CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----***----

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 1 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 2
Họ và tên sinh viên: Hồ Minh Tiến

MSSV: 15141068

Ngành: CNKT Điện Tử - Truyền Thông

Lớp: 15141CLDT2A

Giảng viên hƣớng dẫn: ThS. Trƣơng Ngọc Anh

ĐT: 01643783941

Ngà nhận ề tài:

Ngày nộp ề tài:

1. Tên ề tài: thiết kế và thi công mạch điều khiển đèn theo
thời gian và cảnh báo nhiệt độ, độ ẩm cao
2. Các số liệu, tài liệu ban ầu:
3. Nội dung thực hiện ề tài:
4. Sản phẩm:


4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
...............................................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
...............................................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: ................................................................................................... )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng 1 năm 2019
Giáo viên hƣớng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

2


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******
PHI

NH N

ỦA GIÁO VI N PHẢN IỆN

Họ và tên Sinh viên: Hồ Minh Tiến .................................................. MSSV: 15141068 ......................
Ngành:CNKT Điện Tử - Truyền Thông................................................................................................
Tên ề tài: thiết kế và thi công mạch điều khiển đèn theo thời gian và cảnh báo nhiệt độ, độ ẩm cao
Họ và tên Giáo viên phản biện: ............................................................................................................
NH N XÉT
1. Về nội dung ề tài & khối lƣợng thực hiện:
...............................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................

cùng một số thầ cô giáo khoa ào tạo chất lƣợng cao ã tận tình giảng giải và phân tích
rõ về những vấn ề thắc mắc trong quá tình nghiên cứu và thi công làm mạch.
Cảm ơn các bạn và anh chị khóa trƣớc ã nhiệt tình giúp ỡ.
Mặc dù rất cố gắng trong quá trình tìm hiểu nhƣng do kiến thức còn hạn chế nên
không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong ƣợc sự góp ý, nhận xét ánh giá về nội
dung cũng nhƣ hình thức trình bày của các thầy cô về ồ án của em ể em biết và hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

TP.H M , Ngày …. tháng 1. năm 2019
Sinh viên thực hiện

Hồ Minh Tiến.

4


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 2......................................................................................... 1
PHI U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN..................................................... 2
PHI U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ........................................................ 3
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................................... 4
MỤC LỤC ............................................................................................................................ 5
DANH MỤC CÁC T

VI T TẮT ...................................................................................... 7

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ ....................................................................... 8
MỤC TIÊU, PHÂN TÍCH YÊU CẦU NHIỆM VỤ VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN . 9
1. Mục tiêu. ..................................................................................................................... 9

2.3.1.

Giới thiệu về IC thời gian thực DS1307. ........................................................... 14

2.3.2.

Tổ chức thanh ghi trong DS1307. ..................................................................... 15

2.4.

Tổng quan về DHT11. .......................................................................................... 18

2.4.1.

Thông số kỹ thuật. .......................................................................................... 18

2.4.2.

Nguyên lý hoạt ộng: ..................................................................................... 18

Chƣơng 3 ............................................................................................................................ 22
THI T K VÀ MÔ PHỎNG ............................................................................................. 22

5


3.1.

Thiết kế ................................................................................................................. 22


Sơ ồ iều khiển toàn mạch. .......................................................................... 27

3.2.8.

Mạch in. .......................................................................................................... 29

3.3.

3.4.

Thiết kế phần mềm................................................................................................ 29

3.3.1.

Lƣu ồ thuật toán toàn mạch. ......................................................................... 29

3.3.2.

Lƣu ồ thuật toán iều khiển èn và chuông. ................................................ 31

3.3.3.

Lƣu ồ khối nút nhấn. .................................................................................... 33

Kết quả ạt ƣợc. ..................................................................................................... 36

4.1. Kết quả ạt ƣợc. ..................................................................................................... 39
4.2. Hƣớng phát triển của ề tài. ..................................................................................... 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 40
PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 41

Hình 4: tổ chức thanh ghi trong DS1307
Hình 5: Cảm biến nhiệt ộ, ộ ẩm DHT11
Hình 6: Sơ ồ nguyên lý DHT11
Hình 7: Quá trình giao tiếp
Hình 9: quá trình truyền dữ liệu của DHT11
Hình 10: sơ ồ khối toàn mạch
Hình 11: Sơ ồ mạch nguồn 5V
Hình 12: Khối thời gian thực
Hình 13: Khối hiển thị
Hình 14: khối iều khiển
Hình 15: khối nút nhấn
Hình 16: Sơ ồ nguyên lí toàn mạch

8


MỤC TIÊU, PHÂN TÍCH YÊU CẦU NHIỆM VỤ VÀ PHƢƠNG PHÁP HỰC
HIỆN
1. Mục tiêu.
Hoàn thành ƣợc ề tài ƣợc giao theo úng êu cầu và thời gian qu ịnh, sản
phẩm phải gọn nhẹ, hiệu quả ứng dụng cao và kinh tế, dễ lắp ráp và thay thế. Qua ó
có thể hiểu biết thêm về các linh kiện cũng nhƣ ứng dụng của chúng vào thực tế.
2. Yêu cầu và nhiệm vụ của đề tài.
Thiết kế và thi công mạch iều khiển èn theo thời gian và cảnh báo nhiệt ộ cao
sử dụng các linh kiện có sẵn trên thị trƣờng, thi công phân tích nguyên lí hoạt ộng
của mạch. Từ ó ƣa vào thực tế.
3. Phƣơng pháp thực hiện.
Trƣớc hết phải phân tích yêu cầu của ề tài ƣợc giao. Nắm bắt rõ ƣợc mục ích
và yêu cầu của ề tài. Để từ ó có cơ cở bắt ta vào tìm tòi và sƣu tầm mạch của một
số anh chị khóa trƣớc cũng nhƣ tìm hiểu thêm trên mạng internet ể từ ó làm cơ sở

và cảnh báo nhiệt độ, độ ẩm cao”.
1.2.

Giới hạn đề tài.

Thiết kế và thi công mạch iều khiển èn theo thời gian và cảnh báo nhiệt ộ cao.
Có khả năng cảnh báo khi nhiệt ộ hoặc ộ ẩm nằm ngoài ngƣỡng cho phép và iều khiển
tự ộng tắt mở èn theo khung thời gian ã cài ặt có thể iều chỉnh khung thời gian ặt
và các linh kiện có sẵn trên thực tế thi công và phân tích nguyên lý hoạt ộng của mạch.

10


hƣơng 2
Ơ SỞ LÝ THUY T VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN
2.1. Tổng quan về PIC16F887.
2.1.1. Sơ lƣợc về PIC16F887.
PIC16F887 thuộc họ vi iều khiển 16Fxxx có các ặt tính sau:
 Ngôn ngữ lập trình ơn giản với 35 lệnh có ộ dài 14 bit.
 Tất cả các câu lệnh thực hiện trong 1 chu kì lệnh ngoại trừ 1 số câu lệnh rẽ
nhánh thực hiện trong 2 chu kì lệnh. Chu kì lệnh bằng 4 lần chu kì dao
ộng của thạch anh.
 Khả năng ngắt (lên tới 14 nguồn cả ngắt trong và ngắt ngoài).
 Ngăn nhớ Stack ƣợc chia làm 8 mức.
 Truy cập bộ nhớ bằng ịa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp.
 Dải iện thế hoạt ộng rộng: 2.0 ến 5.5V.
 Nguồn sử dụng 25mA.
 Công suất tiêu thụ thấp:


PortA: có 6 chân(chân 2 ến chân 7)
PortB: có 8 chân(chân 33 ến chân 40)
PortC: có 8 chân
PortD: có 8 chân
PortE: có 3 chân
Chân RA6/OSC1/CLKIN(13) và chân RA7/OSC2/CLKOUT(14): kết nối với dao
ộng thạch anh, là ngõ vào/ra của xung clock. Khi dùng dao ộng nội thì sử dụng 2
chân RA6, RA7 sử dụng giống các chân RA1, RA2,….
 Chân ̅̅̅̅̅̅̅̅ /VPP(1):
 ̅̅̅̅̅̅̅̅ : ngõ vào reset tích cực mức thấp.
 VPP: khi lập trình cho PIC thì óng vai trò nhận iện áp lập trình.
 Chân VDD(11-32) và VSS(12-31): cấp nguồn cho PIC.

2.2.

Giới thiệu LCD 20*4.

12


LCD 20*4 là LCD hiển thị ƣợc 2 hàng mỗi hàng hiển thị ƣợc 16 kí tự.
Thông số :






Kích thƣớc hiển thị : 20x4 dòng

Dung ể iều chỉnh ọ tƣơng phản cho LCD

4

RS

Chân chọn thanh ghi (register seclect). Nối chân RS xuống mức
logic „0‟ (GND) ha „1‟ (VDD) ể chọn thanh ghi.
 Mức „0‟ : Bus D0-D7 sẽ nối với thanh ghi lệch của LCD (ở
chế ộ „ghi‟ – write) hoặc nối với bộ ếm ịa chỉ của LCD
(ở chế ộ „ ọc‟- read).
 Mức „1‟ :Bus D0-D7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR trong
LCD

5

R/W

6

E

Chân chọn chế ộ ọc/ghi (Read/Write). Mối chân R/S xuống mức
logic „0‟ dể LCD hoạt ộng ở chế ộ ghi hoặc nối R/S lên mức
logic „1‟ ể LCD hoạt ộng ở chế ọ ọc.
Chân cho phép (Enable). Sau khi các tin hiệu ƣợc ặt lên
D0-D7. Các lệnh chỉ ƣợc chấp nhận khi có một xung cho
phép của chân E.
 Ở chế ộ ghi : dữ liệu ở bus sẽ ƣợc LCD chu ển vào
(chấp nhận) thanh ghi ở bên trong nó khi xuất hiện một


 Sơ ồ chân LCD 16*2

Hình 2: Sơ ồ chân LCD 16x2
Kết nối LCD :
 Chân VDD lên mức 5V.
 Chân VSS xuống mức 0V.
 Chân V0 vào một biến trở 10K.
 Chân RS, RW và E tƣơng ứng RD0, RD1 và RD2.
 Chân 4→ 7 ƣợc kết nối tƣơng ứng RD4→RD7.
 Sử dụng chế ộ ghi dữ liệu 4 bit và 4 hàng.
2.3. Tìm hiểu về IC thời gian thực DS1307.
2.3.1. Giới thiệu về IC thời gian thực DS1307.

14


DS1307 là chip thời gian thực ha RTC (Read time clock). Đâ là một IC tích
hợp cho thời gian bởi vì tính chính xác về thời gian tu ệt ối cho thời gian: Thứ,
ngà ,tháng, năm, giờ, phút, giâ . DS1307 là chế tạo bởi Dallas. Chip nà có 7 thanh
ghi 8 bit mỗi thanh ghi nà chứa : Thứ , ngà , tháng, năm, giờ , phút, giây. Ngoài ra
DS1307 còn chứa 1 thanh ghi iều khiển ngõ ra phụ và 56 thanh ghi trống các thanh
ghi nà có thể dùng nhƣ là R M. S1307 ƣợc ọc thông qua chuẩn tru ền thông 2C nên
do ó ể ọc ƣợc và ghi từ DS1307 thông qua chuẩn tru ền thông nà . o nó ƣợc giao
tiếp chuẩn I2C nên cấu tạo bên ngoài nó rất ơn giản.

Hình 3: cấu tạo của DS1307
Chip nà có 8 chân và các chân nó ƣợc mô tả nhƣ sao:
 X1 và X2 là ầu vào dao ộng cho DS1307. Cần dao ộng thạch anh
32.768Khz.

ra của chân SQW/OUT nên trong thực tế nên không mấ ai sử dụng thanh ghi nà
trong thời gian thực nên chúng ta bỏ qua thanh ghi này!
Do 7 thanh ghi ầu tiên là khá quan trọng cho thời gian thực và là thanh ghi quan
trọng nhất trong con DS1307 nên chúng ta phải hiểu ƣợc cách tổ chức thanh ghi này
trong DS1307.
Thanh ghi giây (0x00) : Đâ là thanh ghi giây của DS1307. Nhìn trên hình trên ta thấ
ƣợc từ bit 0 ến bit 3 là dùng ể mã hóa số BC hàng ơn vị của giâ . Tiếp theo từ bit 4 ến
bit 6 dùng ể mã hóa BCD hàng chục của giây. Tại sao nó chỉ sử dụng có 3 bit này là do giây
của chúng ta lớn nhất chỉ ến 59 nên hang chục lớn nhất là 5 nên chỉ cần 3 thanh ghi này
là cũng ủ mã hóa rồi! Còn bit thứ 7 có tên là “C ” theo tôi nó có nghĩa là “ Clock alt –
Treo ồng hồ” o ó nếu mà bit 7 này mà ƣợc ƣa lên 1 tức là khóa ồng hồ nên do ó nó

16


vô hiệu hóa chip và chip không hoạt ộng. Nên do vậ lúc nào cũng phải cho bit 7 này luôn
xuống 0 từ lúc ầu( cái này sử dụng lệnh end với 0x7F)
Thanh ghi phút (0x01) : Đâ là thanh ghi phút của S1307. Cũng nhìn trên hình ta
thấ thanh ghi nà ƣợc tổ chức nhƣ thanh ghi giâ . Cũng là 3 bit thấp dùng ể mã hóa
BCD chữ số hàng ơn vị và số hàng trục chỉ lớn nhất là 5 nên do ó chỉ cần dùng từ bit
4 ến bit 6 ể mã hóa BCD tiếp chữ số hàng chục. Nhƣng thanh ghi nà có sự khác biệt
với thanh ghi giâ là bit 7 nó ã mặc ịnh bằng 0 rồi nên do ó chúng ta không phải
làm gì với bit 7.
hanh ghi giờ (0x02) : Đâ là thanh ghi giờ của DS1307. Trƣớc tiên chúng ta
thấ ƣợc rằng từ bit 0 ến bit 3 nó dùng ể mã hóa BCD của chữ số hàng ơn vị của
giờ. Nhƣng mà giờ nó còn có chế ộ 24h và 12h nên do ó nó phức tạp ở các bit cao
(bit 4 ến bit 7) và sự chọn chế ộ 12h và 24h nó lại nằm ở bit 6. Nếu bit 6=0 thì ở chế
ộ 24h thì do chữ số hàng trục lớn nhất là 2 nên do ó nó chỉ dùng 2 bit ( bit 4 và bit 5 )
ể mã hóa BCD chữ số hàng trục của giờ. Nếu bit 6 =1 thì chế ộ 12h ƣợc chọn
nhƣng do chữ số của hàng trục của giờ trong chế ộ nà chỉ lớn nhất là 1 nên do ó bit

2.4.1. Thông số kỹ thuật.
DHT11 có cấu tạo 4 chân nhƣ hình. Nó sử dụng giao tiếp số theo chuẩn 1
dây.
Thông số kỹ thuật:
+ Đo ộ ẩm: 20%-95%
+ Nhiệt ộ: 0-50ºC
+ Sai số ộ ẩm ±5%
+ Sai số nhiệt ộ: ±2ºC

Hình 5: Cảm biến nhiệt ộ, ộ ẩm DHT11
2.4.2. Nguyên lý hoạt ộng:
Sơ ồ kết nối vi xử lý:

18


Hình 6: Sơ ồ nguyên lý DHT11
Nguyên lý hoạt ộng:
Để có thể giao tiếp với DHT11 theo chuẩn 1 chân vi xử lý thực hiện theo 2 bƣớc:
+ Gửi tin hiệu muốn o (Start) tới DHT11, sau ó DHT11 xác nhận lại.
+ Khi ã giao tiếp ƣợc với DHT11, Cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt ộ o
ƣợc.
Bƣớc 1: gửi tín hiệu Start:

Hình 7: Quá trình giao tiếp

19


MCU thiết lập chân DATA là Output, kéo chân DATA xuống 0 trong khoảng thời


21


hƣơng 3
THI T K VÀ MÔ PHỎNG
3.1. Thiết kế
 Sơ ồ nguyên lí toàn mạch

Khối cảm biến
(DHT11)

Khối thời gian
thực (DS1307)

Khối xử lí trung
tâm

Khối nút nhấn

Khối hiển thị
(LCD)

Khối điều khiển
(đèn,buzzer)

22


Khối cảm biến

Khối nút nhấn: dung ể iều chỉnh khoảng thời gian cài ặt.
3.2. Thiết kế phần cứng.
3.2.1. Khối nguồn.
Chức năng chính là tạo nguồn cho toàn mạch, ảm bảo dòng làm việc ổn ịnh.
Nguồn iện cung cấp cho chúng ta là nguồn iện 1 pha xoay chiều 220V. Ta không thể sử
dụng trực tiếp nguồn iện này. Vì thế ta cần sử dụng biến áp nguồn ể hạ áp dòng xoay
chiều xuống. Do mạch khuếch ại nhƣ thiết kế thì ta sẽ dùng nguồn 1 chiều 5V nên chúng
ta sẽ dùng biến áp nguồn 9V-1A hạ áp từ nguồn xoay chiều 220V xuống dòng xoay chiều
9V-1A.
Để chuyển ổi dòng xoay chiều thành dòng iện 1 chiều có nhiều cách. Nhƣng ở
â ta sẽ dùng mạch chỉnh lƣu sử dụng diode cầu do nó có hiệu suất cao. Ta sẽ sử dụng
thêm tụ mắc song song ở ngõ ra ể lọc phẳng iện áp sau chỉnh lƣu.

Hình 11: Sơ ồ mạch nguồn 5V
Chọn các tụ 10 µF, 0.1 µF, 100 µF.
Dùng IC ổn áp 7805 có dòng ra là 1A.

24


3.2.2. Khối xử lí trung tâm.
Khối nà có nhiệm vụ là giao tiếp với khối thời gian thực và khối cảm biến
nhiệt ộ ể hiển thị nhiệt ộ và iều khiển các thiết bị một các tự ộng theo
ngƣỡng với các giá trị ƣợc ặt trƣớc. Ở khối nà nhóm em chọn vi iều khiển là
PIC16F887.
3.2.3. Khối thời gian thực.
Nhiệm vụ của khối thời gian thực là o thời gian gửi về vi iều khiển. Ở
khối nà thì nhóm em chọn DS1307 ể o thời gian thực và giao tiếp với vi iều
khiển theo chuẩn giao tiếp I2C.
DS1307 là một IC thời gian thực với nguồn cung cấp nhỏ, dùng ể cập nhật