Báo cáo Đồ án sử dụng Pic 18f4520 đo thời gian thực hiện thị trên LCD K13 Trường ĐHCNHN

sử dụng Pic 18f4520 đo thời gian thực hiện thị trên LCD.Ngày nay, các thiết bị điện tử trở nên phổ biến và đóng vai trò quan trọngtrong đời sống con người. Ví dụ quanh ta có rất nhiều sản phẩm nhúng như lòvi sóng, nồi cơm điện, điều hòa, điện thoại di động, ô tô, máy bay, tàu thủy, cácđầu đo, cơ cấu chấp hành thông minh, robot v.v... ta có thể thấy hiện nay thiếtbị điện tử có mặt ở mọi lúc mọi nơi trong cuộc sống của chúng ta.Qua những môn học đã được học tại trường giúp em hiểu nhiều hơn về nhữngthiết bị điện tử mà em đã được tiếp xúc nhưng không biết cầu tạo và làm gì đểtạo ra chúng, nhưng thông qua việc bắt tay vào tìm hiểu và thực hiện đề tài“Mạch đồng hồ hiển thị trên LCD”, đã giúp em hiểu kĩ hơn những gì mìnhđã được học và nâng cao hiểu biết của bản thân. Do thời gian thực hiện và kiếnthức còn hạn chế nên còn nhiều sai sót trong quá trình thực hiện đề tài, rất mongđược sự bố sung đóng góp của các thầy cô và các bạn.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

BÁO CÁO TL, BTL, ĐA/DA THUỘC HỌC PHẦN : ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT MÁY TÍNH THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ TRÊN LCD CBHD: TS.Phạm Văn Chiến Nhóm 4:

Hoàng Minh Tiến

Nguyễn Văn Mận

Phan Công Hiếu

Lớp : KTMT01 Khóa K13

Hà Nội – Năm 2020

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ BIẾT TẮT 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

DANH MỤC BẢNG BIỂU 4

LỜI MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 7

1.1 Lý do chọn đề tài 7

1.2 Giới thiệu về đồng hồ 7

1.2.1 Lịch sử phát triển của đồng hồ 7

1.2.2 Cách hiển thị thời gian 7

1.3 Nội dung nghiên cứu 8

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ TRÊN LCD 2

2.1 Yêu cầu thiết bị 2

2.1.1 Phần cứng 2

2.1.2 Phần mềm 4

2.2 Thiết bị phần cứng 6

2.3 Chương trình điều khiển 7

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 11

3.1 Các bước thực hiện 11

3.2 Thiết kế phần cứng 11

KẾT LUẬN 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

PHỤ LỤC 17

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 White Gold Calibre 89 7

Hình 1.2 Đồng hồ cơ 7

Hình 1.3 Đồng hồ điện tử 8

Hình 1.4 Sơ đồ khối 8

Hình 1.5 KHỐI DS1307 8

Hình 1.6 Khối nguồn 8

Hình 1.7 Khối điều khiển 9

Hình 1.8 Khối nút nhấn 9

Hình 1.9 Khối hiển thị LCD 9

Hình 1.10 Khối thời gian thực 10

Hình 2.1 LCD 2

Hình 2.2 PIC 18F4520 3

Hình 2.3: Mạch in 6

Hình 2.4 Test trên board mạch 7

Hình 3.1 Lời chào 11

Hình 3.2: Màn hình chính 11

Hình 3.3 Chỉnh thứ 12

Hình 3.4 Chỉnh ngày 12

Hình 3.5 Chỉnh tháng 12

Hình 3.6 Chỉnh phút 13

Hình 3.7 Chỉnh phút 13

Hình 3.8 Chỉnh năm 13

Hình 3.9 Chỉnh giây 14

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Thông số kĩ thuật PIC 18F4520 4

bị điện tử có mặt ở mọi lúc mọi nơi trong cuộc sống của chúng ta

Qua những môn học đã được học tại trường giúp em hiểu nhiều hơn về những thiết bị điện tử mà em đã được tiếp xúc nhưng không biết cầu tạo và làm gì để tạo ra chúng, nhưng thông qua việc bắt tay vào tìm hiểu và thực hiện đề tài

“Mạch đồng hồ hiển thị trên LCD”, đã giúp em hiểu kĩ hơn những gì mình

đã được học và nâng cao hiểu biết của bản thân Do thời gian thực hiện và kiến thức còn hạn chế nên còn nhiều sai sót trong quá trình thực hiện đề tài, rất mong được sự bố sung đóng góp của các thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện tử, cảm ơn thầy Phạm Văn Chiến đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng em thực hoàn thành đề tài này

Trân trọng và chân thành cám ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Lý do chọn đề tài

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ hiện đại gắn liền với đời sống con người, ngành công nghệ điện tử đánh dấu những bước đổi mới đáng kinh ngạc trong hầu hết mọi lĩnh vực, nó nâng cao đời sống cũng như tinh thần của con người Trong đó thứ thiết yếu nhất kết nối giữa con người với con người, đánh dấu thời đại này qua thời đại kia đó chính là thời gian Chính vì sự quen thuộc và quan trọng đó, nhóm em đã quyết định chọn đề tài “Mạch hiển thị đồng hồ trên LCD”

Giới thiệu về đồng hồ

1.2.1 Lịch sử phát triển của đồng hồ

Đồng hồ là một công cụ để đo đạc

những mốc thời gian nhỏ hơn một ngày;

đối lập với lịch, là một công cụ để đo thời

gian dài hơn một ngày Những loại đồng

hồ dùng trong kĩ thuật thường có độ chính

xác rất cao và cấu tạo rất phức tạp Trong

khi đó, người ta có thể tạo ra những loại

đồng hồ nhỏ để dễ dàng mang theo bên

mình Những loại đồng hồ hiện đại (từ thế

kỉ 14 trở đi) thường thể hiện ba thông tin:

giờ, phút, giây.[1]

1.2.2 Cách hiển thị thời gian

Đồng hồ cơ: Đồng hồ cơ thê hiện thời gian sử dụng

các góc Mặt đồng hồ có những con số từ 1 đến 12 và

sử dụng kim để chỉ giờ và cả phút Từ một số đến một

con số kế cận là 5 phút (đối với kim phút), 1 giờ (đối

với kim giờ) hay 5 giây (đối với kim giây)

Hình 1.1 White Gold Calibre 89

Hình 1.2 Đồng hồ cơ

Đồng hồ điện tử: Đồng hồ điện tử sử dụng hệ

thống số đề thê hiện thời gian Thông thường có 2

cách thể hiện:

 24 giờ để đếm giờ từ 00-23

 12 giờ với kí hiệu AM / PM (chủ yếu ở Mĩ)

Nội dung nghiên cứu

Nguyên tắc hoạt động chung: Mạch sử dụng vi điều khiển PIC18F4520

làm sư lý trung tâm Xuất hiển thị LCD thời gian thưc với bộ thời gian thưc DS1307 Đồng thời có thời gian cài đặt, với 4 nút nhấn để thay đổi thời gian

Khối vi điều khiển: Sử dụng vi xử lý PIC18F4520 Với thạch anh giao động

20M để tạo xung nhịp cho PIC Nút nhấn K1 reset chip Tụ C4100nF làm tụ Reset tự động cho vi xử lý khi mới cấp nguồn R7 4.7k là trở kéo cho chân Reset

KHỐI HIỂN THỊ LCD KHỐI VI XỬ LÝ

Với nhiệm vụ chính là giao tiếp và

điều khiển các khối khác thành một

liên kết thực hiện các chức năng theo

yêu cầu của mạch với chương trình được lập trình

Khối nút nhấn: Các nút nhân K1, K2, K3, K4

khi được nhấn sẽ kéo dẫn điện xuống mức 0 Với K1

dùng để Reset, K2 dùng để chọn chỉnh thời gian, K3

dùng để tang giá trị, K4 dùng để giảm giá trị

Khối hiển thị LCD : Màn hình

LCD 16X2 ở chế độ 4 bít kết nối và

được điều khiển bơi vi xử lý Các chân

15 và 16 được cấp nguồn và cấp mass

để sáng nên cho LCD Biến trở 10K

được dùng để chỉnh độ tương phản của

màn hình Màn hình giúp hiển thị các

ký tự cơ bản trong bảng mã ASCII với

2 dòng và 16 cột

Khối thời gian thực: Sử dụng IC thời gian thực DS1307 với giao tiếp chuẩn

I2C Thạnh anh 32,768kHz giúp tạo giao động chuẩn thời gian cho ic thời gian thực U2 Pin 3V dùng để cấp nguồn cho IC thời gian thực vẫn chạy đúng giờ

Hình 1.7 Khối điều khiển

Hình 1.8 Khối nút nhấn

Hình 1.9 Khối hiển thị LCD

ngay cả khi mất điện Các điện trở kéo kên R1 và R2 có giá trị 4.7k Thời gian

sẽ được chạy tự động trong U2

Hình 1.10 Khối thời gian thực

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ TRÊN

đỏ, xanh lá, xanh dương Các màn hình LCD trước đây thường tiêu thụ điện năng nhiều, độ tương phản thấp cho đến khi các nhà khoa học người Anh tìm

ra "Biphenyl" - vật liệu chính của tinh thể lỏng, thì LCD mới thực sự phổ biến LCD xuất hiện đầu tiên trong các máy tính cầm tay, trò chơi điện tử cầm tay, đồng hồ điện tử, … LCD ngày nay được thiết kế nhỏ gọn, nhẹ, chiếm ít không gian, chất lượng hình ảnh tốt, tiêu thụ ít năng lượng

Thông số kĩ thuật :

Hình 2.1 LCD

LCD 16×2 được sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thông số

 LCD 16×2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS, RW, EN)

 5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16×2

 Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu

 Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi

LCD 16×2 có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta đang làm

Giới thiệu và PIC 18F4520

Pic18f4520 là một chíp vi điều khiển được sản

xuất bời hãng Microchip thuộc họ Pic Pic18f4520

là một bộ vi điều khiển 8 bit dựa trên kiến trúc RISC

bộ nhớ chương trình 32KB ISP flash có thể ghi xóa

hàng nghìn lần, 256B EEPROM, một bộ nhớ RAM

vô cùng lớn trong thế giới vi xử lý 8 bit (2KB SRAM)

Với 33 chân có thể sử dụng cho các kết nối vào hoặc ra i/O, 32 thanh ghi, 3

bộ timer/counter có thể lập trình, có các gắt nội và ngoại (2 lệnh trên một vector ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI, I2C Ngoài ra có thể sử dụng bộ biến đổi số tương tự 10 bít (ADC/DAC) mở rộng tới 12 kênh, khả năng lập trình được watchdog timer, hoạt động với 5 chế độ nguồn, có thể sử dụng tới 2 kênh điều chế độ rộng xung (PWM)……

Độ phân giải ADC: 10 bit

Tần số đồng hồ tối đa: 40 MHz

Kích thước Dữ liệu RAM: 1.5 kB

Điện áp cấp vận hành: 2 V to 5.5 V

Nhiệt độ làm việc tối thiểu: - 40 C

Nhiệt độ làm việc tối đa: + 85 C

Loại bộ nhớ chương trình: Flash

Kích thước ROM dữ liệu: 256 kB

Số bộ hẹn giờ/bộ đếm: 1 Timer

Điện áp cấp nguồn - Tối đa: 5.5 V

Điện áp cấp nguồn - Tối thiểu: 4.2 V

Bảng 1: Thông số kĩ thuật PIC 18F4520

2.1.2 Phần mềm

Phần mềm Proteus

Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử của Lancenter Electronics, mô phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho cả các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola

Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES dùng để vẽ mạch in Proteus là công cụ mô phỏng cho các loại Vi Điều Khiển khá tốt, nó hỗ trợ các dòng VĐK PIC, 8051, PIC, dsPIC, AVR, HC11, MSP430, ARM7/LPC2000 các giao tiếp I2C, SPI, CAN, USB, Ethenet, ngoài ra còn

mô phỏng các mạch số, mạch tương tự một cách hiệu quả Proteus là bộ công

cụ chuyên về mô phỏng mạch điện tử

Phần mềm Altium Designer

- Giao diện thiết kế, quản lý và chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản

lý file, quản lý phiên bản cho các tài liệu thiết kế

- Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, đi dây tự động theo thuật toán tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện Hỗ trợ việc tìm các giải pháp thiết kế hoặc chỉnh sửa mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ trước theo các tham số mới

- Mở, xem và in các file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ các thông tin linh kiện, netlist, dữ liệu bản vẽ, kích thước, số lượng…

- Đặt và sửa đối tượng trên các lớp cơ khí, định nghĩa các luật thiết kế, tùy chỉnh các lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện trên PCB

- Mô phỏng mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực trong không gian 3 chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mô hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách điện, cấu hình cho cả 2D và 3D

Phần mềm PIC C Compiler

CCS là trình biên dịch lập trình ngôn ngữ C cho Vi điều khiển PIC của hãng Microchip Chương trình là sự tích hợp của 3 trình biên dịch riêng biết cho 3 dòng PIC khác nhau đó là:

PCB cho dòng PIC 12‐bit opcodes

PCM cho dòng PIC 14‐bit opcodes

PCH cho dòng PIC 16 và 18 bit

Tất cả 3 trình biên dich này đuợc tích hợp lại vào trong một chương trình bao gồm cả trình soạn thảo và biên dịch là CCS Giống như nhiều trình biên dich C khác cho PIC, CCS giúp cho người sử dụng nắm bắt nhanh được vi điều khiển PIC và sử dụng PIC trong các dự án Các chương trình diều khiển sẽ được thực hiện nhanh chóng và đạt hiệu quả cao thông qua việc sử dụng ngôn ngữ lạp trình cấp cao – Ngôn ngữ C.Tài liệu hướng dẫn sử dụng có rất nhiều, nhưng chi

tiết nhất chính là bản Help đi kèm theo phần mềm (tài liệu Tiếng Anh) Trong bản trợ giúp nhà sản xuất đã mô tả rất nhiều về hằng, biến, chỉ thị tiền xử lý, cấu trúc các câu lệnh trong chương trình, các hàm tạo sẵn cho người sử dụng…

Hình 2.4 Test trên board mạch

Chương trình điều khiển

Sử dụng CCS để lập trình và biên dịch, sau đó dùng Proteus để mô phỏng mạch

Sau khi mô phỏng thành công, sử dụng phần mềm PICkit2 để nạp code vào pic 18F4520

LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT:

CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH:

KẾT THÚC

KHỞI TẠO LCD

HIỂN THỊ MÀN HÌNH GIỚI THIỆU

TẠO THỜI GIAN TRỄ GIỚI THIỆU

NHẤN CHỈNH THỜI GIAN

Đ

S

ĐỌC THỜI GIAN TỪ RTC

CHUYỂN ĐỔI GIÁ TRỊ THỜI GIAN

HIỂN THỊ THỜI GIAN LÊN LCD

CHỈNH THỜI GIAN

NHẤN CHỈNH THỜI GIAN

S

GIÂY THAY ĐỔI

Đ

BẮT ĐẦU

HÀM CHỈNH THỜI GIAN

Chinh_gio ()

CHỌN CHỈNH = 1 (MODE = 1)

ĐỌC THỜI GIAN TỪ RTC

CHUYỂN ĐỔI GIÁ TRỊ THỜI GIAN

HIỂN THỊ CHỌN GIÁ TRỊ CHỈNH LÊN LCD

GHI THỜI GIAN SAU KHI CHỈNH VÀO RTC

THOÁT KHỎI HÀM (BREAK;)

Đ

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ

Các bước thực hiện

B1: Cấp nguồn 5v cho mạch, LCD hiển thị lời chào sau đó hiển thị các thông tin của đồng hồ

B2: Sử dụng 4 nút: option, up, down, rest Để cài đặt thời gian

Option: chọn các chế độ thứ, ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây

Hình 3.3 Chỉnh thứ

Hình 3.4 Chỉnh ngày

Hình 3.7 Chỉnh phút Hình 3.8 Chỉnh năm

Sau khi tiến hành thực nghiệm nhóm em có 1 số nhận xét về thiết bị như sau:

1 Thiết bị đã vận hành được và chưa phát sinh lỗi trong quá trình thực nghiệm

2 Đã hiển thị được các thông tin cơ bản của 1 chiếc đồng hồ

3 Có thể diều chỉnh đồng hồ 1 cách dễ dàng trong quá trình sử dụng

4 Thiết bị chưa có lớp bảo vệ các linh kiện nên dễ bị oxi hóa hoặc hỏng hóc từ các tác động vật lý bên ngoài

Hình 3.9 Chỉnh giây

KẾT LUẬN

Thông qua đề tài: “Thiết kế đồng hồ hiển thị trên LCD” nhóm em đã rút ra được nhiều bài học rất bổ ích, học tập được tinh thần làm việc nhóm một cách hiệu quả

Đề tài thiết kế đồng hồ hiển thị trên LCD tuy không phài là một đề tài mới

và cũng không phải là một đề tài lớn nhưng khá thông dụng và tiện ích trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta Thông qua đề tài lần này em đã học được rất nhiều kiến thức bổ ích, và cũng đã rút ra được rất nhiều kinh nghiệm có giá trị

Kết quả đạt được:

 Đã hoàn thành đề tài theo đúng yêu cầu và ý tưởng đề ra

 Kiểm chứng được những kiến thực học, giúp ích rất nhiều trong việc hoàn thành đề tài

 Có thêm nhiều kinh nghiệm hơn khi làm việc theo nhóm

 Biết cách chế tạo một chiếc đồng hồ đơn giản

Ưu điểm:

 Các linh kiện trong mạch đươc sắp xếp 1 cách gọn gàng

 Mạch chạy ổn định chưa có lỗi nào phát sinh

 Chạy đủ các thông tin như: thứ, ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây

Nhược điểm:

 Chưa có lớp bảo vệ để ngăn oxi hóa và bảo vệ các linh kiện cho thiết bị

 Chưa có chức năng báo thức

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%93ng_h%E1%BB%93

PHỤ LỤC

Copy phần code nếu có