó có nghĩa là những người tin tưởng vào năng lượng hạt nhân có thể
bị sốc, năng lượng hạt nhân từng được coi là nguồn thay thế hửu hiệu cho nhiên liệu tàn
dư sinh học, nhưng mọi người phải đối mặt với cùng một vấn đề. Nếu tất cả đều chuyển
sang năng lượng hạt nhân, tốc độ tiêu thụ uranium sẽ tăng nhanh, chưa kể các nguy cơ về
an toàn hạt nhân do đó chúng em muốn ứng dụng vào những vật dụng thực tế và cần thiết
cho con người, qua quá trình tìm hiểu em nhận thấy đồng hồ là một vật dụng không thể
thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Giúp chúng ta biết được thời gian để chúng ta có thể
sắp xếp công việc ,vui chơi,nghỉ ngơi 1 cách hiệu quả nhất. Với vốn kiến thức đã được
học kết hợp với thực tiễn chúng em nhận thấy đề tài:“ Thiết kế,chế tạo đồng hồ led công
cộng sử dụng pin năng lượng mặt trời”. Rất phù hợp với khả năng của chúng em và có
tính áp dụng vào thực tiễn cao nên chúng em đã chọn đề tài trên để hoàn thiện đồ án tốt
nghiệp của mình.
1.2. Mục tiêu đề tài
Thiết kế chế tạo đồng hồ led sử dụng pin năng lượng mặt trời có khả năng chịu
đựng các yếu tố về môi trường.
Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của đề tài có khả năng ứng dụng vào thực tiễn.
Giúp sinh viên hiểu biết hơn về công dụng và cách sử dụng của một số linh kiện
đặc biệt là hiểu rõ về vi điều khiển.
Giúp sinh viên có khả năng nghiên cứu và làm việc độc lập cũng như theo nhóm.
Tìm hiểu và biết được cấu tạo,nguyên lý hoạt động của đồng hồ led hiển thị số sử dụng
pin năng lượng mặt trời. Biết được cấu tạo và nguyên lý hoạt động cũng như ứng dụng

Trong sản phẩm này chúng em lựa chọn mô hình cơ khí có cơ cấu hình hộp chữ
nhật với hai mặt chính hiển thị đồng hồ led.
Dựa vào cách bố trí, sắp xếp led trong bảng hiển thị của hai mặt với các khoảng cách như
trên hình vẽ:
Hình 2: Một mặt bảng led hiển thị đồng hồ
10
11
Hình 3: Mô hình cơ khí được vẽ mô phỏng bằng inventer
Kích thước mặt hiển thị led là 700x350(mm) các led đơn được ghép với nhau
thành led 7 thanh, khoảng cánh giữa 2 led đơn liền nhau là 15mm, khoảng cách giữa 2 led
7 thanh giờ, phút liền nhau là 35mm, khoảng cách giữa giờ và phút là 60mm,
Từ những yêu cầu tính toán trên chúng em quyết đinh đưa ra mô hình là một khối hình
hộp chữ nhật hai mặt hiển thị đồng hồ led có kích thước 700x350x150(mm)
Mô hình có chiều cao là 1,5m có khả năng chịu đựng và đảm bảo độ đứng vững
của đồng hồ
12
2.3 Thiết kế phần điều khiển
2.3.1 Phần Cứng
2.3.1.1 Sơ đồ khốiHình 4: Sơ đồ tổng quát hệ thống đồng hồ thời gian thực
2.3.1.2 Khối nguồn
Hình 5: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn
13
KHỐI PHÍM
NHẤN
KHỐI HIỂN
THỊ
KHỐI ĐỆMKHỐI ĐIỀU

-Nguồn cung cấp được đưa vào chân 20 và 40 của IC 89C51.Điện áp 12VDC từ
nguồn qua IC7805 để ghim điện áp xuống còn 5VDC dùng để nuôi cho khối điều khiển
và khối hiển thị.
-Dữ liệu giờ, phút có sẵn trong DS 1307, Vi điều khiển giao tiếp với DS 1307
thông qua chuẩn truyền thông I2C. Vi điều khiển sẽ truy nhập vào các ngăn nhớ giờ, phút
của DS1307, đọc dữ liệu giờ, phút này và xuất hiển thị ra khối hiển thị.
-Mặt khác, tín hiệu từ các phím nhấn đưa vào VĐK để hiệu chỉnh giờ, phút.
2.3.1.6 Khối đệm
Hình 9: Sơ đồ nguyên lý khối đệm
-Khối đệm có tác dụng nhận dữ liệu từ vi điều khiển, kích dòng cho bảng hiển thị,
gồm 4 IC ULN2803.
-Các chân đầu của IC ULN2803 sẽ được kết nối vào 8 chân dữ liệu của các led
tương ứng.
17
2.3.1.7 Khối hiển thị
Hình 10: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị
-Khối hiển thị nhận dữ liệu từ vi điều khiển qua khối đệm hiển thị giá trị giờ,phút.
-Khối hiển thị gồm: led và bảng hiển thị.
18
2.3.2 Mạch nguyên lý
Hình 11: Sơ đồ mạch nguyên lý
19
2.3.3 Mạch board hoàn chỉnh
Hình 12: Mạch bo hoàn chỉnh
20
2.3.4 Các linh kiện sử dụng
2.3.4.1 Vi điều khiển AT89C51
Hình 13: Sơ đồ khối của AT89C51
AT89C51 là vi điều khiển do Atmel sản xuất, chế tạo theo công nghệ CMOS có
các đặc tính như sau:

tắt, ngõ ra Port 0 nối lên Vcc thông qua FET và có thể kéo xuống mức 0 khi kết nối với
tín hiệu ngoài. Khi ghi mức logic 0 ra Port 0, ngõ ra Q của bộ chốt ở mức 1 nên
FET dẫn, ngõ ra Port 0 được nối với GND nên luôn ở mức 0 bất kể ngõ vào. Do đó, để
đọc dữ liệu tại Port 0 thì cần phải set bit tương ứng.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 0 phải được set mức logic 1 trước đó.
Chức năng địa chỉ / dữ liệu đa hợp: khi dùng các thiết kế lớn, đòi hỏi phải sử
dụng bộ nhớ ngoài thì Port 0 vừa là bus dữ liệu (8 bit) vừa là bus địa chỉ (8 bit thấp).
Ngoài ra khi lập trình cho AT89C51, Port 0 còn dùng để nhận mã khi lập trình và xuất mà
khi kiểm tra .
Port 1:

Hình 16 : Cấu trúc Port 1
Không dùng FET mà dùng điện trở kéo lên nên khi thiết kế không cần thiết phải
thêm các điện trở ngoài. Khi dùng ở chế độ IO, cách thức hoạt động giống như Port 0
(nghĩa là trước khi đọc dữ liệu thì cần phải set bit tương ứng).
Port1 (chân 1 – 8) chỉ có một chức năng là IO, không dùng cho mục đích khác
(chỉ trong 8032/8052/8952 thì dùng thêm P1.0 và P1.1 cho bộ định thời thứ 3). Tại Port 1
đã có điện trở kéo lên nên không cần thêm điện trở ngoài.
23
Port 1 có khả năng kéo được 4 ngõ TTL và còn dùng làm 8 bit địa chỉ thấp trong
quá trình lập trình hay kiểm tra.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 1 phải được set mức logic 1 trước đó
Port 2:

Hình 17 : Cấu trúc Port 2
Port 2 (chân 21 – 28) là port có 2 chức năng:
- Chức năng IO (xuất / nhập): có khả năng kéo được 4 ngõ TTL.
- Chức năng địa chỉ: dùng làm 8 bit địa chỉ cao khi cần bộ nhớ ngoài có địa chỉ
16 bit. Khi đó, Port 2 không được dùng cho mục đích IO.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 2 phải được set mức logic 1 trước đó.

RXD
TXD
INT0
INT1
T0
T1
WR
RD
Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.
Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.
Ngõ vào ngắt cứng thứ 0.
Ngõ vào ngắt cứng thứ 1.
Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ 0.
Ngõ vào của TIMER/ COUNTER thứ 1.
Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.
Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoŕi.

Trích đoạn (1)Công thức định luật Ôm (3) Công thức tính điện trở dây dẫn……………………………… (4) công thức tính trở kháng vi phân

---