Tài liệu Đồ án: Mạch đồng hồ thời gian thực docx

Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
Đồ án môn học 2

Mạch đồng hồ thời
gian thực
GVHD: Mạnh Thế Văn
SVTH: Nguyễn Tân Mùi
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 1 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 2 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 3 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
LỜI NÓI ĐẦU
Kinh tế ngày càng quốc tế hóa, xã hội cũng ngày càng phát triển. Để đáp
ứng nhu cầu bức thiết của cuộc sống và hội nhập tiến độ phát triển trên thế
giới, đi hỏi các ngành khoa học kỹ thuật hiện nay ngày phải một nâng cao và
phát triển về chất lượng và khả năng ứng dụng rộng rãi. Trong đó ngành công
nghệ kỹ thuật điện tử cũng đóng một vai trò quang trọng trong sinh hoạt cũng
như trong sản xuất của thế giới.
Là một sinh viên đang còn ngồi trên ghế nhà trường,,em đã được trao dồi
những kiến thức chuyên môn của ngành học.Tuy được học và thực hành nhiều
trên lớp nhưng đó chỉ một phần nào đó nhỏ bé so với những kiến thức ngoài
thực tế ngày nay và sau này khi ra trường chúng em sẽ gặp phải. vì thế, em rất
muốn vận dụng nhũng kiến thức đã được học vào thực tiễn và học hỏi những gì
còn thiếu. Trong những năm học tập, thực hiện nghiên cứu đồ án vừa qua,
được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn,em đã học hỏi được rất nhiều
điều trong thực tế, cũng như tìm hiểu nhung vấn đề, tài liệu lien quan giúp ích

cho việc hoàn thành báo cáo đồ án này. Vì thế sau khi cân nhắc và được sự góp
ý của các thầy cô em đã chọn đề tài “đồng hồ thời gian thực”
Vì đây là lần đầu tiên viết báo cáo đồ án nên còn nhiều thiếu sót, rất
mong thầy cô thông cảm.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tuy Hòa,ngày….tháng… năm 2012
Sinh viên thực hiện :
Nguyễn Tân Mui



======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 4 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm đồ án này cũng như có được kết quả ngày hôm nay
em luôn được sự giúp đỡ cuẩ thầy cô hướng dẫn và nhà trường nhân đây em
xin gửi lời cảm ơn đến:
Trường cao đẳng công nghiệp tuy hòa đã giúp đỡ tạo điều kiện cho em
trong suốt thời gian học tập tại trường.
Cảm ơn thầy cô giáo trong khoa Điện_Điện Tử đã tận tình giảng dạy và truyền
đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt quá trình học tập, nâng cao
kiến thức, là hành trang cuộc sống ngày mai.
Đặc biệt em xin chuyển lời cảm ơn trân trọng đến thầy Mạnh Thế Văn giáo
viên hướng dẫn để em có thể hoàn thành đồ án này, thầy đã dưa ra những ý
kiến thiết thực nhằm bổ xung và diều chỉnh những vấn đề còn hạn chế trong đồ
án
.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Mạnh Thế Văn nói riêng và các thầy cô
khoa Điện_Điện Tử nói chung, đã tận tình giúp đỡ em và tạo điều kiện thuận

lợi trong suốt thời gian làm đồ án.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Mạnh Thế Văn và các thầy cô
khoa Điện_Điện Tử, em chúc các thầy cô sưc khỏe, hạnh phúc và thành công
trong công việc.
Em xin chân thành cảm ơn !

======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 5 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Tuy Hòa,ngày…….tháng……năm2012

======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 6 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
PHẦN 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN
DÙNG TRONG MẠCH
I >>TRANSISTOR :
1.Cấu tạo :
Transistor được hình thành từ ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai
mối tiếp giáp P-N ,nếu ghép theo thứ tự PNP ta được transistor thuận, nếu ghép
theo thứ tự NPN ta được transistor nguoc. Về phương diện cấu tạo transistor
tương đương với hai Diode đấu ngouocwj chiều nhau. Cấu trúc này được gọi là
Bipolar Junction Transistor (BJT) vì dòng điện chạy trong cấu trúc này bao
gồm cả hai điện tích âm và dương (Bipolar nghĩa là hai cực tính).

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, lóp giữa gọi là cực góc ký hiệu là B
(Base), lớp bán dẫn B rấ mỏng và có nồng độ tạp chất thấp.
Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter) viết tắt là E, và
cực thu hay cực góp (Collector) viết tắc là C, vùng bán dẫn C và E có cùng
loại bán dẫn (loại N hay P) nhưng có kích thước và nòng độ khác nhau nên

không hoán vị được cho nhau .
.
2 Ký hiệu và hình dạng của Transistor :




======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 7 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
II>>TỤ ĐIỆN :
1 Cấu tạo :
Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách
điện gọi là điện môi.
Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi
và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ
giấy, Tụ gốm, Tụ hoá.

2 Phân loại :
a tụ không phân cực:
Các loại tụ này không phân biệt âm dương và thường có điện dung nhỏ từ 0,47
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 8 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
µF trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số
cao hoặc mạch lọc nhiễu
b
Tụ hoá là tụ có phân cực âm dương , tụ hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ
0,47µF đến khoảng 4.700 µF , tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có
tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn có dạng hình tròn.

III>> ĐIỆN TRỞ :
1 khái niệm về điện trở :
Điện trở là gì ?
Ta hiểu một cách đơn giản - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật
dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện
trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 9 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
2 Hình dáng và ký hiệu :
Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm
từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được
các loại điện trở có trị số khác nhau.

Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử.
Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý.
3 Cách đọc trị số điện trở :
Quy ước các vòng màu.
Màu Sắc Gía Trị Màu Sắc Gía Trị
Đen 0 Xanh lá 5
Nâu 1 Xanh lơ 6
Đỏ 2 Tím 7
Cam 3 Xám 8
Vang 4 Trắng 9
Nhũ vàng -1
Nhũ bạc -2
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 10 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.

Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký
hiệu bằng 5 vòng mầu.
PHẦN 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
I. Sơ lược về chip thời gian thực Ds1307 :
DS1307 là chip đồng hồ thời gian thực (RTC : Real-time clock), khái
niệm thời gian thực ở đây được dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con
người đang sử dụng, tình bằng giây, phút, giờ… DS1307 là một sản phẩm của
Dallas Semiconductor (một công ty thuộc Maxim Integrated Products). Chip
này có 7 thanh ghi 8-bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần),
ngày, tháng, 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 xuất hiện ở 2 gói SOIC
và DIP có 8 chân

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 là nếu Vcc không được cấp nguồn nhưng VBAT được cấp
thì DS1307 vẫn đang hoạt động (nhưng không ghi và đọc được). • SQW/OUT:
một ngõ phụ tạo xung vuông (Square Wave / Output Driver), tần số của xung
được tạo có thể được lập trình. Như vậy chân này hầu như không liên quan đến
chức năng của DS1307 là đồng hồ thời gian thực, chúng ta sẽ bỏ trống chân
này khi nối mạch. • SCL và SDA là 2 đường giao xung nhịp và dữ liệu của
giao diện I2C.

======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 11 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
Cấu tạo bên trong DS1307 bao gồm một số thành phần như mạch nguồn,
mạch dao động, mạch điều khiển logic, mạch giao diện I2C, con trỏ địa chỉ và

các thanh ghi (hay RAM). Sử dụng DS1307 chủ yếu là ghi và đọc các thanh
ghi của chip này.
Vì thế có 2 vấn đề cơ bản đó là cấu trúc các thanh ghi và cách truy xuất
các thanh ghi này thông qua giao diện I2C.
Như đã trình bày, bộ nhớ DS1307 có tất cả 64 thanh ghi 8-bit được đánh địa
chỉ từ 0 đến 63 (từ 00H đến 3FH theo hệ HexaDecimal). Tuy nhiên, thực chất
chỉ có 8 thanh ghi đầu là dùng cho chức năng “đồng hồ” (RTC) 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 trị từ 7
thanh ghi là đọc thời gian thực mà chip tạo ra.
II AT89S52 : SƠ ĐỒ KHỐI VÀ SƠ ĐỒ CHÂN :
1 Cầu tạo :
Vi điều khiển 8051 được Intel cho ra đời vào năm 1980 thuộc vi điều khiển
đầu tiên của họ MCS-51. Hiện tại rất nhiều nhà sản xuất như Siemens,
Advanced Micro Devices, Fusisu và Philips tập trung phát triển các sản phẩm
trên cơ sở 8051.Atmel là hãng đã cho ra đời các chip 89C51, 52, 55 và sau đó
cải tiến thêm, hãng cho ra đời 89S51, 89S52, 89S8252… Cấu hình 89S52:
+ 8KB bộ nhớ chương trình.
+ Dao động bên ngoài với thạch anh.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 12 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 13 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
CPU
OSC
TIMER 1

TIMER 0
ROM
0K_8031/32
4K_8051/8951

8K_8052/8952
20K_8955

IN
TE
R
R
UP
T

CO
N
T
RO
L
OTHER
REGISTER
TIMER 2
UBS
CONTRO
L
I/O PORT SERIAL
PORT
128 byte
RAM

INT1/
INT0/
SERIAL
PORT
TEREMO
TEREM1
T2EX
TXD RXD
ALE/
PSEN/
EA
RST
XTAL
T2
T1
T0
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
Về cơ bản thì các chip nêu trên giống nhau, chỉ có một số tính năng
được cải tiến thêm. Các phiên bản về sau càng có nhiều khối tính năng
đặc biệt hơn. Chúng ta xem bảng so sánh một số loại phổ biến như
dưới đây.
Về cơ bản thì các chip nêu trên giống nhau, chỉ có một số tính năng
được cải tiến thêm. Các phiên bản về sau càng có nhiều khối tính năng
đặc biệt hơn. Chúng ta xem bảng so sánh một số loại phổ biến như
dưới đây
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 14 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
Chức năng các chân 89S52 • P0,1,2,3 có chức năng cơ bản xuất/nhập.
• Riêng P0, P2 còn có chức năng kết nối bộ nhớ mở rộng, sẽ được khảo sát

trong phần mở rộng bộ nhớ. • P1: Chân T2 và T2EX dùng cho timer/ counter
2. Hai chức năng này sẽ khảo sát trong phần Timer. Chân SS\, MOSI, MISO,
SCK truyền dữ liệu theo chuẫn SPI đồng thời có chức năng kết nối với mạch
nạp chương trình. Xem hình
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 15 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.



Chân ALE, PSEN, WR\, RD\ dùng để kết nối bộ nhớ mở rộng. •
Chân EA\ có chức năng chọn bộ nhớ chương trình: EA\=GND: Chọn
bộ nhớ ngoại, EA\=VCC chọn bộ nhớ nội. • Chân Xtal1 và Xtal2 gắn
với thạch anh
.
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 16 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
III SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT CỦA MẠCH ĐỒNG HỒ:
Dựa vào sơ đồ khối của giao tiếp trên, điều cơ bản là chúng ta phải viết một
phần mềm khởi tạo DS1307, thực ra là chương trình giao tiếp I2C, đọc giá trị
trong Ram của con DS1307 lưu tạm thời vào trong Ram của 89S52. Sau đó,
viết thêm một phần mềm để đọc nội dung trong Ram này đưa ra hiển thị bằng
phương pháp quét. Để đơn giản, việc đọc dữ liệu từ DS1307 lưu vào trong
Ram của 89S52 và hiển thị giờ_phút_giây, được chia ra làm 2 chương trình
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 17 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
SET
MIN
HOUR

00H
01H
02H

200
DS1307
MODE
INC
DEC
BUI2C
GIAO
TIẾP
I2C
SET
MIN
HOUR
RAM CỦA
89S52
20H
21H
22H
XỬ
LÝ
PHÍM
ĐỔI MÃ BCD
SANG HEX
HIỂN THI
(QUÉT 6LED 7ĐOẠN)
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
con nhỏ, nếu có phím nhấn thì sẽ nhảy đến chương trình con xử lý phím nhấn

riêng.


======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 18 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
PHẦN 3: THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH
IV: Sơ Đồ Nguyên Lý:
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 19 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
V: Sơ Đồ Mạch In;

======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 20 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
VI Chương Trình:
#include<reg52.h>
sbit DATA1 = P3^0;
sbit SCK1 = P3^1;
sbit LACH1 = P3^2;
sbit set=P3^4;
sbit up=P3^5;
sbit down=P3^6;
unsigned char hour, minute, second,c;
unsigned char
ma []={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
unsigned char kt=0,a=0,i,k,x=0;
bit set0=1,set1=1,up1=1,up0=1,down0=1,down1=1;
sbit SCL = P1^0;

sbit SDA = P1^1;
void delay(){
unsigned char i;
for (i = 0; i < 4; i++){};
}

//
void SCL_high(){
SCL = 1;
delay();
}
//
void SCL_low(){
SCL = 0;
delay();
}
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 21 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
//
void I2C_Start(){
SDA = 1;
SCL = 1;
SDA = 0;
delay();
SCL = 0;
SDA = 1; //
void I2C_Stop(){
SDA = 0;
SCL_high();

SDA = 1;
}
//
bit I2C_Write(unsigned char dat){
unsigned char i;
bit outbit;
for (i = 1; i <= 8; i++){
outbit=dat&0x80;
SDA = outbit;
dat = dat << 1;
SCL_high();
SCL_low();
}
SDA = 1;
SCL_high();
outbit = SDA;
SCL_low();
return(outbit);
}
//
unsigned char I2C_Read(bit ack){
unsigned char i, dat;
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 22 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
bit inbit;
dat = 0;
for(i=1;i<=8;i++) {
SCL_high();
inbit = SDA;

dat = dat << 1;
dat = dat | inbit;
SCL_low();
}
if (ack) SDA = 0;
else SDA = 1;
SCL_high();
SCL = 0;
SDA = 1;
delay();
return(dat);
}
}
//
void rtc_write(unsigned char add, unsigned char dat){
I2C_Start();
I2C_Write(0xd0);
I2C_Write(add);
I2C_Write(((dat/10)<<4)|(dat%10));
I2C_Stop();
}
unsigned char rtc_read(unsigned char add){
unsigned char dat;
I2C_Start();
I2C_Write(0xd0);
I2C_Write(add);
I2C_Start();
I2C_Write(0xd1);
dat = I2C_Read(0);
======================================================

GVHD: Mạnh Thế Văn 23 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
I2C_Stop();
dat = (dat & 0x0f) + (dat>>4)*10;
return (dat);
}
void writeds(){
rtc_write(0x00, second);
rtc_write(0x01, minute);
rtc_write(0x02, hour);
}
void readds()
{
if(kt==0)
{
if(a==1)
{writeds();a=0;
}
second = rtc_read(0x00);
minute = rtc_read(0x01);
hour = rtc_read(0x02);
}
}
void hienthi(unsigned char x)
{
unsigned int i,temp;
for(i=0;i<8;i++) temp=x;
temp=temp&0x80;
if(temp==0x80)
DATA1=1;

else
DATA1=0;
x*=2;
SCK1=0;
SCK1=1;
}
}
void quetled()
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 24 SVTH: Nguyễn Tân Mùi
Đồ án môn học 2 Mạch đồng hồ thời gian thực.
{
if(kt==0)
{
hienthi(ma[second%10]);
hienthi(ma[second/10]);
hienthi(ma[minute%10]);
hienthi(ma[minute/10]);
hienthi(ma[hour%10]);
hienthi(ma[hour/10]);
LACH1=0;
LACH1=1;
}
if(kt==1)
{
hienthi(0xff);
hienthi(0xff);
hienthi(0xff);
hienthi(0xff);
hienthi(ma[hour%10]);

hienthi(ma[hour/10]);
LACH1=0;
LACH1=1;
}
if(kt==2)
{
hienthi(0xff);
hienthi(0xff);
hienthi(ma[minute%10]);
hienthi(ma[minute/10]);
hienthi(0xff);
hienthi(0xff);
LACH1=0;
LACH1=1;
{
}
if(kt==3)
{
hienthi(ma[second%10]);
======================================================
GVHD: Mạnh Thế Văn 25 SVTH: Nguyễn Tân Mùi