KIT điều khiển ATS

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI TP HỒ CHÍ MINH
KHOA KĨ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ II

-------------------

Báo Cáo Đồ Án Môn Học
Thiết kế ngoại vi và kĩ thuật
ghép nối
Đề tài:

“KIT điều khiển nguồn ATS”

SVTH:

1.Cao Đức Hòa Anh.

Mã Sv: 408190001

2. Nguyễn Lê Đức Bảo.

Mã Sv: 408190005

3. Nguyễn Nhật Nam.

Mã Sv: 408190020

4. Lê Xuân Sơn.

Mã Sv: 408190028

Lớp: Đ08ĐTA1
Giáo viên hướng dẫn

:

Ths. Tôn Thất Bảo Đạt.
Ths. Phạm Thế Duy.


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cám ơn đến các thầy và toàn thể thầy cô
đang công tác tại trường,nhờ vào sự giảng dạy của quý thầy cô đã nhiệt tình
truyền đạt những kiến thức quý báu,chúng em đã có những kiến thức cơ bản để
vận dụng thực hiện đồ án này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các Thầy, cô Khoa Điện Tử 2, Ban Giám
Hiệu Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông Thành Phố Hồ Chí Minh đã
giúp chúng em nâng cao kiến thức, có cơ hội tiếp cận và học hỏi từ những đề tài
cụ thể nhằm bổ sung cho những kiến thức đã học từ nhà trường. Đặc biệt, em xin
cảm ơn sâu sắc đến Thầy Tôn Thất Bảo Đạt và Thầy Phạm Thế Duy đã tận tình
hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này.
Với thời gian làm việc không nhiều cùng với vốn kiến thức bản thân còn
nhiều hạn chế nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót.Chúng em kính mong
nhận được nhiều ý kiến đóng góp từ các thầy để có thể nâng cao kiến thức và áp
dụng vào những công việc thực tế sau này.
Cuối cùng chúng em xin kính chúc các thầy những lời chúc tốt đẹp nhất.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 2


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông cơ sở Hồ Chí Minh
Khoa Điện - Điện Tử II
Đề tài:“KIT

Họ tên sinh viên:

điều khiển ATS”

1.Cao Đức Hòa Anh.

Mã Sv: 408190001

2. Nguyễn Lê Đức Bảo.

Mã Sv: 408190005

3. Nguyễn Nhật Nam.

Mã Sv: 408190020

4. Lê Xuân Sơn.

Mã Sv: 408190028

Khoa

: Điện - Điện Tử II

Ngành

: Điện tử máy tính

Giáo viên hướng dẫn:

Ths. Tôn Thất Bảo Đạt.
Ths. Phạm Thế Duy.

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................

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

Ngày

Tháng

Năm 2012

Giáo viên hướng dẫn

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 3


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Mục Lục
Nội dung

trang

Phụ lục hình ảnh và bảng biểu
trang
Hinh 5.1: Sơ đồ khối KIT điều khiển ATS…………………………………………8
Hình 7.1.1: Khối nguồn 5V…………………………………………………………9

Hình 7.1.2: Khối nguồn 12V………………………………………………………9
Hình 7.2.1: Sơ đồ nguyên lý khối RTC……………………………………………10
Hình 7.2.2: Hai gói cấu tạo chip DS 1307………………………………………...10
Hình 7.2.3: Các bước truyền dữ liệu từ Master đến Slaver trên I2C……………...11
Hình 7.2.4 : Các bước đọc dữ liệu từ Slaver tới Master trên I2C…………………11
Hình 7.2.5: Tổ chức bộ nhớ của DS1307………………………………………….13
Hình 7.2.6: Tổ chức các thanh ghi thời gian ……………………………………...13
Hình 7.2.7: Thanh ghi điều khiển DS1037………………………………………..14
Hình 7.2.8: Sơ đồ làm việc với DS1307…………………………………………..15
Hình 7.3.1: Sơ đồ nguyên lý khối ADC…………………………………………...16
Hình 7.3.2: IC LM35………………………………………………………………17
Hình 7.3.3: Thanh ghi ADMUX…………………………………………………..18
Hình 7.3.4: Thanh ghi ADCSRA………………………………………………….18
Hình 7.3.5: Thanh ghi ADCH,ADCL……………………………………………..20
Hình 7.3.6: Thanh ghi SFIOR……………………………………………………..20
Hình 7.4.1: Text LCD 16x2……………………………………………………….22
Hình 7.4.2: Sơ đồ nguyên lý khối LCD…………………………………………...22
Hình 7.4.3: Tổ chức của DDRAM………………………………………………...23
Hình 7.4.4: Bảng mã ASCII của text LCD………………………………………..24
Hình 7.4.5: Trình tự giao tiếp với Text LCD……………………………………...27
Hình 7.5.1: Sơ đồ nguyên lý khối convert R28S232-RS485……………………..28
Hình 7.5.2: Sơ đồ nguyên lý khối RS485…………………………………………28
Hình 7.5.3: Cổng DB9 (RS232)…………………………………………………..29
Hình 7.5.4: Thanh ghi UDR ………………………………………………………31
Hình 7.5.5: Thanh ghi UCSRA……………………………………………………31
Hình 7.5.6: Thanh ghi UCSRB……………………………………………………32
Hình 7.5.7: Thanh ghi UCSRC……………………………………………………33
Hình 7.6.1: Sơ đồ nguyên lý khối Input…………………………………………...35
Hình 7.7.1: Sơ đồ nguyên lý khối output………………………………………….36
Hình 7.7.2: Rơle trung gian………………………………………………………..36

Hình 7.7.3: Công tắc tơ……………………………………………………………37
Hình 7.7.4: Sơ đồ đấu nối các Rơle……………………………………………….37

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 4


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Hình7.8.1: Giao diện phần mềm Visual Basic 6.0……………………………….38
Hình 7.8.2: Các tool cơ bản chương trình VB 6.0………………………………...39
Hình 7.8.3: Màn hình lập trình VB………………………………………………..40
Hình 8.2.1: Giải thuật chương trình đề máy phát…………………………………42
Hình 8.2.2: Giải thuật chương trình tắt máy phát…………………………………43
Hình 8.2.3: Giải thuật chương trình điều khiển máy phát…………………………44
Hình 8.3: Giải thuật chương trình đóng công tắc tơ lưới………………………….45
Hình 8.4: Giải thuật chương trình đóng công tắc tơ máy phát…………………….46
Hình 8.5: Giải thuật chương trình RUN…………………………………………...47
Hình 8.6: Giải thuật chương trình change_parameter…………………………….48
Hình 8.7: Giải thuật chương trình PROGRAM…………………………………...49
Hình 8.8: Giải thuật chương trình change_time…………………………………..50
Hình 8.9: Giải thuật chương trình TIME………………………………………….51
Hình 8.10: Giải thuật chương trình chính…………………………………………52
Hình 8.11: Giao diện chương trình điều khiển KIT ATS………………………....52
Bảng 7.2.1: Bảng chọn tần số ngõ ra SQW………………………………………..15
Bảng 7.3.1: Bảng chọn điện áp tham chiếu………………………………………..18

Bảng 7.3.2: Bảng hệ số chia tần số ADC………………………………………….19
Bảng 7.3.3: Bảng chọn chế độ hoạt động ADC…………………………………...20
Bảng 7.4.1: Tập lệnh điều khiển LCD…………………………………………….25
Bảng 7.5.1: Chọn độ dài dữ liệu truyền…………………………………………...33
Bảng 7.5.2: Công thức tính tốc độ BAUD………………………………………...34
Bảng 8.1: Thứ tự các gói tin gửi từ KIT lên máy tính…………………………….53
Bảng 8.2: Bảng mã lệnh máy tính điều khiển KIT ATS………………………......54

I. Lý do chọn đề tài:
 Ngày nay các hệ thống, thiết bị điện được sử dụng rộng rãi nhằm phục vụ cuộc

sống con người ví dụ như các trạm viễn thông BTS, các dây truyền sản xuất, hệ
thống điện trong nhà v.v…
 Tuy nhiên, trong điều kiện của nước ta khi vào mùa khô luôn xảy ra tình trạng
thiếu điện, mất điện xảy ra thường xuyên khó mà lường trước được. Gây ảnh
hưởng đến sản xuất và đời sống.
 Khi đó cần phải có một hệ thống chuyển tiếp để đưa nguồn điện dự phòng vào
cung cấp cho các thiết bị sử dụng điện trong điều kiện không có người trực thường
xuyên.
 Kit điều khiển nguồn ATS là một lựa chọn thích hợp cho yêu cầu trên. Do đó
chúng em chọn KIT điều khiển ATS làm đề tài môn học của mình.

II. Cơ sở lý thuyết
 Dựa trên những kiến thức đã học về mạch điện tử, các linh kiện, kiến thức về vi

điều khiển và kiến thức về lập trình trên phần mềm Visual Basic. Chúng em đã tìm
hiểu về hệ thống chuyển mạch nguồn (ATS) và nhận thấy có thể thiết kế và thi
GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 5


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

công KIT điều khiển nguồn ATS. Do đó chúng em đăng kí đề tài này cho môn học
của mình.
 Trên KIT điều khiển có một số giao tiếp như sau:
 Giao tiếp LCD.
 Giao tiếp truyền thông nối tiếp UART chuẩn RS232 và RS485.
 Giao tiếp I2C.
 Giao tiếp ADC.
 Giao tiếp bàn phím 6 phím.
 Giao tiếp I/O với các thiết bị ngoại vi…
 Khả năng chống nhiễu của Atmega16 là khá tốt và nó đáp ứng đầy đủ các khối
chức năng hệ thống yêu cầu, vì vậy nhóm chúng em chọn sử dụng vi điều khiển
Atmega16 cho mạch của mình.

III. Mô tả đề tài:
 Sử dụng kit điều khiển với viđiều khiển ATmega16 thu thập dữ liệu: Mức nhớt

(high or low), mức dầu (high or low) của máy phát điện; trạng thái của nguồn lưới
và nguồn máy phát; mức Acquy, nhiệt độ(Sensor LM35), thời gian (Chip DS1307).
Từ đó xử lý dữ liệu để điều khiển đóng ngắt máy phát và các công tắc tơ nguồn
lưới và công tắc tơ nguồn máy phát điện.
 Kit điều khiển giao tiếp với máy tính qua chuẩn RS-485. Sử dụng bộ chuyển đổi
RS-232 sang RS-485 và ngược lại.
 Trên máy tính dùng phần mềm Visual Basic lập trình giao diện giao tiếp với người

dùng.

IV. Tổng quan về đề tài:
1. Độ tin cậy:
 Sử dụng các linh kiện tốt có độ bền cao nên KIT có khả năng hoạt động trong

thời gian dài và liên tục, độ bền cao.
 Mạch được thiết kế sao cho việc lắp đặt là dễ dàng nhất, được chia thành các
khối chức năng rõ ràng nên việc bảo trì bảo hành sẽ thuận tiện.
 Sử dụng đường truyền riêng từ KIT đến máy tính nên khả năng bảo mật cao,

2.

3.



không bị đánh cắp dữ liệu hay bị điều khiển từ những phần tử bên ngoài.
Mạch sử dụng nguồn thấp và công suất nhỏ nên rất an toàn cho người sử dụng.
Hiệu suất:
KIT điều khiển được thiết kế tối ưu để đạt hiệu suất cao nhất.
Giá thành:
Các linh kiện có giá thành hợp lý nên giá thành sản phẩm thấp.
So với PLC thì KIT điều khiển trong hệ thống này có chức năng tương tự
nhưng giá thành thấp hơn rất nhiều.

4. Nguồn linh kiện:

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt

Ths. Phạm Thế Duy

Trang 6


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

 Nhập linh kiện từ các cửa hàng uy tín với sản phẩm chất lượng.
5. Thời gian hoàn thành:(01/02/2012 – 15/4/2012: 10 tuần)
 Tuần 1: Tìm hiểu về vi điều khiển Atmega16 và các khối chức năng, phần





mềm Visual Basic.
Tuần 2: Thiết kế và mô phỏng các khối chức năng.
Tuần 3: Thiết kế sơ đồ nguyên lý,.
Tuần 5: Vẽ mạch in và làm board mạch.
Tuần 6-7: Thi công mạch và viết chương trình điều khiển, viết giao diện điều
khiển trên VB, mô phỏng hoạt động của mạch trên phần mềm Protues.

 Tuần 7-8: Kiểm tra hoạt động và hiệu chỉnh mạch.
 Tuần 9:Hoàn chỉnh mạch.
 Tuần 10: Viết báo cáo.

V. Sơ đồ khối:

Hinh 5.1: Sơ đồ khối KIT điều khiển ATS

VI. Nguyên lý hoạt động:
 Khi mất điện lưới tải sẽ sử dụng điện từ bình Acquy, khi mức Acquy xuống dưới

ngưỡng đã cài đặt sẵn tín hiệu điều khiển khởi động máy phát tích cực đề máy phát.
Khi có tín hiệu báo nguồn điện máy phát đã sẵn sàng sẽ đóng công tắc tơ cấp
nguồn cho tải từ máy phát điện. Khi có lưới trở lại sẽ đóng công tắc tơ lưới đồng
thời tín hiệu off máy phát tích cực tắt máy phát. Mạch có cài đặt thời gian delay để
chờ cho nguồn điện ổn định sau đó mới đóng công tắc tơ cấp nguồn.

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 7


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

 LCD dùng để hiển thị một số thông tin cần thiết. VD: Trạng thái các công tắc tơ,

nhiệt độ, mức Acquy, thời gian…
 Khối Keypad 6 phím dùng để truy cập vào menu điều chỉnh các thông số ngưỡng

như nhiệt độ, mức Acquy, thời gian delay,…..
 Bộ dao động thời gian thực (DS1307) cho dữ liệu về thời gian. Hiển thị thời gian
này lên LCD và truyền về máy tính. Ngoài ra ta có thể thiết lập chức năng tắt bộ
điều khiển vào những thời gian không cần thiết.

 VD : Một số nhà máy dùng nhiều trạm ATS để phục vụ cho sản xuất. Vào
ban đêm không sản xuất, chỉ dùng điện để chiếu sáng ta có thể tắt một số
trạm ATS, tránh trường hợp mất điện lưới vào ban đêm máy phát sẽ hoạt
động gây lãng phí. Bật lại vào thời gian sản xuất.
 Kit điều khiển truyền lên máy tính các thông tin như: Trạng thái các công tắc tơ,
nhiệt độ, mức Acquy, thời gian…
 PC truyền xuống KIT điều khiển các thông số cài đặt thời gian cho RTC. Điều

khiển máy phát và các công tắc tơ thông qua khối RS232-RS485.
 Nút Test điều khiển các đầu ra chạy theo một quy trình định sẵn.
 Nút Manual/Auto để chọn chế độ điều khiển cho tủ điều khiển, điều khiển bằng tay
bằng các nút nhấn trên mặt tủ hoặc tự động bằng KIT điều khiển. Nếu ở chế độ
Manual KIT điều khiển tắt các tín hiệu tích cực điều khiển các rơle, cho phép điều
khiển bằng các switch trên mặt tủ điều khiển, và chỉ báo màn hình LCD.

VII. Các khối chức năng cơ bản và phần mềm Visual Basic.
1.Khối nguồn:

Hình 7.1.1: Khối nguồn 5V

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 8


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Hình 7.1.2: Khối nguồn 12V
Khối nguồn gồm 2 phần : Nguồn 5V cấp nguồn cho vi xử lý và LCD, nguồn 12V
cấp nguồn hoạt động cho rơle.
Khối nguồn với input 220AC, qua IC ổn áp LM7805 và LM7812 kết hợp với các tụ
lọc giúp nguồn ra là nguồn 1 chiều phẳng.
Thông số LM7805 và 7812:
LM7805: Input: 7-20V

Output: 4.75-5.25V, 5mA-1A.

LM7812: Input: 14.5-27V Output: 11.4-12.6V, 5mA-1A.
2. Khối RTC I2C-DS1307:
 Sơ đồ nguyên lý:

Hình 7.2.1: Sơ đồ nguyên lý khối RTC
 Sử dụng 2 dây tín hiệu (SDA và SCL) để truyền dữ liệu theo giao thức I2C.

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 9


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Hình 7.2.2: Hai gói cấu tạo chip DS 1307

 Khung truyền I2C:

Hình 7.2.3: Các bước truyền dữ liệu từ Master đến Slaver trên I2C

Hình 7.2.4 : Các bước đọc dữ liệu từ Slaver tới Mastertrên I2C
 Địa chỉ của DS1307 được set cố định là “1101000”
 Giới thiệu về đồng hồ thời gian thực DS 1307 (Real time clock):
 DS 1307 Real time clock có thể đếm giờ, phút, giây, tháng, ngày của tháng,

ngày của tuần, năm kể cả năm nhuận (đến năm 2100).
 Có 56 byte Ram để lưu trữ dữ liệu, nhưng dữ liệu không bị mất khi tắt
nguồn.
 Có thể lập trình được để xuất tín hiệu xung vuông.
 Tự động phát hiện ra nguồn cung cấp bị lỗi (ngắt nguồn) và chuyển qua
mạch bảo vệ sử dùng nguồn pin dự trữ.
 Nguyên lý hoạt động :
 DS1307 hoạt động như một slaver trên bus dữ liệu nối tiếp. Để truy xuất nội
dung ta phải thiết lập một điều kiện Start và cung cấp mã nhận dạng của IC
(Device Identification Code) theo sau bởi thanh ghi địa chỉ. Các thanh ghi
theo sau được truy xuất tuần tự cho đến khi gặp tín hiệu Stop.
 Khi VCC = 1.25Vbat thì DS1307 sẽ kết thúc việc truy xuất và reset lại bộ
đếm địa chỉ. Các Input sẽ không được nhận ra tại thời điểm này để ngăn
ngừa một số lượng lớn dữ liệu được ghi tới DS1307 từ hệ thống bên ngoài.
Khi VCC < Vbat thì IC này sẽ chuyển sang mode sử dụng pin dự trữ. Khi

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 10

HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

nguồn chính được bật lên thì IC này sẽ chuyển từ dùng nguồn pin sang dùng
nguồn chính.
 Các tín hiệu Input và Output
 VCC, GND : Nguồn DC được cung cấp cho IC qua những chân này. Khi

gắn vào nguồn 5V thì IC này có thể đọc ghi bình thường. Nhưng khi nguồn
giảm xuống còn 3V thì việc đọc ghi sẽ không được phép. Tuy nhiên, các
chức năng của timer vẫn tiếp tục với nguồn cung cấp thấp. Khi Vcc giảm
xuống dưới VBAT thì RAM và timekeeper được chuyển qua sử dụng nguồn
cung cấp tại VBAT.
 VBAT : Cung cấp nguồn dữ trữ 3V. Để hoạt động ở chế độ sử dụng nguồn
Vbat thì 2.0V < Vbat < 3.5V. Khi VCC gần bằng 1.25VBAT thì chúng ta sẽ
không được phép truy xuất vào RTC (Real time clock) và Ram bên trong
của IC.
 SCL (Serial Clock Input) : SCL được dùng để đồng bộ dữ liệu trên đường

truyền nối tiếp.
 SDA (Serial Data Input/Output) : SDA là chân I/O. SDA là chân Open drain
nên cần có điện trở kéo lên ở bên ngoài.
 SQW/OUT (Square Wave/Output Driver) : Khi được bật lên, thì bit SQWE
set lên 1, và chân này sẽ output ra 1 trong 4 tần số sóng vuông là 1hz, 4khz,
8khz, 32khz. Chân này cũng là chân Open drain nên cũng yêu cầu có điện
trở kéo lên nguồn ở bên ngoài. SQW/OUT sẽ hoạt động khi có nguồn cung
cấp vào cho dù đó là nguồn VCC hay là VBAT.
 X1, X2 : Kết nối với thạch anh 32.768Khz. Mạch tạo xung bên trong được
thiết kế để hoạt động với thạch anh và tụ CL = 12.5 pF.

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 11


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

 Bộ nhớ DS1307 có tất cả 64 thanh ghi 8-bit được đánh địa chỉ từ 0 đến 63 (từ 0x00

đến 0x3F theo hệ hexadecimal). Tuy nhiên, thực chất chỉ có 8 thanh ghi đầu là

dùng cho chức năng đồng hồ, còn lại 56 thanh ghi bỏ trông 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 từ 7 thanh ghi là đọc thời gian thực mà chip tạo ra. Thanh ghi thứ
8(CONTROL) là thanh ghi điều khiển xung ngõ ra SQW/OUT (chân 6).

Hình 7.2.5: Tổ chức bộ nhớ của DS1307

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 12

HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Hình 7.2.6: Tổ chức các thanh ghi thời gian.
 Thanh ghi giây (SECONDS: thanh ghi này là thanh ghi đầu tiên trong bộ nhớ

của DS1307, địa chỉ của nó là 0x00. Bốn bit thấp của thanh ghi này chứa mã
BCD 4-bit của chữ số hàng đơn vị của giá trị giây. Do giá trị cao nhất của chữ
số hàng chục là 5 (không có giây 60 !) nên chỉ cần 3 bit (các bit SECONDS 6:4)
là có thể mã hóa được (số 5 =101, 3 bit). Bit cao nhất, bit 7, trong thanh ghi này
là 1 điều khiển có tên CH (Clock halt; treo đồng hồ), nếu bit này được set bằng
1 bộ dao động trong chip bị vô hiệu hóa, đồng hồ không hoạt động. Vì vậy, nhất
thiết phải reset bit này xuống 0 ngay từ đầu.
 Thanh ghi phút (MINUTES): có địa chỉ 0x01, chứa giá trị phút của đồng hồ.
Tương tự thanh ghi SECONDS, chỉ có 7 bit của thanh ghi này được dùng lưu
mã BCD của phút, bit 7 luôn luôn bằng 0.
 Thanh ghi giờ (HOURS): Thanh ghi này có địa chỉ 0x02. Trước hết 4-bits thấp
của thanh ghi này được dùng cho chữ số hàng đơn vị của giờ. Do DS1307 hỗ
trợ 2 loại hệ thống hiển thị giờ (gọi là mode) là 12h (1h đến 12h) và 24h (1h đến
24h) giờ, bit6 xác lập hệ thống giờ. Nếu bit6=0 thì hệ thống 24h được chọn, khi
đó 2 bit cao 5 và 4 dùng mã hóa chữ số hàng chục của giá trị giờ. Do giá trị lớn
nhất của chữ số hàng chục trong trường hợp này là 2 (=10, nhị phân) nên 2 bit 5
và 4 là đủ để mã hóa. Nếu bit6=1 thì hệ thống 12h được chọn, với trường hợp
này chỉ có bit 4 dùng mã hóa chữ số hàng chục của giờ, bit 5 chỉ buổi trong
ngày, AM hoặc PM. Bit5 =0 là AM và bit5=1 là PM. Bit 7 luôn bằng 0.
GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 13


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

 Thanh ghi thứ (DAY: ngày trong tuần): nằm ở địa chĩ 0x03. Thanh ghi DAY

chỉ mang giá trị từ 1 đến 7 tương ứng từ Chủ nhật đến thứ 7 trong 1 tuần. Vì
thế, chỉ có 3 bit thấp trong thanh ghi này có nghĩa.
 Các thanh ghi còn lại có cấu trúc tương tự, DATE chứa ngày trong tháng (1 đến
31), MONTH chứa tháng (1 đến 12) và YEARchứa năm (00 đến 99). DS1307
chỉ dùng cho 100 năm, nên giá trị năm chỉ có 2 chữ số, phần đầu của năm do
người dùng tự thêm vào (ví dụ 20xx)
 Thanh ghi điều khiển (Control Register) :
• Thanh ghi điều khiển của DS1307 được sử dụng để điều khiển hoạt động

của chân SQW/OUT.

Hình 7.2.7: Thanh ghi điều khiển DS1037
•

Out (Output control) : Bít này điều khiển mức logic xuất ra trên chân
SQW/OUT khi mà sóng vuông không được kích hoạt. Nếu SQWE = 0, thì

mức logic trên chân SQW/OUT là 1 nếu OUT = 1, và là 0 nếu OUT = 0.
• SQWE (Square Wave Enabel) : Bít này khi được set lên mức 1 thì sẽ kích
hoạt mạch dao động xuất ra ngoài. Tần số của sóng vuông phụ thuộc vào giá
trị ở bít RS0 và RS1. Với sóng vuông xuất ra 1Hz thì thanh ghi clock sẽ cập

nhập dữ liệu khi có cạnh xuống của xung vuông.
• RS (Rate select) : Những bit này điều khiển tần số của sóng vuông được
xuất ra trên chân SQW/OUT. Bảng sau liệt kê ra các tần số có thể được chọn
bởi 2 bit RS này.
Bảng 7.2.1: Bảng chọn tần số ngõ ra SQW

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 14


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

 Sơ đồ làm việc với DS1307 như sau:

Hình 7.2.8: Sơ đồ làm việc với DS1307

 Lập trình khởi động RTC và các lệnh cài đặt và lấy dữ liệu RTC trong

Codevision:

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 15

HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Các lệnh cài đặt thời gian:

Các lệnh lấy dữ liệu RTC từ DS1307:

3.Khối ADC:
Sơ đồ nguyên lý:

Hình 7.3.1: Sơ đồ nguyên lý khối ADC

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 16


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Hình 7.3.2: IC LM35
 ATMEGA16 có 8 kênh ADC là chức năng thứ 2 của PORTA. Theo datasheet

LM35 thì cứ 10mV tương ứng với C, ở C điện áp ra là 0V, tương ứng với giá trị
ADC là 0. Với Vref=5V, giá trị của ADC từ 0 đến 255, lấy tròn 250 mức. Mỗi giá
trị ADC ứng với 5V/250= 20 mV. Vậy 1 giá trị ADC ứng với C. Muốn tăng độ
phân giải ADC ta giảm Vref.

Từ đó ta có công thức tính nhiệt độ

“Temp=read_adc(LM35out)/2”. Tương tự ta có công thức tính mức Acquy
“DC=read_adc(DCout)/2”.
Khối ADC trong Atmega16:








Độ phân giải 8 hoặc 10bit
Sai số +/-2 LSB/bit
Thời gian chuyển đổi từ 13-26us
Tốc độ lên tới 15kSBS ở độ phân giải lớn nhất
8 kênh vào đơn
7 kênh vào vi sai (so sánh)
2 kênh vào vi sai có hệ số nhân tùy chọn (10x, 200x-chưa kiểm định với








loạiPDIP)

Kết quả biến đổi có thể căn chỉnh được(trái hoặc phải).
Dải điện áp vào từ 0-Vcc
Có điện áp tham chiếu nội 2,56V
Chế độ Free running hoặc Single.
Có thể kích hoạt hoạt động bởi các nguồn khác nhau(Auto Trigering)
Bật ngắt sau khi chuyển đổi xong

Thanh ghi:
Có 4 thanh trong bộ ADC trên AVR trong đó có 2 thanh ghi data chứa dữ liệu sau
khichuyển đổi, 2 thanh ghi điều khiển và chứa trạng thái của ADC.
 ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register): là 1 thanh ghi 8 bit điều khiển

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 17


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

việc chọn điện áp tham chiếu, kênh và chế độ hoạt động của ADC. Chức năng của
từng bit trên thanh ghi này sẽ được trình bày cụ thể như sau:

Hình 7.3.3: Thanh ghi ADMUX
Từng bit của thanh ghi ADMUX được mô tả như sau:
 Bit 7:6- REFS1:0 (Reference Selection Bits): là các bit chọn điện áp tham

chiếu cho ADC, 1 trong 3 nguồn điện áp tham chiếu có thể được chọn là:

điện áp ngoài từ chân VREF, điện áp tham chiếu nội 2.56V hoặc điện áp
AVCC.
Bảng 7.3.1: Bảng chọn điện áp tham chiếu

 Bit 5 – ADLAR: ADC Left Adjust Result.Bằng 1 có chỉnh trái. Mặc định

bằng 0, chỉnh phải.
 Bit 4:0 – MUX4:0 Các bit chọn kênh vào và hệ số.
 ADCSRA (ADC Control and Status RegisterA): là thanh ghi chính điều khiển
hoạt động và chứa trạng thái của module ADC.

Hình 7.3.4: Thanh ghi ADCSRA
Từng bit của thanh ghi ADCSRA được mô tả như sau:
 Bit 7 – ADEN: ADC Enable. 1/0 – En/Dis
 Bit 6 – ADSC: ADC Start Convertion 1 to start. When complete reach 0
 Bit 5 – ADATE: ADC Auto Trigger Enable Chọn nguồn khởi tạo bằng bit

ADTS trong thanh ghi SFIOR
 Bit 4 – ADIF: ADC Interrupt Flag.Bằng 1 khi ADC chuyển đổi xong và dữ
liệu được cập nhật
GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 18


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

 Bit 3 – ADIE: ADC Interrupt EnableKhi bit =1 và bit I trong SREG =1 thì

ngắt được thiết lập
 Bit 2:0 – ADPS2:0 : ADC Prescaler Selection.Dùng để thiết lập hệ số chia

giữa tần số của hệ thống và tần số của bộ ADC.
Bảng 7.3.2: Bảng hệ số chia tần số ADC

 Hai thanh ghi chứa dữ liệu kết quả ADCH, ADCL

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 19


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Hình 7.3.5: Thanh ghi ADCH,ADCL
 SFIOR – Special FunctionIO Register

Hình 7.3.6: Thanh ghi SFIOR
 Bit 7:5 – ADTS2:0 : ADC Auto Trigger Source. Nếu ADATE = 1 thì các bit

chọn sẽ có tác dụng, ngược lại = 0 sẽ không có tác dụng
Bảng 7.3.3: Bảng chọn chế độ hoạt động ADC

 Bit 4: Reserved bit

Lập trình khởi động ADC và chương trình con đọc ADC:
Khởi động ADC
Set Wizard khởi động ADC trong CodeVision:

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 20


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Các thanh ghi khởi động ADC

Chương trình con đọc ADC:

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 21


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

4.Khối LCD:

Hình 7.4.1: Text LCD 16x2
Sơ đồ kết nối khối LCD 16x2 chế độ giao tiếp 4 bit với ATmega16:

Hình 7.4.2: Sơ đồ nguyên lý khối LCD

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 22


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Thanh ghi và tổ chức bộ nhớ:
 HD44780U (Chuẩn chung cho Text LCD) có 2 thanh ghi 8 bits là INSTRUCTION

REGISTER (IR) và DATA REGISTER (DR). Thanh ghi IR chứa mã lệnh điều
khiển LCD và là thanh ghi chỉ ghi (chỉ có thể ghi vào thanh ghi này mà không đọc
được nó).Thanh ghi DR chứa các các loại dữ liệu như ký tự cần hiển thị hoặc dữ
liệu đọc ra từ bộ nhớ LCD. Cả 2 thanh ghi đều được nối với các đường dữ liệu
D0:7 của Text LCD và được lựa chọn tùy theo các chân điều khiển RS, RW.
 HD44780U có 3 loại bộ nhớ, đó là bộ nhớ RAM dữ liệu cần hiển thị

DDRAM(Didplay Data RAM), bộ nhớ chứa ROM chứa bộ font tạo ra ký tự
CGROM (Character Generator ROM) và bộ nhớ RAM chứa bộ font tạo ra các
symbol tùy chọn CGRAM (Character Generator RAM).
 DDRAM: DDRAM là bộ nhớ tạm chứa các ký tự cần hiển thị lên LCD, bộ nhớ

này gồm có 80 ô được chia thành 2 hàng, mỗi ô có độ rộng 8 bit và được đánh số từ
0 đến 39 cho dòng 1; từ 64 đến 103 cho dòng 2. Mỗi ô nhớ tương ứng với 1 ô trên
màn hình LCD. Như chúng ta biết LCD loại 16x2 có thể hiển thị tối đa 32 ký tự (có
32 ô hiển thị), vì thế có một số ô nhớ của DDRAM không được sử dụng làm các ô
hiển thị.

Hình 7.4.3: Tổ chức của DDRAM
Chỉ có 16 ô nhớ có địa chỉ từ 0 đến 15 và 16 ô địa chỉ từ 64 đến 79 là được hiển thị
trên LCD. Vì thế muốn hiển thị một ký tự nào đó trên LCD chúng ta cần viết ký tự
đó vào DDRAM ở 1 trong 32 địa chỉ trên. Các ký tự nằm ngoài 32 ô nhớ trên sẽ
không được hiển thị, tuy nhiên vẫn không bị mất đi, chúng có thể được dùng cho
các mục đích khác nếu cần thiết
 CGROM: CGROM là vùng nhớ cố định chứa định nghĩa font cho các ký tự.

Chúng ta không trực tiếp truy xuất vùng nhớ này mà chip HD44780U sẽ tự thực
hiện khi có yêu cầu đọc font để hiển thị. Một điều đáng lưu ý là địa chỉ font của
mỗi ký tự vùng nhớ CGROM chính là mã ASCII của ký tự đó.

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 23


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

Hình 7.4.4: Bảng mã ASCII của text LCD
 CGRAM: CGRAM là vùng nhớ chứa các symbol do người dùng tự định nghĩa,

mỗi symbol được có kích thước 5x8 và được dành cho 8 ô nhớ 8 bit. Các symbol
thường được định nghĩa trước và được gọi hiển thị khi cần thiết.Vùng này có tất cả
64 ô nhớ nên có tối đa 8 symbol có thể được định nghĩa.
• Điều khiển hiển thị Text LCD
• Các chân điều khiển LCD:
• RS(chân số 3): Lựa chọn thanh ghi.
 RS=0 : chọn thanh ghi lệnh IR
 RS=1 : chọn thanh ghi dữ liệu DR
• RW(chân số 4): Lựa chọn việc đọc ghi.
 R/W=1: Đọc dữ liệu rừ LCD.
 R/W=0: Ghi dữ liệu vào LCD.
• EN(chân số 5): Chân cho phép LCD hoạt động.
Bảng 7.4.1: Tập lệnh điều khiển LCD.

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 24


HV Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Đề tài: “KIT điều khiển ATS”

 Clear Display: Xóa hết màn hình bằng cách ghi các ký tự trống 0x20 lên DDRAM

và trả con trỏ DDRAM về vị trí 0.
 Return Cusore Home: Đưa con trỏ về vị trí ban đầu nhưng không xóa dữ liệu
trong DDRAM.

 Entry mode set:Xác lập các hiển thị liên tiếp cho LCD.
• D7:0 = 0x04 (00000100): hiển thị giảm và không shift
• D7:0 = 0x05 (00000101) : hiển thị giảm và shift
• D7:0 = 0x06 (00000110) : hiển thị tăng và không shift
• D7:0 = 0x07 (00000111) : hiển thị tăng và shift
 Display on/off: Bật hay tắt màn hình, con trỏ và trạng thái nhấp nháy của con trỏ

tương ứng bằng các bit D, C, B. trong đó D (Display) cho phép hiển thị LCD nếu
mang giá trị 1, C (Cursor) bằng 1 thì cursor sẽ được hiển thị và B là blinking cho
cursor tại vị trí hiển thị (blinking là dạng 1 ô đen nhấp nháy tại vị trí ký tự đang
hiển thị). Mã lệnh được dùng phổ biến cho lệnh này là 0x0E (00001110 - hiển thị
cursor nhưng không hiển thị blinking).
 Cursor and Display Shift: Di chuyển con trỏ và dịch toàn bộ màn hình mà
không thay đổi nội dung trong DD RAM.

GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt
Ths. Phạm Thế Duy

Trang 25