Thiết kế và thi công thiết bị giám sát bệnh nhân

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập-Tự do-Hạnh phúc
LỜI CAM ĐOAN

Kính gởi: Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp- Khoa Điện Tử- Viễn Thông
Trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng
Em tên là: Trần Văn Thành Nhân -Lớp 09DT2, Khoa Điện Tử- Viễn Thông
Trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng
Em xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ
đồ án hoặc công trình đã có từ trƣớc. Trong nội dung đồ án có tham khảo các tài liệu
đƣợc trích dẫn ở phần “ Tài liệu tham khảo” .
Em xin cam đoan và chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có điều gì sai trái trong nội
dung đồ án này.
Đà Nẵng, ngày

tháng

năm 2014

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Thành Nhân


MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ............................................................................................. 5
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 8
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ GIÁM SÁT BỆNH NHÂN . 10
1.1. Giới Thiệu Chƣơng: .............................................................................................. 10
1.2. Phân Tích và Lựa Chọn Giải Pháp: .................................................................... 10

1.2.1. Phân Tích: ........................................................................................................... 10
1.3.2. Giải Pháp: ........................................................................................................... 10
1.3. Nguyên Lý Hoạt Động Của Thiết Bị Giám Sát Bệnh Nhân:............................ 11
1.3.1. Nguyên Lý Hoạt Động Chung Của Thiết Bị Giám Sát Bệnh Nhân: ............. 11
1.2.2. Khối Điều Khiển Trung Tâm: ........................................................................... 12
1.2.3. Hiển Thị Dữ Liệu: .............................................................................................. 12
1.2.4. Thời Gian Thực: ................................................................................................. 12
1.2.5. Bộ Nhớ EEPROM Ngoài : ................................................................................. 12
1.2.6. Khối Giao Tiếp Máy Tính : ............................................................................... 12
1.3. Kết Luận Chuơng: ................................................................................................ 13
CHƢƠNG 2: MẠCH DIỀU KHIỂN TRUNG TÂM ................................................ 14
2.1. Giới Thiệu Chƣơng: .............................................................................................. 14
2.2.Vi Điều Khiển PIC16F887 : ................................................................................... 14
2.2.1. Giới Thiệu Chung Về Pic 16F: .......................................................................... 14
2.2.2. Vi Điều Khiển PIC 16F887:............................................................................... 15


2.2.3. Tổ Chức Bộ Nhớ Vi Điều Khiển PIC 16F887:................................................. 19
2.3. Kết Luận Chƣơng: ................................................................................................ 24
CHƢƠNG 3: BỘ HIỂN THỊ DỮ KIỆU VÀ BỘ GIAO TIẾP MÁY TÍNH ........... 25
3.1. Giới Thiệu Chƣơng: .............................................................................................. 25
3.2. LCD 16x2: .............................................................................................................. 25
3.2.1 Hình Dạng : .......................................................................................................... 25
3.2.2 Chức Năng Của Các Chân: ................................................................................ 26
3.3. IC Thời Gian Thực DS1307: ................................................................................ 28
3.4. Bộ Nhớ EEPROM Ngoài 24C16: ......................................................................... 29
3.5. Chuẩn Giao Tiếp I2C: .......................................................................................... 30
3.6. IC Max232: ............................................................................................................ 32
3.7. Cổng Com: ............................................................................................................. 34
3.8.Chuẩn Giao Tiếp RS232: ....................................................................................... 36

3.9.Kết Luận Chƣơng: ................................................................................................. 37
CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ THUẬT TOÁN ................................. 38
4.1, Giới Thiệu Chƣơng: .............................................................................................. 38
4.3. Hoạt Động Của Thiết Bị: ...................................................................................... 38
4.4. Sơ Đồ Khối Tổng Quát: ........................................................................................ 40
4.5. Tính Toán, Thiết Kế: ............................................................................................ 41
4.5.1. Mạch Nguồn: ...................................................................................................... 41
4.5.2. Điều Khiển Trung Tâm: .................................................................................... 41
4.5.3. LCD, Thời Gian Thực Và Bộ Nhớ EEPROM: ................................................ 43
4.5.4. Mạch Giao Tiếp RS232:..................................................................................... 44


4.6. Sơ Đồ Thuật Toán: ................................................................................................ 45
4.7. Kết Luận Chƣơng: ................................................................................................ 50
CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG, THI CÔNG VÀ KIỂM TRA MẠCH ......................... 51
5.1. Giới Thiệu Chƣơng: .............................................................................................. 51
5.2. Mô Phỏng Dùng Proteus 7.0 và VB 6.0: .............................................................. 51
5.3. Thi Công Mạch:..................................................................................................... 56
5.4. Kiểm Tra Mạch: .................................................................................................... 57
5.5. Kết Luận Chƣơng: ................................................................................................ 57
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ................................................... 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 59
PHẦN PHỤ LỤC......................................................................................................... A1
1. Code Pic: .................................................................................................................. A1
2. Code VB6: .............................................................................................................. A13


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
- ADC: :Analog Digital Converter
- ADIE: A/D Converter (ADC) Interrupt Enable bit

- ADIF: A/D Converter Interrupt Flag bit
- BCLIE: Bus Collision Interrupt Enable bit
- BCLIF: Bus Collision Interrupt Flag bit
- BOR: Brown-out Reset Status bit
- C: Carry/Borrow bit
- C1IE: Comparator C1 Interrupt Enable bit
- C2IE: Comparator C2 Interrupt Enable bit
- C1IF: Comparator C1 Interrupt Flag bit
- C2IF: Comparator C2 Interrupt Flag bit
- CCP1IE: CCP1 Interrupt Enable bit
- CCP2IE: CCP2 Interrupt Enable bit
- CCP1IF: CCP1 Interrupt Flag bit
- CCP2IF: CCP2 Interrupt Flag bit
- DC: Digit Carry/Borrow bit
- EEIE: EEPROM Write Operation Interrupt Enable bit
- EEIF: EE Write Operation Interrupt Flag bit
- GIE: Global Interrupt Enable bit
- I2C: Inter ‐ Intergrated Circuit
- INTCON: INTERRUPT CONTROL REGISTER
- INTE: INT External Interrupt Enable bit
- INTEDG: Interrupt Edge Select bit
- INTF: INT External Interrupt Flag bit

Trang 5


- IRP: Register Bank Select bit
- LCD: Liquid Crystal Display
- OPTION_REG: OPTION REGISTER
- OSFIE: Oscillator Fail Interrupt Enable bit

- OSFIF: Oscillator Fail Interrupt Flag bit
- PCON: POWER CONTROL REGISTER
- PD: Power-down bit
- PIE1: PERIPHERAL INTERRUPT ENABLE REGISTER 1
- PIE2: PERIPHERAL INTERRUPT ENABLE REGISTER 2
- PEIE: Peripheral Interrupt Enable bit
- PIC: Programmable Intelligent computer
- PIR1: PERIPHERAL INTERRUPT REQUEST REGISTER 1
- PIR2: PERIPHERAL INTERRUPT REQUEST REGISTER 2
- POR: Power-on Reset Status bit
- PS: Prescaler Rate Select bits
- PSA: Prescaler Assignment bit
- RAM: Random Access Memory
- RBIE: PORTB Change Interrupt Enable bit
- RBIF: PORTB Change Interrupt Flag bit
- RCIE: EUSART Receive Interrupt Enable bit
- RCIF: EUSART Receive Interrupt Flag bit
- RTC: Real-time clock
- RBPU: PORTB Pull-up Enable bit
- SBOREN: Software BOR Enable bit
- SSPIE: Master Synchronous Serial Port (MSSP) Interrupt Enable bit
- SSPIF: Master Synchronous Serial Port (MSSP) Interrupt Flag bit
Trang 6


- STATUS: STATUS REGISTER
- T0CS: Timer0 Clock Source Select bit
- T0SE: Timer0 Source Edge Select bit
- T0IE: Timer0 Overflow Interrupt Enable bit
- TO: Time-out bit

- T0IF: Timer0 Overflow Interrupt Flag bit
- TXIE: EUSART Transmit Interrupt Enable bit
- TXIF: EUSART Transmit Interrupt Flag bit
- TMR1IE: Timer1 Overflow Interrupt Enable bit
- TMR2IE: Timer2 to PR2 Match Interrupt Enable bit
- TMR1IF: Timer1 Overflow Interrupt Flag bit
- TMR2IF: Timer2 to PR2 Interrupt Flag bit
- ULPWUE: Ultra Low-Power Wake-up Enable bit
- ULPWUIE: Ultra Low-Power Wake-up Interrupt Enable bit
- ULPWUIF: Ultra Low-Power Wake-up Interrupt Flag bit
- Z: Zero bit

Trang 7


LỜI MỞ ĐẦU

Với tốc độ phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp hiện đại nhƣ công
nghệ thông tin, công nghệ truyền thông, cơ khí, điện tử. Trong đó, ngành điện tử đóng
vai trò rất quan trọng, nó thâm nhập vào cuộc sống con ngƣời với các thiết bị từ đơn
giản đén phức tạp nhƣ bóng đèn, tivi, máy vi tính…góp phần hiệu quả vào các nhu
cầu lao động và giải trí của con ngƣời.
Y tế là là một ngành hết sức quan trọng, chăm sóc và bảo vệ tính mạng con ngƣời.
Vì vậy cần độ chỉnh xác cao và sự nhanh chóng, do đó cần có các thiết bị điện tử y
sinh. Paint Monitor là một trong số đó, đây là thiết bị giúp các các nhân viên y tế quản
lý,giám sát và chăm sóc bệnh nhân đƣợc tốt hơn.
Đò án đƣợc chia làm 6 chƣơng:
+ Chƣơng 1: Giới Thiệu Về Thiết Bị Giám Sát
Tìm hiểu các thiết bị giám sát trên thị trƣờng, qua đó phân tích chọn phƣơng án
thiết kế thiết bị giám sát bệnh nhân

+ Chƣơng 2: Mạch Điều khiển Trung Tâm
Giới thiêu về pic 16f887.
+ Chƣơng 3: Bộ Hiển Thị Dữ Liệu Và Giao Tiếp Máy Tính.
Giới thiệu về LCD 16x2, DS1307, 24C16, Max232, chuẩn giao tiếp I2C và RS232
+ Chƣơng 5: Tính Toán, Thiết kế Và Thuật Toán
Tính toán thiết kế phần cứng và xây dựng sơ đồ thuật toán để viết chƣơng trình
phần mềm cho thiết bị.
+ Chƣơng 6: Mô Phỏng Và Thi Công Mạch
Chƣơng này sẽ tiến hành mô phỏng mạch bằng phần mềm proteus, sau đó tiến
hành thi công và kiểm tra mạch thực tế. Đánh giá hoạt động của hệ thống thực tế.

Trang 8


Phƣơng pháp nghiên cứu xuyên suốt của đồ án là mô phỏng, tính toán thiết kế
mạch, xây dựng các lƣu đồ thuật toán và thi công lắp ráp mạch để kiểm chứng tính
đúng đắn của công trình thực tế đƣợc công bố trên các tạp chí khoa học “Everyday
Practical Electronics, August 2005” .
Dựa trên công trình thực tế đã đƣợc công bố trên các tạp chí khoa học “Everyday
Practical Electronics, August 2005”. Đồ án này thành công trong việc mô phỏng, tính
toán thiết kế mạch, xây dựng các lƣu đồ thuật toán và thi công lắp ráp mạch.

Trang 9


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ GIÁM SÁT BỆNH NHÂN

1.1. Giới Thiệu Chƣơng:

Bộ giám sát bệnh nhân là một thiết bị dùng để thống kê dữ liệu. Ý tƣởng của thiết
bị này xuất phát từ nhu cầu cần thiết trong việc giám sát các tình trạng bệnh của bệnh
nhân và lƣu trữ các dữ liệu đó một cách lâu dài. Việc thông kê dữ liệu để giám sát
bệnh nhân xƣa nay thƣờng rất thủ công và khó khăn trong việc lƣu trữ nên PAIN
MONITOR là một thiết bị rất là cần thiết và tiện dụng. Trong chƣơng này ta sẽ đi
phân tích, tìm giải pháp thiết kế, tìm hiểu về nguyên lý chung của thiết bị và các bộ
phận của nó.
1.2. Phân Tích và Lựa Chọn Giải Pháp:
1.2.1. Phân Tích:
Từ ý tƣởng ban đầu, những kiến thức đã học và các thiết bị trên thị trƣờng có tính
năng tƣơng tự chúng ta có thể tạo ra một thiết bị có các đặc điểm sau:
+ Màn hình hiển thị dữ liệu
+ Có đèn báo hiệu.
+ Có còi để cảnh báo.
+ Có bộ nhớ lớn và lƣa trữ lâu dài.
+ Hiển thị thời gian làm việc.
+ Có thể giao tiếp vói máy tính
+ Có tính ổn định và chính xác cao.
+ Đơn giản và dễ dàng sử dụng.
+ Có tính kinh tế cao.
1.3.2. Giải Pháp:
Từ những phân tích nêu trên ta có thể tạo ra một thiết bị nhƣ sau:
+ Màn hình hiển thị dữ liệu: dùng LCD , led 7 đoạn
+ Có đèn báo hiệu: dùng đèn led đẻ báo nguồn và các cảnh báo khác
+ Có còi để cảnh báo: dùng loa nhỏ để báo hiệu
Trang 10


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

+ Có bộ nhớ lớn và lƣa trữ lâu dài.: có thể dùng bộ nhớ ngoài eeprom
+ Hiển thị thời gian làm việc: dùng IC thời gian thực
+ Có thể giao tiếp vói máy tính: điều khiển bằng máy tính và lƣa trữ dữ liệu trên máy
tính.
1.3. Nguyên Lý Hoạt Động Của Thiết Bị Giám Sát Bệnh Nhân:
1.3.1. Nguyên Lý Hoạt Động Chung Của Thiết Bị Giám Sát Bệnh Nhân:
Thiết bị dùng để giám sát bệnh nhân thƣờng đƣợc gọi là Pain Monitor. Pain
Monitor là thiết bị dùng để ghi lại tình trạng bệnh tình của bệnh nhân nhƣ nhức đầu,
nôn mửa, mức độ đau đớn...thông qua việc chọn mức cƣờng độ của tình trạng bệnh
bằng nút nhấn. Dữ liệu vừa mới đƣợc nhập cùng với thời gian thực hiện công việc đó
sẽ đƣợc hiển thị lên LCD và lƣu trong bộ nhớ eeprom ngoại. Cuối cùng tất cả các dữ
liệu tình trạng bệnh của bệnh nhân sẽ đƣợc tải lên máy tính thông qua giao tiếp RS232
và đƣợc lƣu thành file excel. File excel này dùng để là tài liệu theo dõi quá trình bệnh
tình của các bệnh nhân.
+ Sơ đồ mô hình tổng quan về thiết bị.thể hiện qua hình 1.1.

Hình 1.1: Sơ đồ mô hình tổng quan về thiết bị.
Trang 11


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

1.2.2. Khối Điều Khiển Trung Tâm:
Khối điều khiển trung tâm là khối có chức năng quan trọng nhất. Nó có chức năng
điều khiển tất cả các bộ phận khác của mạch hoạt động nhƣ: hiển thị dữ liệu lên LCD,
lƣu bộ nhớ eeprom ngoài và thực hiện giao tiếp với máy tính. Khối điều khiển trung
tâm bao gồm một vi điều khiển, các nút nhấn, đèn led và còì báo hiệu.
1.2.3. Hiển Thị Dữ Liệu:
Để hiển thị dữ liệu ta dùng LCD 16x2. LCD 16x2 gồm có 2 dòng , mỗi dòng chứa
tối đa 16 kí tự. Dữ liệu đƣợc hiển thị lên LCD là tình trạng bệnh tình của bệnh nhân,

mã số (ID) của bệnh nhân và thời gian thực.
1.2.4. Thời Gian Thực:
IC DS1307 là một IC dùng để lấy thời gian thực. IC thời gian thực có vai trò rất
quan trọng. Vì nó lấy thời gian chính xác dùng để hiển thị và lƣu trữ vào bộ nhớ tƣơng
ứng với mỗi lần lấy dữ liệu bệnh nhân. IC DS1307 giao tiếp với vi điều khiển thông
qua giao tiếp I2C
1.2.5. Bộ Nhớ EEPROM Ngoài :
Bộ nhớ eeprom ngoài có chức năng lƣu trữ dữ liệu, bao gồm: mã số bệnh nhân, dữ
liệu bệnh nhân (ói mửa, đau đầu...) và thời gian nhập dữ liệu bệnh nhân ( ngày, tháng
năm, giờ, phút, giây ). Bộ nhớ eeprom rất cần thiết vì nó có bộ nhớ lớn và không bị mất
đi khi xảy ra mất điện.
1.2.6. Khối Giao Tiếp Máy Tính :
Khối giao tiếp máy tính bao gồm max232 và cổng com. Nó thực hiện chức năng
giao tiếp với máy tính. Giao tiếp máy tính đƣợc là thực hiện việc nhận dữ liệu thời gian
để khởi tạo thời gian ban đầu, hiển thị lên LCD và gởi dữ liều lƣu trữ trong eeprom lên
máy tính để tạo file excel lƣu lại

Trang 12


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

1.3. Kết Luận Chuơng:
Thiết bị giám sát bệnh nhân thƣờng đƣợc gọi là pain monitor, nó giúp ích trong
việc thu thâp dữ liệu về tình trạng bệnh của bệnh nhân và lƣu trữ lại , công việc mà xƣa
nay chúng ta thƣờng tiến hành thủ công băng cách ghi chép.
việc thu thâp dữ liệu về tình trạng bệnh của bệnh nhân và lƣu trữ lại là công việc
rất là quan trọng và đòi hỏi độ chính sát cao. Vì nó là cơ sỏ để chăm sót bệnh một cách
kịp thời và tốt hơn.
Từ những ý tƣởng và mô hình ta có thể tiến hành thiết kế và hoàn thành mạch theo

những mục tiêu đặt ra.. Chƣơng này chỉ nhằm tổng quát về nguyền lý hoạt động và các
khối chức năng có trong thiết bị. Để hoàn thành đƣợc thiết bị cần nhiều quá trình tìm
hiểu, nghiên cứu và thi công khác nhau, mà chúng ta sẽ tìm hiểu trong các chƣơng tiếp
theo.

Trang 13


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

CHƢƠNG 2: MẠCH DIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

2.1. Giới Thiệu Chƣơng:
Trong chƣơng này chúng đề cập đến mạch diều khiển trung tâm. Nó làm nhiệm vụ
điều khiển các khối khác trong toàn bộ mạch thực hiện.
2.2.Vi Điều Khiển PIC16F887 :
2.2.1. Giới Thiệu Chung Về Pic 16F:
PIC là tên viết tắt của “Programmable Intelligent computer” do hãng General
Instrument đặt tên cho con vi điều khiển đầu tiên của họ.Hãng Microchip tiếp tục phát
triển sản phầm này và cho đến nay hãng đã tạo ra gần 100 loại sản phẩm khác nhau.
Họ vi điều khiển thuộc 16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit. Mỗi lệnh
điều đƣợc 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 chƣơng trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu
368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lƣợng 256x8 byte. 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 đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
+ Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tàn 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, SPI,I2C.
+ Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với địa chỉ 9 bit địa chỉ.
+ Cổng giao tiếp song song PSP vói các chân điều khiển RD, WR, CS ở bên ngoài.
Các đặc tính Analog:
+ 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.
Trang 14


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

+ Hai bộ so sánh.
Một vài đặc tính khác của vi điều khiển nhƣ:
+ Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa đƣợc 100000 lần.
+ Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa đƣợc 1000000 lần
+ Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lƣa trữ đƣợc 40 năm.
+ Khả năng tự nạp chƣơng trình với sự điều khiển của phần mềm.
+ Nạp đƣợc chƣơng trình ngay trên mạch điện ICSP thông qua 2 chân.
+ Watchdog Timer với bộ dao động trong.
+ Chức năng bảo mật mã chƣơng trình.
+ Chế độ Sleep.
+ Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
2.2.2. Vi Điều Khiển PIC 16F887:
PIC16F887 có tất cả 40 chân, đƣợc chia thành: 5 PORT, 2 chân cấp nguồn, 2 chân
GND, 2 chân thạch anh và một chân dùng để RESET vi điều khiển.
- 5 port của PIC16F887 bao gồm :
+ PORT B: 8 chân
+ PORT D: 8 chân
+ PORT C: 8 chân
+ PORT A: 6 chân

+ PORT E: 3 chân

Trang 15


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

+ Sơ đồ chân Pic 16F887 thể hiên qua hinh 2.1

Hình 2.1: Sơ đồ chân Pic 16F877

Trang 16


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

+ Sơ đồ khối vi điều khiển Pic 16F877A thể hiện qua hình 2.2.

Hình 2.2: Sơ đồ khối vi điều khiển Pic 16F887

Trang 17


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

Chân OSC1/CLK1: ngõ vào kết nối với dao động thạch anh hoặc ngõ vào
nhận xung clock từ bên ngoài.
Chân OSC2/CLK2: ngõ ra dao động thạch anh hoặc ngõ ra cấp xung Clock.
Chân ̅̅̅̅̅̅̅̅ /Vpp có 2 chức năng:
+ ̅̅̅̅̅̅̅̅ : ngõ vào resetb tích cực ở mức thấp.

+ Vpp: ngõ vào nhận điện áp lập trình khi lập trình cho PIC.
Chân RA0/AN0, RA1/AN1, RA2/AN2: có 2 chức năng
+ RA0,1,2: xuất/ nhập số.
+ AN 0,1,2: ngõ vào tƣơng tự của kênh thứ 0,1,2.
Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF+: xuất nhập số/ ngõ vào tƣơng tự của kênh
thứ 2/ nhõ vào điện áp chuẩn thấp của bộ AD/ ngõ vào điện áp chẩn cao của bộ AD.
Chân RA3/AN3/VREF+:xuất nhập số/ ngõ vào tƣơng tự kênh 3/ ngõ vào điện áp
chuẩn (cao) của bộ AD.
Chân RA4/TOCK1/C1OUT: xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên ngoài cho Timer
0/ ngõ ra bộ so sánh 1.
Chân RA5/AN4/̅̅̅ /C2out: xuất nhập số/ ngõ vào tƣơng tự kênh 4/ ngõ vào
chọn lựa SPI phụ/ ngõ ra bộ so sánh 2
Chân RB0/INT : xuất nhập số/ ngõ vào tín hiệu ngắt ngoài.
Chân RB1, RB2: xuất nhập số.
Chân RB3/PGM: xuất nhập số/ cho phép lập trình điện áp thấp ICSP.
Chân RB4, RB5: xuất nhập số.
Chân RB6/PGC: xuất nhấp số/ mạch gỡ rối và xung clock lập trình ICSP.
Chân RB7/PGD: xuất nhập số/ mạch gỡ rối và dữ liệu lập trình ICSP.
Chân RC0/T1OCO/T1CKI: xuất nhập số/ ngõ vào bộ giao động Timer1/ngõ vào
xung clock bên ngoài Timer 1.
Chân RC1/T1OSI/CCP2: xuất nhập số/ ngõ vào bộ dao động Timer 1/ngõ vào
Capture2, ngõ ra compare2, ngõ ra PWM2.

Trang 18


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

Chân RC2/CCP1: xuất nhập số/ ngõ vào Capture1 ,ngõ ra compare1, ngõ ra PWM1.
Chân RC3/SCK/SCL:xuất nhập số/ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ

ra chế độ SPI./ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ ra của chế độ I2C.
Chân RC4/SDI/SDA: xuất nhập số/ dữ liệu vào SPI/ xuất nhập dữ liệu I2C.
Chân RC5/SDO: xuất nhập số/ dữ liệu ra SPI.
Chân RC6/TX/CK: xuất nhập số/ truyền bất đồng bộ USART/xung đồng bộ
USART.
Chân RC7/RX/DT: xuất nhập số/ nhận bất đồng bộ USART.
Chân RD0-7/PSP0-7: xuất nhập số/ dữ liệu port song song
Chân RE0/̅̅̅̅/AN5: xuất nhập số/ điều khiển port song song/ngõ vào tƣơng tự 5
Chân RE1/̅̅̅̅̅/AN6: xuất nhập số/ điều khiển ghi port song song/ngõ vào tƣơng
tự kênh thứ 6
Chân RE2/̅̅̅̅/AN7: xuất nhấp số/ Chân chọn lụa điều khiển port song song/ngõ vào
tƣơng tự kênh thứ 7
Chân VDD(11, 32) và VSS(12, 31): là các chân nguồn của PIC.
2.2.3. Tổ Chức Bộ Nhớ Vi Điều Khiển PIC 16F887:
2.2.3.1. Bộ Nhớ Chƣơng Trình:
Bộ nhớ chƣơng trình của vi điều khiển PIC16F887 là bộ nhớ flash, dung lƣợng bộ
nhớ 8K word (1 word = 14 bit) và đƣợc phân thành nhiều trang (từ page0 đến page 3)
Nhƣ vậy bộ nhớ chƣơng trình có khả năng chứa đƣợc 8*1024 = 8192 lệnh (vì một lệnh
sau khi mã hóa sẽ có dung lƣợng 1 word (14 bit).
Để mã hóa đƣợc địa chỉ của 8K word bộ nhớ chƣơng trình, bộ đếm chƣơng trình có
dung lƣợng 13 bit (PC<12:0>).
Khi vi điều khiển đƣợc reset, bộ đếm chƣơng trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0000h. Khi có
ngắt xảy ra, bộ đếm chƣơng trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h (Interrupt vector).
Bộ nhớ chƣơng trình không bao gồm bộ nhớ stack và không đƣợc địa chỉ hóa bởi bộ
đếm chƣơng trình
Trang 19


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

+ Bộ nhớ chƣơng trình Pic 16F887 thể hiên qua hình 2.3

Hình 2.3: Bộ Nhớ Chƣơng Trình Pic 16F887.
2.2.3.2. Bộ Nhớ Dữ Liệu:
Bộ nhớ dữ liệu của PIC là bộ nhớ EEPROM đƣợc chia ra làm nhiều bank. Đốivới
Pic 16f887 bộ nhớ dữ liệu đƣợc chia ra làm 4 bank. Mỗi bank có dung lƣợng 128 byte,
bao gồm các thanh ghi có chức năng đặ biệt SFG (Special Function Register) nằm ở
các vùng địa chỉ thấp và các thanh ghi mục đích chung GPR(General Purpose Register)

Trang 20


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

nằm ở địa chỉ còn lại trong bank. Các thanh ghi SFR thƣờng xuyên đƣợc sữ dụng sẽ
đƣợc đặt ở tất cả các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện trong quá trình truy xuất
và làm giảm bớt lệnh của chƣơng trình.
+ Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu của Pic 16F887 thể hiên qua hình 2.4

Hình 2.4: Sơ Đồ Bộ Nhớ Dữ Liệu Pic 16F887.

Trang 21


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

2.2.3.2.1. Thank Ghi Chức Năng Đăc Biệt SFR:
Thanh ghi STATUS (03h, 83h, 103h, 183h):thanh ghi chứa kết quả thực hiện
phép toán của khối ALU, trạng thái reset và các bit chọn bank cần truy xuất trong

bộ

nhớ dữ liệu, đƣợc thể hiện qua hinh 2.5.

Hình 2.5: Thanh Ghi STATUS.
Thanh ghi OPTION_REG (81h, 181h): thanh ghi này cho phép đọc và ghi, cho
phép điều khiển chức năng pull-up của các chân trong PORTB, xác lập các tham số
về xung tác động, cạnh tác động của ngắt ngoại vi và bộ đếm Timer0, đƣợc thể hiện
qua hinh 2.6.

Hình 2.6: Thanh Ghi OPTION_REG
Thanh ghi INTCON (0Bh, 8Bh,10Bh, 18Bh):thanh ghi cho phép đọc và ghi,chứa
các bit điều khiển và các bit cờ hiệu khi timer0 bị tràn, ngắt ngoại vi RB0/INT và ngắt
tại các chân của PORTB (interrput-on-change ), đƣợc thể hiện qua hinh 2.12

Hình 2.7: Thanh Ghi INTCON.
Trang 22


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

Thanh ghi PIE1(8Ch):chứa các bit điều khiển chi tiết các ngắt của các khối chức
năng ngoại vi, đƣợc thể hiện qua hinh 2.8

Hình 2.8: Thanh Ghi PIE1
Thanh ghi PIR1 (0Ch) : chứa cờ ngắt của các khối chức năng ngoại vi,các ngắt này
dƣợc cho phép bởi các bit điều khiển chứa trong thanh ghi PIE, đƣợc thể hiện qua hinh
2.9.

Hình 2.9: Thanh Ghi PIR1

Thanh ghi PIE2(8Dh): chứa các bit điều khiển các ngắt của các khối chức năng
CCP2, SSP bus, ngắt của bộ so sánh và ngắt ghi vào bộ nhớ EEPROM, đƣợc thể hiện
qua hinh 2.10

Hình 2.10: Thanh Ghi PIE2.

Trang 23


CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

Thanh ghi PIR2 (0Dh): chứa các cờ ngắt của các khối chức năng ngoại vi,các ngắt
này đƣợc cho phép bởi các bit điều khiển chứa trong thanh ghi PIE2, đƣợc thể hiện qua
hinh 2.11

Hình 2.11: Thanh Ghi PIR2.
Thanh ghi PCON (8Eh):chứa các cờ hiệu cho biết trạng thái các chế độ reset của
vi điều khiển, đƣợc thể hiện qua hinh 2.12

Hình 2.12: Thanh Ghi PCON.

2.3. Kết Luận Chƣơng:
Mạch điều khiển trung tâm sữ dụng pic 16f887 để điều khiển các bộ phận khác của
mạch làm việc. Pic 16F887 tích hợp khá đầy đủ các tính năng của một vi điều khiển
hoạt động độc lập, có nhiều ứng dụng có sẵn và đƣợc nhiều hỗ trợ trong việc thiết kế
và lập trình.
.

Trang 24

CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ THUẬT TOÁN

CHƢƠNG 3: BỘ HIỂN THỊ DỮ KIỆU VÀ BỘ GIAO TIẾP MÁY TÍNH

3.1. Giới Thiệu Chƣơng:
Trong chƣơng này chúng đề cập đến vấn đề hiển thị dữ liệu, lƣa trữ chúng ở bộ nhớ
ngoài và giao tiếp với máy tính. Bao gồm: LCD 16x2, IC thời gian thực DS1307, bộ
nhớ ngoài eeprom 24C16, chuẩn giao tiếp I2C, Max232 và Chuẩn giao tiếp RS232.
3.2. LCD 16x2:
LCD đƣợc sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng của VĐK. LCD có rất nhiều ƣu
điểm so với các dạng hiển thị khác: Nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan
(chữ, số và kí tự đồ họa), dễ dàng đƣa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao
tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẽ …
3.2.1 Hình Dạng :
LCD 16x2 là loại có 2 dòng và mỗi dòng có thể hiển thị tối đa 16 ký tự.
+ Hình dạng LCD 16x2 thể hiên qua hình 3.1

Hình 3.1: Hình Dạng LCD 16x2
LCD HD44780 (16x2) tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên trong lớp vỏ và chỉ
đƣa các chân giao tiếp cần thiết. Các chân này đƣợc đánh số thứ tự và đặt tên nhƣ
sau:

Trang 25