ĐỀ tài THIẾT kế và THI CÔNG MẠCH KHOÁ số điện tử sử DỤNG PIC

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HÀNG KHÔNG
__________________ ___

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2
TÊN ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG
“MẠCH KHỐ SỐ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG PIC”

Giáo viên hướng dẫn: ThS. NGUYỄN HỮU CHÂU MINH
Sinh viên thực hiện:

PHẠM BẢO GIANG

Mã số sv:

1753020032

Lớp:

17ĐHĐT01

Thành phố Hồ Chí Minh – 05/2020


HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HÀNG KHÔNG
__________________ ___

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2

TÊN ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG
“MẠCH KHỐ SỐ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG PIC”

Giáo viên hướng dẫn:
ThS. NGUYỄN HỮU CHÂU MINH

Sinh viên thực hiện:
PHẠM BẢO GIANG

Thành phố Hồ Chí Minh – 05/2020


HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIẸT

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

NAM

VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

HK

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2

Họ và tên sinh viên: PHẠM BẢO GIANG
MSSV:

1753020032

Lớp:

17ĐHĐT01

Tên đồ án mơn học:
MẠCH KHỐ SỐ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG PIC
1.

Nhiệm vụ của đồ án:
Thiết bị này giúp điều khiển cửa đóng mở tự động thơng qua
relay, giao tiếp với người dùng qua bàn phím và màn hình LCD, báo
động khi người dùng nhập sai mã số quá 3 lần.

2.

Ngày giao đồ án môn học: 12/03/2020

3.

Ngày hồn thành đồ án mơn học: 15/05/2020

4.

Họ tên người hướng dẫn: ThS. NGUYỄN HỮU CHÂU MINH
T/p Hồ Chí Minh, ngày ….. tháng …. năm …..

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Phần đánh giá:


Ý thức thực hiện:



Nội dụng thực hiện:



Hình thức trình bày:



Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số:

Điểm bằng chữ:

(Quy định về thang điểm và lấy điểm trịn theo quy định của
trường)
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm đồ án 2 này, để hoàn thành được đề tài theo
đúng yêu cầu và thời gian quy định của nhà trường cũng như của khoa
ĐT-VT HÀNG KHƠNG khơng chỉ là sự cố gắng của tơi mà cịn có sự
giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình của thầy NGUYỄN HỮU CHÂU MINH và các
thầy, cô trong khoa.
Xin chân thành cảm ơn:
Thầy Nguyễn Hữu Châu Minh đã hết lịng giúp đỡ tơi trong
q trình thực hiện đồ án. Vì đồ án yêu cầu kỹ năng làm mạch, viết
code và thông hiểu nguyên lý các loại linh kiện nên gặp những khó
khăn, thắc mắc nhưng nhận được sự giúp đỡ và giải đáp tận tình của
thầy nên các vấn đề đó đã được giải quyết.
Tồn thể thầy cơ khoa Điện tử viễn thơng đã nhiệt tình giảng
dạy và truyền đạt những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu.
Học viện đã tạo điều kiện học tập cũng như hoàn thành đồ án
một cách tốt nhất.
Trong lần làm báo cáo này với đề tài đã chọn, tơi ln cố gắng
hồn thành một cách tốt nhất, tuy vậy bài báo cáo khó có thể tránh khỏi
những thiếu xót. Rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn thêm của giáo
viên hướng dẫn thầy Nguyễn Hữu Châu Minh và cùng Quý thầy, cơ tại
trường.
Xin chân thành cảm ơn và kính chúc các thầy cô sức khỏe!

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................1
PHẦN I..............................................................................................................3
TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN................................................................................3
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU.........................................................................3
1.1. Lý do chọn đề tài............................................................................3
1.2. Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................4
1.3. Phương pháp nghiên cứu................................................................4
1.4. Kết cấu của đề tài...........................................................................4
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT............................................................5
2.1. Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài..........................................5
2.1.1. Vi điều khiển PIC16f877a:....................................................5
2.1.2. Cấu trúc tổng quát của PIC16F877A....................................5
2.1.3. Sơ đồ và chức năng các chân PIC16F877A..........................6
2.1.4. Tổ chức bộ nhớ:...................................................................10
2.2. Các khái niệm lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu...........12
2.3. Các linh kiện sử dụng trong đề tài................................................12
2.3.1. LCD 16x2............................................................................15
2.3.2. Thạch anh............................................................................17
2.3.3. Trở băng..............................................................................18
PHẦN II..........................................................................................................19
NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ............................................................................19
CHƯƠNG 3. NỘI DUNG.........................................................................19
3.1. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của mạch..............................19
3.1.1. Sơ đồ khối toàn mạch..........................................................19
3.1.2. Khối nguồn:.........................................................................19
3.1.3. Khối điều khiển:..................................................................20
3.1.4. Khối hiển thị:.......................................................................21
3.1.5. Khối giao tiếp:.....................................................................21

3.1.6. Khối chấp hành:...................................................................22
3.1.7. Khối báo động:....................................................................23
3.2. Sơ đồ nguyên lý............................................................................23
CHƯƠNG 4. THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ.................................................24
4.1. Thi công mạch phần mềm............................................................24
4.1.1 Phần mềm sử dụng:..............................................................24
4.1.2 Phần mềm điều khiển giao tiếp............................................25
4.1.3. Vẽ sơ đồ nguyên lý; chạy mô phỏng trên phần mềm..........25
4.1.4. Layout mạch:.......................................................................27
4.2. Thi công mạch phần cứng............................................................29
4.3. Mạch thực tế.................................................................................32
4.4. Kết quả kiểm thử mạch.................................................................32
PHẦN III.........................................................................................................35
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................35
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................35


5.1. Kết luận........................................................................................35
5.1.1. Kết quả hoạt động của mạch so với mục tiêu đề ra:............35
5.1.2. Ưu điểm...............................................................................35
5.1.3. Nhược điểm.........................................................................35
5.2. Kiến nghị......................................................................................36

MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 0.1: Khố hiện đại của hãng Samsung---------------------------------------1
Hình 0.2: Khố hiện đại hãng Việt- Tiệp-------------------------------------------2
Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc tổng quát PIC16f877a-----------------------------------5
Hình 2.2: Sơ đồ chân PIC16F877A-------------------------------------------------6
Hình 2.3: Sơ đồ khối bộ nhớ chương trình của Pic16f877a--------------------10
Hình 2.4: Sơ đồ khối bộ nhớ dữ liệu của PIC16F877A-------------------------11

Hình 2.5: Hình ảnh mơ phỏng PIC16F877A trên proteus----------------------12
Hình 2.6: Hình ảnh thực tế của PIC16F877A------------------------------------12
Hình 2.7: LCD16x2------------------------------------------------------------------15
Hình 2.8: Sơ đồ chân LCD16x2----------------------------------------------------16
Hình 2.9: Thạch anh-----------------------------------------------------------------17
Hình 2.10: Trở băng thực tế--------------------------------------------------------18
Hình 2.11: Sơ đồ chân trở băng----------------------------------------------------18
Hình 3.1: Sơ đồ khối của mạch-----------------------------------------------------19
Hình 3.2: Sơ đồ khối nguồn---------------------------------------------------------20
Hình 3.3: Khối điều khiển-----------------------------------------------------------20
Hình 3.4: Khối điều khiển-----------------------------------------------------------21
Hình 3.5: Khối giao tiếp-------------------------------------------------------------22
Hình 3.6: Khối chấp hành-----------------------------------------------------------22
Hình 3.7: Khối báo động------------------------------------------------------------23
Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý-----------------------------------------------------------24
Hình 4.1: Giao diện phần mềm proteus 8.8---------------------------------------24
Hình 4.2: Phần mềm CCS C--------------------------------------------------------25
Hình 4.3: Mạch layout---------------------------------------------------------------27
Hình 4.4: Mạch 3D mơ phỏng mặt trước------------------------------------------28
Hình 4.5: Mạch 3D mơ phỏng mặt sau--------------------------------------------28
Hình 4.6: Bảng in mạch layout (Mặt trên, Mặt dưới)---------------------------29
Hình 4.7: Mạch sau khi thi cơng- mặt trước--------------------------------------32
Hình 4.8: Mạch sau khi thi cơng- mặt sau----------------------------------------32
Hình 4.9: Giao diện phần mềm nạp code cho pic--------------------------------32
Hình 4.10: Mạch nạp pickit2 và đế nạp đa năng---------------------------------33
Hình 4.11: Cấp nguồn, nạp code cho Pic-----------------------------------------33
Hình 4.12: Mơ hình cửa điều khiển bằng “mạch khoá số điện tử sử dụng pic”


mặt trước------------------------------------------------------------------------------34

MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Chức năng các chân_________________________________9
Bảng 2.2: Các linh kiện sử dụng trong mạch_____________________15
Bảng 4.1: Chạy mô phỏng trên phần mềm proteus_________________27
Bảng 4.2: Các bước làm mạch_________________________________31
Bảng 4.3: Kiểm thử_________________________________________33


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

CHỮ VIẾT THUẬT NGỮ TIẾNG
TẮT

1

PIC

2

LCD

THUẬT NGỮ TIẾNG

NƯỚC NGỒI
Programmable

VIỆT

Máy tính khả trình thơng

Intelligent Computer
Liquid-Crystal Display

minh
Màn hình tinh thể lỏng


LỜI NĨI ĐẦU
 Ngày nay, với sự phát triển khơng ngừng của khoa học và công nghệ
trước những nhu cầu về việc sử dụng các thiết bị tự động hoá ngày càng tăng
của con người, làm sao để có thể bảo quản các tài sản của cá nhân, tập thể
trước vấn nạn trộm cướp hoành hành mà vẫn đảm bảo sự nhanh chóng, tiện
lợi trong khi quỹ thời gian của con người ngày một thu hẹp, là một câu hỏi và
thách thức được đặt ra. Do đó các thiết bị khố được ra đời.
Các loại khoá mà con người thường sử dụng chìa khố để mở là Khố Cơ
- là loại khố có thanh kim loại ở giữa để ngăn cản hành vi mở cửa mà không
được cho phép, người dùng sử dụng chìa khố tương ứng với ổ khố để mở.
Tuy nhiên khố này có nhiều hạn chế như dễ bị bẻ khố, phá khố. Vì vậy,
cùng với sự phát triển của nền KH-KT, khóa số điện tử ra đời và bắt đầu thay
thế khóa cơ. Khơng dễ dàng bị phá bởi các lực vật lý, khơng phải mang nhiều
chìa khóa và tránh việc thất lạc chìa khóa. Thay đổi mã khố theo ý người sử
dụng và khơng ngừng tiến bộ để tránh kẻ gian công nghệ cao.
Tuy nhiên, hầu như các thiết bị này có giá thành cao cũng như thói quen
sử dụng ổ khố cơ nên các thiết bị này hạn chế được sử dụng.
Để đáp ứng nhu cầu đó, nhiều hãng điện tử đã tạo các thiết bị khố thơng
mình với nhiều giá cả cũng như khả năng bảo mật ngày một cao Trên thế giới,
người ta đã phát minh được nhiều loại khố thơng minh nhằm mang lại tiện
ích tối đa nhất cho con người như:

Hình 0.1: Khoá hiện đại của hãng Samsung

Ở nước ta, các loại khoá này cũng đã được du nhập phát minh và sáng chế
mang thương hiệu Việt phục vụ cho lợi ích của người Việt.
1


Hình 0.2: Khố hiện đại hãng Việt- Tiệp

Các sinh viên ngành Điện- điện tử, điện tử- viễn thông các trường ở nước
ta cũng đã thực hiện những đề tài liên quan đến khố thơng minh.
Với mong muốn giới thiệu những ứng dụng điển hình của hệ thống điện
tử vào đời sống và để tìm hiểu sâu về nguyên lý hoạt động của các loại vi điều
khiển cũng như mong muốn cải tiến khố thơng minh tiện lợi hơn, được sự
gợi ý của giảng viên hướng dẫn thầy Nguyễn Hữu Châu Minh tơi đã chọn
thực hiện “Mạch KHỐ SỐ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG PIC” để làm đề tài cho
Đồ án môn học 2, nhằm qua những kiến thức đã học và những tài liệu nghiên
cứu có thể hiểu và thi cơng thành công mạch này để về sau phát triển mạch tốt
hơn phục vụ cho đời sống xã hội. Trong quá trình thực hiện đồ án mơn học,
tơi cố gắng thực hiện sao cho mơ hình là đơn giản nhất, ổn định nhất. Tôi hy
vọng với đề tài này sẽ giúp ích và làm tiền đề cho mọi người đều có thể
nghiên cứu và phát triển.
    Trong quá trình thực hiện tơi đã cố gắng để hồn thành tốt nhất có thể đề
tài này, nhưng chắc chắn vẫn còn nhiều sai sót rất mong nhận được sự đóng
góp của các thầy cơ giáo để đồ án được hồn thiện hơn.
Xin trân trọng cảm ơn!

2

PHẦN I.
TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1.

Lý do chọn đề tài
Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu của con người ngày càng tăng

cao, song song với đó là vấn nạn trộm cắp diễn ra ngày một tinh vi nên vấn đề
bảo vệ tài sản của con người cũng đang là nhiệm vụ hàng đầu của mỗi quốc
gia. Với mỗi gia đình, cơ qua, xí nghiệp, trường học hay bất cứ nơi đâu, để
bảo vệ tài sản cá nhân, tập thể. Trên mỗi cánh cửa ra vào được trang bị thêm
chiếc khóa . Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại khóa cửa nhưng hầu
như đều là khóa cơ khí, các khóa cơ khí này gặp vấn đề lớn đó là tính bảo mật
của các khóa này khơng cao, nên dễ dàng bị bẻ khóa bởi các chìa khóa đa
năng.
Các loại khố kỹ thuật số cũng đang được cho ra đời, song đa số các
loại khoá này đang có bán trên thị trường là do nước ngồi sản xuất, chủ yếu
là loại khố tay nắm và có giá khá cao.
Khoá sử dụng phương pháp cài đặt mã số (như khoá số của các loại vali
hay cặp số) để khố hoặc mở và người sử dụng có thể cài đặt mã số bất kỳ tuỳ
theo trí nhớ. Hệ thống số của khố được thiết kế như các phím bấm số của
điện thoại nên khá tiện lợi khi sử dụng. Bên cạnh loại chỉ có một chức năng
khố bằng mã số, cịn có loại kèm theo chức năng khố bằng chìa. Chìa của
loại này cũng đặc biệt hơn các loại thơng thường, nó được làm tinh tế hơn.
Với thực tế địi hỏi nâng cao u cầu về tính bảo mật để bảo vệ tài sản,
và giao diện dễ sử dụng, giải pháp dùng khóa số dựa trên nền tảng của kỹ
thuật vi điều khiển được tôi chọn để làm đề tài cho Đồ án môn học 2

3


1.2.

Mục tiêu nghiên cứu
Tạo ra thiết bị có khả năng đóng mở cửa tự động khi người dùng nhập

đúng mã số mà mình đã cài đặt trước đó. Người dùng có thể đổi mã số bất cứ
khi nào mình muốn.
Ngồi ra, thiết bị có thể phát báo động nếu người dùng nhập mã số sai quá
3 lần.
1.3.

Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng vi điều khiển PIC16f877a kết hợp nút nhấn giao tiếp với người

dùng, màn hình LCD hiển thị nội dung người dùng đã tương tác, động cơ để
tự động mở cửa khi người dùng nhập đúng mã số,
Khi người dùng nhập một mật mã đưa tới một khối giao tiếp, và hiển
thị những thơng tin tới người dùng (nếu có). Sau đó khối điều khiển sẽ gửi tín
hiệu tới một thiết bị chấp hành là relay đóng cắt, hoặc điều khiển cho đóng
hoặc mở cửa nếu như mật mã đúng. Và đưa ra thơng báo (nếu có) khi nhập
mật mã sai, có thể có báo động khi nhập mật mã sai quá số lần quy định.
1.4.

Kết cấu của đề tài
Đề tài gồm 3 phần 5 chương:
Phần I: Tổng quan đồ án
Chương 1: Giới thiệu đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Phần II: Nội dung và kết quả đề tài
Chương 3: Nội dung
Chương 4: Thi công và kết quả
Phần III: Kết luận và kiến nghị
Chương 5: Kết luận.
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

4


2.1.

Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài
2.1.1. Vi điều khiển PIC16f877a:
PIC16F887A là một loại linh kiện hoạt động dựa theo các dòng code
mà người dùng viết, code được đưa vào file có đi .hex. Code được nạp
vào PIC16F887A bằng mạch nạp code. Linh kiện này có các chân được
nối với màn hình LCD, động cơ, phím số giúp các khối này kết hợp với
nhau tạo thành một mạch hồn chỉnh. Là 1 phần vơ cùng quan trọng trong
mạch.
2.1.2. Cấu trúc tổng quát của PIC16F877A

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc tổng quát PIC16f877a
- PIC16F877A là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx gồm 35 lệnh có đồ
dài 14 bit.
- Mỗi câu lệnh được hoạt động trong 1 chu kì xung clock (trừ một số
trường hợp như lệnh nhảy, lệnh gọi chương trình con... thì cần 2 chu
kì). Với 1 chu kì lệnh là 200ns.
- Điện áp hoạt động là: 2V tới 5,5V.

- Tốc độ tối đa: 20MHz
- Bộ nhớ chương trình là 8Kx14 bit
- Bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM
5


- Bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte.
- Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O.
- Hai bộ định thời 8 bit Timer 0 và Timer 2.
- Một bộ định thời 16 bit Timer 1.
- Khả năng đọc viết được 100.000 lần trên bộ nhớ flash, 1.000.000 lần
với bộ nhớ EEPROM.
- Dữ liệu có thể lưu trữ trên 40 năm.
- Bảo mật mã chương trình.
2.1.3. Sơ đồ và chức năng các chân PIC16F877A

Hình 2.2: Sơ đồ chân PIC16F877A

6


Chân

Tên

1

/MCLR/VPP

2

RA0/AN0

3

RA1/AN1

4

RA2/AN2/
VREF-/CVR
EF

5

RA3/AN3/
VREF+

6

RA4/TOCKI
/C1OUT

7

RA5/AN4/
/SS /C2OUT

8

RE0//RD/
AN5

9

RE1//WR/
AN6

10

RE2//CS/
AN7

11
12

VDD
VSS

13

OSC1/CLKI

14

OSC2/
CLKO

Chức năng
– /MCLR: Hoạt động Reset ở mức thấp

– VPP : ngõ vào áp lập trình
– RA0 : xuất/nhập số
– AN0 : ngõ vào tương tự
– RA1 : xuất/nhập số
– AN1 : ngõ vào tương tự
– RA2 : xuất/nhập số
– AN2 : ngõ vào tương tự
– VREF -: ngõ vào điện áp chuẩn (thấp)của bộ A/D
– RA3 : xuất/nhập số
– AN3 : ngõ vào tương tự
– VREF+ : ngõ vào điện áp chuẩn (cao) của bộ A/D
– RA4 : xuất/nhập số
– TOCKI:ngõ vào xung clock bên ngoài cho timer0
– C1 OUT : Ngõ ra bộ so sánh 1
– RA5 : xuất/nhập số
– AN4 : ngõ vào tương tự 4
– SS : ngõ vào chọn lựa SPI phụ
– C2 OUT : ngõ ra bộ so sánh 2
– RE0 : xuất nhập số
– RD : điều khiển việc đọc ở port nhánh song song
– AN5 : ngõ vào tương tự
– RE1 : xuất/nhập số
– WR : điều khiển việc ghi ở port nhánh song song
– AN6 : ngõ vào tương tự
– RE2 : xuất/nhập số
– CS : Chip lựa chọn sự điều khiển ở port nhánh
song song
– AN7 : ngõ vào tương tự
Chân nguồn của PIC.
Chân nối đất

Ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock bên
ngoài.
– OSC1 : ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung
clock bên ngoài. Ngõ vào Schmit trigger khi được
cấu tạo ở chế độ RC ; một cách khác của CMOS.
– CLKI : ngõ vào nguồn xung bên ngồi. Ln
được kết hợp với chức năng OSC1.
Ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock
– OSC2 : Ngõ ra dao động thạch anh. Kết nối đến
7
thạch anh hoặc bộ cộng hưởng.
– CLKO : ở chế độ RC, ngõ ra của OSC2, bằng tần


Bảng 2.1: Chức năng các chân
2.1.4. Tổ chức bộ nhớ:
Có hai bộ nhớ trong cấu trúc của PIC16F877A
Bộ nhớ chương trình (Program Memory) :
- Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC16F887A là
bộ nhớ flash, có dung lượng 8K word (1word = 14bit).
Do đó bộ nhớ có thể chứa được 8*1024 = 8192 lệnh.
- Khi vi điều khiển được reset, bộ đếm sẽ chỉ đến địa chỉ
000H (Reset vector).
- Khi có ngắt xảy ra, bộ đếm sẽ chỉ đến địa chỉ 0004H
(Interrupt vector).

Hình 2.3: Sơ đồ khối bộ nhớ chương trình của Pic16f877a
Bộ nhớ dữ liệu (Data Memory) :
- Bộ nhớ dữ liệu là bộ nhớ EEPROM được chia thành nhiều
bank. Đối với PIC16F877A bộ nhớ dữ liệu chia thành 4

bank, mỗi bank có dung lượng 128 byte.
- Sơ đồ cụ thể của bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A như sau:

8


Hình 2.4: Sơ đồ khối bộ nhớ dữ liệu của PIC16F877A

9


Hình 2.5: Hình ảnh mơ phỏng PIC16F877A trên proteus

Hình 2.6: Hình ảnh thực tế của PIC16F877A

2.2.

Các khái niệm lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu
Vi điều khiển (μC hay UC) là một siêu máy tính với kích thước rất nhỏ

được chế tạo từ VLSI. Vi điều khiển là một hệ thống độc lập với thiết bị ngoại
vi, bộ nhớ và bộ vi xử lý sử dụng như một hệ thống nhúng.Ngày nay hầu hết
vi điều khiển được lập trình để nhúng vào các sản phẩm tiêu dùng hoặc thiết
bị máy móc, điện thoại, thiết bị ngoại vi, xe ô tô và chế tạo thiết bị cho các hệ
thống máy tính.có rất nhiều loại vi điều khiển trên thị trường như: 4bit, 8bit,
64bit và 128bit. Vi điều khiển sử dụng trong các thiết bị được người dùng
kiểm soát bằng các tập lệnh.
Trình biên dịch cịn gọi là phần mềm biên dịch, compiler, là một chương
trình máy tính làm cơng việc dịch một chuỗi các câu lệnh được viết bằng
một ngơn ngữ lập trình (gọi là ngơn ngữ nguồn hay mã nguồn), thành một

chương trình tương đương nhưng ở dưới dạng một ngơn ngữ máy tính mới
(gọi là ngơn ngữ đích) và thường là ngôn ngữ ở cấp thấp hơn, như ngôn ngữ
máy. 
2.3.

Các linh kiện sử dụng trong đề tài
Trong đề tài thiết kế và thi cơng mạch khố số điện tử sử dụng PIC, tôi sử

dụng các linh kiện như: vi điều khiển PIC16F877A, các loại IC, tụ hóa, tụ
gốm, jump, điện trở, diode, transistor,… và các dụng cụ làm mạch khác.
STT

TÊN LINH KIỆN

HÌNH ẢNH
10


1

PIC16F877A

2

LCD16x2

3

Biến trở 1k

4

Tụ gốm 33p

5

Thạch anh 20MHz

6

Jump cái

7

Trở thanh 10k

11


8

Nút nhấn

9

Còi báo

10

Đèn led

11

Transistor C1815

12

Diode 1N4007

13

Động cơ giảm tốc

14

Adapter 12v

12


15

Điện trở

16

Relay 5v

17

Tụ hoá

Bảng 2.2: Các linh kiện sử dụng trong mạch
2.3.1. LCD 16x2

Hình 2.7: LCD16x2

Thơng sớ kĩ th ̣t:
- Điện áp MAX : 7V
- Điện áp MIN : - 0,3V
- Hoạt động ổn định : 2.7-5.5V
- Điện áp ra mức cao : > 2.4V
13


- Điện áp ra mức thấp : <0.4V
- Dòng điện cấp nguồn : 350uA - 600uA
- Nhiệt độ hoạt động : - 30 - 75 độ C

Hình 2.8: Sơ đồ chân LCD16x2
Chức năng của từng chân LCD 1602:
- Chân số 1 - VSS : chân nối đất cho LCD được nối với GND của
mạch điều khiển
- Chân số 2 - VDD : chân cấp nguồn cho LCD, được nối với
VCC=5V của mạch điều khiển
- Chân số 3 - VE : điều chỉnh độ tương phản của LCD
- Chân số 4 - RS : chân chọn thanh ghi, được nối với logic "0" hoặc
logic "1":
  + Logic “0”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của
LCD (ở chế độ “ghi” -   write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD

(ở chế độ “đọc” - read)
   + Logic “1”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên
trong LCD
- Chân số 5 - R/W : chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write), được
nối với logic “0” để ghi hoặc nối với logic “1” đọc
- Chân số 6 - E : chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được
đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung
cho phép của chân này như sau:

14


   + Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào thanh ghi
bên trong khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu
chân E
   + Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát
hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở
bus đến khi nào chân E xuống mức thấp
- Chân số 7 đến 14 - D0 đến D7: 8 đường của bus dữ liệu dùng để
trao đổi thơng tin với MPU. Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này là:
Chế độ 8 bit (dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit
DB7) và Chế độ 4 bit (dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới
DB7, bit MSB là DB7)
- Chân số 15 - A : nguồn dương cho đèn nền
- Chân số 16 - K : nguồn âm cho đèn nền
2.3.2. Thạch anh

Hình 2.9: Thạch anh
Thạch anh là bộ dao động khá ổn định để tạo ra tần số dao động
cho vi điều khiển. Về bản chất thạch anh có thể được coi là một mạch

dao động RLC. Thạch anh có thể kết hợp với Transistor, kết hợp với
các cổng điện tử số hoặc kết hợp với vi xử lý để tạo ra các dao động.
Thạch anh tạo dao động trên các chân OSC, đưa vào bên trong
PIC. PIC sẽ đếm 4 nhịp trên dao động thạch anh, và để thực hiện một
lệnh. Như vậy, thời gian thực hiện một lệnh chính là 4 nhịp dao động
15