Đồ án 1: Đề tài: Thiết kế đồng hồ thời gian thực .

--------------------------------------------------------------------------------------------

Trang 1

Đồ án 1: Đề tài: Thiết kế đồng hồ thời gian thực .

--------------------------------------------------------------------------------------------

Trang 2
Nội dung thiết kế:
Chương I : Giới Thiệu Chung.
Chương II : Các linh kiện chính được sử dụng trong mạch.
Chương III:Các khối mạch cần sử dụng và sơ đồ mạch hoàn chỉnh.
Chương IV: Chương trình phần mềm.
Chương V : Tổng kết. Lời nói đầu Ngày nay nhân loại đang trải qua những sự phát triển vượt về mọi mặt.Trong đó điện
tử, tự động hoá đóng một vai trò không nhỏ. Điện tử góp phần vào quá trình tự động hoá
mọi thứ giúp con người hiện đại hoá cuộc sống.

Vận dụng những kiến thức đã được học trong quá trình học tập ở trường nhóm em thực
hiện đồ án I này. Đồ án này được áp dụng chủ yếu dựa vào vi điều khiển. Mà thực tế là

Nội dung thiết kế 2
Lời nói đầu 2
Mục lục 3
Chương 1: Giới Thiệu Chung
1. Sơ lược
2. Sơ đồ khối

4
4
4

Chương 2: Các linh kiện chính được sử dụng trong mạch
1. Vi điều khiển ATMEGA16:
a. Giới thiệu chung.
b. Sơ đồ khối.
c. Sơ đồ chân.
d. Ý nghĩa của các chân
2. IC tạo nguồn ổn áp chuẩn 7805.
3. IC tạo thời gian thực DS1307.
4. LED 7thanh.

5
5
5
9
10
11
11
12
20 Đồ án 1: Đề tài: Thiết kế đồng hồ thời gian thực .

--------------------------------------------------------------------------------------------

Trang 4 Chương I : Giới Thiệu Chung
1) Sơ Lược:
Trong công nghệ điện tử vi xử lý, vi điều khiển là một thành phần quan trọng không
thể thiếu nó mang nhiều tính ưu việt: có thể thay thế một mạch điện phức tạp bằng một vi
mạch nhỏ gọn với chi phí thấp hơn, nhưng ứng dụng lại đa dạng và linh hoạt hơn, tiết
kiệm năng lượng hơn, tốc độ xử lý nhanh hơn,…

Để học tập tốt và hiểu sâu về môn học vi xử lý ngoài những kiến thức trên sách vở cần
có những ứng dụng vào thực tế. Trên cơ sở đó chúng em tìm hiểu và thiết kế sản phẩm là
mạch ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC dùng vi điều khiển AVR của ATMEL. Có khả
năng điều chỉnh và thay đổi được thời gian. So với những mạch đồng hồ dùng họ vi điều
khiển 8051 và PIC thì AVR có ưu điểm hơn là ngôn ngữ lập trình được viết bằng C thì
chương trình sẽ ngắn gọn hơn, so với 8051 thì tốc độ xử lý tín hiệu nhanh hơn.

2) Sơ đồ khối:
Chương II: Các linh kiện chính được sử dụng

byte bộ nhớ EEPROM, 1KB bộ nhớ SRAM, 32 thanh ghi chức năng chung, 32 đường
vào ra chung, 3 bộ định thời/bộ đếm, ngắt nội và ngắt ngoại, USART, giao tiếp nối tiếp 2
dây, 8 kênh ADC 10 bit,....ATmega 16 hỗ trợ đầy đủ các chương trình và công cụ phát
triển hệ thống như: trình dịch C, macro assemblers, chương trình mô phỏng/sửa lỗi, kit
thử nghiêm,...

v Cấu trúc nhân AVR
CPU của AVR có chức năng bảo đảm sự hoạt động chính xác của các chương trình. Do
đó nó phải có khả năng truy cập bộ nhớ, thực hiện các quá trình tính toán, điều khiển các
thiết bị ngoại vi và quản lý ngắt.
Cấu trúc tổng quát
AVR sử dụng cấu trúc Harvard, tách riêng bộ nhớ và các bus cho chương trình và
dữ liệu. Các lệnh được thực hiện chỉ trong một chu kỳ xung clock. Bộ nhớ chương
trình được lưu trong bộ nhớ Flash.

Đồ án 1: Đề tài: Thiết kế đồng hồ thời gian thực .

--------------------------------------------------------------------------------------------

Trang 6
ALU
ALU làm việc trực tiếp với các thanh ghi chức năng chung. Các phép toán được
thực hiện trong một chu kỳ xung clock. Hoạt động của ALU được chia làm 3 loại:
đại số, logic và theo bit
.
Là một thanh ghi 16 bit nhưng cũng có thể được xem như hai thanh ghi chức năng
đặc biệt 8 bit. Có địa chỉ trong các thanh ghi chức năng đặc biệt là $3E (Trong bộ
nhớ RAM là $5E). Có nhiệm vụ trỏ tới vùng nhớ trong RAM chứa ngăn xếp. Khi chương trình phục vu ngắt hoặc chương trình con thì con trỏ PC được lưu vào
ngăn xếp trong khi con trỏ ngăn xếp giảm hai vị trí. Và con trỏ ngăn xếp sẽ giảm 1
khi thực hiện lệnh push. Ngược lại khi thực hiện lệnh POP thì con trỏ ngăn xếp sẽ
tăng 1 và khi thực hiện lệnh RET hoặc RETI thì con trỏ ngăn xếp sẽ tăng 2. Như
vậy con trỏ ngăn xếp cần được chương trình đặt trước giá trị khởi tạo ngăn xếp
trước khi một chương trình con được gọi hoặc các ngắt được cho phép phục vụ. Và
giá trị ngăn xếp ít nhất cũng phải lơn hơn hoặc bằng 60H (0x60) vì 5FH trỏ lại là
vùng các thanh ghi.

Đồ án 1: Đề tài: Thiết kế đồng hồ thời gian thực .

--------------------------------------------------------------------------------------------

Trang 8
Quản lý ngắt
Ngắt là một cơ chế cho phép thiết bị ngoại vi báo cho CPU biết về tình
trạng sẵn sxàng cho đổi dữ liệu của mình.Ví dụ:Khi bộ truyền nhận UART
nhận được một byte nó sẽ báo cho CPU biết thông qua cờ RXC,hợc khi nó đã
truyền được một byte thì cờ TX được thiết lập…Khi có tín hiệu báo ngắt
CPU sẽ tạm dừng công việc đạng thực hiện lại và lưu vị trí đang thực hiên
chương trình (con trỏ PC) vào ngăn xếp sau đó trỏ tới vector phuc vụ ngắt và
thức hiện chương trình phục vụ ngắt đó chơ tới khi gặp lệnh RETI (return
from interrup) thì CPU lại lấy PC từ ngăn xếp ra và tiếp tục thực hiện chương
trình mà trước khi có ngăt nó đang thực hiện. Trong trường hợp mà có nhiều
ngắt yêu cầu cùng một
Đồ án 1: Đề tài: Thiết kế đồng hồ thời gian thực .

--------------------------------------------------------------------------------------------

Trang 9
c) Sơ đồ chân:
Đồ án 1: Đề tài: Thiết kế đồng hồ thời gian thực .

--------------------------------------------------------------------------------------------

Trang 10

c)
Ý nghĩa các chân:

ChânVcc: Chân số 10 là VCC cấp điện áp nguồn cho Vi điều khiển. Nguồn
điện cấp là +5V±0.5.

Chân GND:Chân số11 và chân số 31 nối GND(hay nối Mass). Khi thiết kế
cần sử dụng một mạch ổn áp để bảo vệ cho Vi điều khiển, cách đơn giản là sử
dụng IC ổn áp 7805. Port A (PA): Port A gồm 8 chân (từ chân 33 đến 40) có chức năng: đầu vào
cho chuyển đổi ADC

không được sử dụng. Nếu bộ chuyển đổi ADC không được sử dụng , chân
AVCC nên được nối với nguồn qua bộ lọc.

Chân AREF : AREF là chân chuẩn analog cho bộ chuyển đổi ADC.

2. IC tạo ổn áp 7805:( IC ổn áp 5v). Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn
áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản. Các loại ổn áp
thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp. Ví dụ 7805 ổn áp 5V,
7812 ổn áp 12V. Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau, dưới đây là minh
họa cho IC ổn áp 7805:

Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân:
* Chân số 1 là chân IN.
* Chân số 2 là chân GND.
* Chân số 3 là chân OUT.

Đồ án 1: Đề tài: Thiết kế đồng hồ thời gian thực .

--------------------------------------------------------------------------------------------

Trang 12

+
Khi xử lý dữ liệu từ DS1307, họ đã tự chuyển cho ta về dạng số BCD, ví dụ
như ta đọc được dữ liệu từ địa chỉ 0x04 (tưong ứng với Day- ngày trong tháng) và tại
0x05 (tháng) là 0x15, 0x11.

+
Lưu ý đến vai trò của chân SQW/OUT. Đây là chân cho xung ra của DS1307
có 4 chế độ 1Hz, 4.096HZ, 8.192Hz, 32.768Hz... các chế độ này đuợc quy định bởi các
bít của thanh ghi Control Register (địa chỉ 0x07 ).

+
Địa chỉ của DS1307là 0xD0.
- Cơ chế hoạt động : DS1307 hoạt động với vai trò slave trên đường bus nối
tiếp.Việc truy cập được thi hành với chỉ thị start và một mã thiết bị nhất định được cung
cấp bởi địa chỉ các thanh ghi. Tiếp theo đó các thanh ghi sẽ được truy cập liên tục đến
khi chỉ thị stop đươc thực thi.
b) Cơ chế hoạt động và chức năng của DS1307: