DÙNG PIC 16F877A KẾT HỢP VỚI DS1307 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG HỆ THỐNG NHÚNG( BAO GỒM CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS LIÊN HỆ ZALO 0327697318)

DÙNG PIC 16F877A KẾT HỢP VỚI DS1307 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG HỆ THỐNG NHÚNG( BAO GỒM CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS)DÙNG PIC 16F877A KẾT HỢP VỚI DS1307 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG HỆ THỐNG NHÚNG( BAO GỒM CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

KHOA ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO TIỂU LUẬN Môn học: HỆ THỐNG NHÚNG

DS1307 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG

Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Nó đã đáp ứng được những nhu cầu cần thiết trong hoạt động đời sống hằng ngày cũng như trong công nghiệp Một trong những ứng dụng quen thuộc đối với chúng ta là đèn tín hiệu giao thông Vậy làm sao để điều khiển được nó, có rất nhiều cách tuy nhiên chúng em đã quyết định sử dụng ic thời gian thực DS 1307 để điều khiển

Sau một thời gian học tập và rèn luyện, với sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo Tăng Thị Cẩm Nhung cùng sự trợ giúp của các bạn trong nhóm và các tài liệu có liên quan, chúng em đã hoàn thành xong đề tài.

Tiểu luận đã hoàn thành xong, nhưng không thể tránh nhiều thiếu sót mong thầy cô giáo thông cảm và chỉ bảo thêm để đề tài có thể ứng dụng rộng rãi trong thực

tế Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô!

Thái nguyên, ngày…tháng…năm 2011

Sinh viên thực hiện Hoàng Văn Thực

Đinh Thế Thơ

Lời Cảm Ơn

Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp đã đưa môn Hệ thống Nhúng vào trương trình giảng dạy Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên bộ môn - Cô Tăng T Cẩm Nhung Nhung

đã dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học của cô, em đã có thêm cho mình nhiều kiến thức bổ ích, tinh thần học tập hiệu quả, nghiêm túc Đây chắc chắn sẽ là những kiến thức quý báu, là hành trang để em có thể vững bước sau này.

Bộ môn Hệ thống Nhúng là môn học thú vị, vô cùng bổ ích và có tính thực tế cao Đảm bảo cung cấp đủ kiến thức, gắn liền với nhu cầu thực tiễn của sinh viên Tuy nhiên, do vốn kiến thức còn nhiều hạn chế và khả năng tiếp thu thực tế còn nhiều

bỡ ngỡ Mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức nhưng chắc chắn bài tiểu luận khó có thể tránh khỏi những thiếu sót và nhiều chỗ còn chưa chính xác, kính mong cô xem xét và góp ý để bài tiểu luận của em được hoàn thiện hơn

Chúng Em xin chân thành cảm ơn!”

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

1 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài 5

1.2 Mục đích đề tài 5

1.3 Phạm vi nghiên cứu 5

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH VÀ ĐIỀU KHIỂN 10

2.1 Giới thiệu 6

2.2 Thiết kế sơ đồ khối 7

2.2.1 khối LCD 7

2.2.2 Khối DS 1307 10

2.2.3 khối nguồn 13

2.2.4 khối nút nhấn 13

2.2.5 khối điều khiển 14

2.2.6khối đầu ra 16

2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 17

2.4 Chương trình điều khiển 19

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN

33 3.1 Kết luận 33

3.2 Tài liệu tham khảo 34

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU –GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu đề tài

Ngày nay trên toàn nhân loại gần như ở mỗi khung đường nào cũng đều có những cột đèn tín hiệu giao thông vậy đèn giao thông là gì và ứng dụng của nó dối với đời sống như thế nào?

Đèn giao thông (còn được gọi tên khác là đèn tín hiệu giao thông, đèn điều khiển giao thông, hay đèn xanh đèn đỏ) là một thiết bị được dùng để điều khiển giao thông ở những giao lộ có lượng phương tiện lưu thông lớn

(thường là ngã ba, ngã tư đông xe qua lại) Đây là một thiết bị quan trọng không những an toàn cho các phương tiện mà còn giúp giảm ùn tắc giao thông vào giờ cao điểm Nó được lắp ở tâm giao lộ hoặc trên vỉa hè Đèn tín hiệu giao thông có thể hoạt động tự động hay cảnh sát giao thông điều khiển.

Trong những năm gần đây, các hệ thống điều khiển theo thời gian thực là một

học máy tính Trong đó, vấn đề điều hành thời gian thực và vấn đề lập giới hạn thời gian là đặc biệt quan trọng Một trong ứng dụng quan trọng của hệ thống thời gian thực (RTS) đã và đang đƣợc ứng dụng rộng rãi hiện nay là các dây truyền sản xuất tự động, robot, điều khiển các thí nghiệm tự động, trong thiết kế đồng hồ hiển thị thời gian thực…và đặc biệt hơn cả là nó đã được sử dụng trong đề tài đèn giao thông của chúng em

1.2 Mục đích của đề tài

Có thể thiết kế được đèn giao thông ,sử dụng ds 1307 để đặt chế độ giờ cao điểm giờ thấp điểm cho đèn tín hiệu ,có nút nhấn điều chỉnh được số giờ ,có chế độ ưu tiên danh cho những việc khẩn cấp

ở hệ thống của em có các nút nhấn để có thể điều chỉnh thời gian tăng dần, hoặc giảm dần ,có nút nhấn chế dộ ưu tiên để phục vụ cho trường hợp khẩn cấp

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH VÀ ĐIỀU KHIỂN

2.1 Giới thiệu đề tài

 Tổng quan về ý tưởng thiết kế hệ thống đèn giao thông sử dụng ds 1307

 Trước tiên về ý tưởng thiết kế giao Ban đầu phải xác định được những công việc cho hệ thống làm việc.

 Yếu tố tiếp theo đó chính là những thành phần điều khiển hệ thống chẳng hạn: nút nhấn, keypad, cảm biến…

 Cuối cùng đó chính là biến đầu ra Khi được điều khiển bởi các đầu vào thì nó sẽ thực hiện những việc gì và những thành phần hoạt động.

 Vậy nên việc lên 1 ý tưởng trước khi thiết kế 1 hệ thống vô cùng quan trọng,

nó là tiền đề để phát triển từ tư duy ra 1 bài toán cụ thể.

 Hướng thực hiện thiết kế:

2.2 Thiết kế sơ dồ khối

Hình 1: Sơ đồ khối mạch tự động điều chỉnh tốc độ động cơ theo nhệt độ.

a) Giải thích chức năng của từng khối

 Khối nguồn: Có chức năng cấp nguồn cho toàn bộ mạch để hoạt động

 Khối hiển thị LCD: Có chức năng hiển thị các thông số cài cặt thời gian

 Khối thời gian thực: Có chức năng tạo thời gian thực hiển thị lên led matrix

 Khối điều khiển(vi xử lý): Có nhiệm vụ nhận và biến đổi các tín hiệu đầu vào

và thực hiện chuyển đổi để đưa ra kết quả ở đầu ra

 Khối ngõ ra(6 dèn) Có nhiệm vụ hiển thị chế độ sáng của đèn tín hiệu

Hình3 Định nghĩa các chân của LCD

Một số lệnh của LCD dùng trong pic 16f877a:

Định nghĩa các chân LCD:

#define LCD_RS_PIN PIN_A0

#define LCD_RW_PIN PIN_C7

#define LCD_ENABLE_PIN PIN_C6

#define LCD_DATA4 PIN_C5

#define LCD_DATA5 PIN_C2

#define LCD_DATA6 PIN_C1

#define LCD_DATA7 PIN_C0

Khai báo thư viện LCD: #include<lcd.c>

Khởi tạo LCD: LCD_init();

Hiển thị kí tự lên LCD:

lcd_gotoxy(2,1);// đưa con trỏ chuột tới cột 2, dòng 1

lcd_putc("sy_viet");// hiển thị dòng chữ sy_viet tại cột 2, dòng 1

2.2.2) Khối DS1307

Khái niệm: DS1307 là chip thời gian thực hay RTC (Read time clock), thời gian thực ở đây là tính chính xác về thời gian tuyệt đối cho thời gian mà con người đang sử dụng: Thứ, ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây Thời gian được lưu trữ trong DS1307 cho đến năm 2100.

DS1307 được chế tạo bởi Dallas Semiconductor, chip có cấu tạo bên ngoại khá đơn giản Chip DS1307 có 8 chân và chúng ta hay dùng là dạng Dip và thứ tự các chân nó được mô tả như hình dưới đây:

Chức năng các chân:

X1,X2: nối với thạch anh 32,768 kHz

Vbat: đầu vào pin khoảng 3V

SDA: chuối DATA

SCL: dãy xung clock

SQW/OUT: xung vuông/ đầu ra driver

GND: nối đất

VCC nối nguồn

Cấu tạo bên trong DS1307:

Cấu tạo bên trong DS1307 bao gồm một số thành phần như mạch nguồn, mạch dao động, mạch điều khiển logic, mạch giao điện I2C, con trỏ địa chỉ và các thanh ghi (hay RAM) Do đa số các thành phần bên trong DS1307 là thành phần “cứng” nên chúng ta không có quá nhiều việc khi sử dụng DS1307 Sử dụng DS1307 chủ yếu là ghi và đọc các thanh ghi của chip này Vì thế cần hiểu rõ 2 vấn đề cơ bản đó là cấu trúc các thanh ghi và cách truy xuất các thanh ghi này thông qua giao diện I2C

Hìn 4

Như đã trình bày, bộ nhớ DS1307 có tất cả 64 thanh ghi 8bit được đánh địa chỉ từ 0 đến 63 (từ 0x00h đến 0x3Fh) Tuy nhiên, thực chất chỉ có 8 thanh ghi đầu là dùng cho chức năng “đồng hồ”, còn lại 56 thanh ghi bỏ trống có thể được dùng chứa biến tạm như RAM nếu muốn Bảy thanh ghi đầu tiên chứa thông tin về thời gian của đồng hồ bao gồm: giây (SECONDS), phút (MINUETS), giờ (HOURS), thứ (DAY), ngày (DATE), tháng (MONTH) và năm (YEAR) Việc ghi giá trị vào 7 thanh ghi này tương đương với việc “cài đặt” thời gian khởi động cho RTC Việc đọc giá từ 7 thanh ghi là quá trình đọc thời gian thực mà RTC tạo ra.

Tổ chức bộ nhớ trong DS1307:

Vì 8 thanh ghi đầu tiên là quan trọng nhất trong hoạt động của DS1307, chúng ta sẽ khảo sát các thanh ghi này một cách chi tiết Trước hết hãy quan sát tổ chức theo từng bit của các thanh ghi này trong hình sau:

Hình 5

Thanh ghi giây (SECONDS): thanh ghi này là thanh ghi đầu tiên trong bộ nhớ của

DS1307, địa chỉ của nó là 0x00 Bốn bit thấp của thanh ghi này chứa mã BCD 4-bit của chữ số hàng đơn vị của giá trị giây Do giá trị cao nhất của chữ số hàng chục là 5 nên chỉ cần 3 là đủ Bit cao nhất (bit thứ 7) trong thanh ghi này là 1 bit điều khiển có tên CH (Clock halt – treo đồng hồ), nếu bit này được set bằng 1 bộ dao động trong chip bị vô hiệu hóa, đồng hồ không hoạt động Vì vậy, nhất thiết phải reset bit này xuống 0 ngay từ đầu.

Thanh ghi phút (MINUTES): có địa chỉ 0x01h, chứa giá trị phút của đồng hồ.

Tương tự thanh ghi SECOND chỉ có 7 bit của thanh ghi này được dùng lưu mã BCD của phút, bit thứ 7 luôn luôn bằng 0.

Thanh ghi giờ (HOURS): có thể nói đây là thanh ghi phức tạp nhất trong chip

DS1307 Thanh ghi này có địa chỉ 0x02h Trước hết 4 bit thấp của thanh ghi này được dùng cho chữ số hàng đơn vị của giờ Do DS1307 hỗ trợ 2 loại hệ thống hiển thị giờ là: 12h và 24h giờ, vì vậy bit thứ 6 được dùng để xác lập hệ thống giờ Nếu bit thứ 6

= 0 thì hệ thống 24h được chọn, khi đó 2 bit thứ 5 và thứ 4 dùng mã hóa chữ số hàng chục của giá trị giờ Do giá trị lớn nhất của chữ số hàng chục trong trường hợp này là

2 nên cần 2 bit để mã hóa Nếu bit thứ 6 = 1 thì hệ thống 12h được chọn Với trường hợp này chỉ có 1 bit thứ 4 dùng mã hóa chữ số hàng chục của giờ, bit thứ 5 chỉ buổi trong ngày (AM hoặc PM) Bit thứ 5 = 0 là AM và bit thứ 5 = 1 là PM Bit thứ 7 luôn bằng 0.

Thanh ghi thứ (DAY – ngày trong tuần): nằm ở địa chỉ 0x03h Thanh ghi DAY chỉ

mang giá trị từ 1 đến 7 tương ứng từ Chủ nhật đến thứ 7 trong 1 tuần Vì thế, chỉ có 3 bit thấp trong thanh ghi này có nghĩa Các bit còn lại luôn bằng 0.

Thanh ghi ngày (DATE – ngày trong tháng): nằm ở địa chỉ 0x04h Thanh ghi

DATE mang giá trị từ 1 đến 31, chỉ có 5 bit đầu tiên là có nghĩa Các bit còn lại luôn bằng 0.

Thanh ghi tháng (MONTH): nằm ở địa chỉ 0x05h Thanh ghi MONTH mang giá trị

từ 1 đến 12, chỉ có 4 bit đầu tiên là có nghĩa Các bit còn lại bằng 0.

Thanh ghi năm (YEAR): nằm ở địa chỉ 0x06h Thanh ghi YEAR mang giá trị từ 0

đến 99 Chip DS1307 chỉ dùng cho 100 năm, nên giá trị năm chỉ có 2 chữ số, phần đầu của năm do người dùng tự thêm vào.

Thanh ghi điều khiển (0x07): Đây là thanh ghi điều khiển quá trình ghi của DS1307

và Quá trình ghi phải được kết thúc bằng địa chỉ 0x93.

Một số thông số kỹ thuật của DS1307:

 Điện áp cung cấp là 5V chuẩn

 X1 và X2cần dao động thạch anh 32.768Khz.

 Nguồn nuôi cho chip Nguồn này từ ( 2V- 3.5V)

 Dải nhiệt độ hoạt động: -40oC ~ 85oC.

Tang: Tăng thời gian cài đặt

Giam: Giảm thời gian cài đặt

MODE: Cài đặt thời gian giờ cao điểm ,giờ thấp điểm

Che do uu tien: để ưu tiên cho trường hợp đặc biệt

2.2.5) Khối điều khiển

Khối điều khiển được sử dụng là PIC16f877a

PIC16F877A là một Vi điều khiển PIC 40 chân và được sử dụng hầu hết trong các dự án và ứng dụng nhúng Nó có năm cổng bắt đầu từ cổng A đến cổng E Nó có

ba bộ định thời trong đó có 2 bộ định thời 8-bit và 1 bộ định thời là 16 bit Nó hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp như giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C PIC16F877A hỗ trợ cả ngắt chân phần cứng và ngắt bộ định thời.

 Sơ đồ chân PIC16F877A

Hình dưới đây là Sơ đồ chân PIC16F877A Ngoài ra còn có bảng thông tin chi tiết đi kèm số thứ tự của chân, tên tương ứng và mô tả sơ lược về chân.

Hình 6 Sơ đồ các chân Pic 16f877a

Mỗi vi điều khiển PIC có một mạch cơ bản và nếu bạn không thiết kế mạch cơ bản thì nó sẽ không hoạt động Nó giống như cấp nguồn cho vi điều khiển PIC và nó hoạt động ở mức + 5V Để cung cấp tần số cho vi điều khiển PIC, chúng ta sử dụng bộ dao động tinh thể và đối với PIC 16F877a, bạn có thể sử dụng bộ dao động tinh thể dải tần từ 4MHz đến 40MHz.

Đây là Mạch cơ bản PIC16F877a mà bạn cần thiết kế:

- Chân số 12 và chân số 31: Các chân này là Vss, vì vậy chúng ta cấp GND (nối đất) tại chân này và các đường của nó có màu đen.

- Chân số 13 và 14: Các chân này được đặt tên là OSC1 (Bộ tạo dao động 1) và OSC2 (Bộ tạo dao động 2), bây giờ chúng ta phải gắn bộ tạo dao động tinh thể (16MHz) tại các chân này trên đường màu cam Sau bộ dao động tinh thể, chúng ta có tụ điện 33pF và sau đó được nối đất.

2.2.6) Khối đầu ra (6 đèn led)

 Led đơn được cấu tạo như 1 diot Có 1 cực dương và âm Nếu có dòng điện chạy qua nó thì nó sẽ có điện và phát sáng Vì vậy cách điều khiển 1 Led đơn bằng VĐK rất đơn giản Chỉ cần cấp điện cho cực Anot (+) của đèn và cho cực Catot (-) nối Mass thì đèn sẽ sáng và nếu muốn tắt đèn chỉ cần ngắt điện áp cấp cho cực (+) của đèn.

2.3 Sơ đồ nguyên lý cho toàn mạch

Hình 8 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch hệ thống

 Nguyên lý sơ đồ: điều khiển đèn giao thông theo từng giai đoạn giờ cao điểm , giờ thấp điểm Ở bài trên chúng em thiết kế có 4 chế độ mode thể hiện qua 5 nút bấm:

- Phím 1 :cài đặt thời gian

- Phím 2: Chỉnh tăng thời gian (tăng chỉ số giờ , phút ,giây theo mình mong muốn)

- Phím 3: Chỉnh giảm thời gian(tăng chỉ số giờ , phút ,giây theo mình mong muốn)

- Phím 5: Chế độ ưu tiên(vd tại con đường đó đèn tín hiệu bên phải đang là đèn xanh và bên trái đang là đèn đỏ khi mình muốn đèn tín hiệu màu đỏ kia đc ưu tiên thì mình sẽ ấn vào nút này thì sẽ đc

2.3.1Giới thiệu yêu cầu điều khiển

Đèn giao thông:

-Sử dụng nút nhấn để chọn thời gian sáng cho các tín hiệu

-Có chế độ giờ cao điểm ,giờ thấp điểm

- Sử dụng ic thời gian thực DS 1307

2.4 Chương trình điều khiển

#include <16F877A.h>

#include <def_877a.h>

#device *=16 adc=10

//#FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT, NOLVP, NOCPD, NOWRT

#FUSES HS //KHAI BAO CHON THACH ANH SU DUNG

#use delay(clock=20000000)

#use i2c(master,fast,sda = pin_c4,scl = pin_c3)

#include <lcd_lib_4bit1.c> // file giao tiep LCD

void ReadRTC(unsigned char * buff);

void WriteRTC(unsigned char * buff);

PORTB = (t1/10)|0xe0; for (i = 0;i<300;i++){} PORTb = 255;

PORTb = (t1%10)|0xd0; for (i = 0;i<300;i++){} PORTb = 255;

PORTB = (t2/10)|0xb0; for (i = 0;i<300;i++){} PORTb = 255;

PORTb = (t2%10)|0x70; for (i = 0;i<300;i++){} PORTb = 255;

}

//chuong trinh con

#INT_TIMER1 //khai bao ngat de dinh thoi gian

case 1: { portb=255; PORTB = (t1/10)|0xe0; tt=2; break; }

case 2: { portb=255; PORTB = (t1%10)|0xd0; tt=3; break; }

case 3: { portb=255; PORTB = (t2/10)|0xb0; tt=4; break; }

case 4: { portb=255; PORTB = (t2%10)|0x70; tt=1; break; }

LCD_putchar(c_h + 0x30); LCD_putchar(dv_h + 0x30);printf(LCD_putchar,":");

LCD_putchar(c_p + 0x30); LCD_putchar(dv_p + 0x30);printf(LCD_putchar,":");

if(m==3) {LCD_putchar(63); LCD_putchar(63);} else {LCD_putchar(c_g + 0x30); LCD_putchar(dv_g+ 0x30);}

SET_TIMER1(15536); //T_dinhthoi = (65536-15536)*1us = 50000us

lcd_init();//KHOI TAO MAN HINH LCD

//=========================================

c_g=0,dv_g=1,c_p=2,dv_p=3,c_h=4,dv_h=5,thu=6,c_d=7,dv_d=8,c_t=9,dv_t=0,c_n=1,dv_n=2; LCD_putcmd(0x80); printf(LCD_putchar," DONG HO SO ");

LCD_putcmd(0xC0); printf(LCD_putchar," Den giao thong ");

//=======================================

tudau:

v1=3;v2=3;x1=27;x2=27;d1=v2+x2;d2=v1+x1; //tu 5h sang den 17h chieu