MẠCH ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THỜI GIAN THỰC CÓ HẸN GIỜ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

***


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN
Đề tài :

MẠCH ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THỜI
GIAN THỰC CÓ HẸN GIỜ
Giảng viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

Hà Nội - 2021


MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................................................................................................1
DANH SÁCH HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU...............................................................................3
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................5
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT...........................................................................................6
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................................7
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...........................................................................................9
1.1. GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA16.................................................................9
1.1.1. Kiến trúc vi điều khiển.............................................................................................9
1.1.2. Mô tả các chân.......................................................................................................10
1.1.3. Ngắt trong vi điều khiển.........................................................................................11
1.1.4. Chức năng của các bộ timer/couter.......................................................................12
1.1.5.Các thanh ghi trong timer/couter............................................................................12
1.1.6. Các chế độ trong timer/couter...............................................................................13
1.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN.............................................................................15

1.2.1. Transistor...............................................................................................................15
1.2.2. Điện trở..................................................................................................................18
1.2.3. Tụ điện...................................................................................................................21
1.2.4. Diode......................................................................................................................22
1.2.5. Led đơn..................................................................................................................25
1.2.6. Led 7 thanh............................................................................................................26
1.3. LÀM MẠCH IN............................................................................................................34
1.3.1. Giới thiệu về mạch in.............................................................................................34
1.3.2 Các bước thực hiện làm mạch in............................................................................35
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH........................................................................40
2.1. SƠ ĐỒ KHỐIVÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ.....................................................................40
2.1.1. Sơ đồ khối..............................................................................................................40


2.1.2 Sơ đồ nguyên lý.......................................................................................................41
2.1.3 Sơ đồ mạch in..........................................................................................................41
2.2. KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN................................................................................................42
2.2.1.Sơ đồ nguyên lý khối vi điều khiển..........................................................................42
2.2.2. Lập trình cổng vào/ra............................................................................................43
2.3 KHỐI CHẤP HÀNH......................................................................................................44
2.4 KHỐI NGUỒN...............................................................................................................45
2.5 KHỐI NÚT BẤM...........................................................................................................46
2.6 KHỐI CẢM BIẾN.........................................................................................................46
2.7 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CỦA CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH........................................48
2.8. KẾT QUẢ......................................................................................................................49
2.9. HƯỚNG PHÁT TRIỂN................................................................................................49
KẾT LUẬN..................................................................................................................................50
PHỤ LỤC.....................................................................................................................................51

DANH SÁCH HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
HÌNH 1.1: ATMEGA16..................................................................................................................9
HÌNH 1.2: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA ATMEGA16....................................................................................10
HÌNH 1.3 HÌNH DẠNG CỦA TRANSISTOR...................................................................................15
HÌNH 1.4: KÝ HIỆU CỦA TRANSISTOR TRONG MẠCH ĐIỆN........................................................15
HÌNH 1.5 CẤU TẠO CỦA TRANSISTOR.......................................................................................16
HÌNH 1.6 HÌNH ẢNH LIÊN TƯỞNG CỦA TRANSISTOR.................................................................17
HÌNH 1.7: MẠCH ĐA HÀI...........................................................................................................17
HÌNH 1.8: MẠCH LOA................................................................................................................18
HÌNH 1.9: KÍ HIỆU ĐIỆN TRỞ.....................................................................................................18
HÌNH 1.10: VÍ DỤ ĐỌC GIÁ TRI ĐIỆN TRỞ..................................................................................19
HÌNH 1.11: HÌNH DẠNG CỦA ĐIỆN TRỞ LOẠI THƯỜNG..............................................................20
HÌNH 1.12: TRỞ CƠNG SUẤT......................................................................................................20
HÌNH 1.13: KÍ HIỆU TỤ ĐIỆN TRONG MẠCH...............................................................................21
HÌNH 1.14: HÌNH DẠNG TỤ ĐIỆN...............................................................................................21
HÌNH 1.15: PHÂN CỰC THUẬN VÀ PHÂN CỰC NGƯỢC CHO DIODE............................................22
HÌNH 1.16: KÍ HIỆU DIODE........................................................................................................22
HÌNH 1.17: MẠCH CHỈNH LƯU MỘT NỬA CHU KÌ......................................................................23
HÌNH 1.18: KÍ HIỆU DIODE ZENNER...........................................................................................23
HÌNH 1.19: MẠCH ỔN ÁP...........................................................................................................23
HÌNH 1.20: KÍ HIỆU DIODE PHÁT QUANG..................................................................................24
HÌNH 1.21: DIODE 1N4148.......................................................................................................24
HÌNH 1.22: KÍ HIỆU DIODE SCHOTTKY......................................................................................24
HÌNH 1.23: LED ĐƠN.................................................................................................................25
HÌNH 1.24: CẤU TẠO LED ĐƠN..................................................................................................25
HÌNH 1.25: HÌNH DẠNG THỰC TẾ CỦA LED 7 ĐOẠN..................................................................27
HÌNH 1.26: CẤU TẠO LED 7 ĐOẠN CATHODE ĐOẠNHUNG VÀ ANODE CHUNG...........................28


HÌNH 1.27: KẾT NỐI VI ĐIỀU KHIỂN..........................................................................................32

HÌNH 1.28: HIỂN THỊ SỐ 5 LED 7 THANH THỨ NHẤT.................................................................33
HÌNH 1.29: HIỂN THỊ SỐ 5 LED 7 THANH THỨ HAI...................................................................33
HÌNH 1.30: HIỂN THỊ SỐ 45 LÊN LED 7 THANH..........................................................................34
HÌNH 1.31: HÌNH VẼ CỦA MẠCH NGUYÊN LÝ CHUYỂN QUA PCB.............................................35
HÌNH 1.32: ĐƯỜNG MẠCH IN LÊN GIẤY THỦ CƠNG...................................................................35
HÌNH 1.33: PHÍP ĐỒNG..............................................................................................................36
HÌNH 1.34: CỐ ĐỊNH MẠCH IN LÊN PHÍP ĐỒNG.........................................................................36
HÌNH 1.35: MẠCH SAU KHI BĨC GIẤY IN RA.............................................................................37
HÌNH 1.36: ĂN MỊN PHÍP ĐỒNG................................................................................................38
HÌNH 1.37: KHOAN TAY.............................................................................................................39

HÌNH 2.1: SƠ ĐỒ KHỐI...............................................................................................................40
HÌNH 2.2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ....................................................................................................41
HÌNH 2.3: SƠ ĐỒ MẠCH IN LỚP TOP.........................................................................................41
HÌNH 2.4: SƠ ĐỒ MẠCH IN LỚP BOTTOM................................................................................42
HÌNH 2.5: KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN.................................................................................................42
HÌNH 2.6: KHỐI CHẤP HÀNH.....................................................................................................44
HÌNH 2.7: RELAY 5V.................................................................................................................44
HÌNH 2.8: KHỐI NGUỒN.............................................................................................................45
HÌNH 2.9: LM7805....................................................................................................................45
HÌNH 2.10: KHỐI NÚT BẤM.......................................................................................................46
HÌNH 2.11: KHỐI CẢM BIẾN.......................................................................................................46
HÌNH 2.12: LƯU ĐỒ THUẬT TỐN CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH.........................................................48
HÌNH 2.13: SẢN PHẨM HOÀN THÀNH........................................................................................49

Bảng 1.1: Bảng màu đọc giá trị điện trở

1

BẢNG 2.1: BẢNG MÃ CHO LED ANODE CHUNG.......................................................................29
BẢNG 2.2: BẢNG MÃ CHO LED CATHODE CHUNG...................................................................30

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]. Lâm Quang Chuyên, 2012, Giáo trình vi điều khiển, Trường Cao đẳng Cơng
thương Tp. HCM.
[2]. Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trường Duy, 2013, Kỹ Thuật Số, Xuất bản Đại Học
Quốc Gia, Tp.HCM.

Tiếng Anh
[1]. Brander, J., 1985a, Competition Management, Journal of International
Economics, Số 18, trang 83-100.
[2]. Brander, J., 1985b, Benefits of Competition, Journal of International
Economics, Số 18, trang 68-108.
[3]. Jaffe, J. and Westerfield R., 1985, The impact of inflation, Journal of Finance, Số
40, trang 25-34.


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
-

ANODE - dương nguồn.

-

ALE address latch enable – cho phép chốt địa chỉ.

-

ACC accumulator – xạc điện.

-

CATHODE - âm nguồn.

-

COMPARE MATCH – so sánh trận đấu.

-

CPU central processing unit – bộ xử lý trung tâm.

-

C/T timer/couter – bộ đếm và bộ định thời.

-

EA external access – truy cập ngồi.

-

EEPROM electrically erasable programmableread only memory–chip nhớ
khơng xóa được.

-

GND ground – đất.

-

IC Intergrated circuit – mạch tích hợp.

-

I/O Port In/Out Port – cổng xuất nhập.

-

LEDLight Emitting Diode – Diode phát quang.

-

OSC oscillator – khối dao động.

-

OCIE0Timer/Counter0 Output Compare Match Interrupt Enable – so sánh trận
đấu ngắt kích hoạt.

-

PSEN program store enable – cho phép lưu trữ chương trình.

-

PC program computer – bộ đếm chương trình.

-

ROM read only memory – bộ nhớ chỉ đọc.

-

RAM random access memory – bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên.

-

SRAM static random acess memory – bộ nhớ truy xuất dữ liệu ngẫu nhiên tĩnh.

-

RET return – quay lại.

-

VCC– dương nguồn.

-

SFR special function register – thanh ghi chức năng đặc biệt.



LỜI MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Ngày nay việc ứng dụng vi điều khiển, vi xử lý đang ngày càng phát triển
rộng rãi và thâm nhập ngày càng nhiều vào các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống xã

hội. Tuy nhiên ứng dụng cho các hệ thống nhúng ngày nay không đơn giản chỉ
dừng lại ở điều khiển đèn nhấp nháy, đếm số người vào/ra, hiển thị dịng thơng
báo trên matrix led hay điều khiển ON-OFF của động cơ… mà nó ngày càng trở
nên phức tạp. Và với xu hướng tất yếu này cùng với sự phát triển mạnh mẽ của
công nghệ chế tạo vi mạch, người ta đã tạo ra những vi điều khiển có cấu trúc
mạnh hơn, đáp ứng thời gian thực tốt hơn, chuẩn hóa hơn so với các vi điều
khiển 8 bit trước đây.
Ở Việt Nam, không nằm ngoài xu thế của thời đại, các nhà nghiên cứu,
các kỹ sư đặc biệt là thế hệ trẻ, các bạn sinh viên vẫn tích cực, say mê nghiên
cứu khoa học để tìm ra những kỹ thuật mới, trao đổi, học hỏi và tiếp thu những
công nghệ mới trên thế giới để phục vụ cho cơng cuộc hiện đại hóa- cơng nghiệp
hóa đất nước.
Dẫu biết rằng trình độ khoa học - kỹ thuật ở Việt Nam ở nhiều lĩnh vực
vẫn có khoảng cách khá xa so với các nước tiên tiến nhưng với lịng say mê tìm
tịi, đức tính cần cù chịu khó và thơng minh của người Việt Nam, tin rằng một
ngày không xa, chúng ta sẽ bắt kịp và hịa nhịp vào dịng chảy cơng nghệ trên
thế giới.
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.
Mục đích
- Đồng hồ hiển thị giờ phút giây, đo nhiệt độ.


- Đồng hồ có khả năng chỉnh lại giờ và có thể cài đặt thêm về h ẹn giờ
bật/tắt 1 thiết bị.
Nhiệm vụ và yêu cầu
- Hệ thống làm việc ổn định.
- Có khả năng đưa mơ hình vào ứng dụng trong thực tế.

Ý nghĩa
Hiện nay phát triển không ngừng về mọi mặt, trong đó điện tử, tự động
hóa đóng một vai trị nay với sự khơng nhỏ. Điện tử góp phần vào q trình tự
động hóa mọi thứ giúp con người hiện đại hóa cuộc sống và các hệ thống tự
động hóa điều khiển đã dần thay thế cho sức người trong các cơng việc trong gia
đình cũng như cơ quan, trường học, xí nghiệp,… và một hệ thống tự động đơn
giản trong đó là hệ thống “Đồng Hồ Hiển Thị Thời Gian Thực” trong các trường
học, gia đình, xí nghiệp. Vấn đề đồng hồ hiển thị thời gian thực là vấn đề cần
thiết ở bất cứ trường học, gia đình, xí nghiệp nào, giúp mọi người biết thời gian
để sắp xếp công việc.
Sau gần 4 năm học tập và nghiên cứu ở trường, chúng em đã được làm
quen với các mơn học chun ngành. Chính vì thế để áp dụng lý thuyết với thực
tế chúng em lựa chọn yêu cầu “Thiết kế đồng hồ thời gian thực hiển thị LED
7 thanh có hẹn giờ”. Tuy nhiên do kiến thức chun mơn cịn hạn chế, tài
liệu tham khảo có giới hạn nên cịn xảy ra nhiều sai sót. Chúng em r ất
mong mong thầy và các bạn góp ý bổ sung để bản đồ án của chúng em
được hoàn thiện hơn và giúp chúng em hiểu biết hơn trong q trình h ọc
tập tiếp theo.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!


Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA16
1.1.1. Kiến trúc vi điều khiển
AVR là họ vi điều khiển 8 bit theo cơng nghệ mới, với những tính năng rất mạnh
được tích hợp trong chip của hãng Atmel theo cơng nghệ RISC, nó mạnh ngang hàng
với các họ vi điều khiển 8 bit khác như PIC, Pisoc. Do ra đời muộn hơn nên họ vi điều
khiển AVR có nhiều tính năng mới đáp ứng tối đa nhu cầu của người sử dụng, so với

họ 8051 89xx sẽ có độ ổn định, khả năng tích hợp, sự mền dẻo trong việc lập trình và
rất tiện lợi.
 Tính năng mới của họ AVR:
- Giao diện SPI đồng bộ.
- Các đường dẫn vào/ra (I/O) lập trình được.
- Giao tiếp I2C.
- Bộ biến đổi ADC 10 bit.
- Các kênh băm xung PWM.
- Các chế độ tiết kiệm năng lượng như sleep, stand by …vv.
- Một bộ định thời Watchdog.
- 3 bộ Timer/Counter 8 bit.
- 1 bộ Timer/Counter 16 bit.
- 1 bộ so sánh analog.
- Bộ nhớ PROM.
- Giao tiếp UART. . vv.


Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21

Hình 1.1: Atmega16
Atmega 16 có đầy đủ tính năng của họ AVR, về giá thành so với các loại khác thì
giá thành là vừa phải khi nghiên cứu và làm các công việc ứng dụng tới vi điều khiển.
 Tính năng:
- Bộ nhớ 16K (flash).
- 512 byte (EEPROM).
- 1 K (SRAM).
- Đóng vỏ 40 chân, trong đó có 32 chân vào ra dữ liệu chia làm 4 PORT A, B,
C, D. Các chân này đều có chế độ pull_up resistors.
- Giao tiếp SPI.
- Giao diện I2C.

- Có 8 kênh ADC 10 bit.
- 1 bộ so sánh analog.
- 4 kênh PWM.
- 2 bộ timer/couter 8 bit, 1 Bộ timer/couter 16 bit.
- 1 bộ định thời Watchdog.
- 1 bộ truyền nhận UART lập trình được.


Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21
1.1.2. Mơ tả các chân

Hình 1.2: Sơ đồ chân của atmega16
 Atmega16 gồm có 40 chân:
- Chân 1 đến 8: Cổng nhập xuất dữ liệu song song B (PORTB) nó có
thể được 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, 3: GND 2 chân này được 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
được 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
được 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.


Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21
- Chân 33 đến 40: Cổng vào ra dữ liệu song song A (PORTA) ngồi ra nó cịn

được tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ADC (analog to
digital converter).
1.1.3. Ngắt trong vi điều khiển
Ngắt là một “tín hiệu khẩn cấp” gửi đến bộ xử lý, yêu cầu bộ xử lý tạm ngừng tức
khắc các hoạt động hiện tại để “nhảy” đến 1 nơi khác thự hiện một nhiệm vụ “khẩn
cấp” nào đó, nhiệm vụ này gọi là trình phục vụ ngắt. Sau khi kết thúc nhiệm vụ trong,
bộ vi xử lý sẽ quay về thực hiện tiếp các nhiệm vụ cịn dang dở. Ngắt có mức độ ưu
tiên xử lý cao nhất, ngắt thường dùng để xử lý các sự kiện bất ngờ nhưng không tốn
quá nhiều thời gian, các tín hiệu dẫn đến ngắt có thể xuất phát từ các thiết bị bên trong
chip (ngắt báo quá trình gửi dữ liệu bằng RS232 kết thúc, ngắt báo bộ đếm
timer/counter tràn) hay do các tác nhân bên ngồi (ngắt báo có 1 button được nhấn,
ngắt báo có 1 gói dữ liệu đã được nhận).
Atmega16 có 3 ngắt ngoài là INT0, INT1, INT2 tương ứng với các chân số 16
(PD2), 17 (PD3), và chân 3 (PB2).
Ứng dụng ngắt trong lập trình giúp việc lập trình đơn giản hơn. Nên sử dụng ngắt
khi điều khiển 1 lúc nhiều nhiệm vụ, khi có tín hiệu ấn nút ngắt xảy ranhận lệnh và
thực hiện.
1.1.4. Chức năng của các bộ timer/couter
Chức năng chính của bộ timer/Couter, như tên gọi của chúng là định thì (tạo ra 1
khoảng thời gian, đếm thời gian), và đếm sự kiện bên ngồi.
Ngồi ra trên chíp AVR, các bộ timer/couter cịn có chức năng điều chế độ rộng
xung PWM (Pulse Width Modulation), ứng dụng trong điều khiển tốc độ động cơ và
điều khiển độ sáng tối của bóng đèn…
Các bộ timer có thể hoạt động với tần số bên trong (lấy từ thạch anh), cũng có thể
hoạt động với tần số bên ngoài, đưa vào đầu vào của bộ timer. Có thể dùng ứng dụng
này để đếm sản phẩm, hay đo độ rộng xung.
 Timer/couter 0: đây là một bộ timer 8 bit. Có 4 chế độ hoạt động cơ bản
(Normal, CTC, Past PWM, Phase correct PWM).

Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21
 Timer/couter 1: đây là bộ timer 16 bit. Nó cũng có đầy đủ tính năng hoạt động
như timer 0, tuy nhiên vì là bộ timer 16 bit nên phạm vi hoạt động của nó rộng
hơn. Nếu như giá trị MAX trong timer 0 là 0xFF thì giá trị MAX trong timer 16
là 0xFFF. Ngồi ra bộ timer 1 cịn có thể tạo ra 2 tín hiệu PWM độc lập ở các
chân OCR1A (PORTD. 5) và OCR1B (PORTD. 4), giúp dễ dàng khi điều khiển
2 động cơ cùng 1 lúc (2 động cơ chạy bánh).
 Timer/couter 2: đây là 1 bộ Timer 8 bit. Nó cũng có 4 chế độ hoạt động cơ bản
giống như Timer0, đó là: Normal, CTC, Past PWM, Phase correct PWM.
1.1.5.Các thanh ghi trong timer/couter
 Thanh ghi TCNT0 (timer/couter register): đây là thanh ghi 8 bit. Giá trị vận
hành của timer TCNT0 sẽ liên tục được so sánh với thanh ghi này. Khi 2 giá trị
này bằng nhau thì xảy ra 1 sự kiện “compare Match”. Sự kiện này sẽ tạo ra 1
ngắt (nếu ngắt được cho phép) hay xuất hiện tín hiệu ra chân 0CR0 tùy theo chế
độ thực thi của Timer.
 Thanh ghi TCCR0 (Timer/Counter Control Register): Đây là thanh ghi điều
khiển hoạt động của Timer. Các bit 0, 1, 2 (CS00, CS01, CS02). Các bit 3, 6
(WGM00, WGM01): Đây là các bit chọn chế độ trong Timer. Bit 4, 5 (COM00,
COM01) đây là 2 bit quy định đầu ra trong các phép so sánh. Trong quá trình
Timer đếm, giá trị của thanh ghi TCNT0 sẽ liên tục được so sánh với OCR0.
Khi 2 giá trị này bằng nhau, thì sẽ có sự kiện “Compare Match” xảy ra. Khi đó
giá trị đầu ra OCR0 (PORTB. 3) sẽ được xuất ra mức tín hiệu.
 Thanh ghi TIMSK (Timer/Counter Interrupt Mask Register): Đây là thanh ghi
điều khiển ngắt trong Timer. Bit0 (TOIE0-Timer/Counter0 Overflow Interrupt
Enable): đây là bit cho phép ngắt tràn trong Timer0. Khi bit này được ghi là 1
thì cho phép ngắt tràn bộ định thời. Khi đó 1 ngắt sẽ xảy ra mỗi khi bộ Timer
tràn. Bit1 (OCIE0-Timer/Counter0 OutputCompare Match Interrupt Enable):
đây là bit cho phép ngắt so sánh trong Timer0. Khi bit này được ghi là 1 thì cho
phép ngắt so sánh bộ định thời. Khi đó1 ngắt sẽ xảy ra mỗi khi có sự kiện
“Compare Match”.

Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21
1.1.6. Các chế độ trong timer/couter
 Chế độ Normal: Đây là chế độ hoạt động đơn giản nhất của Timer. Mỗi lần có 1
tín hiệu clock thì giá trị của thanh ghi TCNT0 được tăng lên 1, và tăng đến mức
TOP là 255. Khi đó ở nhịp tiếp theo thì bộ Timer bị tràn, và 1 thanh ghi
TCNT0 được đặt lại mức 0, và lại tiếp tục quá trình đếm như vậy. Thời gian để
TCNT0 tăng lên 1 đơn vị phụ thuộc vào tần số ta chọn, tần số càng lớn thì thời
gian đếm càng nhanh. Thường sử dụng chế độ Normal để đếm thời gian, và
điều chế độ rộng xung PWM. Để đếm thời gian ta lựa chọn 1 tần số phù hợp,
sao cho tính tốn ra thời gian đẹp, VD: 125kHz. Sau đó lựa chọn giá trị khởi
đầu cho thanh ghi TCNT0=6. Như vậy giá trị xuất phát của bộ đếm là 6, bộ đếm
sẽ đếm từ 6 đến 255, sau đó 1 nhịp thì tràn, và 1 ngắt tràn được xảy ra. Nhưng
ngay sau khi ngắt tràn được phục vụ thì thanh ghi TCNT0 lại trở về 0, chứ
khơng phải là giá trị 6 mà ta muốn. Như vậy ở câu lệnh cuối cùng của chương
trình phục vụ ngắt tràn ta lại đặt lệnh TCNT0=6, làm giá trị xuất phát cho lần
đếm tiếp theo. Như vậy, thời gian để Timer tràn 1 lần sẽ là (2566)/125000=2ms. Và sau 1 lần tràn ta đã có 1 thời gian là 2ms, có thể xử lí thời
gian này như thế nào thì tùy người sử dụng. Có thể dùng chế độ Normal để
điều chế độ rộng xung, và xuất xung ra 1 chân bất kì. Cái này thì cần biết được
2 chế độ PWM hoạt động như thế nào.
 Chế độ CTC (Clear Timer on Compare Match): Đây là chế độ mà giá trị trong
thanh ghi TCNT0 luôn được so sánh với giá trị trong thanh ghi OCR0. Khi giá
trị trong thanh ghi TCNT0 bằng giá trị trong thanh ghi OCR0 thì giá trị trong
thanh ghi TCNT0 sẽ bị xoá đi, và tiếp tục q trình đếm mới. Giá trị trong
OCR0 đóng vai trò là giá trị TOP cho bộ đếm. Tuy nhiên trong chế độ này nếu
giá trị mới ghi vào thanh ghi ORC mà nhỏ hơn giá trị tức thời của bộ đếm thì
thì 1 so sánh sẽ bị lỡ, khi đó bộ đếm sẽ đếm đến giá trị lớn nhất sau đó rơi
xuống giá trị 0 trước khi so sánh tiếp theo xuất hiện. Người ta thường dùng chế
độ CTC để đếm thời gian, và tạo xung vuông. Để đếm thời gian thì cũng giống

như chế độ Normal, chỉ khác ở chỗ là ở chế độ Normal thì giá trị TOP sẽ là 255,
còn giá trị TOP của CTC là OCR0, giá trị này có thể thay đổi được, và tính tốn
thời gian bằng cách tính tốn giá trị thanh ghi này, thay đổi giá trị thanh ghi này,
mà không cần phải khởi tạo giá trị ban đầu TCNT0 cho bộ đếm. Tạo xung


Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21
vng ra 1 chân có thể tạo xung ở đầu ra của Timer (PORTB. 3), hoăc tạo xung
ở 1 chân bất kì. Mỗi lần bộ đếm tràn, ta đảo bit ở chân ra. Như vậy 2 lần tràn sẽ
là 1 chu kì của xung vng. Tính tốn tần số hoạt động của Timer và giá trị
OCR0 để tạo ra 1 tần số mong muốn. VD: muốn tạo ra xung có tần số 1kHz chu
kì sẽ là 1ms 1 lần tràn Timer mất 500us. Chọn tần số Timer 125kHz giá trị
OCR0 cần chọn là: 500*10-6*125000+1=63. 5, có thể lấy gần đúng thành 63.
 Chế độ Fast PWM cho phép tạo ra sóng với tần số cao. Sự khác biệt cơ bản
giữa Fast PWM với các loại PWM khác là nó chỉ sử dụng 1 sườn dốc. Bộ đếm
sẽ đếm từ BOTTOM đến MAX sau đó khởi động lại từ BOTOM. Trong chế độ
khơng đảo (Non-inverted) đầu ra OCR0 (PORTB. 3) sẽ bi xoá khi có phép tốn
so sánh giữa TCNT0 và thanh ghi OCR0 là bằng nhau, và sẽ được set lên 1 khi
giá trị tràn và đạt về Bottom. Trong chế độ đảo (inverted), đầu ra sẽ được set
lên 1 khi sự so sánh giữa thanh ghi TCNT0 và giá trị thanh ghi OCR0 bằng
nhau và sẽ bị xoá khi giá trị tràn và đạt về Bottom.
 Chế độ Phase Correct PWM: Chế độ này hoạt động dựa trên hai sườn lên
xuống. Bộ đếm sẽ đếm liên tục từ giá trị BOTTOM đến giá trị MAX và sau đó
từ giá trị MAX đến giá trị BOTTOM. Trong chế độ so sánh không đảo
(Non-inverted) chân OCR0 sẽ bị xóa khi giá trị TCNT0 bằng giá trị OCR0
trong quá trình đếm lên và sẽ được set bằng 1 khi giá trị so sánh xuất hiện trong
quá trình đếm xuống. Chế độ so sánh đảo thì các giá trị là ngược lại. Với hoạt
động hai sườn xung này thì chế độ này khơng tạo ra được tần số nhỏ như chế độ
một sườn xung. Nhưng do tính cân đối của hai sườn xung thì nó tốt hơn cho
điều khiển động cơ chế độ phase correct PWM hoạt động cố định là 8 bít. Trong

chế độ này bộ đếm sẽ tăng cho đến khi đạt giá trị MAX, khi đó nó sẽ đổi chiều
đếm.


Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21

1.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN
1.2.1. Transistor

Hình 1.3 Hình dạng của Transistor
Kí hiệu
Transistor ngược NPN

Transistor thuận PNP

Hình 1.4: Ký hiệu của Transistor trong mạch điện
Hiện nay trên thị trường có nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhưng
thông dụng nhất là các Transistor của Nhật Bản, Mỹ và Trung Quốc. Transistor Nhật
Bản thường kí hiệu là A…. , B…, C…, D…ví dụ như transistor A564, B733, C828,
D1555 trong đó các transistor A, B là transistor thuận (pnp) cịn kí hiệu C và D là
transistor ngược (npn). Các transistor A và C thường có cơng suất nhỏ và tần số làm
việc cao cịn các transistor B và D thường có cơng xuất lớn và tần số làm việc thấp
hơn. Transistor do Mỹ sản xuất thường kí hiệu là 2N… ví dụ 2N3055, 2N4073 vv…
Transistor do Trung Quốc sản xuất bắt đầu bằng 3 số, tiếp theo là hai chữ cái. Chữ
cái thứ nhất cho biết loại bóng, chữ A và B là bóng thuận, chữ C và D là bóng ngược,
chữ cái thứ hai cho biết đặc điểm: X và P là bóng âm tần, A và G là bóng cao tần các
chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm. ví dụ 3CP25, 3AP20 vv. .
 Cấu tạo

Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21

Hình 1.5 Cấu tạo của Transistor
Transistor có cấu tạo như 2 con diode đấu đầu vào nhau có chân B chung.
 Phân cực cho Transistor
Chúng ta coi Transistor như một van điện từ điều khiển đóng mở bằng dịng
điện tác động lên cực điều khiển B (Transistor cũng tương tự như 1 van nước cần gạt
giống như cực B điều khiển, nếu ta vặn nhỏ thì nước chảy yếu, vặn lớn thì nước chảy
ra nhiều).

OFF
Hình 1.6 Hình ảnh liên tưởng của Transistor
Transistor thuận (p-n-p) dẫn khi: Ub Transistor ngược (n-p-n) dẫn khi: Uc >Ub>Ue
 Cách xác định chân

ON


Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21
+ Bước 1 xác định chân B: Tiến hành các phép đo ở hai chân bất kỳ, trong các
phép đo đó sẽ có 2 phép đo kim đồng hồ dịch chuyển. Chân chung cho 2 phép
đo đó là chân B.
+ Bước 2 xác định PNP hay NPN: sau khi đã xác định được chân B, quan sát
que đo nối với chân B là đỏ hay đen để xác định. Nếu chân nối với chân B là
đỏ, đó là PNP và ngược lại.
+ Bước 3 xác định chân C và chân E: chuyển đồng hồ về đo ôm thang x100
– Đối với PNP: hãy giả thiết một chân là chân C và một chân còn lại là chân E.
Đưa que đen tới chân C, que đỏ tới chân E (que đỏ nối với cực âm của pin trong
đồng hồ). Trong khi để 2 chân kia tiếp xúc như vậy, chạm chân B vào que đen,

nếu kim dịch chuyển nhiều hơn so với cách giả thiết chân ngược lại thì giả thiết
ban đầu là đúng, nếu khơng thì tất nhiên giả thiết ban đầu là sai và phải đổi lại
chân.
– Đối với NPN làm tương tự nhưng với màu ngược lại
 Mạch ứng dụng của Transistor

Hình 1.7: Mạch đa hài

Hình 1.8: Mạch loa


Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21
1.2.2. Điện trở
 Khái niệm
Điện trở là gì? Ta hiểu một cách đơn giản điện trở là sự cản trở dòng điện của vật
dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn,
vật cách điện thì điện trở là vơ cùng lớn. Mối quan hệ của điện trong mạch điện tử
tuân theo định luật ơm.
R=U/I.

Hình 1.9: Kí hiệu điện trở
 đơn vị điện trở tính theo Ω
- 1KΩ=1000Ω
- 1MΩ=1000000Ω
 Cách đọc giá trị điện trở: Giá trị của điện trở được in trên thân của điện trở
thông qua các vạch màu.
 Quy ước đọc giá trị điện trở có 4 vạch màu như sau:
- Ba vạch đầu tiên biểu thị trị số của trở.
- Vạch màu số 1 và vạch màu số 2 giữ nguyên giá trị tương ứng trong bảng
màu.

Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21
- Vạch màu thứ 3 là cơ số mũ của 10 nhân với giá trị đọc được của vạch số 1 và
số 2.
- Vạch thứ 4 chỉ sai số của điện trở.

Bảng 1.1: Bảng màu đọc giá trị điện trở
Ví dụ: Đọc giá trị của điện trở có 4 vạch màu trong hình vẽ.

Hình 1.10: Ví dụ đọc giá tri điện trở
- Vịng 1 màu vàng.
- Vịng 2 màu tím.
- Vịng 3 màu hồng kim.
- Vịng 4 màu hồng kim.
 Quy ước đọc giá trị của điện trở có 5 vạch màu như sau:


Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21
- Ba vạch màu đầu tiên giữ nguyên trị số.
- Vạch thứ 4 là cơ số mũ của 10.
- Vạch thứ 5 là sai số của điện trở.
 Phân loại điện trở
- Trở thường
Cơng suất nhỏ thường 0. 25W

Hình 1.11: Hình dạng của điện trở loại thường
- Trở công suất
Dùng cho các mạch điện có cơng suất lớn (bằng hoặc trên 1W)
Chú ý: Một số trở cơng suất có trị số cơng suất được ghi ngay trên thân điện trở ví

dụ: 5w, 10w…

Hình 1.12: Trở cơng suất
1.2.3. Tụ điện
 Kí hiệu


Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21

Hình 1.13: Kí hiệu tụ điện trong mạch
 Đơn vị tụ điện
Fara (F)
Picofara (P)

Nanofara (N)
Microfara (µF)

 Hình dạng thực tế của tụ điện

Hình 1.14: Hình dạng tụ điện
 Tác dụng của tụ điện trong mạch
- Tụ có khả năng nạp điện và phóng điện (nhờ tính chất này nên tụ thường được
sử dụng trong các mạch lọc nguồn, mạch tạo dao động…. ).
- Tụ điện cho dòng xoay chiều đi qua ngăn dịng 1 chiều (nhờ tính chất này mà
tụ thường dùng trong các mạch như mạch lọc, mạch nối giữa các tầng khuếch
đại…)
- Trở kháng của tụ điện: Zc=1/ (wc) w=2f


Nhóm 2 - Đồ án Vi điều khiển- 69DCCN21

1.2.4. Diode
 Định nghĩa
Diode là loại linh kiện điện tử chỉ cho dòng điện đi qua theo một chiều từ anot
sang katot (nó tương tự như van 1 chiều điện tử hoặc hoạt động giống như van xăm xe
đạp).
Diode được cấu tạo bằng các lớp bán dẫn p và n ghép lại với nhau (lớp bán dẫn p
là lớp thiếu electron nên mang điện tích dương, lớp bán dẫn n là lớp bán dẫn thừa
electron nên mang điện tích âm).
 Phân cực cho Diode
Diode được phân cực thuận khi UA>Uk nó sẽ cho dòng điện đi qua và phân cực
ngược khi UA≤UK nó ngăn khơng cho dịng điện đi qua.

Phân cực thuận (Diode dẫn điện)

Phân cực ngược (Diode khơng dẫn điện)

Hình 1.15: Phân cực thuận và phân cực ngược cho diode
 Phân loại và ứng dụng
- Diode thường dùng trong các mạch chỉnh lưu có tác dụng biến đổi dịng điện
xoay chiều sang 1 chiều (vd 1N4007).
+ Kí hiệu

Hình 1.16: Kí hiệu diode
+ Ứng dụng