Thiết kế đồng hồ và lịch số sử dụng vi điều khiển PIC 16F887

Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN
MÔN HỌC 2
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ VÀ LỊCH SỐ
SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F887
GVHD : Hồ Trung Mỹ
SVTH : Võ Minh Hải MSSV: 40600628
: Trần Bá Khanh MSSV: 40601056
Tp.Hồ Chí Minh, Tháng 7/2010
1
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC………………………………………………………………………………………………… 1
LỜI GIỚI THIỆU……………………………………………………………………………………… 2
PHẦN 1: LÝ THUYẾT………………………………………………………………… ………………3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC…………………………………………… …3
1.1 PIC LÀ GÌ? …………………………………………………………………………………………….3
1.2 TẠI SAO LÀ PIC MÀ KHÔNG LÀ CÁC HỌ VI ĐIỀU KHIỂN KHÁC…………………………….3
1.3 KIẾN TRÚC CỦA PIC……………………………………………………………………………… 3
1.4 CÁC DÒNG PIC VÀ CÁCH LỰA CHỌN VI ĐIỀU KHIỂN PIC……………………………… … 4
1.5 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CHO PIC……… ……………………………………………………… 5
1.6 MẠCH NẠP PIC……….………………………………………………………………………………5
CHƯƠNG 2: VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F887…………………………………………………………….6
2.1 SƠ ĐỒ CHÂN VÀ HÌNH DẠNG THỰC TẾ………………………………………………………….6
2.2 MỘT VÀI THÔNG TIN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F887………………………………………… 7
2.3 SƠ ĐỒ KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F887………………………………………………………… 8
2.4 TỔ CHỨC BỘ NHỚ……………………………………………………………………………… ….9

2.4.1 Bộ nhớ chương trình………………………………………………………………………………….9
2.4.2 bộ nhớ dữ liệu……………………………………………………………………………………….10
2.4.3 Các cổng ra vào của PIC……….……………………………………………………………………12
2.5 TIMER0……………………………………………………………………………………………….13
CHƯƠNG 3: LCD……………………………………………………………………………………….15
PHẦN 2: THIẾT KẾ…………………………………………………………………………………….21
A. SƠ ĐỒ KHỐI………………………………………………………………………………………….21
B. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ………………………………………………………………………… …….22
C. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT……………………………………………………………………………….24
D. LẬP TRÌNH ……………………………………………………………………………………….….30
PHẦN 3: MÔ PHỎNG BẰNG PROTEUS ………………………………………………………… 36
PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………… 36
2
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
LỜI GIỚI THIỆU
Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỷ thuật, thì kỹ thuật số cũng đã đem lại cho
con người những thành tựu to lớn. Ngày càng có nhiều sản phẩm kỷ thuật số ra đời, đáp ứng được nhiều
nhu cầu lợi ích cho con người. Hòa cùng xu hướng đó vi điều khiển đã khẳng định được vị thế vững chắc
của mình trong nhiều ứng dụng, điển hình là đồng hồ điện tử hiển thị lên màn hình LCD với độ chính xác
gần như tuyệt đối thay thế cho đồng hồ cơ.
Với hướng đi đó, nhóm chúng em đã tìm hiểu và thiết kế ứng dụng ĐỒNG HỒ VÀ LỊCH ĐIỆN TỬ SỬ
DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F887 trong khuôn khổ của Đồ án môn học 2.
Qua đây, chúng em xin chân thành cám ơn những lời chỉ dẫn của thầy Hồ Trung Mỹ, đồng gửi lời cám ơn
đến những người bạn, những anh chị khóa trên đã cho chúng em những kinh nghiệm quý báu.
3
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
PHẦN 1: LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC
1.1 PIC LÀ GÌ ???
PIC là viết tắt của “ Programable Intellegent Computer”, có thể tạm dịch là “ Máy tính thông minh khả

trình” do hãng Genenral Intrusment đặt tên cho vi điều khiển đầu tiên của họ: PIC 1650 được thiết kế
dùng làm thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600. Vi điều khiển (VĐK) này sau đó được nghiên cứu
và phát triển thêm và từ đó hình thành nên dòng vi điều khiển PIC như ngày nay.
1.2 TẠI SAO LÀ PIC MÀ KHÔNG LÀ CÁC HỌ VI ĐIỀU KHIỂN KHÁC ???
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển 8051, Motorola 68HC, AVR, ARM,…Ngoài họ
8051 được hướng dẫn căn bản ở môi trường đại học, bản thân người viết đã lựa chọn họ vi điều khiển PIC
để mở rộng kiến thức và phát triển các ứng dụng trên công cụ nầy vì các nguyên nhân sau:
- Họ vi điều khiển này có thể tìm mua dễ dàng ở thị trường Việt Nam.
- Giá thành không quá đắt.
- Có đầy đủ tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập.
- Là một sự bổ sung rất tốt về kiến thức cũng như về ứng dụng cho họ vi điều khiển mang tính truyền
thống 8051.
- Số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới ngày càng
tăng. Điều này tạo nhiều thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng dụng như: số lượng tài
liệu, số lượng ứng dụng mở đã được phát triển thành công, dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm được
sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn…
- Sự hỗ trợ của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạp chưng trình từ đơn giản đến
phức tạp,…
- Các tính năng đa dạng của vi điều khiển PIC, và các tính năng này không ngừng được phát triển.
1.3 KIẾN TRÚC CỦA PIC
Cấu trúc phần cứng của một vi điều khiển được thiết kế theo hai dạng kiến trúc: kiến trúc Von Neuman
và kiến trúc Havard.
4
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
Hình 1. cấu trúc Von Neuman
Hình 2. cấu trúc Havard
Tổ chức phần cứng của PIC được thiết kế theo kiến trúc Havard. Điểm khác nhau giữa hai kiến trúc trên
là cấu trúc bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình.
Đối với kiến trúc Von Neuman, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình nằm chung một bộ nhớ, do đó ta
có thể tổ chức, cân đối một cách linh hoạt bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu. Tuy nhiên điều này chỉ

có ý nghĩa khi tốc độ xử lý của CPU phải rất cao, vì với cấu trúc đó, trong một thời điểm, CPU chỉ có thể
tương tác với bộ nhớ dữ liệu hoặc bộ nhớ chương trình. Như vậy có thể nói kiến trúc Von Neuman không
thích hợp với cấu trúc của một vi điều khiển.
Đối với kiến trúc Havard, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình tách ra thành hai bộ nhớ riêng biệt. Do
đó trong một thời điểm, CPU có thể tương tác với cả hai bộ nhớ, như vậy tốc độ của vi điều khiển được
cải thiện đáng kể.
Một điểm cần lưu ý nữa là tập lệnh trong kiến trúc Havard có thể được tối ưu tùy theo yêu cầu của kiến
trúc vi điều khiển mà không phụ thuộc vào cấu trúc dữ liệu. Ví dụ với dòng điều khiển PIC16F, độ dài
lệnh luôn là 14 bit (khi dữ liệu được tổ chức thành từng byte), còn với kiến trúc Von Neuman, độ dài lệnh
luôn là bội số của byte (do dữ liệu được tổ chức thành từng byte).
1.4 CÁC DÒNG PIC VÀ CÁCH LỰA CHỌN VI ĐIỀU KHIỂN PIC
Các ký hiệu của vi điều khiển PIC:
- PIC12xxxx: độ dài lệnh 12 bit.
- PIC16xxxx: độ dài lệnh 14 bit.
- PIC18xxxx: độ dài lệnh 16 bit.
- C: PIC có bộ nhớ EPROM (chỉ có PIC16C84 là có bộ nhớ EEPROM)
- F: PIC có bộ nhớ flash.
- LF: PIC có bộ nhớ flash hoạt động ở điện áp thấp
- LV: tương tự như LF, đây là ký hiệu cũ
- Bên cạnh đó, một số vi điều khiển có ký hiệu xxFxxx là EEPROM, còn có thêm chữ A ở cuối là flash
(ví dụ PIC16F877 là EEPROM, còn PIC16F877A là flash).
Ngoài ra còn có thêm một dòng vi điều khiển mới là dsPIC.
Ở Việt Nam phổ biến nhất là vi điều khiển PIC do hãng Microchip sản xuất.
5
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
Cách lựa chọn một vi điều khiển PIC phù hợp:
- Trước hết ta cần chú ý số chân của vi điều khiển PIC cần thiết cho ứng dụng. Có nhiều vi điều khiển
PIC có số lượng chân khác nhau, thậm chí có VĐK chỉ có 8 chân, ngoài ra còn có các vi điều khiển
PIC 28, 40, 44,… chân.
- Nên lựa chọn VĐK có bộ nhớ flash để có thể nạp xóa chương trình được nhiều lần hơn.

- Tiếp theo cần chú ý các khối chức năng được tích hợp sẵn trong VĐK, các chuẩn giao tiếp bên trong.
- Sau cùng chú ý đến bộ nhớ chương trình mà VĐK cho phép.
- Ngoài ra, mọi thông tin về lựa chọn VĐK PIC có thể được tìm thấy trong cuốn sách “ Select PIC
guide” do nhà sản xuất Microchip cung cấp.
1.5 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CHO PIC
Ngôn ngữ lập trình cho PIC rất đa dạng. Ngôn ngữ lập trình cấp thấp có MPLAB (được cung cấp miễn
phí bởi nhà sản xuất Microchip). Các ngôn ngữ lập trình cấp cao hơn có C, VB, Pascal,… ngoài ra còn có
một số ngôn ngữ lập trình được phát triển dành cho PIC như PICBasic, MikroBasic,…
1.6 MẠCH NẠP PIC
Đây cũng là một dòng sản phẩm rất đa dạng dàng cho VĐK PIC. Có thể sử dụng các mạch nạp được nhà
sản xuất Microchip cung cấp như: PICSTART plus, MPLAB ICD 2, MPLAB PM 3, PRO MATE II. Có
thể dùng các sản phẩm này để nạp cho VĐK thông qua chương trình MPLAB. Dòng sản phẩm chính
thống này có ưu điểm là nạp được cho tất cả các VĐK PIC, tuy nhiên giá thành cao và gặp nhiều khó
khăn trong quá trình mua sản phẩm.
Ngoài ra do tính năng cho phép nhiều chế độ nạp khác nhau, còn có rất nhiều mạch nạp được thiết kế
dành cho VĐK PIC. Có thể sơ lược một số mạch nạp PIC sau:
JDM Programmer: mạch nạp này dùng chương trình nạp ICprog cho phép nạp các vi điều khiển PIC có
hỗ trợ tính năng nạp chương trình điện áp thấp ICSP (In circuit Serial Programming). Hầu hết mạch nạp
đều hỗ trợ tính năng nạp chương trình này.
WARP-13A và MCB-USB: hai mạch nạp này giống với PICSTART plus do nhà sản xuất Microchip
cung cấp, tương thích với trình biên dịch MPLAB, nghĩa là ta có thể dùng trực tiếp MPLAB để nạp cho vi
điều khiển PIC mà không cần sử dụng một chương trình nạp khác, chẳng hạn như Icprog.
P16PRO40: mạch nạp này do Nigel thiết kế và cũng khá nổi tiếng. Ông còn thiết kế cả chương trình nạp,
tuy nhiên ta có thể sử dụng chương trình nạp Icprog.
Mạch nạp Universal của Williem: đây không phải là mạch nạp chuyên dùng cho PIC như P16PRO40.
Các mạch nạp kể trên có ưu điểm rất lớn là đơn giản, rẻ tiền, hoàn toàn có thể tự lắp ráp dễ dàng và mọi
thông tin về sơ đồ mạch nạp, cách thiết kế, thi công, kiểm tra và chương trình nạp đều dễ dàng tìm được
và download miễn phí từ mạng Internet. Tuy nhiên các mạch nạp trên có nhược điểm là hạn chế về số vi
điều khiển PIC được hỗ trợ. Bên cạnh đó, mỗi mạch nạp cần được sử dụng một chương trình nạp thích
hợp.

6
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
CHƯƠNG 2: VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F887
2.1 SƠ ĐỒ CHÂN VÀ HÌNH DẠNG THỰC TẾ
Hình 3. sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16F887
Hình 4. hình dạng thực tế của vi điều khiển PIC 16F887
7
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
2.2 MỘT VÀI THÔNG TIN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F887
Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16xxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit. Mỗi lệnh đều được
thực thi trong một chu kỳ xung clock. Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20Mhz với một chu kỳ lệnh là
200ns. Bộ nhớ flash chương trình là 8192 words và bộ nhớ dữ liệu là 368 bytes SRAM + 256 bytes
EEPROM. Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O.
Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
-Timer0: bộ nhớ 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
-Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi
ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.
-Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.
-Hai bộ Capture/ so sánh/ điều chế độ rộng xung.
-Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronuos Serial Port), ISP và I2C.
-Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
-Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển RD, WR, CS ở bên ngoài.
Các đặc tính Analog
-14 kênh chuyển đổi ADC 10 bit
-2 bộ so sánh
Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:
-Bộ nhớ flash có khả năng ghi xóa được 100 000 lần.
-Bộ nhớ EEPROM có khả năng ghi xóa được 1 000 000 000 lần.
-Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.
-Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm.

-Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In circuit Serial Programming) thông qua chân 2.
-Watchdog Timer với bộ dao động trong.
-Chức năng bảo mật mã chương trình.
-Chế độ sleep.
-Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
8
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
2.3 SƠ ĐỒ KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F887
9
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
Hình 5. sơ đồ khối của vi điều khiển PIC16F887
2.4 TỔ CHỨC BỘ NHỚ
Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC 16F887 bao gồm bộ nhớ chương trình (Program memory) và bộ
nhớ dữ liệu (data memory).
2.4.1 Bộ nhớ chương trình
Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC 16F887 là bộ nhớ flash, dung lượng là 8 Kword (1 word = 14
bit) và được phân thành nhiều trang (từ page0 đến page3).
Như vậy bộ nhớ chương trình có khả năng chứa được 8x1024 = 8192 lệnh (vì mỗi lệnh sau khi mã hóa sẽ
có dung lượng 14 bit = 1 word).
Để mã hóa được địa chỉ của 8 Kword chương trình, bộ đếm chương trình có dung lượng 13 bit. Khi vi
điều khiển được reset bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0000H (Reset vector). Khi có ngắt xảy ra,
bộ đếm chương trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004H (Interrupt vector).
Bộ nhớ chương trình không bao gồm bộ nhớ stack và không được địa chỉ hóa bởi bộ đếm chương trình.
Bộ nhớ stack sẽ được đề cập cụ thể trong phần sau:
10
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
Hình 6. bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC 16F887
2.4.2 bộ nhớ dữ liệu
Bộ nhớ dữ liệu của PIC và bộ nhớ EEPROM được chia ra làm nhiều bank. Đối với vi điều khiển PIC
16F887 thì bộ nhớ dữ liệu được chia là 4 bank. Bank được chọn phụ thuộc vào bit RP1 và RP0 (bit thứ 6

và bit thứ 5) của thanh ghi trạng thái status.
RP1: RP0 BANK
00 0
01 1
10 2
11 3
Mỗi bank có dung lượng 128 byte, bao gồm các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFR (Special Function
Register) nằm ở 32 vị trí đầu tiên của mỗi bank và các thanh ghi mục đích chung GPR (General Purpose
Register) nằm ở 96 vị trí cuối cùng của mỗi bank, đóng vai trò như Static RAM.
Các thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng (ví dụ như thanh ghi STATUS) sẽ được đặt ở tất cả các
bank của bộ nhớ dữ liệu, giúp thuận tiện trong quá trình truy xuất và làm giảm bớt lệnh chương trình. Sơ
đồ cụ thể của bộ nhớ dữ liệu vi điều khiển PIC 16F887 như sau:
11
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
Hình 7. các bank thanh ghi trong bộ nhớ dữ liệu của vi điều khiển PIC 16F887
12
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
2.4.3 Các cổng ra vào của PIC:
Port A: có 6 bit (tương ứng với 6 chân RA0 – RA5) các chân của cổng A có tích hợp một số chức năng
ngoại vi, nếu một thiết bị ngoại vi được enable thì cổng này sẽ không hoạt động như một cổng vào ra.
Bình thường Port A sẽ là một cổng vào ra 2 chiều. Thanh ghi xác định chiều tương ứng của các chân Port
A là thanh ghi TrisA. Các bit ở thanh ghi TrisA bằng 1 sẽ xác định các chân ở Port A là đầu vào và ngược
lại sẽ là đầu ra.
Port B: rộng 8 bit (tương ứng với chân RB0 - RB7) là một cổng vào ra 2 chiều. Thanh ghi quy định chiều
của Port B là thanh ghi TrisB. Thiết lập các thanh ghi TrisB bằng 1 sẽ làm cho cổng B là cổng vào và
ngược lại sẽ là cổng ra.
Port C: rộng 8 bit (tương ứng với các chân RC0 – RC7), bình thường nó là một cổng vào ra 2 chiều.
Thanh ghi quy định chiều của cổng này là thanh ghi TrisC. Các chân RC3, RC4 dùng để kết nối, truyền
nhận thông tin với các thiết bị ngoại vi.
Port E: rộng 3 bit (RE0 – RE2), được cấu hình là đầu ra hoặc đầu vào. Port E có thể là đầu vào điều

khiển I/O khi bit PSPSTATUS (TrisE.4) được xác lập.
Port D: rộng 8 bit ( RD0 – RD7), nó có thể là cổng vào hoặc ra.
Thanh ghi điều khiển xuất nhập là TRISD
Thanh ghi PORTD: chứa giá trị các pin trong Port D
Trong đó:
13
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887

Hình. Sơ đồ khối của RD < 4: 0 > Hình. Sơ đồ khối của RD < 7: 5 >
2.5 TIMER0
Là một trong 3 bộ đếm hoặc bộ định thời của vi điều khiển PIC 16F887. Timer0 là bộ đếm 8 bit được kết
nối với bộ chia tần số (prescaler) 8 bit. Cấu trúc của Timer0 cho phép ta lựa chọn xung clock tác động và
cạnh tích cực của xung clock. Ngắt Timer0 sẽ xuất hiện khi Timer0 bị tràn. Bit TMR0IE (INTCON < 5)
là bit điều khiển của Timer0. TMR0IE = 1 cho phép ngắt Timer0 tác động, TMR0IE = 0 không cho phép
ngắt Timer0 tác động. Sơ đồ khối của Timer0 như sau:
14
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
Hình 8. Sơ đồ khối Timer0
OPTION_RES
Muốn cho Timer0 hoạt động ở chế độ Timer ta CLEAR bit T0SC (OPTION_RES < 5 >), khi đó giá trị
thanh ghi TMR0 sẽ tăng theo từng chu kỳ xung đồng hồ (tần số vào Timer0 = ¼ tấn số oscillator). Khi giá
trị Timer0 từ FFH trở về 00H, ngắt Timer0 sẽ xuất hiện. Thanh ghi TMR0 cho phép ghi và xóa được giúp
ta ấn định thời điểm ngắt Timer0 xuất hiện một cách linh động.
Muốn Timer0 hoạt động ở chế độ counter ta SET bit T0SC (OPTION_RES < 5 >). Khi đó xung tác động
lên bộ đếm được lấy từ chân RA4/TOCK1. Bit T0SE (OPTION_RES < 4 >) cho phép lựa chọn cạnh tác
động vào bộ đếm. Cạnh tác động sẽ là cạnh lên nếu T0SE = 0 và sẽ là cạnh xuống nếu T0SE = 1.
Khi thanh ghi TMR0 bị tràn, bit TMR0IF (INTCON < 2 >) sẽ được SET. Đây chính là cờ ngắt của
Timer0. Cờ ngắt này phải được xóa bằng chương trình trước khi bộ đếm bắt đầu thực hiện lại quá trình
đếm. Ngắt Timer0 không thể “đánh thức” vi điều khiển từ chế độ sleep.
15

Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
Bộ chia tần số (prescaler) được chia sẽ giữa Timer0 và WDT (Watchdog Timer), điều đó có nghĩa là nếu
prescaler được sử dụng cho Timer0 thì WDT sẽ không có được sự hỗ trợ của prescaler và ngược lại.
Prescaler được điều chỉnh bởi thanh ghi OPTION_REG. Bit PSA (OPTION_REG < 3 >) xác định đối
tượng tác động của prescaler. Các bit PS2:PS0 (OPTION_REG<2:0>) xác định tỷ số chia tần số của
prescaler. Xem lại thanh ghi OPTION_REG để xác định lại một cách chi tiết về các bit điều khiển trên.
Các lệnh tác động lên giá trị thanh ghi TMR0 sẽ xóa chế độ hoạt động của prescaler. Khi đối tượng tác
động là Timer0, tác động lên giá trị thanh ghi TMR0 sẽ xóa prescaler nhưng không làm thay đổi đối
tượng tác động của prescaler. Khi đối tượng tác động là WDT, lệnh CLR WDT sẽ xóa prescaler, đồng
thời prescaler sẽ ngưng tác vụ hỗ trợ cho WDT.
Các thanh ghi điều khiển liên quan đến Timer0 bao gồm:
TMR0 (địa chỉ 01H, 101H): chứa giá trị đếm của Timer0.
INTCON (địa chỉ 0BH, 8BH, 10BH, 18BH): cho phép ngắt hoạt động (GIE và PEIE).
OPTION_REG (địa chỉ 81H, 181H): điều khiển prescaler.
CHƯƠNG 3: LCD
LCD là gì?
Màn hình tinh thể lỏng (liquid crystal display, LCD) là loại thiết bị hiển thị cấu tạo bởi các tế bào (các
điểm ảnh) chứa tinh thể lỏng có khả năng thay đổi tính phân cực của ánh sáng và do đó thay đổi cường độ
ánh sáng truyền qua khi kết hợp với các kính lọc phân cực. Chúng có ưu điểm là phẳng, cho hình ảnh
sáng, chân thật và tiết kiệm năng lượng.
LCD là loại chỉ thị thụ động, tiêu thị năng lượng rất nhỏ và có tỉ số tương phản tốt. Ngoài ra có những
tính chất thông dụng sau đây:
• Không tự phát ra ánh sáng và phụ thuộc vào ánh sáng xung quanh và ánh sáng nền.
• Có ánh sáng khuếch tán.
• Hoạt động ở dạng trong suốt hoặc phản chiếu.
• Thông dụng nhất là loại Neumatic (NLC), loại chất lỏng này trong suốt. Khi nó được áp điện
trường lớn sẽ xuất hiện những ion di chuyển xuyên qua phá vỡ cấu trúc thông thường dạng tinh
thể. Vì vậy chất lỏng được phân cực trở nên chắn sáng, có màu đen sậm hơn so với xung quanh.
Khi điện trường mất đi, chất lỏng trở về dạng tinh thể cũ và trở nên trong suốt trở lại.
• Cấu tạo cụ thể của LCD gồm có một vật liệu tinh thể lỏng NLC có bề dày khoảng 10 mm được

kẹp giữa hai miếng thủy tinh. Mặt thủy tinh được phủ một lớp mỏng kim loại (oxide thiếc) cho
ánh sáng xuyên qua, được dùng làm bản cực mặt trước, bản cực mặt sau cũng thực hiện như vậy.
Còn loại LCD phản chiếu thì bản cực mặt sau cho phản chiếu sáng.
• Lớp vỏ bọc LCD được cách điện và hàn kín lại.
16
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
Hình 9. LCD
LCD có những đặc điểm sau:
Điện trường cần thiết cho LCD hoạt động thông thường 104 V/cm. Do đó điện áp 10v cho LCD
có bề dày 10 mm
Vật liệu NLC có điện trở rất lớn (1010 ohm) cho nên dòng để cho LCD hoạt động rất nhỏ khoảng
10 mA/cm2 và công suất hoạt động 10 mW/cm2
LCD là thiết bị họat động ở tốc độ chậm, thời gian để dẫn vài mili giây và tắt vài chục mili giây.
Hiện nay LCD (loại thông dụng có thể giao tiếp được với PIC) được chia thành 2 loại:
• LCD graphic: đặc điểm loại này là toàn bộ màn hình được chia thành các điểm ảnh, giá thành tùy
thuộc vào độ phân giải và hãng sản xuất. Các độ phân giải thông thường là: 240x64, 240x128,
160x64, 128x128, 128x64 v.v
• LCD alphanumeric: Chỉ dùng để hiển thị chữ cái và chữ số. Với loại này 1 ký tự hiển thị trên
một ma trận 5x7 hoặc 5x10, như vậy với loại LCD 16x2 (có hai hàng và mỗi hàng có 16 ký tự) sẽ
có 32 ma trận xếp trên hai hàng. Hiện nay có các loại LCD thông alphanumeric thông dụng là:
14x2, 16x1, 20x2, 20x4.
17
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
Chân số Tên Chức năng
1 Vss Đất
2 VDD Cực + của nguồn điện
3 VEE Tương phản (constrast)
4 RS Register Select (chọn thanh ghi)
5 R/W Read/Write
6 E Enable (cho phép)

7 D0 Bit 0 của dữ liệu
8 D1 Bit 1 của dữ liệu
9 D2 Bit 2 của dữ liệu
10 D3 Bit 3 của dữ liệu
11 D4 Bit 4 của dữ liệu
12 D5 Bit 5 của dữ liệu
13 D6 Bit 6 của dữ liệu
14 D7 Bit 7 của dữ liệu
Mặc dù theo sổ tay kỷ thuật LCD thì cấp nguồn cho nó là 5V DC (khoảng vài mA) nhưng cung cấp cho
nó 6VDC hay 4.5 VDC thì nó vẫn hoạt động tốt và ngay cả với 3 VDC cũng đủ cho một số module. Kết
quả là các module LCD tiêu thị năng lượng ít.
Chân 3 là chân điều khiển VEE dùng để thay đổi độ tương phản của màn hiển thị. Lý tưởng thì chân này
nên nối nguồn điện áp thay đổi được, người ta thực hiện bằng cách gắn mạch chia áp dùng biến trở có đầu
ra thay đổi đưa vào chân này; tuy nhiên nên chú ý là một số module cần nguồn điện DC 7V. Đơn giản là
người ta nối chân này với 0V ( xuống đất).
Chân 4 là RS (Resgister Select= chọn thanh ghi) đây là 1 trong 3 ngõ vào điều khiển lệnh. Khi chân này
để mức thấp thì các dữ liệu được truyền đến LCD được xử lý như các mệnh lệnh và các dữ liệu đọc ra chỉ
trạng thái của nó. Bằng cách đưa đường RS này lên mức cao thì dữ liệu ký tự có thể xuất/nhập trên
module này.
Chân 5 là đường R/W (read/write). Chân này được kéo xuống mức thấp để ghi các lệnh hay dữ liệu ký tự
vào module hoặc được kéo lên mức cao để đọc dữ liệu ký tự hay thông tin trạng thái từ các thanh ghi của
nó.
Chân 6 là đường E (enable), ngõ này dùng để khởi động việc chuyển các lệnh hay dữ liệu ký tự giữa
module và các đường dữ liệu. Khi ghi ra màn hiển thị LCD, dữ liệu chỉ được chuyển khi có cạnh xuống ở
tín hiệu E này. Tuy nhiên khi đọc ra từ LCD thì dữ liệu khả dụng sau khi có chuyển tiếp từ thấp lên cao
và duy trì dữ liệu khả dụng cho đến khi tín hiệu xuống thấp một lần nữa.
Các chân 7 đến 14 là 8 đường bus dữ liệu (D0 đến D7). Dữ liệu có thể được chuyển đến và lấy ra khỏ bộ
hiển thị LCD theo dạng một byte 8 bit hay dạng nữa byte 4 bit (nibble). Trong trường hợp sau chỉ có 4
đường dữ liệu trên được sử dụng (4 bit cao: D4 đến D7). Chế độ 4 bit này thuận tiện khi sử dụng vi xử lý,
cần có ít đường xuất/nhập hơn.

Để hiển thị các chữ cái và các con số chúng ta gửi các mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, a đến z và
các số từ 0 – 9 đến các chân này khi bật RS=1.
Bảng mã ký tự chuẩn của LCD
18
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
Cũng có các mã lệnh mà có thể được gửi đến LCD để xóa màn hình hoặc đưa con trỏ về đầu dòng hoặc
nhấp nháy con trỏ.
Chú ý: chúng ta cũng có thể sử dụng RS = 0 để kiểm tra bit cờ bận để xem LCD có sẵn sàng nhận thông
tin. Cờ bận là bit D7 và có thể được đọc khi R/W và RS = 0 như sau:
Nếu R/W=1, RS=0 khi D7= 1 (cờ bận) thì LCD bận bởi các công việc bên trong và sẽ không nhận bất kỳ
thông tin mới nào. Khi D7=0 thì LCD sẵn sàng nhận thông tin mới. Lưu ý chúng ta nên kiểm tra cờ bận
trước khi ghi bất kỳ dữ liệu nào lên LCD
Sau đây là bảng mã lệnh của LCD:
19
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
Mã (Hex) Lệnh đến thanh ghi của LCD
1 Xóa màn hình hiển thị
2 Trở về đầu dòng
4 Giảm con trỏ (dịch con trỏ sang trái)
6 Tăng con trỏ (dịch con trỏ sang phải)
5 Dịch hiển thị sang phải
7 Dịch hiển thị sang trái
8 Tắt hiển thị, tắt con trỏ
A Tắt hiển thị, bật con trỏ
C Bật hiển thị, tắt con trỏ
E Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ
F Tắt hiển thị, nhấp nháy con trỏ
10 Dịch vị trí con trỏ sang trái
14 Dịch vị trí con trỏ sang phải
18 Dịch toàn bộ hiển thị sang trái

1C Dịch toàn bộ hiển thị sang phải
80 Ép con trỏ về đầu dòng thứ nhất
C0 Ép con trỏ về đầu dòng thứ hai
38 Hai dòng và ma trận 5x7
Điều khiển LCD qua các bước:
Bước 1: khởi tạo cho LCD.
Bước 2: gán các giá trị cho các bit điều khiển các chân RS, R/W, E cho phù hợp với các chế độ: hiển thị
các ký tự lên LCD hay thực hiện một lệnh của LCD.
Bước 3: xuất byte dữ liệu ra cổng điều khiển 8 bit dữ liệu của LCD.
Bước 4: kiểm tra cờ bận xem LCD sẵn sàng nhận dữ liệu mới chưa.
Bước 5: quay vòng lại bước 1.
Các lệnh LCD cơ bản ở chế độ 8 bit:
LCD_FIRST_ROW: Đưa con trỏ về hàng đầu tiên
LCD_SECOND_ROW: Đưa con trỏ về hàng thứ 2
LCD_THIRD_ROW: Đưa con trỏ về hàng thứ 3
LCD_FOURTH_ROW: Đưa con trỏ về hàng thứ4
LCD_CLEAR: Xóa màn hình
LCD_RETURN_HOME: Về vị trí đầu dòng
LCD_CURSOR_OFF: Không cho con trỏ hiển thị
LCD_UNDERLINE_ON: Bật con trỏ hiển thị dạng dấu gạch dưới _
20
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
LCD_BLINK_CURSOR_ON: Bật con trỏ nhấp nháy
LCD_MOVE_CURSOR_LEFT: Chuyển con trỏ sang trái
LCD_MOVE_CURSOR_RIGHT: Chuyển con trỏ sang phải
LCD_TURN_ON: Bật màn hình để hiển thị
LCD_TURN_OFF: Tắt màn hình hiển thị
LCD_SHIFT_LEFT: Dịch chuyển màn hình sang trái
LCD_SHIFT_RIGHT: Dịch chuyển màn hình sang phải
21

Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
PHẦN 2: THIẾT KẾ
A. SƠ ĐỒ KHỐI
22
KHỐI NÚT
NHẤN
VI ĐIỂU
KHIỂN
PIC16F887
KHỐI HIỂN THỊ
LCD
KHỐI NGUỒN
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
B. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
B2 B3
B0
B1
B2
B3
B4 B5 B6
B4
B5
B6
B7
B7
RE3/MCLR/VPP
1
RA1/AN1/C12IN1-
3
RA2/AN2/VREF-/CVREF/C2IN+

4
RA4/T0CKI/C1OUT
6
RA5/AN4/SS/C2OUT
7
RB0/AN12/INT
33
RB1/AN10/C12IN3-
34
RB2/AN8
35
RA7/OSC1/CLKIN
13
RA6/OSC2/CLKOUT
14
RD5/P1B
28
RD6/P1C
29
RD7/P1D
30
RC4/SDI/SDA
23
RC5/SDO
24
RC3/SCK/SCL
18
RC2/P1A/CCP1
17
RC1/T1OSI/CCP2

16
RC0/T1OSO/T1CKI
15
RB7/ICSPDAT
40
RB6/ICSPCLK
39
RB5/AN13/T1G
38
RB4/AN11
37
RD3
22
RD2
21
RD1
20
RD0
19
RC7/RX/DT
26
RC6/TX/CK
25
RE2/AN7
10
RE1/AN6
9
RE0/AN5
8
RA3/AN3/VREF+/C1IN+

5
RD4
27
RB3/AN9/PGM/C12IN2-
36
RA0/AN0/ULPWU/C12IN0-
2
U1
PIC16F887
D7
14
D6
13
D5
12
D4
11
D3
10
D2
9
D1
8
D0
7
E
6
RW
5
RS

4
VSS
1
VDD
2
VEE
3
LCD1
LM016L
R5
4k7
R6
4k7
R9
4k7
R10
4k7
R11
4k7
R3
4k7
X1
4M
C1
30pF
C2
30pF
23
Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN

B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
RE3/MCLR/VPP
1
RA1/AN1/C12IN1-
3
RA2/AN2/VREF-/CVREF/C2IN+
4
RA4/T0CKI/C1OUT
6
RA5/AN4/SS/C2OUT
7
RB0/AN12/INT
33
RB1/AN10/C12IN3-
34
RB2/AN8
35
RA7/OSC1/CLKIN
13
RA6/OSC2/CLKOUT
14
RD5/P1B
28

RD6/P1C
29
RD7/P1D
30
RC4/SDI/SDA
23
RC5/SDO
24
RC3/SCK/SCL
18
RC2/P1A/CCP1
17
RC1/T1OSI/CCP2
16
RC0/T1OSO/T1CKI
15
RB7/ICSPDAT
40
RB6/ICSPCLK
39
RB5/AN13/T1G
38
RB4/AN11
37
RD3
22
RD2
21
RD1
20

RD0
19
RC7/RX/DT
26
RC6/TX/CK
25
RE2/AN7
10
RE1/AN6
9
RE0/AN5
8
RA3/AN3/VREF+/C1IN+
5
RD4
27
RB3/AN9/PGM/C12IN2-
36
RA0/AN0/ULPWU/C12IN0-
2
U1
PIC16F887
X1
4M
C1
30pF
C2
30pF
KHỐI PHÍM HIỂN THỊ
D7

14
D6
13
D5
12
D4
11
D3
10
D2
9
D1
8
D0
7
E
6
RW
5
RS
4
VSS
1
VDD
2
VEE
3
LCD1
LM016L
24

Đồ án môn học 2: Thiết kế đồng hồ và lịch điện tử sử dụng vi điều khiển 16F887
KHỐI PHÍM NHẤN
B2 B3 B4 B5 B6 B7
R5
4k7
R6
4k7
R9
4k7
R10
4k7
R11
4k7
R3
4k7
C. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT
25
KHỞI TẠO PIC VÀ LCD
MAIN
ĐẾM =0
GIẢI MÃ TIME
HIỂN THỊ TIME
UP TIME
VÒNG LẶP