1

ĐỒ ÁN 2

MẠCH ĐỒNG HỒ ĐIỆN TỬ
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐỒNG HỒ ĐIỆN TỬ
1.1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI…………………………………..1
1.2 Sơ đồ khối…………………………………..2
Chương 2. Lựa chọn linh kiện và thiết kế mạch…………………3
2.1 Lựa chọn linh kiện…………………………………..3

2.1.1 Vi điều khiển pic 16f877a…………………………………..3
2.1.2 Màn hình LCD 16*2…………………………………..7
2.1.3 IC thời gian thực…………………………………..9
2.1.4 Các linh kiện khác…………………………………..12
2.2 Thiết kế các khối mạch…………………………………..12
2.2.1 Khối nguồn 5v…………………………………..12
2.2.2 Khối vi điều khiển 16f 877a…………………………………..14
2.2.3 Khối nút nhấn…………………………………..15
2.2.4 Khối thời gian thực DS 1307…………………………………..16
2.2.5 Khối hiện thị LCD…………………………………..17
2.2.6 Khối còi báo…………………………………..18
Chương 3: Thiết kế nguyên lý và thi công mạch…………………..19
3.1 Thiết kế mạch nguyên lý…………………………………..19


2

ĐỒ ÁN 2

3.2 Thiết kế mạch in và thi công mạch…………………………..19

́ NHÂN
́


4

ĐỒ ÁN 2

Hình 1: Sơ đồ khối mạch.

Mô tả các khối:
+ Khối nút nhấn gồm 4 nút nhấn để đặt, hiệu chỉnh và hẹn thời gian.
+ Khối hiển thị là LCD.
+ Khối vi sử lý là khối dùng vi điều khiển PIC16F877A điều khiển toàn bộ các hoạt
động chính của mạch : nhận tín hiệu điều khiển của khối điều chỉnh nút nhấn và tìn
hiệu của từ con thời gian thực xuất ra khối hiển thị và chuông báo.
+ Khối còi báo là một chuông hoặc còi điện để báo hẹn giờ.
+ Khối RTC thời gian thực là DS1307.


ĐỒ ÁN 2

5

CHƯƠNG 2 : LỰA CHỌN LINH KIỆN VÀ THIẾT KẾ MẠCH.
2.1. LỰA CHỌN LINH KIỆN
2.1.1. VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A
PIC là vi điều khiển do hãng General Intrusment đặt tên viết tắt là “Programable
Intellegent Computer”, tạm dịch là “ Máy tính thông minh khả trình”
Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx có độ dài 14 bit với tập lệnh gồm 35 lệnh.


7

Hình 3: Sơ đồ chân của PIC16F877A
Chức năng các chân của vi điều khiển PIC16F877A:
- Chân OSC1/CLK1(13): Ngõ vào kết nối với dao động thạch anh hoặc ngõ
vào nhận xung clock từ bên ngoài.
- Chân OSC2/CLK0(14): Ngõ ra dao động thạch anh hoặc ngõ cấp xung
clock.
- Chân MCLR /Vpp(1) Có 2 chức năng:
MCLR : Ngõ vào reset tích cực ở mức thấp.
Vpp: Ngõ vào nhận điện áp lập trình khi lập trình cho pic.
- Chân RA0/AN0(2), RA1/AN1(3), RA2/AN2 có 2 chức năng:
RA0, 1, 2: Ngõ vào xuất/nhập số.
AN0, 1, 2: Ngõ vào tương tự của kênh 0, 1, 2.
- Chân RA2/AN2/VREF-/VREF+(4): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh
thứ 2/ ngõ vào điện áp chuẩn thấp bộ AD/ ngõ vào điện áp chuẩn cao bộ AD.
- Chân RA3/AN3/VREF+(5): xuất nhập số/ ngõ vào kênh tương tự 3/ ngõ vào
điện áp chuẩn(cao) của bộ AD.
- Chân RA4/TOCK1/C1OUT(6): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên ngoài


8

ĐỒ ÁN 2

cho TIMER0/ ngõ ra bộ so sánh 1.
- Chân RA5/AN4/ SS /C2OUT(7): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 4/
ngõ vào lựa chọn SPI phụ/ ngõ ra bộ so sánh 2.
- Chân RB0/INT(33): xuất nhập số/ ngõ vào tín hiệu ngắt ngoài.

song song/ ngõ vào tương tự kênh 7.
- Chân VDD(11, 32) và VSS(12, 31): là chân nguồn của Pic.
- 40 chân trên được chia thành 5 PORT, 2 chân cấp nguồn, 2 chân GND, 2 chân
thạch anh và một chân dùng để RESET vi điều khiển.
- 5 port của PIC16F877A bao gồm :
+ PORTB : 8 chân
+ PORTD : 8 chân
+ PORTC : 8 chân
+ PORTA : 6 chân
+ PORT E : 3 chân
Sơ đồ khối của vi điều khiển PIC16F877A:


ĐỒ ÁN 2

10

Hình 4: Sơ đồ khối PIC16F877A
2.1.2. Màn hình LCD16x2


ĐỒ ÁN 2

11

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại màn hình LCD, tùy vào nhu cầu sử dụng
vào yêu cầu của mỗi người mà ta chọn loại LCD cho phù hợp. Ở mạch đồng hồ
điện tử ta chon LCD16x2.
Sau đây là hình ảnh thực tế của LCD16x2:


Chân 16 : K GND cho đèn nền.
2.1.3. IC THỜI GIAN THỰC DS1307


13

ĐỒ ÁN 2

DS1307 là chip thời gian thực hay RTC (Read time clock). Chip này có 7 thanh ghi
8 bit mỗi thanh ghi này chứa : Thứ , ngày, tháng, năm, giờ , phút, giây. Đây là một
IC tích hợp cho thời gian bởi vì tính chính xác về thời gian tuyệt đối cho thời gian :
Thứ, ngày,tháng, năm, giờ, phút, giây. DS1307 là chế tạo bởi Dallas. Ngoài
ra DS1307 còn chứa 1 thanh ghi điều khiển ngõ ra phụ và 56 thanh ghi trống các
thanh ghi này có thể dùng như là RAM. DS1307 được đọc thông qua chuẩn truyền
thông I2C nên do đó để đọc được và ghi từ DS1307 thông qua chuẩn truyền thông
này. Nên cấu tạo bên ngoài nó rất đơn giản.

Hình 7: IC thời gian thực DS1307.


ĐỒ ÁN 2

14

Hình 8: Các chân của IC DS13077
Chip này có 8 chân và chúng ta hay dùng là dạng Dip và các chân nó được mô tả
như sau :
+ X1 và X2 là đầu vào dao động cho DS1307. Cần dao động thạch anh 32.768Khz.
+ Vbat là nguồn nuôi cho chip. Nguồn này từ ( 2V- 3.5V) ta lấy pin có nguồn 3V.
Đây là nguồn cho chip hoạt động liên tục khi không có nguồn Vcc mà DS1307 vẫn

2.2. THIẾT KẾ CÁC KHỐI MẠCH
2.2.1. KHỐI NGUỐN 5V
Ta dùng IC ổn áp LM7805 để cấp nguồn 5V cho mạch theo nguyên lý. Chân 1 là
chân cấp nguồn vào, chân 2 nối đất, chân 3 là chân ngõ ra điện áp 5vdc. Từ đó ta
thiết kế được sơ đồ nguyên lý của khối nguồn 5V sau:


ĐỒ ÁN 2

16

Hình 10: Khối nguồn 5V

Hình 11: Sơ đồ các chân của LM7805.
Thông số kỹ thuật của LM7805:
- Công suất cực đại:2W. Dòng cực đại 1A.
- Một số điểm lưu ý khác:
- Áp lối ra có thể đạt giá trị nào đó trong khoảng 4.8--5.2 V. Nếu đo được áp là
4.85V thì không nên nói là IC bị hỏng. 7805 là ic ổn áp 5V cho ra điện áp 5VDC,
78xx là loại dòng IC dùng để ổn định điện áp dương đầu ra với điều kiện đầu vào
luôn luôn lớn hơn đầu ra 3V.
2.2.2. KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A


17

ĐỒ ÁN 2

Sử dụng vi xử lý PIC16F877A. Với thạch anh giao động 20Mhz để tạo xung nhịp
cho PIC. Nút nhấn K1 reset chip. Tụ C6 10u làm tụ Reset tự động cho vi xử lý khi

thông qua giao thức chuẩn I2C với 2 dây.


ĐỒ ÁN 2

19

Hình 14: Khối thời gian thực.
2.2.5. KHỐI HIỂN THỊ LCD.
Màn hình LCD 16X2 ở chế độ 4 bít kết nối và được điều khiển bơi vi xử lý. Các
chân 15 và 16 được cấp nguồn và cấp mass để sáng nên cho LCD. Biến trở 10K
được dùng để chỉnh độ tương phản của màn hình. Màn hình giúp hiển thị các ký tự
cơ bản trong bảng mã ASCII với 2 dòng và 16 cột.


20

ĐỒ ÁN 2

Hình 15: Khối hiển thị LCD.
2.2.6. KHỐI CÒI BÁO
Sử dụng còi báo LS1 buzzer để phát ra âm thanh, được cấp nguồn điều khiển bởi
Q1 C1815. Q1 dùng để nâng dòng điều khiển lên đến 1A, điền trở R3 là điện trở
phân cực cho Q1. Khi Q1 dược kích đẫn sẽ cấp nguồn cho còi báo. Vi điều khiển sẽ
phải cấp tín hiệu điều khiển mức cao thồng qua điện trở phân cự R3 để kích Q1 dẫn.
Dòng của Q1 C1815 có thể lên đến 50mA; Hệ số khuêch đại là 120
Vậy để C1815 dẫn bảo hòa thì Ib=Icmax/beta ; =50/120=0.41mA.
Điện trở Rb được tín Rb=Vbe/Ib ; =(5-0.7)/4.2=10k.



ĐỒ ÁN 2

23

Hình ảnh sau khi thi công:

Hinh 19: Mạch đồng hồ điện tử sau khi thi công


24

ĐỒ ÁN 2

CHƯƠNG 4: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ KẾT LUẬN
BẮT ĐẦU
KHỞI TẠO LCD

HIỂN THỊ MÀN HÌNH GIỚI THIỆU
TẠO THỜI GIAN TRỄ GIỚI THIỆU
NHẤN CHỈNH THỜI GIAN

Đ
S
ĐỌC THỜI GIAN TỪ RTC
CHUYỂN ĐỔI GIÁ TRỊ THỜI GIAN
HIỂN THỊ THỜI GIAN LÊN LCD
GIÂY THAY ĐỔI

Đ
S


4.3 ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN
Đồ án 2 là một bài tập lớn giúp cho sinh viên có thể phát triển tư duy,
sáng tạo và học thêm nhiều kiến thức
Mạch đồng hồ điện tử được sử dụng rộng rãi trong đời sống với tốc độ
phát triển kĩ thuật như hiên nay mạch đồng hồ điện tử sẽ ngày càng hoàng
chỉnh hơn ví dụ là có thêm báo nhiệt độ , áp suất, chống cháy….