THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ ĐIÊN TỬ SỬ DỤNG CỔNG NỐI TIẾP HIỂN THỊ BẰNG LED 7 ĐOẠN (ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH ( ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH)

Bộ Công Thương
Trường:Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa:Điện Tử

ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐO LƯỜNG VÀ
ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH
ĐỀ TÀI:THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ ĐIÊN TỬ
SỬ DỤNG CỔNG NỐI TIẾP HIỂN THỊ
BẰNG LED 7 ĐOẠN
GVHD: VŨ THỊ THU HƯƠNG
SVTH: PHAN XUÂN BẮC
PHẠM TIẾN BÁCH
NGUYỄN ĐỨC THÔNG


Nhận xét của giáo viên hớng dẫn
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................

......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
...................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................

Li Núi u
Ngy nay, các vi điều khiển đã thâm nhập vào mọi lĩnh vực vủa đời
sống từ dân sự, quân sự đến an ninh quốc phịng, có mặt trong hầu hết
các ứng dụng hàng ngày từ những thiết bị nhỏ như điện thoại di động,
máy nhắn tin, trò chơi điện tử, các thiết bị gia dụng (máy giặt, điều hòa,
tủ lạnh….) đến những thiết bị lớn như ôtô, tàu thủy, xe lửa, máy bay, hệ
thống mạng điện thoại, các bộ điều khiển tự động trong nhà máy, các bộ
điều chỉnh trong nhà máy điện hạt nhân, trong các hệ thống điều khiển
ánh sáng…

Với một loạt các ứng dụng thú vị trên, ở đây chúng em xin giới thiệu
một ứng dụng nhỏ dùng vi điều khiển 8051 (cụ thể là vi điều khiển
AT89S52) để thiết kế đồng hồ điện tử hiển thị bằng led 7 đoạn điều khiển
bằng máy tinh.

Do thời gian và trình độ cịn hạn chế, cịn thiếu kinh nghiệm thực
tế nên khơng tránh khỏi những sai sót. Chúng em rất mong nhận được
những ý kiến và đóng góp của các thầy cơ và các bạn để chúng em có thể
hồn thiện thiết kế hơn nữa...
Xin chân thành cảm ơn !

PHẦN 1
I,CẤU TRÚC VI ĐIỀU KHIỂN 8051
I-Giới thiệu tổng quan về họ 8051 (AT 89S52)
Họ vi điều khiển 8051 (còn gọi là C51) là một trong những họ vi điều
khiển thông dụng nhất. Đây là các bộ vi điều khiển 8 bít được sản xuất
theo cơng nghệ CMOS. Một số loại vi điều khiển thuộc họ 8051 thông
dụng nhất: AT89C2051, AT89C4051, AT89C51, AT89S52… Trong đó


AT89S52 là một bộ vi điều khiển thông dụng giá rẻ có nhiều chức năng
và đặc biệt có tích hợp sẵn bộ nạp trên chíp.
Bộ vi điều khiển AT89S52 gồm các khối chức năng chính sau đây:
CPU (Central Processing Unit) bao gồm:
- Thanh ghi tích luỹ A
- Thanh ghi tích luỹ phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia
- Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit)
- Thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW: Progam Status
Word)

- Bốn băng thanh ghi
- Con trỏ ngăn xếp
Bộ nhớ chương trình (Bộ nhớ ROM) gồm 8Kb Flash.
Bộ nhớ dữ liệu (Bộ nhớ RAM) gồm 256 bytes.
Bộ UART (Universal Ansynchronous Receiver and Tranmitter)
làm chức năng truyền nhận nối tiếp, nhờ khối này AT89S52 có thể giao
tiếp với máy tính qua cổng COM.
3 bộ Timer /Counter 16 bít thực hiện các chức năng định thời và
đếm sự kiện.
WDM (Watch Dog Timer) được dùng để phục hồi lại hoạt động của CPU
khi nó bị treo bởi một nguyên nhân nào đó. WDM ở AT89S52 gồm một
bộ Timer 14 bít, một bộ Timer 7 bít, thanh ghi WDTPRG (WDT
programable) điều khiển Timer 7 bit và một thanh ghi chức năng
WDTRST (WDM register). Bình thường WDT khơng hoạt động (bị
cấm), để cho phép WDT, các giá trị 1EH và E1H cần phải được ghi liên
tiếp vào thanh ghi WDTRST. Timer 14 bit của WDT sẽ đếm tăng dần sau
mỗi chu kỳ đồng hồ cho đến giá trị 16383 thì xảy ra tràn. Khi xảy ra tràn,
chân RTS sẽ được đặt ở mức cao trong thời gian 96.Tosc (Tossc=1/Fosc)
và AT89S52 sẽ được reset. Khi WDT hoạt động, ngoại trừ reset phần
cứng và reset do WDT tràn thì khơng có cách nào cấm được WDT, vì vậy
khi sử dụng WDT thì các đoạn mã chương trình phải được đặt trong các
khe thời gian từ khi giữa các lần WDT được khởi tạo lại.
II- Sơ đồ các chân và chức năng


1. Port 0 (P0.0-P0.7 hay từ chân 32 đến chân 39): Gồm 8 chân,
ngoài chức năng xuất nhập ra, Port 0 còn là Bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ
(AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi AT89S52 giao tiếp với
thiết bị ngồi có kiến trúc Bus

Hình 1: Cấu trúc của các chân trên Port 0
2. Port 1 (P1.0-P1,7 hay từ chân 1 đến chân 8) :
Có chức năng xuất nhập theo bit và byte. Ngoài ra, 3 chân P1.5, P1.6,
P1.7 được dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP, 2 chân P1.0 và P1.1 được
dùng cho bộ Timer 2


Hình 2: Cấu trúc của các chân trên Port 1 và Port 3

3. Port 2 (P2.0- P2.7 hay từ chân 21 đến chân 28): Là một Port có cơng
dụng kép: là đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các
thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng.

Hình 3: Cấu trúc của các chân trên Port 2
4. Port 3 (P3.0- P3.7 hay từ chân 10 đến chân 17): Mỗi chân trên
Port 3 ngoài chức năng xuất nhập ra cịn có một chức năng riêng:
Bit
P3.0
P3.1

Tên
RXD
TXD

Chức năng
Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp
Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp


P3.2

P3.3
P3.4
P3.5
P3.6

INT0
INT1
T0
T1
WR

P3.7

RD

Ngắt 0 bên ngoài
Ngắt 1 bên ngoài
Ngõ vào của Timer/Counter 0
Ngõ vào của Timer/Counter 1
Xung ghi bộ nhớ dữ liệu bên

ngoài
Xung đọc bộ nhớ dữ liệu bên

ngoài
5. RST (Reset- chân 9):
Mức tích cực của chân này là mức 1, để reset ta phải đưa mức 1(5V) đến
chân này với thời gian tối thiểu 2 chu kỳ máy( tương đương 2µs đối với
thạch anh 12MHz.
6. XTAL1, XTAL2:

AT89S52 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với một bộ
dao động thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHz, thông thường là
12MHz.
7. EA (External Access):
EA thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở
mức cao, bộ vi điều khiển thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức
thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng.
8. ALE (Address Latch Enable):
ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nửa
đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó các đường port 0 dùng để xuất hoặc nhập
dữ liệu trong nửa chu kỳ sau của bộ nhớ.

9. PSEN (Program Store Enable):
PSEN là điều khiển để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và trường
được nối đến chân /OE (Output Enable) của một EPROM để cho phép
đọc các bytes mã lệnh.


PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc lệnh. Các mã nhị phân của
chương trình được đọc từ EPROM qua Bus và được chốt vào thanh ghi
lệnh của bộ vi điều khiển để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình
trong ROM nội, PSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao)
10. Vcc, GND:
AT89S52 dùng nguồn một chiều có dải điện áp từ 4V-5.5V được cấp qua
chân 40 (Vcc) và chân 20 (GND)

II,CẤU TRÚC IC MAX 232
Bộ vi điều khiển AT89s52 có khả năng giao tiếp với thiết bị ngồi qua
cổng nối tiếp. Vấn đề trở ngại duy nhất khi giao tiếp với máy tính là mức
logic ở bộ vi điều khiển và ở cổng COM khác nhau cụ thể như sau:

Đối tượng

Mức logic

Cổng COM
(Mức RS232)

1

Mức điện áp tương
ứng
-12 V đến -3V

0

+3V đến +12V

Vi Điều khiển
(Mức TTL)

1

+5V

0

0V

Khắc phục vấn đề này, người ta sử dụng vi mạch MAX 232 để chuyển
đổi mức điện áp giữa 2 chuẩn. Vi mạch này có chứa hai bộ chuyển đổi
mức logic từ TTL sang RS232 và ngược lại. Hình 6 là mạch giao tiếp
giữa vi điều khiển với máy tính qua cổng RS232C sử dụng vi mạch đổi
mức MAX232.

Hình 6: Truyền thơng qua cổng nối tiếp


Như vậy thực chất của việc truyền thông qua cổng nối tiếp thực chất là
việc truyền mã ASCII của ký tự.Để gửi cho máy tính các kí tự từ ‘0’ đến
‘9’ ta phải truyền mã ASCII của chúng lần lượt từ 0x30 đến 0x39.
Để kiểm tra xem máy tính có nhận được các kí tự mà vi điều khiển
truyền tới chưa, ta phải cho máy tính thi hành. Chương trình nhận số liệu
qua cổng nối tiếp chương trình này có thể viết bằng ngơn ngữ lập trình
Basic, Pascal, C, C++...Trong Windows có cung cấp sẵn cho chúng ta
một cơng cụ truyền tin qua cổng nối tiếp là Hyper Terminal.

PHẦN 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG


I,SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

VCC

R11
10K

33
C2

Vin

2

1

33
C3

GND

GND

Y1

18
19

P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7

RXD/P3.0
TXD/P3.1

INT0/P3.2
INT1/P3.3
T0/P3.4
T1/P3.5
WR/P3.6
RD/P3.7

10
11
12
13
14
15
16
17
9

GND

1
2
JP2

T2/P1.0
T2 EX/P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5/MOSI
P1.6/MISO

P1.7/SCK

P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15

RESET

EA/VPP

XTAL1
XTAL2
AT89S52

3

+5V

100uF

ALE/PROG
PSEN

VCC

21
22
23
24
25
26
27
28

C8

1k
C9

R5
R6
R7
R8
R9
R10
R12

31
30
29

a
b
c
d

e
f
g

6

a b c d e f g

VCC

RxD 13
TxD 14
8
7
10uF
1

C6
GND

3
6

IC2
R1IN
T1OUT
R2IN
T2OUT

R1OUT

T1IN
R2OUT
T2IN

C1+
C1VS-

C2+

GND
GND

1

DS1
7SEGQ

C4
10uF
LED1
LED

2

8

JP1
1
2
3

4
5
6
7
8
9
JP9

9

D0
D1
D2
D3

151 R13

U1

II,SƠ ĐỒ MẠCH IN

39
38
37
36
35
34
33
32

3

VCC

C1

IC1

4

16

RX
TX

VCC

4

GND

COM 9

3

12

1
2
3

4
5
6
7
8

Q4
A1015

15

SW1
SW

Q3 D3 R4
A1015
1k

2

1

2

VCC

1k

1

J1
5
9
4
8
3
7
2
6
1

TxD

R3
Q2
D2
A1015
1k

a
b
c
d
e
f
g
h

1k

GND
RxD

R2

Q1
D1
A1015

11
7
4
2
1
10
5
3

R1

D0

VCC

C2VS+

12
11
9
10

4

RX
TX
10uF

C5
5 10uF
2
C7

VCC


III,CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

1,PHẦN VISUA BASIC


Dim gio As Integer
Dim phut As Integer
Dim giay As Integer
Dim ngay As Integer
Dim thang As Integer
Dim nam As Integer
Dim N1 As Integer
Dim N2 As Integer
Dim N3 As Integer
Dim N4 As Integer

Private Sub Command1_Click()
Text2.Text = Format(Now, "dd/mm/yyyy")
End Sub
Private Sub Command2_Click()
If IsDate(Text2.Text) Then
Date = Format(Text2.Text, "dd/mm/yyyy")
Else
MsgBox "LOI NHAP SAI NGAY"
Text2.SetFocus
Exit Sub
End If
End Sub
Private Sub Command3_Click()
Text4.Text = Format(Now, "hh:nn:ss ")


End Sub
Private Sub Command4_Click()
If IsDate(Text4.Text) Then
Time = Format(Text4.Text, "hh:nn:ss")
Else
MsgBox "LOI NHAP SAI GIO"
Text4.SetFocus
Exit Sub
End If
End Sub
Private Sub Command6_Click()
End
End Sub
Private Sub Form_Load()

MSComm1.CommPort = 1
MSComm1.Settings = "9600,N,8,1"
MSComm1.InputLen = 0
MSComm1.RThreshold = 1
MSComm1.SThreshold = 0
MSComm1.PortOpen = True
Timer1.Enabled = True
Timer2.Enabled = True
End Sub
Private Sub Timer1_Timer()
Text3.Text = Format(Now, " hh:nn:ss")
Text1.Text = Format(Now, " dd/mm/yyyy")
If (Option1.Value = True) Then
N4 = (Format(Now, "HH") \ 10)
N3 = (Format(Now, "HH") Mod 10)
N2 = (Format(Now, "nn") \ 10)
N1 = (Format(Now, "nn") Mod 10)


End If

If (Option2.Value = True) Then
N4 = (Format(Now, "nn") \ 10)
N3 = (Format(Now, "nn") Mod 10)
N2 = (Format(Now, "ss") \ 10)
N1 = (Format(Now, "ss") Mod 10)
End If
If (Option3.Value = True) Then
N4 = (Format(Now, "dd") \ 10)
N3 = (Format(Now, "dd") Mod 10)

N2 = (Format(Now, "mm") \ 10)
N1 = (Format(Now, "mm") Mod 10)
End If
If (Option4.Value = True) Then
N4 = (Format(Now, "mm") \ 10)
N3 = (Format(Now, "mm") Mod 10)
N2 = (Format(Now, "yy") \ 10)
N1 = (Format(Now, "yy") Mod 10)
End If
End Sub

Private Sub Timer2_Timer()
dd1 = Val(N1)


dd2 = Val(N2)
dd3 = Val(N3)
dd4 = Val(N4)
'bien doi cac so nguyen ve kieu ky tu
X1 = Chr(dd1)
X2 = Chr(dd2)
X3 = Chr(dd3)
X4 = Chr(dd4)
'truyen xuong mach
MSComm1.Output = "@"
MSComm1.Output = X1
MSComm1.Output = X2
MSComm1.Output = X3
MSComm1.Output = X4
End Sub

2,CODE C
#include<reg52.h>
#include<stdio.h>
#include<math.h>


sbit LED1=P1^0;

// quet led hang nghin

sbit LED2=P1^1;

// quet led hang tram

sbit LED3=P1^2;

// quet led hang chuc

sbit LED4=P1^3;

// quet led hang don vi

int so4, so3,so2,so1,i,j,tg;
unsigned char dem=0;
unsigned char M[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; //
ma led 7 thanh
void timer0 (void) interrupt 1
{
TH0=0xF8;

TL0=0x40;
switch(dem)
{
case 0:
LED2=LED3=LED1=0;
P0=M[so1];
LED4=1; // LED hang don vi
break;
case 1:
LED1=LED2=LED4=0;
P0=M[so2];
LED3=1;

// LED hang chuc

break;
case 2:
LED1=LED3=LED4=0;
P0=M[so3];
LED2=1; // led hang tram
break;
case 3:
LED4=LED2=LED3=0;
P0=M[so4];;
LED1=1; // led hang nghin


break;
}
if(++dem==4)dem=0;

}
void main()
{
SCON=0x52;
TMOD=0x20;
TH1=TL1=-3;
TR1=1;
TH0=0xf8;
TL0=0x30;
TR0=1;
ET0=EA=1;
PT0=1;
tg =10;
while(1)
{
do
{
tg =_getkey();
}
while(tg!='@');
so1=_getkey();
so2=_getkey();
so3=_getkey();
so4=_getkey();
}
}

PHẦN 3
KẾT LUẬN

1,ƯU ĐIỂM :
- Mạch hiển thị đầy đủ các giá trị ngày, giờ, phút, giây, tháng, năm.
- Mạch hiển thị rõ ràng các giá trị trên led 7 đoạn.
- Thiết kế mạch nhỏ gọn dễ sử dụng.
2,NHƯỢC ĐIỂM :
- Mạch hiển thi được 2 giá trị cùng một lúc nên muốn xem cái giá trị
còn lại ta phải điều khiển.
3,ỨNG DỤNG :
- Mạch thiết kế đơn giản hiển thị rõ ràng nên có thể ứng dụng làm
đồng hồ điện tử trong thực tế.
- Cơ cấu hiển thị số của mạch giúp nâng cao độ chính xác khi đọc giá trị.
- Có thể nói trong khn khổ của một mạch đồng hồ điện tử chỉ sử
dụng được rất ít hiệu năng làm việc của các linh kiện có trong mạch, vì
vậy để mạch điện có thể ứng dụng rộng rãi trong thực tế ta có thể tích hợp
thêm nhiều tính năng khác cho mạch, để mạch điện có hiệu năng làm việc
cao và có nhiều ứng dụng.
- Bằng cách nâng cấp phần cứng và thay đổi phần mềm, mạch điện
hoàn toàn có thể tích hợp thêm tính năng như hiển thị lịch vạn niên
các giá trị giờ, phút, giây, ngày, tháng âm lịch cũng như dương lịch
trên cùng một diện tích.

Tài liệu tham khảo
1.Vi điều khiển cấu trúc lập trình và ứng dụng (Kiều Xuân Thực – Vũ Thị
Thu Hương – Vũ Trung Kiên).


2.Giáo trình đo lường và điều khiển máy tính(Vũ Thị Thu Hương).
3. Họ vi điều khiển 8051 (Tống Văn On – Hoàng Đức Hải).
4. Internet: dientuvietnam.net

diendandientu.com
dientuvienthong.net