Thiết kế và chế tạo mạch hiển thị nhiệt độ, thời gian thực lên LCD

Chia sẻ: Lý Mân Hạo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

57
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu và chế tạo mạch hiển thị nhiệt độ, thời gian thực lên LCD phục vụ trong đời sống hàng ngày của con người. Mạch sử dụng IC thời gian thực DS1307 là sản phẩm của Dallas Semiconductor chip này có 7 thanh ghi 8bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế và chế tạo mạch hiển thị nhiệt độ, thời gian thực lên LCD

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, THỜI GIAN THỰC LÊN LCD Vòng Lý Trung Tín, Não Phạm Trung Thành, Nguyễn Danh Mạnh Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh GVHD: ThS. Nghiêm Hoàng Hải TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu và chế tạo mạch hiển thị nhiệt độ, thời gian thực lên LCD phục vụ trong đời sống hàng ngày của con người. Mạch sử dụng IC thời gian thực DS1307 là sản phẩm của Dallas Semiconductor chip này có 7 thanh ghi 8-bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm. Ngoài ra còn sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 và pic 16F887A để nạp code hiển thị thời gian, nhiệt độ ra màn hình LCD. Mạch sau khi được tính toán số liệu, thiết kế và chế tạo đã được thi công và có thể hoạt động tốt, dễ dàng phục vụ đáp ứng nhu cầu trong đời sống con người [5,6]. 1 GIỚI THIỆU Mạch hiển thị nhiệt độ, thời gian được sản xuất nhiều trên thế giới vì giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ. Ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con người như các loại máy tự động, đồng hồ báo giờ, các loại đèn quang báo,... Ưu điểm của mạch là khả năng hiển thị chính xác thời gian thực và nhiệt độ môi trường xung quanh gần như 100%. Mạch sử dụng ba linh kiện chính đó là: IC THỜI GIAN THỰC DS1307, CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35 và PIC 16F887A[1-4]. DS1307: Là chip đồng hồ thời gian thực (RTC: Real-time clock), khái niệm thời gian thực ở đây được dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử dụng, tính bằng giây, phút, giờ,... DS1307 là một sản phẩm của Dallas Semiconductor (một công ty thuộc Maxim Integrated Products). Chip này có 7 thanh ghi 8-bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm. Ngoài ra DS1307 còn có 1 thanh ghi điều khiển ngõ ra phụ và 56 thanh ghi trống có thể dừng như RAM[1-4]. LM35: LM35 là một cảm biến nhiệt độ analog, thuộc họ IC cảm biến nhiệt độ sản xuất theo công nghệ bán dẫn dựa trên các chất bán dẫn dễ bị tác động bởi sự thay đổi của nhiệt độ, đầu ra của cảm biến là điện áp (V) tỷ lệ với nhiệt độ mà nó được đặt trong môi trường cần đo[1-4]. PIC 16F877A là dòng PIC khá phổ biến, khá đầy đủ tính năng phục vụ cho hầu hết tất cả các ứng dụng thực tế. Đây là dòng PIC khá dễ cho người mới làm quen với PIC có thể học tập và tạo nền tảng về họ vi điều khiển PIC của mình[1-4]. 126
2 THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH D2 R6 A K 330R LED-BLUE R4 R3 10k 10k C1 SDA SCL 33P SDA SDA X1 C2 4M 13 U1 33 RB0 SCL SCL I2C OSC1/CLKIN RB0/INT TRIG 14 34 RB1 OSC2/CLKOUT RB1 35 RB2 RB2 33P RA0 2 36 RB3 RA0/AN0 RB3/PGM U2 RA1 3 37 RB4 RA1/AN1 RB4 RA2 4 38 RB5 SCL 6 1 RA2/AN2/VREF-/CVREF RB5 SCL X1 RA3 5 39 RB6 SDA 5 RA3/AN3/VREF+ RB6/PGC SDA RA4 6 40 RB7 RA4/T0CKI/C1OUT RB7/PGD RA5 7 X2 RA5/AN4/SS/C2OUT R1 15 RC0 7 RC0/T1OSO/T1CKI SOUT 32.768kHz 10k RE0 8 16 RC1 J1 RE0/AN5/RD RC1/T1OSI/CCP2 RE1 9 17 RC2 2 3 2 RE1/AN6/WR RC2/CCP1 VBAT X2 RE2 10 18 SCL 1 RE2/AN7/CS RC3/SCK/SCL 23 SDA DS1307 RC4/SDI/SDA 1 24 RC5 CONN-H2 MCLR/Vpp/THV RC5/SDO 25 RC6 RC6/TX/CK 26 RC7 LCD1 RC7/RX/DT LM016L C3 19 RD0 33pF RD0/PSP0 20 RD1 RD1/PSP1 5V 21 RD2 RD2/PSP2 22 RD3 U3 RD3/PSP3 RV1 1 27 RD4 2 RD4/PSP4 28 RD5 RD5/PSP5 29 RD6 RD6/PSP6 VDD VSS VEE 30 RD7 VEE RW RS D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 50% 34.0 RD7/PSP7 E 3 PIC16F877A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 RA0 VOUT 0V 1 10k RD1 RD2 RD3 RD4 RD5 RD6 RD7 VEE 0V 5V R5 3 LM35 330R C4 1uF Hình 1. Sơ đồ nguyên lý START và STOP là những điều kiện bắt buộc phải có khi một thiết bị chủ muốn thiết lập giao tiếp với một thiết bị nào đó trong mạng I2C. START là điều kiện khởi đầu, báo hiệu bắt đầu của giao tiếp, còn STOP báo hiệu kết thúc một giao tiếp. Ban đầu khi chưa thực hiện quá trình giao tiếp, cả hai đường SDA và SCL đều ở mức cao (SDA = SCL = HIGH). Lúc này bus I2C đuợc coi là ‚rỗi‛ (‚bus free‛), sẵn sàng cho một giao tiếp. Hai điều kiện START và STOP là không thể thiếu trong việc giao tiếp giữa các thiết bị I2C, tất nhiên là trong giao tiếp này cũng không ngoại lệ. Điều kiện START: Một sự chuyển đổi trạng thái từ cao xuống thấp trên đường SDA trong khi đường SCL đang ở mức cao (cao =1; thấp = 0) báo hiệu một điều kiện START. Điều kiện STOP: Một sự chuyển đổi trạng thái từ mức thấp lên cao trên đường SDA trong khi đường SCL đang ở mức cao. Cả hai điều kiện START và STOP đều được tạo ra bởi thiết bị chủ. Sau tín hiệu START, bus I2C coi như đang trong trạng thái làm việc (busy). Bus I2C sẽ rỗi, sẵn sàng cho một giao tiếp mới sau tín hiệu STOP từ phía thiết bị chủ. Sau khi có một điều kiện START, trong qua trình giao tiếp, khi có một tín hiệu START được lặp lại thay vì một tín hiệu STOP thì bus I2C vẫn tiếp tục trong trạng thái bận. Tín hiệu START và lặp lại START đều có chức năng giống nhau là khởi tạo một giao tiếp [4-6]. Chế độ hoạt động DS1307 hoạt động ở hai chế độ sau: 127
1. Ở chế độ slave nhận (chế độ DS1307 ghi): Chuỗi dữ liệu và chuỗi xung clock sẽ được nhận thông qua SDA và SCL. Sau mỗi byte được nhận thì 1 bit ACKnowledge sẽ được truyền. Các điều kiện START và STOP sẽ được nhận dạng khi bắt đầu và kết thúc 1 truyền 1 chuỗi, nhận dạng địa chỉ được thực hiện bởi phần cứng sau khi chấp nhận địa chỉ của slave và bit một chiều. 2. Chế độ slave phát (chế độ DS1307 đọc): Byte đầu tiên slave nhận được tương tự như chế độ slave ghi. Tuy nhiên trong chế độ này thì bit chiều lại chỉ chiều chuyền ngược lại. Chuỗi dữ liệu được phát đi trên SDA bởi DS1307 trong khi chuỗi xung clock vào chân SCL[4-6]. 3 MÔ PHỎNG SẢN PHẨM MẠCH TRÊN MÁY Sau khi thiết kế sơ đồ nguyên lý và tiến hành vẽ PCB được thể hiện trong Hình 2, hiển thị đầy đủ các chân linh kiện và cách đi dây. Hình 2. Vẽ PCB Sau khi đi dây thành công trong PCB ta được 1 mạch 3D mô phỏng các linh kiện và vị trí của nó trên mạch. Từ mạch mô phỏng ta dễ dàng tiến hành thi công và lắp đặt mạch như Hình 3[4-6]. 128
Hình 3. Mô phỏng 3D 5 KẾT LUẬN Đề tài này thực hiện việc tính toán, thiết kế và chế tạo mạch hiển thị nhiệt độ, thời gian thực lên LCD. Mạch sau khi được chế tạo và thi công đã hoạt động đúng yêu câu thiết kế, hoạt động ổn định và không có bất cứ hư hại nào. Nhằm tạo ra sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con người như các loại máy tự động, đồng hồ báo giờ, các loại đèn quang báo,... đã giúp cho đời sống cuả chúng ta ngày càng hiện đại và tiện nghi hơn. Nếu cải tiến thêm thì sẽ có thể được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vi điều khiển: Cấu trúc - lập trình và ứng dụng/Kiều Xuân Thực. Giáo dục Việt Nam, 2008. [2] Vi điều khiển: Giáo trình/Phạm Hùng Kim Khánh. Hutech, 2008. [3] Vi điều khiển nâng cao/Phạm Quốc Phương. Hutech, 2017. [4] Designing embedded systems with PIC microcontrollers : principles and applications/Wilmshurst Tim. Elsevier, 2010. [5] https://www.youtube.com/watch?v=GUaA8LlzVy8&t=343s [6] https://www.youtube.com/watch?v=sTSFFvzLdVA&t=434s 129