THIẾT bị HIỂN THỊ THỜI GIAN và NHIỆT độ DÙNG PIC và BLUETOOTH (có code và layout)

THIẾT bị HIỂN THỊ THỜI GIAN và NHIỆT độ DÙNG PIC và BLUETOOTH (có code và layout) THIẾT bị HIỂN THỊ THỜI GIAN và NHIỆT độ DÙNG PIC và BLUETOOTH (có code và layout) THIẾT bị HIỂN THỊ THỜI GIAN và NHIỆT độ DÙNG PIC và BLUETOOTH (có code và layout) THIẾT bị HIỂN THỊ THỜI GIAN và NHIỆT độ DÙNG PIC và BLUETOOTH (có code và layout) THIẾT bị HIỂN THỊ THỜI GIAN và NHIỆT độ DÙNG PIC và BLUETOOTH (có code và layout)

ĐỒ ÁN 2

THIẾT BỊ HIỂN THỊ THỜI GIAN VÀ NHIỆT

ĐỘ DÙNG PIC VÀ BLUETOOTH

DANH MỤC HÌNH VẼ

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Đề tài

“Thiết bị hiển thị thời gian và nhiệt độ dùng PIC” Ứng dụng như một đồng hồ vạn niên

và có thể điều chỉnh thời gian nhanh thông qua Bluetooth

1.2 Yêu cầu đề tài

• Tìm hiểu vi điều khiển PIC

• Tìm hiểu giao tiếp Bluetooth

• Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của mạch

• Dùng Bluetooth để reset lại thời gian

• Mô phỏng qua proteus mạch “Thiết bị hiển thị thời gian và nhiệt độ dùng PIC”

• Thi công mạch “Thiết bi hiển thị thời gian và nhiệt độ dùng PIC”

ĐỒ ÁN 2 Trang 7/30

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CỦA HỆ THỐNG

2.1 Sơ đồ hệ thống

Hình 2-1: Sơ đồ hệ thống

NGUỒN

5V DC

IC đo nhiệt

độ

5V DC

Gửi giá trị điện áp

Vi điều khiển

Gửi thông tin ngày giờ

IC thời

gian thực

Gửi tín hiệu

Module

giao tiếp từ

xa

Hiển thị Gửi

kí tự

Thiết bị điều

khiển

Khối hiển thị

Giải thích sơ đồ khối:

- Khối nguồn cung cấp nguồn 5V DC cho vi điều khiển PIC 16F877A

- PIC lấy giá trị điện áp ngõ ra từ LM35 từ đó tính toán ra nhiệt độ,

- PIC lấy thông tin ngày giờ từ DS1307

- Smartphone gửi kí tự đến Module Bluetooth, sau đó Module Bluetooth gửi thông tin đến PIC

- Từ những thông tin thu được, PIC hiển thị thông tin lên LCD

2.2 Các linh kiện chính

2.2.1 LM35

Hình 2-2: Sơ đồ chân LM35

LM35 là cảm biến nhiệt độ dùng để đo nhiệt độ dựa vào điện áp ngõ ra LM35 có thông

số kĩ thuật như sau:

• Nguồn cấp tối đa: +35V

• Nguồn ra tối đa: +6V

• Dòng ra: 10mA

• Đo được điện áp: từ -55 đến +150 độ C

Các chân LM35:

• Vs: Nguồn cấp cho LM35 hoạt động

• Vout: Điện áp ngõ ra, dùng để tính toán ra nhiệt độ

• GND: Nối đất cho LM35

[1]

2.2.2 DS1307

ĐỒ ÁN 2 Trang 9/30

Hình 2-3: Sơ đồ chân DS1307

DS1307 là IC dùng để hiển thị ngày giờ, cho hiển thị chính sát về ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây, thứ được lưu vào 7 thanh ghi 8 bit khác nhau Với các thông số kĩ thuật như sau:

• Có 56 byte RAM để lưu trữ dữ liệu

• Tiêu thụ dưới 500nA trong Pin dự phòng khi hoạt động

• Nhiệt độ hoạt động: -45 đến +85 độ C

Các chân của DS1307:

• X1, X2: Đầu vào giao động Kết nối với thạch anh 32.768 kHz

• Vbat: Ngồn nuôi IC Nối với nguồn pin +3V

• GND: Nối đất

• SDA: Chân truyền dữ liệu

• SCL: Chân truyền xung clock

DS1307 giao tiếp với Vi điều khiển PIC thông qua giao tiếp I2C Giao tiếp I2C được đã được phát triển từ một chuẩn giao tiếp nối tiếp 2 dây bởi Phillips vào năm 1980 I2C được sử dụng giao tiếp với nhiều loại vi điều khiển (PIC, 8051,…)

I2C sử dụng 2 dây: SDA để truyền dữ liệu và SCL truyền xung clock Hoạt động theo kiểu Master – Slave

Nhiều thiết bị có thể kết nối với I2C cùng lúc nhưng vẫn không xảy ra nhầm lẫn giữa các thiết bị bởi mỗi thiết bị được nhận ra thông qua bởi địa chỉ riêng trong quan hệ Master-Slave Xung clock chỉ đi một hướng từ Master đên Slave, còn luồng dữ liệu có thể đi theo

cả hai hướng

Hình 2-4: Giao tiếp I2C

I2C có thể truyền trong 3 chế độ khác nhau là: Standard mode, Fast mode và Speed Ở mỗi chế cho tốc độ truyền dữ liệu khác nhau

High-Mỗi bit dữ liệu sẽ được truyền thông qua mỗi xung clock, tín hiểu của SDA chỉ thay đổi khi xung clock ở mức thấp và khi xung clock ở mức cao thì nó sẽ ổn định Khi xung clock ở mức cao, thiết bị Slave có thể lấy mẩu dữ liệu

Trasmitter

SCLSCL

ĐỒ ÁN 2 Trang 11/30

• Dòng khi kết nối: 30mA, khi ổn định: 8mA

• Khoảng cách truyền tối đa 20m khi không có vật cản, khoảng 10->15m nếu có vật cản

• Baurdrate UART có thể chọn: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200.Các chân Module Bluetooth HC-06:

• VCC: Cấp nguồn cho Module hoạt động

• GND: Nối đất cho Module

• TXD: Chân truyền dữ liệu

• RXD : Chân nhận dữ liệu

[4]

Công ty Ericsson cho ra đời Bluetooth vào năm 1989, Bluetooth ra đời với mục đích không dây hóa và chuẩn hóa các giao tiếp serial

Bluetooth giao tiếp với nhau thông qua sóng radio với băng tần từ 2.400 đến 2.480 GHz, Bluetooth không chỉ hoạt động ở một băng tần cố định mà còn có thể thay đổi băng tần liên tục với từ 2.400 đến 2.480 GHz Bluetooth giao tiếp với nhau với kiểu giao tiếp Master-Slave.

Có hai loai Bluetooth thường được sử dụng đó là Classic Bluetooth và Bluetooth BLE Classic Bluetooth dùng để giao tiếp dung lượng cao như là truyền hình ảnh, còn

Bluetooth BLE dành cho các ứng dụng mạng Với một số thông số khác biệt sau

Bảng 2-1: Classic Bluetooth & Bluetooth BLE

Bluetooth được ứng dụng trong:

• Tai nghe, chuột, bàn phím, máy in không dây

• Mạng không dây giữa các máy tính trong trường hợp băng thông ít

• Điều khiển từ xa (xe điều khiển)

• Truyền giữ liệu không dây giữa các thiết bị

[5]

2.2.4 LCD

ĐỒ ÁN 2 Trang 13/30

Hình 2-6: LCD 20x4

LCD là thiết bị hiển thị, được ứng dụng rất nhiều cùng với Vi điều khiển LCD có khả năng hiển thị đa dạng (chữ, số, kí tự đặc biệt)

Các chân của LCD:

• VSS: Chân nối đất cho LCD

• VDD: Chân cấp nguồn cho LCD

• VEE: Chân dùng để điều chỉnh độ tương phản cho LCD

• RS: Chân chọn thanh ghi

• R/W: Chân chọn chế độ đọc/ghi cho LCD

• E: Chân cho phép

• DB0 đến DB7: 8 đường bus dữ liệu

[6]

2.2.5 PIC 16F877A

Hình 2-7: Sơ đồ chân PIC 16F877A

PIC thuộc một họ của vi điều khiển RISC với PIC 1650 là dòng PIC đầu tiên Về sau, PIC được nghiên cứu, phát triển và hình thành dòng Vi điều khiển PIC

PIC có thể ứng dụng xử lý nhiều tác vụ như: điều khiển thiết bị qua Bluetooth, hiển thị LCD, đo nhiệt độ độ ẩm, báo hiệu qua sim,…

PIC có các thông số kỹ thuật sau:

Bảng 2-2: Thông số kỹ thuật của PIC 16F877A

ĐỒ ÁN 2 Trang 15/30

Các chân của PIC 16F877A:

• Chân MCLR: Reset tích cực mức thấp

• Các chân RA/RB/RC/RD/RE: Xuất/nhập giá trị

• Các chân AN: Ngõ vào dựa vào kênh

• Chân VREF-: Ngõ vào điện áp chuẩn thấp

• Chân VREF+: Ngõ vào điện áp chuẩn cao

• Chân CVREF+: Ngõ vào điện áp chuẩn cao

• Chân TOCK1: Ngõ vào xung clock cho Timer 0

• Chân C1OUT: Ngõ ra bộ so sánh 1

• Chân C2OUT: Ngõ ra bộ so sánh 2

• Chân SS: Ngõ vào chọn lựa SPI

• Chân INT: Ngõ vào tín hiệu ngắt ngoài

• Chân PGM: Lập trình điện áp thấp

• Chân PGC: Gỡ rối xung clock

• Chân T1OCO: Ngõ vào của bộ giao động Timer1

• Chân T1CK1: Ngõ vào của xung clock bên ngoài Timer1

• Chân SCK/SCL: Ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ chế độ SPI/ Ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ chế độ I2C

• Chân SDO: Dữ liệu ra SPI

• Chân TX/CK: Truyền bất đồng bộ USART/ Xung đồng bộ USART

• Chân RX/DT: Nhận bất đồng bộ USART

• Chân PSP0->7: Dữ liệu port song song

• Chân RD: Điều khiển đọc port song song

• Chân WD: Điêu khiển ghi port song song

• Chân CS: Chân chọn điều khiển port song song

• Các chân VDD/VSS: Cấp nguồn cho PIC.

[7]

ĐỒ ÁN 2 Trang 17/30

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CHI TIẾT3.1 Mạch thiết bị hiển thị thời gian và nhiệt độ dùng PIC

Hình 3-8: Schematic mạch thiết bị hiển thị thời gian và nhiệt độ dùng PIC

Chân 25 và chân 26 của PIC giao tiếp vơi module Bluetooth HC-06, khi HC-06 nhận được ký tự từ điện thoại truyền sang, nó sẽ gửi đến PIC để xử lý, yêu cầu PIC reset ngày giờ và thời gian.

Hình 3-9: Layout mạch thiết bị hiển thị thời gian và nhiệt độ dùng PIC

ĐỒ ÁN 2 Trang 19/30

CHƯƠNG 4 THI CÔNG

4.1 Kết quả thi công

Mạch sau khi thi công:

Hình 4-10: Mặt trước của mạch

Hình 4-11: Mặt sau của mạch

Khi cấp nguồn cho mạch hoạt động, mạch hiển thị thông tin ngày, giờ và nhiệt độ như sau:

ĐỒ ÁN 2 Trang 21/30

Hình 4-12: Mạch hoạt động khi được cấp nguồn

Thiết lập phím dữ liệu trên smartphone với các ký tự “1”, “2” và “3” tương ứng với chuyển vị trí, tăng và giảm giá trị

Hình 4-13: Thiết lập các phím dữ liệu trên smartphone

Sau đó có thể dùng smartphone để điều chỉnh thông tin về ngày giờ hiển thị trên thiết bị

ĐỒ ÁN 2 Trang 23/30

Hình 4-14: Thông tin ngày giờ đã thay đổi sau khi điều chỉnh 4.2 So sánh yêu cầu và kết quả thi công

Yêu cầu thi công và kết qua thi công được tổng hợp trong bảng 4.1

Bảng 4-3: So sánh yêu cầu và kết quả thi công

Sử dụng DS1307 để hiển thị ngày giờ và

thời gian lên LCD

Đã sử dụng DS1307 hiển thị được ngày giờ và thời gian lên LCD

Sử dụng IC LM35 để hiển thị nhiệt độ lên

LCD Đã sử dụng IC LM35 lấy điện áp ngõ ra sau đó tính toán hiển thị nhiệt độ ra LCD Reset ngày giờ và nhiệt độ thông qua

Bluetooth

Đã có thể dùng điện thoại Android gửi ký

tự đến Module Bluetooth HC-06 sau đó đến PIC để điều chỉnh thông tin ngày giờ tùy ý

ĐỒ ÁN 2 Trang 25/30

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN

Thành quả đạt được của Đồ án này là: sử dụng được phần mềm MikroC đễ lập trình cho PIC, sử dụng phần mềm Pickit2 và mạch nạp Pickit2 nạp code thành công cho PIC

16F877A, hiển thị được ngày giờ thời gian và nhiệt độ lên LCD bằng việc sử dụng

DS1307 và IC LM35, sử dụng Module Bluetooth HC-06 để điều chỉnh được thiết bị Cũng như tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các linh kiện chính và có thể hiểu được hoạt động của mạch “Thiết bị hiển thị thời gian và nhiệt dộ dùng PIC”

Từ Đồ án này, có thể phát triển thành đồng hồ vạn niên với nhiều chức năng hơn hoặc có thể điều khiển bằng điện thoại thông qua tin nhắn

Sau Đồ án 2, đã học và hiểu hơn về Vi xử lý, hiểu thêm về hoạt động của các linh kiện điện tử và được rèn luyện kỹ năng thi công mạch điện tử

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng việt:

ĐỒ ÁN 2 Trang 27/30

sbit LCD_RS_Direction at TRISB2_bit;

sbit LCD_EN_Direction at TRISB3_bit;

sbit LCD_D4_Direction at TRISB4_bit;

sbit LCD_D5_Direction at TRISB5_bit;

sbit LCD_D6_Direction at TRISB6_bit;

sbit LCD_D7_Direction at TRISB7_bit;

unsigned short read_ds1307(unsigned short address)

ĐỒ ÁN 2 Trang 29/30

unsigned int Ad;

unsigned int Vo;

unsigned char Te;

ĐỒ ÁN 2 Trang 31/30

ĐỒ ÁN 2 Trang 33/30

ĐỒ ÁN 2 Trang 35/30