ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI: MẠCH ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THỜI GIAN THỰC

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HCM
KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN:

VI ĐIỀU KHIỂN
ĐỀ TÀI:

MẠCH ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THỜI GIAN
THỰC

GVHD:

Nguyễn Kim Suyên

NHÓM SVTH: 1.Cao Văn Ngọc MSSV:2116060103
2.Hồ Văn Ninh
LỚP:

MSSV:2116060109

CCQ1606B

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 05 Năm 2019


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

LỜI MỞ ĐẦU

Việt nam là một nước đang trên con đường phát triển và đang hòa nhập vào sự
phát triển của “WTO” tạo ra thay đổi về mặt kinh tế xã hội của nước ta. Tạo cơ hội
cho học sinh – sinh viên chúng em tiếp cận và nắm bắt được nhiều thành tựu vĩ của thế
giới, đặc biệt là về các lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung và ngành điện tử nói
riêng.
Ngay những ngày khai sinh công nghệ vi điều khiển nói riêng và ngành điện tử
nói chung đã tạo ra nhiều bước đột phá mới mẽ cho các ngành kinh tế khác và còn
đảm bảo được yêu cầu của người dùng cả về chất lượng và dịch vụ. Đồng thời kiến
thức về kĩ thuật là không thể thiếu đến với mỗi sinh viên, nhất là sinh viên ngành điện
tử.
Thế hệ trẻ chúng em không tự mình phấn đấu học hỏi thì chúng em sẽ sớm lạc
hậu và nhanh chống bị đẩy lùi. Nhìn thấy được điều đó trường: “CAO ĐẲNG CÔNG
THƯƠNG TP.HCM” đã sớm chủ trương hình thức đào tạo sâu rộng, từ thấp đến cao.
Để tăng chất lượng học tập của sinh viên nhà trường nói chung và trung tâm điện tử
nói riêng đã tổ chức cho sinh viên làm đồ án môn học nhằm tạo nền tảng vửng chắc
cho sinh viên khi ra trường, đáp ứng nhu cầu tuyển dụng việc làm. Chính vì vậy chúng
em đã chọn đề tài: “đề tài: “MẠCH ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THỜI GIAN THỰC”.
Dưới sự hướng dẫn của thầy NGUYỄN KIM SUYÊN, em quyết định thực
hiện đề tài:” MẠCH ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THỜI GIAN THỰC”.
Sau thời gian nổ lực nghiêng cứu, được sự chỉ dẫn của thầy NGUYỄN KIM
SUYÊN, nhóm em đã hoàn thành đề tài đã chọn. Dưới đây là bài tiểu luận báo cáo kết
quả nghiêng cứu của nhóm em, tuy dã nổ lực hết sức nhưng trong quá trình làm còn
nhiều sai sót thực hiện đề tài, do trình độ hiểu biết còn hạn chế nên đề tài còn nhiều sai
sót, nhóm chúng em rất mong được sự giúp đỡ của thầy để em hoàn thành quá trình
học tốt hơn.

Nhóm SVTH:

Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

i


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Kim Suyên đã tận tình hướng dẫn và
tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt đồ án này. Em xin chân thành cám ơn
quý thầy cô trong khoa điện - điện tử cùng các bạn sinh viên trong lớp và khoa đã
đóng góp ý kiến và trao đổi kinh nghiệm trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài
này.
Trong quá trình thực hiện đề tài không thể tránh khỏi sai sót, chúng em rất
mong sự đóng góp ý kiến, phê bình và hướng dẫn thêm của thầy cô.

Nhóm SVTH:

Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

ii


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nhận xét chung:
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
Đánh giá: (Được phép bảo vệ hay không được phép bảo vệ)
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
….......................................................................................................................................
TPHCM, ngày … tháng … năm 20...
Giáo viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

iii


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tên đề tài: ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THỜI GIAN THỰC
Ngày giao đề tài: 11/02/2019

Tuần thứ: 1

Ngày hoàn thành đề tài: 20/05/2019

Tuần thứ: 15

Nhóm SVTH: Cao Văn Ngọc

MSSV: 2116060103

Hồ Văn Ninh

MSSV: 2116060109

Tuần/ngày

Nội dung – công việc thực hiện

Tuần 1-3

Chọn nhóm và đăng ký đồ án vi điều khiển

(11/02-25/02)

Gặp giáo viên hướng dẫn đề xuất đề tài đồ án

Tuần 4-6

Tìm hiểu, lên ý tưởng và thiết kế sơ đồ nguyên lý

(04/03-18/03)

Mô phỏng trên phần mềm proteus

Tuần 7-9

Kiểm tra sơ đồ nguyên lý và bắt đầu thi công mạch

(25/03-08/04)
Tuần 10-12

Chỉnh sửa lỗi và lắp ráp lại mạch, giải thích nguyên lý hoạt động của

(15/04-29/04)

mạch

Tuần 13-14

Tiến hành viết báo cáo và đưa cho giáo viên hướng dẫn xem rồi chỉnh

(06/05-13/05)

sửa

Tuần 15
20/05

Nộp đồ án và báo cáo hoàn chỉnh trước khi bảo vệ

Xác nhận của giáo viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ và tên)

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

iv


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do em tự thực hiện dựa vào một số tài liệu tham khảo và chúng em
xin cam đoan đề tài này không sao chép bất kỳ công trình đã có trước đó. Nếu có sao
chép nhóm chúng em hoàn toàn chịu trách nhiệm.

TP.HCM, ngày 20 tháng 05 năm 2019
Ký tên

Cao Văn Ngọc

Hồ Văn Ninh

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

v


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch đồng hồ hiển thị thời gian thực .................................... 2
Hình 3.1: IC thời gian thưc DS1307 ...................................................................... ..3
Hình 3.2: IC Atmega16 ........................................................................................... .4
Hình 3.3: Led 7 đoạn........................................................................................... .....6
Hình 3.4: Sơ đồ chân Led 7 đoạn...............................................................................7
Hình 3.5: Cách mắc LED 7 đoạn Anode chung và Cathode chung...........................8
Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý chung ............................................................................ 9
Hình 4.2: Khối vi điều khiển .................................................................................. 19
Hình 4.3: Khối nút nhấn ......................................................................................... 10
Hình 4.4: Khối thời gian thực ................................................................................ 11
Hình 4.5: Khối hiển thị led 7 đoạn ......................................................................... 12

Hình 4.6: Khối nguồn ............................................................................................. 13
Hình 4.7: Sơ đồ layout ............................................................................................ 14
Hình 4.8: Sơ đồ mạch in ......................................................................................... 15
Hình 4.9: Hình ảnh thực tế của mạch đồng hồ thời gian thực................................ 15

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

vi


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Chức năng các chân IC DS1307...............................................................3
Bảng 3.2: Bảng trạng thái của LED 7 đoạn...............................................................6

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

vii


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ...................................................... iii
TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ..........................................................iv
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................vi
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ........................................................................ 1

1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................ 1
1.2 Lý do chọn đề tài..................................................................................... 1
1.3 Mục đích .................................................................................................. 1
1.4 Yêu cầu .................................................................................................... 1
CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THỜI GIAN
THỰC .......................................................................................................................... 2

2.1 Sơ đồ khối mạch mạch đồng hồ thời gian thực ..................................... 2
2.2 Danh sách linh kiện trong mạch ........................................................... 2
CHƯƠNG 3: KHÁI QUÁT VỀ CÁC IC SỬ DỤNG TRONG MẠCH ................ 3

3.1 IC thời gian thực DS1307....................................................................... 3
3.2 IC VĐK Atmega16 ................................................................................. 4
3.2.1

Giới thiệu........................................................................................ 4

3.2.2

Sơ đồ chân của Atmega16 ............................................................ 5

3.3 Led 7 đoạn ............................................................................................... 6

3.3.1

Giới thiệu........................................................................................ 6

3.3.2

Sơ đồ chân của Led 7 đoạn........................................................... 6

3.4 CẤU TẠO VÀ NGHUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ................................... 7
3.4.1

Cấu tạo của led 7 đoạn.................................................................. 7

CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ MẠCH IN CỦA MẠCH ĐỒNG
HỒ HIỂN THỊ THỜI GIAN THỰC.........................................................................9
GVHD: Nguyễn Kim Suyên

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN
4.1 Sơ đồ nguyên lý đồng hồ thời gian thực ............................................... 9
4.1.1

Sơ đồ nguyên lý.............................................................................. 9

4.1.2

Khối vi điều khiển(Atmega16) ..................................................... 9

4.1.3

Khối nút nhấn .............................................................................. 10

4.1.4 Khối thời gian thực .......................................................................... 11
4.1.5 Khối hiển thị led 7 đoạn .................................................................. 12
4.1.6

Khối nguồn ................................................................................... 13

4.2 Sơ đồ mạch in mạch đồng hồ hiển thị thời gian thực........................ 14
PHỤ LỤC .....................................................................................................................17

1.

Các phần mềm dùng trong đồ án ........................................................ 17

2.

Code chương trình cho vi điều khiển .................................................. 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................33

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề
Hiện nay với sự phát triển của vi điều khiển. Các hệ thống cần thiết đều
được hoạt động một cách tự động. Đơn giản như đồng hồ để xem giờ, rất cần
thiết với tất cả chúng ta trong cuộc sông hằng ngày
Vấn đề đồng hồ là không thể thiếu đối với chúng ta, giúp mọi người chủ
động hơn về thời gian của mình. Sẽ tiện lợi trong việc sắp xếp công việc hay các
cuộc hẹn với đối tác trong công việc. Chính vì thế chúng em thiết kế mạch mạch
đồng hồ hiển thị thời gian thực, rất hữu ích cho tất cả chúng ta.
1.2 Lý do chọn đề tài
Đây là vấn đề thực tế ,được ứng dụng hằng ngày trong mỗi chúng ta
Nhằm để củng cố kiến tức lập trình vi điều khiển vừa mới học và rèn luyện
khả năng học hỏi nên chúng em đã chọn đề tài này.
1.3 Mục đích
Đồng hồ hiển thị giờ và ngày tháng năm
Đồng hồ có khả năng chỉnh lại giờ, ngày tháng năm và có thể cài đặc the về
báo thức.
1.4 Yêu cầu
Hệ thống làm việc ổn định.
Có khả năng đưa mô hình vào ứng dụng trong thực tế.

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

1

ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐỒNG HỒ HIỂN
THỊ THỜI GIAN THỰC
2.1 Sơ đồ khối mạch mạch đồng hồ thời gian thực

Led 7 đoạn

DS1307

Khối Vi điều
khiển

Chuông báo
thức

(Atmega16)

Nút nhấn

Khối Nguồn

Hình 2.1 Sơ đồ khối mạch đồng hồ hiển thị thời gian thực

2.2 Danh sách linh kiện trong mạch









Chuông báo thức
Pin CR2032 3v
6 led 7 đoạn-A1
IC Atmega16
DS1307
Trở 4k7 ,220,330
Thạch anh








Diode 1N4007
Nút nhấn 2 chân
C1815
Tụ 1nF
Led đơn
Domino 2 chân

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

2


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

CHƯƠNG 3: KHÁI QUÁT VỀ CÁC IC SỬ DỤNG
TRONG MẠCH
3.1

IC thời gian thực DS1307

Hình 3.1 IC Thời gian thực DS1307
DS1307 là chip thời gian thực hay RTC (Read time clock), thời gian thực ở đây
là tính chính xác về thời gian tuyệt đối cho thời gian mà con người đang sử dụng: Thứ,
ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây. Thời gian được lưu trữ trong DS1307 cho đến năm
2100.
DS1307 được chế tạo bởi Dallas Semiconductor, chip có cấu tạo bên ngoại khá
đơn giản. Chip DS1307 có 8 chân và chúng ta hay dùng là dạng Dip và thứ tự các chân
nó được mô tả như hình.
Chip DS1307 có 7 thanh ghi 8 bit mỗi thanh ghi này chứa: Thứ, ngày, tháng,
năm, giờ, phút, giây. DS1307 được đọc thông qua chuẩn truyền thông I2C nên do đó
để đọc được và ghi từ DS1307 thông qua chuẩn truyền thông này.

Bảng 3.1 Chức năng các chân IC DS1307:
Chân

Tên

Chức năng

1

X1

2

X2

3

Vbat

Kết nối đến cực dương của Pin dự phòng, có điện áp tiêu chuẩn
khoảng 3V

4

GND

Kết nối đến mass

5

SDA

Chân dữ liệu khi kết nối đến bus I2C

6

SCL

Chân nhận xung clock đồng bộ khi kết nối bus I2C

7

SQW/OUT

Ngõ xuất xung vuông, tần số có thể lập trình để thay đổi từ 1Hz,
4Khz, 8 Khz, 32 Khz

Kết nối đến thạch anh 32.768Khz làm nguồn dao động cho chip

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

3


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN
8

VCC

Nguồn cấp chính, khoảng 5VDC

3.2 IC VĐK Atmega16
3.2.1 Giới thiệu

Atmega16 là một họ vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất (Atmel cũng là nhà
sản xuất dòng vi điều khiển 89C51 mà có thể bạn đã từng nghe đến). AVR là chip vi
điều khiển 8 bits với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa-RISC(Reduced Instruction Set
Computer), một kiểu cấu trúc đang thể hiện ưu thế trong các bộ xử lí.
Vi điều khiển Atmega16 hiệu suất cao, công suất thấp Atmel 8-bit AVR
RISC dựa trên kết hợp 16KB bộ nhớ flash có thể lập trình, 1KB SRAM, 512B
EEPROM, một 10-bit A / D chuyển đổi 8-kênh, và một giao diện JTAG cho on-chip
gỡ lỗi. Thiết bị hỗ trợ thông lượng của 16 MIPS ở 16 MHz và hoạt động giữa 4,5-5,5
volt.
Vi điều khiển Atmega16 thực hiện hướng dẫn trong một chu kỳ đồng hồ duy
nhất, các thiết bị đạt được thông lượng gần 1 MIPS mỗi MHz, cân bằng điện năng tiêu
thụ và tốc độ xử lý.
AVR Atmega16 so với các chip vi điều khiển 8 bits khác, AVR có nhiều đặc
tính hơn hẳn, hơn cả trong tính ứng dụng (dễ sử dụng) và đặc biệt là về chức năng:
Gần như chúng ta không cần mắc thêm bất kỳ linh kiện phụ nào khi sử dụng
AVR, thậm chí không cần nguồn tạo xung clock cho chip (thường là các khối thạch
anh).
Thiết bị lập trình (mạch nạp) cho AVR rất đơn giản, có loại mạch nạp chỉ cần
vài điện trở là có thể làm được. một số AVR còn hỗ trợ lập trình on – chip bằng
bootloader không cần mạch nạp…
Bên cạnh lập trình bằng ASM, cấu trúc AVR được thiết kế tương thích C.
Nguồn tài nguyên về source code, tài liệu, application note…rất lớn trên
internet.

Hình 3.2 IC Atmega 16

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

4


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN
3.2.2 Sơ đồ chân của Atmega16
Sơ đồ chân Atmega16 gồm có 40 chân:
- Chân 1 đến 8 : Cổng nhập xuất dữ liệu song song B ( PORTB ) nó có thể đc sử dụng
các chức năng đặc biệt thay vì nhập xuất dữ liệu.
- Chân 9 : RESET để đưa chip về trạng thái ban đầu.
- Chân 10 : VCC cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển.
- Chân 11,31 : GND 2 chân này đc nối với nhau và nối đất.
- Chân 12,13 : 2 chân XTAL2 và XTAL1 dùng để đưa xung nhịp từ bên ngoài vào
chip.
- Chân 14 đến 21 : Cổng nhập xuất dữ liệu song song D ( PORTD ) nó có thể đc sử
dụng các chức năng đặc biệt thay vì nhập xuất dữ liệu.
- Chân 22 đến 29 : Cổng nhập xuất dữ liệu song song C ( PORTC ) nó có thể đc sử
dụng các chức năng đặc biệt thay vì nhập xuất dữ liệu.
- Chân 30 : AVCC cấp điện áp so sánh cho bộ ADC.
- Chân 32 : AREF điện áp so sánh tín hiệu vào ADC.
- Chân 33 đến 40 : Cổng vào ra dữ liệu song song A ( PORTA ) ngoài ra nó còn đc
tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ADC ( analog to digital
converter 2, Vào ra của vi điều khiển.
- PORTA ( PA7 … PA0 ) : là các chân số 33 đến 40. Là cổng vào ra song song 8 bít
khi không dùng ở chế độ ADC. Bên trong có sẵn các điện trở kéo, khi PORTA là
output thì các điện trở kéo ko hoạt động , khi PORTA là input thì các điện trở kéo đc
kích hoạt.
-PORTB ( PB7 ... PB0 ) : là các chân số 1 đến 8. Nó tương tự như PORTA khi sử
dụng vào ra song song. Ngoài ra các chân của PORTB còn có các chức năng đặt biệt
sẽ đc nhắc đến sau.

- PORTC ( PC7 ... PC0 ) : là các chân 22 đến 30. Cũng giống PORTA và PORTB khi
là cổng vào ra song song. Nếu giao tiếp JTAG đc bật, các trở treo ở các chân
PC5(TDI), PC3(TMS), PC2(TCK) sẽ hoạt động khi sự kiện reset sảy ra. Chức năng
giao tiếp JTAG và 1 số chức năng đặc biệt khác sẽ đc nghiên cứu sau.
-PORTD ( PD7 ... PD0 ) : là các chân 13 đến 21. Cũng là 1 cổng vào ra song song
giống các PORT khác, ngoài ra nó còn có 1 số tính năng đặc biệt sẽ đc nghiên cứu sau.
3, mạch cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển 4, mạch cấp giao động ngoài cho vi điều
khiển dùng thạch anh 5, Mạch nạp avr910 usb.

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

5


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

3.3 Led 7 đoạn
3.3.1 Giới thiệu
Trong các thiết bị, để báo trạng thái hoạt động của thiết bị đó cho người sử dụng
với thông số chỉ là các dãy số đơn thuần, thường người ta sử dụng "led 7 đoạn". Led 7
đoạn được sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức tạp, chỉ cần hiện thị số là
đủ, chẳng hạn led 7 đoạn được dùng để hiển thị nhiệt độ phòng, trong các đồng hồ treo
tường bằng điện tử, hiển thị số lượng sản phẩm được kiểm tra sau một công đoạn nào
đó...

Hình 3.3 Led 7 đoạn
3.3.2 Sơ đồ chân của Led 7 đoạn

Bảng 3.2 Bảng trạng thái của led 7 đoạn

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

6


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

Hình 3.4 Sơ đồ chân LED 7 đoạn
3.4 CẤU TẠO VÀ NGHUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
3.4.1 Cấu tạo của led 7 đoạn
Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình
dạng số 8 và có thêm một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc
dưới, bên phải của led 7 đoạn 8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +)
hoặc Cathode(cực -) được nối chung với nhau vào một điểm, được đưa chân
ra ngoài để kết nối với mạch điện. 8 cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa
thành 8 chân riêng, cũng được đưa ra ngoài để kết nối với mạch điện. Nếu
led 7 đoạn có Anode(cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các
chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ
sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0. Nếu led 7 đoạn có
Cathode(cực -) chung, đầu chung này được nối xuống Ground (hay Mass),
các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led
chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

7


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

Hình 3.5. Cách mắc LED 7 đoạn Anode chung và Cathode chung
Vì led 7 đoạn chứa bên trong nó các led đơn, do đó khi kết nối cần
đảm bảo dòng qua mỗi led đơn trong khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led.
Nếu kết nối với nguồn 5V có thể hạn dòng bằng điện trở 330Ω trước các
chân nhận tín hiệu điều khiển.

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

8


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ MẠCH IN CỦA
MẠCH ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THỜI GIAN THỰC
4.1 Sơ đồ nguyên lý đồng hồ thời gian thực
4.1.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý chung

4.1.2 Khối vi điều khiển(Atmega16)
Các chân 1-8 thuộc PORTB của vi điều khiển, trong đó từ chân 1-3 được nối với khối
nút nhấn để tao tín hiệu và điều chỉnh thông số trên led 7 đoạn.
Các chân 14-21 thuộc PORTD của vi điều khiển là ngõ ra của led 7 đoạn .Vi điều
khiển muốn hoạt động được cần có một nguồn tạo dao động. Trong các mạch vi điều
khiển thường sử dụng thạch anh để tạo dao động.
Để tăng độ ổn định tần số, người ta dùng thêm 2 tụ nhỏ C4, C5 (33pF x2), tụ bù nhiệt
ổn tần.
Khi không có mạch dao động thạch anh vô tình bằng cách nào đó bị kéo lên mức 1
(5V) thì vi điều khiển sẽ không hoạt động, vậy nên khi mạch không chạy nên kiểm tra
xem mạch dao động thạch anh đã đúng hay chưa.

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

9


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

Hình 4.2 Khối vi điều khiển
4.1.3 Khối nút nhấn

Hình 4.3 Khối nút nhấn
Sử đụng các nút nhấn để tạo tín hiệu vào để điều chỉnh các thông số trên LED 7 đoạn
các nút nhấn lần lượt là K0, K1, K2, K3, K4, K5 được kết nối với các chân 1 2 3 4 5 6
thuộc PORTB của vi điều khiển.
 K0 (Reset): trở về trạng thái cài đặt mặc định.

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

10


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN






K1: chuyển chế độ hiển thị sang ngày tháng năm.
K2 (MOD): điều chỉnh những thông số mà ta muốn thay đổi trên led 7 đoạn
K3 (UP): tăng giá trị của thông số trên led 7 đoạn
K4 (DW): giảm giá trị thông số trên led 7 đoạn
K5: cài đặt thời gian báo thức

4.1.4 Khối thời gian thực
VCC,GND: nguồn 1 chiều được cung cấp tới các chân này. VCC là đầu vào 5V. Khi
5V được cung cấp thì thiết bị đó có thể truy cập hoàn chỉnh và dữ liệu có thể đọc và
viết.
khi pin 3V được kết nối tới thiết và vcc nhỏ hơn 1.25Vbat thì quá trình đọc và viết
không được thực thi, tuy nhiên chức năng timekeeping không bị ảnh hưởng bởi điện
áp vào thấp khi VCC nhỏ hơn Vbat thì RAM và time keeper sẽ được ngắt tới nguồn
cung cấp( 3-5VDC).

Hình 4.4 Khối thời gian thực
Vbat: đầu vào pin cho bất kỳ một chuẩn pin 3V. Điện áp pin phải giữ trong khoảng
2.5-3V để đảm bảo cho thiết bị hoạt động tốt.
SCL(serial clock input): SCL được xử dụng để đồng bộ sự chuyển dữ liệu trên đường
dây nối tiếp.
SDA(serial data input/output): là chân ra vào cho 2 đường dây nối tiếp. chân SDA
được thiết kế theo kiêu cực máng hở, vì vậy phải có điện trở R10=10K và R11=10K
kéo lên trong khi hoạt động.

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

11


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN
X1,X2: được nối với thạch anh với tần số 32,768 kHz. là một mạch tạo dao động
ngoài, để hoạt động ổn định ta nói thêm 2 tụ C1,C2 với giá trị 33pF
cũng có DS1307 với bộ dao động trong tần số 32,768kHz, với cấu hình này thì chân
X1 sẽ được nối tín hiệu dao động còn chân X2 thì để hở.

4.1.5 Khối hiển thị led 7 đoạn

Hình 4.5 Khối led 7 đoạn

Led 7 đoạn và giao tiếp với vi điều khiển(Atmega16):
Ngõ nhận tín hiệu điều khiển của led 7 đoạn có 8 đường, vì vậy có thể dùng 1 Port nào

đó của Vi điều khiển để điều khiển led 7 đoạn. Như vậy led 7 đoạn nhận một dữ liệu 8
bit từ Vi điều khiển để điều khiển hoạt động sáng tắt của từng led led đơn trong nó, dữ
liệu được xuất ra điều khiển led 7 đoạn thường được gọi là "mã hiển thị led 7 đoạn".
Có hai kiểu mã hiển thị led 7 đoạn: mã dành cho led 7 đoạn có Anode(cực +) chung và
mã dành cho led 7 đoạn có Cathode(cực -) chung. Chẳng hạn, để hiện thị số 1 cần làm
cho các led ở vị trí b và c sáng, nếu sử dụng led 7 đoạn có Anode chung thì phải đặt
vào hai chân b và c điện áp là 0V(mức 0) các chân còn lại được đặt điện áp là 5V(mức
1), nếu sử dụng led 7 đoạn có Cathode chung thì điện áp(hay mức logic) hoàn toàn
ngược lại, tức là phải đặt vào chân b và c điện áp là 5V(mức 1).
Nếu kết nối mỗi một Port của Vi điều khiển với 1 led 7 đoạn thì tối đa kết nối được 4
led 7 đoạn. Mặt khác nếu kết nối như trên sẽ hạn chế khả năng thực hiện các công việc
khác của Vi điều khiển. Cho nên cần phải kết nối, điều khiển nhiều led 7 đoạn với số
lượng chân điều khiển từ Vi điều khiển càng ít càng tốt. Có hai giải pháp: một là sử
dụng các IC chuyên dụng cho việc hiện thị led 7 đoạn, hai là kết nối nhiều led 7 đoạn
vào cùng một đường xuất tính hiệu hiển thị.

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

12


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

Mắt người có đặc điểm sinh lí là chỉ thu nhận 24 hình/giây để tổng hợp các hình ảnh
về thế giới xung quanh. Nếu một tín hiệu ánh sáng có chu kì sáng tắt hơn 24 lần trong
1 giây, mắt người luôn cảm nhận đó là một nguồn sáng liên tục. Để minh họa cho điều
này, bạn hãy lấy các chương trình đã thực hiện với led đơn và làm ngắn thời gian delay

lại, đến một giá trị nào đó bạn sẽ thấy các led đều sáng liên tục.
Để kết nối nhiều led 7 đoạn vào vi điều khiển thực hiện như sau: nối tất cả các chân
nhận tín hiệu của tất cả các led 7 đoạn (chân abcdefgh) cần sử dụng vào cùng 1 Port,
trong ví dụ, 8 led 7 đoạn có các chân nhận tín hiệu cùng được được nối với P0. Dùng
các ngõ ra còn lại của Vi điều khiển điều khiển on/off cho led 7 đoạn, mỗi ngõ ra điều
khiển ON/OFF cho 1 led 7 đoạn,(ON: led 7 đoạn được cấp nguồn để hiển thị, OFF: led
7 đoạn bị ngắt nguồn nên không hiển thị được).

4.1.6 Khối nguồn
Do cuộn hút của chuông điện sử dụng nguồn điện xoay chiều 220VAC nên ta
dụng Tranzitor điều khiển cuộn hút relay hoặc công tắc tơ, relay, OPTO và công tắc tơ
có tác dụng cách li về điện với mạch động lực và nó điều khiển đóng ngắt chuông
điện.

Hình 4.6 Khối nguồn 5v
Ở hình vẽ trên ta sử dụng Trans C1815 để kích dòng cho Relay đóng tiếp điểm thường
mở, nguyên lý hoạt động như sau:
– Khi “Tin hieu” đưa vào OPTO là mức 0 (Tức =0V) thì Q2 không dẫn do không có
dòng IBE >> Relay không làm việc.

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

13


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN
– Khi “Tin hieu” đưa vào OPTO là mức 1 (Tức =5V) thì sẽ làm led trong OPTO sáng

kích tín hiệu cho photo trans thông mạch, lúc này dòng điện qua R1 hạn dòng làm cho
Q2 dẫn thông lúc này ta có dòng Ice là dòng điện chạy qua cuộn dây >> Q2 >> MASS,
Relay( 12V) đóng tiếp điểm thường mở (điều khiển thiết bị nào đó).
– Diot D2 trong mạch có tác dụng chống lại dòng điện cảm ứng do cuộn đây sinh ra
làm hỏng tranzitor đồng thời OPTO cũng cách ly nguồn mạch động lực để tránh nhiễu
điện. Relay dùng để điều khiển chuông điện 220V
Mục đích của R1 là tạo dòng vào cực B của trans tới ngưỡng bão hòa để trans hoạt
động như 1 chiếc khóa có điều kiện.

4.2 Sơ đồ mạch in mạch đồng hồ hiển thị thời gian thực

Hình 4.7 sơ đồ layout

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

14


ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIÊN

Hình 4.8 sơ đồ mạch in

Hình 4.9 Hình ảnh thực tế của mạch đồng thời gian thực

SVTH: Cao Văn Ngọc
Hồ Văn Ninh

GVHD: Nguyễn Kim Suyên

15