KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐÔ ÁN MỨC 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Hưng Yên, ngày

tháng

năm 2012

Giáo Viên

GVHD : Vũ Văn Chiến



tháng

năm 2012

Giáo Viên

GVHD : Vũ Văn Chiến

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát

Trang 2


KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐÔ ÁN MỨC 2

MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................................................................. 3
LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................................................................... 5
PHẦN I: MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 6

I. KHÁI QUÁT VẤN ĐỀ............................................................................................................6
II. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI..............................................................................7
PHẦN II : NỘI DUNG............................................................................................................................................ 8
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT............................................................................................................... 8


thạch anh là 455Khz.
Tần số sóng mang = Tấn số dao động / 12 = 455/12 = 38KHZ
GVHD : Vũ Văn Chiến

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát

Trang 3


KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐÔ ÁN MỨC 2

+ Do đầu ra của IC có dòng rất bé nên ta phải dùng thêm bộ khuyếch đại tín
hiệu của nó lên nên dùng con A1013. Hay ta có thể khuếch đại tín hiệu dùng
mạch Dalington cũng được (hệ số khuếch đại lớn)
+ Mã hóa các phìm được lắp theo kiểu ma trận. Cái này được lắp theo sơ đồ
trong datasheet!................................................................................................39
5.4. Mạch thu hồng ngoại
Sơ đồ mạch nguyên lý
..........................................................................................................................39
I. THIẾT KẾ MẠCH NHIỆT ĐỘ.............................................................................................40

1.1.Sơ đồ khối..................................................................................................40
1.2.Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động...................................................41
1.3.Nguyên lý hoạt động..................................................................................41
1.4.Lưu đồ thuật toán......................................................................................42
II. THIẾT KẾ MẠCH ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC ..........................................................43

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát

Trang 4


KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐÔ ÁN MỨC 2

2.6.Chương trình đồng hồ thời gian thực........................................................64

LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại ngày nay khi nhân loại đang trải qua những bước tiến vượt bậc về
khoa học công nghệ ,thì nghành điện tử cũng có những bước tiến đặc biệt quan
trọng đặc biệt trong lĩnh vực vi điều khiển. Các bộ vi xử lí ngày càng hoàn thiện và
phát triển được sử dụng trong hầu hết các hệ thống điều khiển tử động trong công
nghiệp, khoa học kỹ thuật, cũng như trong các thiết bị dân dụng. Chính nhờ vai trò
chức năng vai trò của vi xử lí đã đem lại ưu điểm, nhiều tính năng đặc biệt cho các
hệ thống điều khiển thay thế con người trong công việc yêu cầu phức tạp và đòi hỏi
kỹ thuật cao.
Ngày nay các nhà nghiên cứu không ngừng nghiên cứu các hệ thống điều
khiển và sử dụng vi xử lí để thay thế và cũng chính vì thế đã thúc đảy vi xử lí phát
triển và ngày càng hoàn thiện hơn với yêu cầu điều khiển hiện nay.
Qua quá trình học tập và rèn luyện chúng em cũng đã được làm quen với một số
IC vi xử lí với những chức năng, ứng dụng rộng rãi trong thực tế.Để áp dụng tính
năng đặc biệt đó của vi xử lí vào thực tiễn thì nhóm chúng em đã nghiên cứu và
thực hiện đồ án với đề tài: “ THIẾT KẾ . CHẾ TẠO LỊCH VẠN NIÊN ĐIỀU
KHIỂN TỪ XA”. Với mô hình này có thể giúp chúng ta có thể điều khiển hệ

thế nó được sử dụng trong nhiều thiết bị Điện - Điện Tử và ngày càng thể hiện
được bản chất ưu việt của mình. Điển hình là dòng IC 8051/8052.
Với sự ra đời của dòng IC mới đã làm thúc đẩy sự phát triển của những IC
thời gian thực như DS1307, DS12887…
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã góp phần nâng cao đời
sống của con người. Cũng chính vì thế mà mọi người cần phải biết chính xác ngày,
giờ để thu xếp việc làm cho hợp lý.
Xuất phát từ thực tiễn này chúng em đã đi đến quyết định “Thiết kế Chế
tạo Lịch vạn niên điều khiển từ xa”. Nhằm đáp ứng nhu cầu ham muốn học hỏi của
GVHD : Vũ Văn Chiến

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát

Trang 6


KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐÔ ÁN MỨC 2

bản thân, cũng như là góp phần nâng cao giá trị của những mạch điện tử trong đời
sống của con người.
II. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
Trong đồ án này chúng em sử dụng một con IC thời gian thực (DS1307) kết
hợp với vi điều khiển 80C51 để tạo thành giao diện I2C, 80C51 có nhiệm vụ
đọc/ghi (giờ, phút, giây, thứ, ngày…..thời gian báo thức) từ chip DS1307. Khi thời
gian báo thức trùng với thời gian thực thì loa sẽ phát ra âm thanh trong 1 phút,
đồng thời khi có tác động vào các nút điều chỉnh thì 89C51bắt đầu giãi mã tín hiệu

I.GIỚI THIỆU VỀ 89C51
• 1.1.Giới thiệu chung
IC vi điều khiển 8051(8951) thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau:
•
•
•
•
•
•
•
•
•

4Kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8951)
128 byte RAM
4 port I10 8 bit
Hai bộ định thời 16bit
Giao tiếp nối tiếp
64KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng
64KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng
1 bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bit đơn)
210bit được địa chỉ hoá

GVHD : Vũ Văn Chiến

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát

Trang 8

Processing Unit) bao gồm:
-

Thanh ghi tích luỹ A

-

Thanh ghi tích luỹ phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia.

-

Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit)

GVHD : Vũ Văn Chiến

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát

Trang 10


KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

-

Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word)

-


làm việc nó làm thay đổi nội dung của các thanh ghi.

GVHD : Vũ Văn Chiến

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát

Trang 11


KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐÔ ÁN MỨC 2

•
•
•
•
•
•

• 1.3.Chức năng các chân vi điều khiển.

Hình 1.2. Chức năng các chân của vi điều khiển
GVHD : Vũ Văn Chiến

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát


TXD

Dữ liệu phát cho port nối tiếp

P3.2

INTO

Ngắt 0 bên ngoài

P3.3

INT1

Ngắt 1 bên ngoài

P3.4

TO

Ngõ vào của Timer/Counter 0

P3.5

T1

Ngõ vào của Timer/Counter 1

P3.6

lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức thụ động (mức
cao).

f. ALE (Address Latch Enable):
Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bị làm việc với các xử lý
8585, 8088, 8086, 8051 dùng ALE một cách tương tự cho làm việc giải các kênh
các bus địa chỉ và dữ liệu khi port0 đựoc dùng trong chế độ chuyển đổi của nó: vừa
là bus dữ liệu vừa là bus thấp của địa chỉ, ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một
thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó các đường port0
dùng để xuất hoặc nhập dữ liểutong nửa sau chu kỳ của bộ nhớ.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể
được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8051(8951) là 12
MHz thì ALE có tần số 2MHz. Chỉ ngoại trừ khi thi hành lệnh MOVX, một xung
ALE sẽ bị mất. Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM
trong 8051(8951).
g. EA (External Access):
Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp
(GND). Nếu ở mức cao, 8051(8951) thi hành chương trình từ ROM nội trong
khoảng địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình được thi hành từ bộ nhớ
GVHD : Vũ Văn Chiến

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát

Trang 14


KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ


Trang 15


KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐÔ ÁN MỨC 2

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 được đọc và ghi thông qua giao diện nối tiếp
I2C nên cấu tạo bên ngoài rất đơn giản. DS1307 xuất hiện ở 2 gói SOIC và DIP có
8 chân như trong hình sau.

Hình 1.3. Hai gói cấu tạo của chip 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
- 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: nếu Vcc không được cấp nguồn nhưng VBAT được cấp thì DS1307
vẫn đang hoạt động (nhưng không ghi và đọc được).
- SQW/OUT: Đây là chân tạo ngõ ra xung vuông của DS1307 có 4 chế độ
1Hz, 4.096HZ, 8.192Hz, 32.768Hz... các chế độ này đuợc quy định bởi các bit của
thanh ghi Control Register (địa chỉ 0x07).
- SCL và SDA là đường giữ xung nhịp và đường dữ liệu của giao diện I2C mà
chúng ta sẽ tìm hiểu sau.
GVHD : Vũ Văn Chiến

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh

đề cơ bản đó là cấu trúc các thanh ghi và cách truy xuất các thanh ghi này thông
qua giao diện I2C
GVHD : Vũ Văn Chiến

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát

Trang 18


KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐÔ ÁN MỨC 2

Như đã trình bày, bộ nhớ DS1307 có tất cả 64 thanh ghi 8−bit được đánh địa
chỉ từ 0 đến 63 (từ 0x00h đến 0x3Fh). Tuy nhiên, thực chất chỉ có 8 thanh ghi đầu
là dùng cho chức năng “đồng hồ”, 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 (DATE), tháng (MONTH) và năm (YEAR). Việc ghi giá trị vào
7 thanh ghi này tương đương với việc “cài đặt” thời gian khởi động cho RTC. Việc
đọc giá từ 7 thanh ghi là quá trình đọc thời gian thực mà RTC tạo ra.

Hình 1.5. Tổ chức bộ nhớ trong DS1307
Vì 8 thanh ghi đầu tiên là quan trọng nhất trong hoạt động của DS1307,
chúng ta sẽ khảo sát các thanh ghi này một cách chi tiết. Trước hết hãy quan sát tổ
chức theo từng bit của các thanh ghi này trong hình sau:

GVHD : Vũ Văn Chiến

Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát

Trang 20


KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐÔ ÁN MỨC 2

hiển thị giờ là: 12h và 24h giờ, vì vậy bit thứ 6 được dùng để xác lập hệ thống giờ.
Nếu bit thứ 6 = 0 thì hệ thống 24h được chọn, khi đó 2 bit thứ 5 và thứ 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 nên cần 2 bit để mã hóa. Nếu bit thứ 6 = 1 thì hệ thống
12h được chọn. Với trường hợp này chỉ có 1 bit thứ 4 dùng mã hóa chữ số hàng
chục của giờ, bit thứ 5 chỉ buổi trong ngày (AM hoặc PM). Bit thứ 5 = 0 là AM và
bit thứ 5 = 1 là PM. Bit thứ 7 luôn bằng 0.
Thanh ghi thứ (DAY – ngày trong tuần): nằm ở địa chỉ 0x03h. 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. Các bit còn lại luôn bằng 0.
Thanh ghi ngày (DATE – ngày trong tháng): nằm ở địa chỉ 0x04h. Thanh
ghi DATE mang giá trị từ 1 đến 31, chỉ có 5 bit đầu tiên là có nghĩa. Các bit còn lại
luôn bằng 0.
Thanh ghi tháng (MONTH): nằm ở địa chỉ 0x05h. Thanh ghi MONTH
mang giá trị từ 1 đến 12, chỉ có 4 bit đầu tiên là có nghĩa. Các bit còn lại bằng 0.
Thanh ghi năm (YEAR): nằm ở địa chỉ 0x06h. Thanh ghi YEAR mang giá
trị từ 0 đến 99. Chip 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.
Thanh ghi điều khiển (CONTROL REGISTER): có địa chỉ là 0x07h, thanh
ghi CONTROL REGISTER được dùng để điều khiển tần số xung vuông ở ngỏ ra



Master (chip chủ): là chip khởi động quá trình truyền nhận, phát đi địa chỉ
của thiết bị cần giao tiếp và tạo xung giữ nhịp trên đường SCL.



Slave (chip tớ): là chip có một địa chỉ cố định, được gọi bởi Master và phục
vụ yêu cầu từ Master.



SDA (Serial Data): là đường dữ liệu nối tiếp, tất cả các thông tin về địa chỉ
hay dữ liệu đều được truyền trên đường này theo thứ tự từng bit một. Chú ý
là trong chuẩn I2C, bit có trọng số lớn nhất (MSB) được truyền đi trước
nhất.

GVHD : Vũ Văn Chiến

SVTH: Đào Thị An
Nguyễn Văn Linh
Nguyễn Thị Loát

Trang 22


KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐÔ ÁN MỨC 2




KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐÔ ÁN MỨC 2

 Một giao diện I2C có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau:
- Một chủ một tớ (one master – one slave)
- Một chủ nhiều tớ (one master – multi slave)
- Nhiều chủ nhiều tớ (Multi master – multi slave)
 Vài điều kiện cần biết khi thiết lập một giao tiếp I2C:
- Điều kiện START (gọi tắt là S): điều kiện START được thiết lập khi có
một sự chuyển đổi trạng thái từ cao xuống thấp tại SDA, khi SCL đang ở mức
cao (mức cao là 1, mức thấp là 0).
- Điều kiện STOP (gọi tắt là P): điều kiện STOP được thiết lập khi có một
sự chuyển đổi trạng thái từ thấp lên cao tại SDA, khi SCL đang ở mức cao.
- Điều kiện REPEAT START (bắt đầu lặp lại): khoảng giữa điều kiện
START và STOP là khoảng bận của đường truyền, các master khác không tác
động được vào đường truyền trong khoảng này. Trường hợp sau khi kết thúc
quá trình truyền/nhận mà master không gởi điều kiện STOP lại gởi thêm 1
điều kiện START gọi là REPEAT START. Khả năng này thường được dùng
khi master muốn lấy dữ liệu liên tiếp từ các Slaves.

Stop Start

Hinh1.6. Mô tả điều kiện START, STOP và REPEAT
- Bit ACK: dùng để báo hiệu dữ liệu đã được nhận, bit ACK được tạo ra tại thời
điểm xung clock thứ 9 bằng cách kéo chân SDA xuống mức thấp.
GVHD : Vũ Văn Chiến