Luận văn Thiết kế lịch vạn niên điện tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG A & @ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG THIẾT KẾ LỊCH VẠN NIÊN ĐIỆN TỬ Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS.LƯƠNG VINH QUỐC DANH NGUYỄN VĂN BÌNH MSSV: 1071075 Lớp: Điện Tử Viễn Thông 2.K33 Cần Thơ - 2010 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI CẢM TẠ Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu trường Đại Học Cần Thơ đã cho em một môi trường học tập tốt, cũng như là tạo nhiều điều kiện thuận lợi để em có thể phát huy được khả năng của mình. Em xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy/Cô, đặc biệt là quý Thầy/Cô trong bộ môn Điện Tử -Viễn Thông thuộc khoa Công Nghệ trường Đại Học Cần Thơ đã tận tình chỉ dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu để em có thể hoàn thành luận án này, đồng thời đó cũng là một hành trang đáng quý để em có thể tiếp bước trên con đường sự nghiệp sau này. Em xin bài tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy Lương Vinh Quốc Danh là người tận tình hướng dẫn và động viên em trong suốt thời gian em thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này cũng có sự đóng góp không nhỏ của các bạn. Tôi xin được gởi lời cảm ơn đến tất cả các bạn. Ngoài ra tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả những người thân xung quanh đã giúp đỡ về vật chất và tinh thần để tôi có thể hoàn thành xong luận văn tốt nghiệp này. Cần Thơ ngày tháng năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Bình TÓM TẮT ĐỀ TÀI Lịch Vạn Niên Điện Tử thiết kế dựa trên sự kết hợp giữa IC thời gian thực (DS1307) và vi điều khiển 89S52 với bộ điều khiển sử dụng remote hồng ngoại. Ngoài ra mạch còn sử dụng cảm biến nhiệt độ (LM35) cùng với bộ biến đổi từ tương tự sang số (ADC0804) để đo nhiệt độ xung quanh và hiển thị ra led 7 đoạn. Với bộ điều khiển dùng remote hồng ngoại, chúng ta có thể chọn thời gian báo thức hoặc điều chỉnh giờ, ngày, tháng…. rất dễ dàng và thuận tiện (giống như sử dụng Romote để điều khiển một chiếc TV vậy!). Mạch đã thiết kế thành công, hoạt động ổn định với độ chính xác cao. ABSTRACT Electronic perpetual calendar designed based on a combination of real-time IC (DS1307) and 89S52 microcontroller with controller using infrared remote. In addition, it uses a temperature sensor circuit ( LM35) with the transformation from analog to digital (ADC0804) to measure ambient temperature and the LED 7 segment display. With the controller using infrared remote, we can select the alarm time or adjust hours, days, months .... very easy and convenient (like Romote used to control a TV too!). The circuit was successfully designed, stable operation with high accuracy. Key word: Infrared remote, measure temperature and calendar Title: Electronic perpetual calendar MỤC LỤC CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU I. KHÁI QUÁT VẤN ĐỀ Trong giai đoạn hiện nay với sự phát triển vượt bật của công nghệ Nano hàng loạt IC mới được chế tạo. Những IC này thông minh hơn rất nhiều so với các IC trước và đặc biệt là chúng ta có thể ghi/xóa dữ liệu vào một cách dể dàng. Vì thế nó được sử dụng trong nhiều thiết bị Điện - Điện Tử và ngày càng thể hiện được bản chất ưu việt của mình. Điển hình là dòng IC 8051/8052. Với sự ra đời của dòng IC mới đã làm thúc đẩy sự phát triển của nhũng IC thời gian thực như DS1307, DS12887… Song song đó truyền dữ liệu không dây cũng bắt phát triển với nhiều kiểu truyền khác nhau và phức tạp, trong tất cả các kiểu truyền đó thì truyền dữ liệu bằng tia hồng ngoại được xem là đơn giản nhất. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã góp phần nâng cao đời sống của con người. Cũng chính vì thế mà mọi người cần phải biết chính xác ngày, giờ để thu xếp việc làm cho hợp lý. Xuất phát từ thực tiển này em đã đi đến quyết định “Thiết kế Lịch Vạn Niên Điện Tử”. Nhằm đáp ứng nhu cầu ham muốn học hỏi của bản thân, cũng như là góp phần nâng giá trị của những mạch điện tử trong đời sống của con người. II. LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Đề tài này trước khi tôi thực hiện đã có một số sinh viên trường đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh thực hiện nhưng kết quả chưa được như mong muốn vì mạch chạy không ổn định và thường hay bị “treo”. Hơn nửa họ chỉ “Thiết kế Lịch Vạn Niên Điện Tử” với những công tắt để điều chỉnh, không dùng remote hồng ngoại để điểu chỉnh. Chính vì thế tôi quyết định chọn đề tài này và kết hợp thêm bộ điều khiển từ xa dùng remote hồng ngoại. Vì tôi mong muốn tạo ra một thiết bị với nhiều thuận lợi hơn cho người dùng và độ tin cậy cao. III. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI Trong luận án này tôi sử dụng một con IC thời gian thực (DS1307) kết hợp với vi điều khiển 89S52 để tạo thành giao diện I2C, 89S52 có nhiệm vụ đọc/ghi (giờ, phút, giây, thứ, ngày…..thời gian báo thức) từ chip DS1307. Khi thời gian báo thức trùng với thời gian thực thì loa sẽ phát ra âm thanh trong 1 phút, đồng thời khi có tín hiệu phát ra từ remote hồng ngoại thì 89S52 bắt đầu giãi mã tín hiệu này, sau khi giải mã 89S52 ghi dữ liệu nhận được vào DS1307. Ngoài ra mạch còn sử dụng cảm biến nhiệt (LM35), ngỏ ra của cảm biến này được đưa qua bộ biến đổi tương tự sang số (ADC0804), dữ liệu được 89S52 đọc ra từ ADC0804 và hiển thị kết quả ra led 7 đoạn. Từ đây có thể suy ra mục đích yêu cầu của đề tài như sau: Mạch hiển thị giờ, phút, giây, thứ, ngày, tháng, năm một cách chính xác Đo nhiệt độ và hiển thị ra led 7 đoạn Bộ cài đặt thời gian được sử dụng bằng remote hồng ngoại, xác xuất lỗi khi ấn remote là thấp nhất Khi thời gian báo thức trùng với thời gian thực thì loa phải phát ra âm thanh báo thức Giá thành sản phẩm không quá đắc. Dựa vào yêu cầu của đề tài tôi đã phân ra thành 2 khối lớn: Khối A: Đo nhiệt độ và hiển thị kết quả ra led 7 đoạn Khối B: Đồng hồ thời gian thực và bộ điều khiển từ xa dùng remote hồng ngoại CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐO NHIỆT ĐỘ I.GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 89S52 1. Tổng quan về 89S52 AT89S52 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất. Các sản phẩm AT89S52 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý trên byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội. Tập lệnh cung cấp một bảng tiện dụng của những lệnh số học 8 bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia. Nó cung cấp những hổ trợ mở rộng trên chip dùng cho những biến một bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép quản lý và kiểm tra bit trực tiếp trong hệ thống điều khiển. AT89S52 cung cấp những đặc tính chuẩn như: 8 KByte bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 3 TIMER/COUNTER 16 Bit, 5 vectơ ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếp bán song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao động ON-CHIP. Các đặc điểm của chip AT89S52 được tóm tắt như sau: 8 KByte bộ nhớ có thể lập trình nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi/xoá Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz 3 mức khóa bộ nhớ lập trình 3 bộ Timer/counter 16 Bit 128 Byte RAM nội. 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit. Giao tiếp nối tiếp. 64 KB vùng nhớ mã ngoài 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại. 4 ms cho hoạt động nhân hoặc chia Sơ đồ khối của AT89S52 2. Mô tả chân 89S52 2.1. Sơ đồ chân 89S52 AT89S52 Mặc dù các thành viên của họ 8051(ví dụ 8751, 89S52, 89C51, DS5000) đều có các kiểu đóng vỏ khác nhau, chẳng hạn như hai hàng chân DIP (Dual In-Line Pakage), dạng vỏ dẹt vuông QPF (Quad Flat Pakage) và dạng chip không có chân đỡ LLC (Leadless Chip Carrier) thì chúng đều có 40 chân cho các chức năng khác nhau như vào ra I/O, đọc , ghi , địa chỉ, dữ liệu và ngắt. Cần phải lưu ý một số hãng cung cấp một phiên bản 8051 có 20 chân với số cổng vào ra ít hơn cho các ứng dụng yêu cầu thấp hơn. Tuy nhiên vì hầu hết các nhà phát triển sử dụng chíp đóng vỏ 40 chân với hai hàng chân DIP nên ta chỉ tập trung mô tả phiên bản này. 2.2. Chức năng của các chân 89S52 Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0 _P0.7). Port 0 có 2 chức năng: trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO, đối với thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu. Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0 _ P1.7). Port 1 là port IO dùng cho giao tiếp với thiết bị bên ngoài nếu cần. Port 2: từ chân 21 đến chân 28 (P2.0 _P2.7). Port 2 là một port có tác dụng kép dùng như các đường xuất/nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng. Port 3: từ chân 10 đến chân 17 (P3.0 _ P3.7). Port 3 là port có tác dụng kép. Các chân của port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến các đặc tính đặc biệt của 89S52 như ở bảng sau: Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp. Ngõ vào ngắt cứng thứ 0. Ngõ vào ngắt cứng thứ 1. Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ 0. Ngõ vào của TIMER/ COUNTER thứ 1. Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. PSEN (Program store enable): PSEN là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức thấp trong thời gian 89S52 lấy lệnh. Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 89S52 để giải mã lệnh. Khi 89S52 thi hành chương trình trong ROM nội, PSEN ở mức cao. ALE (Address Latch Enable): Khi 89S52 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 có chức năng là bus địa chỉ và dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt. Tín hiệu ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động. EA (External Access): Tín hiệu vào EA (chân 31) thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, 89S52 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0, 89S52 thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 89S52. RST (Reset): Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch phải tự động reset. Các giá trị tụ và điện trở được chọn là: R1=10W, R2=220W, C=10 mF. Các ngõ vào bộ dao động X1, X2: Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 89S52. Khi sử dụng 89S52, người ta chỉ cần nối thêm thạch anh và các tụ. Tần số thạch anh tùy thuộc vào mục đích của người sử dụng, giá trị tụ thường được chọn là 33p. 3. Tổ chức bộ nhớ bên trong 89S52 Bộ nhớ trong 89S52 bao gồm ROM và RAM. RAM trong 89S52 bao gồm nhiều thành phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt. AT89S52 có bộ nhớ được tổ chức theo cấu trúc Harvard: có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 89S52 nhưng 89S52 vẫn có thể kết nối với 64K byte bộ nhớ chương trình và 64K byte dữ liệu bên ngoài. Địa chỉ byte Địa chỉ bit Địa chỉ bit Địa chỉ byte Bản đồ bộ nhớ Data bên trong Chip 89S52 được tổ chức như sau: RAM bên trong AT89S52 được phân chia như sau: u Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH. u RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH. u RAM đa dụng từ 30H đến 7FH. u Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH 3.1. RAM đa dụng RAM đa dụng có địa chỉ từ 30h – 7Fh có thể truy xuất mỗi lần 8 bit bằng cách dùng chế độ định địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp. Các vùng địa chỉ thấp từ 00h – 2Fh cũng có thể sử dụng cho mục đích như trên, ngoài các chức năng đặc biệt được đề cập ở phần sau. 3.2. RAM có thể định địa chỉ bit Vùng địa chỉ từ 20h -2Fh gồm 16 byte có thể thực hiện như vùng RAM đa dụng (truy xuât mỗi lần 8 bit) hay thực hiện truy xuất mỗi lần 1 bit bằng các lệnh xử lý bit. 3.3. Các bank thanh ghi Vùng địa chỉ 00h – 1Fh được chia thành 4 bank thanh ghi: bank 0 từ 00h – 07h, bank 1 từ 08h – 0Fh, bank 2 từ 10h – 17h và bank 3 từ 18h – 1Fh. Các bank thanh ghi này được đại diện bằng các thanh ghi từ R0 đến R7. Sau khi khởi động thì hệ thống bank 0 được chọn sử dụng. Do có 4 bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được truy xuất bởi các thanh ghi R0 đến R7. Viêc thay đổi bank thanh ghi được thực hiện thông qua thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW). 3.4. Các thanh ghi có chức năng đặc biệt Các thanh ghi trong 89S52 được định dạng như một phần của RAM trên chip vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chương trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp). Cũng như R0 đến R7, 89S52 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt (SFR: Special Function Register) ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến 0FFH. Sau đây là một vài thanh ghi đặc biệt thường được sử dụng: 3.4.1. Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word) BIT SYMBOL ADDRESS DESCRIPTION PSW.7 CY D7H Cary Flag PSW.6 AC D6H Auxiliary Cary Flag PSW.5 F0 D5H Flag 0 PSW4 RS1 D4H Register Bank Select 1 PSW.3 RS0 D3H Register Bank Select 0 00=Bank 0; address 00H¸07H 01=Bank 1; address 08H¸0FH 10=Bank 2; address 10H¸17H 11=Bank 3; address 18H¸1FH PSW.2 OV D2H Overlow Flag PSW.1 - D1H Reserved PSW.0 P DOH Even Parity Flag Chức năng từng bit trạng thái chương trình - Cờ Carry CY (Carry Flag): Cờ nhớ thường nó được dùng cho các lệnh toán học: C =1 nếu phép toán cộng có sự tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C = 0 nếu phép toán cộng không tràn và phép trừ không có mượn. - Cờ Carry phụ AC (Auxiliary Carry Flag): Khi cộng những giá trị BCD (Binary Code Decimal), cờ nhớ phụ AC được set nếu kết quả 4 bit thấp nằm trong phạm vi điều khiển 0AH - 0FH. Ngược lại AC = 0 - Cờ 0 (Flag 0): Cờ 0 (F0) là 1 bit cờ đa dụng dùng cho các ứng dụng của người dùng. - Những bit chọn bank thanh ghi truy xuất: RS1 và RS0 quyết định dãy thanh ghi tích cực. Chúng được xóa sau khi reset hệ thống và được thay đổi bởi phần mềm khi cần thiết. Tùy theo RS1, RS0 = 00, 01, 10, 11 sẽ được chọn Bank tích cực tương ứng là Bank 0, Bank1, Bank2 và Bank3. RS1 RS0 BANK 0 0 0 0 1 1 1 0 2 1 1 3 - Cờ tràn OV (Over Flag): Cờ tràn được set sau một hoạt động cộng hoặc trừ nếu có sự tràn toán học. - Bit Parity (P): Bit tự động được set hay Clear ở mỗi chu kỳ máy để lập Parity chẵn với thanh ghi A. Sự đếm các bit 1 trong thanh ghi A cộng với bit Parity luôn luôn chẵn. Ví dụ A chứa 10101101B thì bit P set lên một để tổng số bit 1 trong A và P tạo thành số chẵn. Bit Parity thường được dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của Port nối tiếp để tạo ra bit Parity trước khi phát đi hoặc kiểm tra bit Parity sau khi thu. 3.4.2. Thanh ghi TIMER Vi Điều Khiển 89S52 có 3 timer 16 bit, mỗi timer có bốn cách làm việc. Người ta sử dụng các timer để: Định khoảng thời gian. Đếm sự kiện. Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong 89S52. Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở những khoảng đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực hiện một tác động như kiểm tra trạng thái của các ngõ vào hoặc gửi sự kiện ra các ngõ ra. Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đo thời gian trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ đo độ rộng xung). 3.4.3. Thanh ghi ngắt (INTERRUPT) Một ngắt là sự xảy ra một điều kiện, một sự kiện mà nó gây ra treo tạm thời thời chương trình chính trong khi điều kiện đó được phục vụ bởi một chương trình khác. Các ngắt đóng một vai trò quan trọng trong thiết kế và cài đặt các ứng dụng vi điều khiển. Chúng cho phép hệ thống đáp ứng bất đồng bộ với một sự kiện và giải quyết sự kiện đó trong khi một chương trình khác đang thực thi. - Tổ chức ngắt của 89S52: Có 5 nguồn ngắt ở 89S52: 2 ngắt ngoài, 2 ngắt từ timer và 1 ngắt port nối tiếp. Tất cả các ngắt theo mặc nhiên đều bị cấm sau khi reset hệ thống và được cho phép từng cái một bằng phần mềm. Mức độ ưu tiên của các ngắt được lưu trong thanh ghi IP (Interrupt Priority) hay nói cách khác thanh ghi IP cho phép chọn mức ưu tiên cho các ngắt (giá trị thanh ghi IP khi reset là 00h). Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả IP.7 _ _ Không được mô tả IP.6 _ _ Không được mô tả IP.5 ET2 BDH Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại timer 2 IP.4 ES BCH Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại cổng nối tiếp. IP.3 ET1 BBH Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại timer 1 IP.2 EX1 BAH Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại ngắt ngoài 1 IP.1 ET0 B9H Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại timer 0 IP.0 EX0 B8H Chọn mức ưu tiên cao (=1) hay thấp (=0) tại ngắt ngoài 0 Tóm tắt thanh ghi IP ñ Nếu 2 ngắt xảy ra đồng thời thì ngắt nào có nào có mức ưu tiên cao hơn sẽ được phục vụ trước. ñ Nếu 2 ngắt xảy ra đồng thời có cùng mức ưu tiên thì thứ tự ưu tiên được thực hiện từ cao đến thấp như sau: ngắt ngoài 0 – timer 0 – ngắt ngoài 1 – timer 1 – cổng nối tiếp – timer 2. ñ Nếu chương trình của một ngắt có mức ưu tiên thấp đang chạy mà có một ngắt xảy ra với mức ưu tiên cao hơn thì chương trình này tạm dừng để chạy một chương trình khác có mức ưu tiên cao hơn. - Cho phép và cấm ngắt: Mỗi nguồn ngắt được cho phép hoặc cấm ngắt qua một thanh ghi chức năng đặt biệt có định địa chỉ bit IE (Interrupt Enable: cho phép ngắt) ở địa chỉ A8H. Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả IE.7 EA AFH Cho phép / Cấm toàn bộ IE.6 _ AEH Không được mô tả IE.5 ET2 ADH Cho phép ngắt từ Timer 2 (8052) IE.4 ES ACH Cho phép ngắt port nối tiếp IE.3 ET1 ABH Cho phép ngắt từ Timer 1 IE.2 EX1 AAH Cho phép ngắt ngoài 1 IE.1 ET0 A9H Cho phép ngắt từ Timer 0 IE.0 EX0 A8H Cho phép ngắt ngoài 0 Tóm tắt thanh ghi IE - Các cờ ngắt: Khi điều kiện ngắt xảy ra thì ứng với từng loại ngắt mà loại cờ đó được đặt lên mức cao để xác nhận ngắt. Ngắt Cờ Thanh ghi SFR và vị trí bit Bên ngoài 0 IE0 TCON.1 Bên ngoài 1 IE1 TCON.3 Timer 1 TF1 TCON.7 Timer 0 TF0 TCON.5 Port nối tiếp TI SCON.1 Port nối tiếp RI SCON.0 Các loại cờ ngắt - Các vectơ ngắt: Khi chấp nhận ngắt, giá trị được nạp vào PC gọi là vector ngắt. Nó là địa chỉ bắt đầu của ISR cho nguồn tạo ngắt, các vector ngắt được cho ở bảng sau : Ngắt Cờ Địa chỉ vector Reset hệ thống RST 0000H Bên ngoài 0 IE0 0003H Timer 0 TF0 000BH Bên ngoài 1 IE1 0013H Timer 1 TF1 001BH Port nối tiếp TI và RI 0023H Timer 2 002BH Vector reset hệ thống (RST ở địa chỉ 0000H) được để trong bảng này vì theo nghĩa này, nó giống ngắt: nó ngắt chương trình chính và nạp cho PC giá trị mới. II. SƠ LƯỢC VỀ CẢM BIẾN NHIỆT LM35D Cảm biến nhiệt LM35D là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ từ môi trường bên ngoài sau đó chuyển thành tín hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp. Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán dẫn với nhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Đo tín hiệu điện ta biết được giá trị của nhiệt độ cần đo. Sự tác động của nhiệt độ tạo ra điện tích tự do và các lỗ trống trong chất bán dẫn. Bằng sự phá vỡ các phân tử, bứt các electron thành dạng tự do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo sự xuất hiện các lỗ trống. Làm cho tỷ lệ điện tử tự do và lỗ trống tăng lên theo quy luật hàm mũ với nhiệt độ. Ngõ ra của LM35D là dạng điện áp thay đổi theo nhiệt độ bên ngoài với độ nhạy 10mv/10C Sai số cực đại 1.50C khi nhiệt độ lớn hơn 1000C. Phạm vi sử dụng: 00 C ≥ t0C ≤ 1000 C III. KHÁI QUÁT VỀ ADC0804 1. Mô tả chân ADC0804 Chip ADC0804 là bộ chuyển đổi tương tự- số thuộc họ ADC800 của hãng National Semiconductor. Chip này cũng được nhiều hãng khác sản xuất. Chip có điện áp nuôi +3V và độ phân giải 8 bit. Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển đổi cũng là một thông số quan trọng để đánh giá bộ ADC. Thời gian chuyển đổi là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tương tự thành một số nhị phân. Đối với ADC0804 thì thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK R (pin 19) và CLK IN (pin 4) và không bé hơn 110μs. Các chân khác có các chức năng: CS (Chip select): Chân số 1 là chân chọn chip, đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích hoạt chip ADC 0804. Để truy cập chip ADC thì chân này phải ở mức thấp. RD (Read): Chân số 2 là một tín hiệu vào, tích cực mức thấp. Các bộ chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân và giữ nó vào một thanh ghi bên trong. RD được sử dụng để xuất dữ liệu đã được chuyển đổi tới đầu ra của ADC0804. Khi CS = 0 nếu có một xung cao xuống thấp áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit được đưa tới chân dữ liệu (DB0- DB7). WR (Write): Chân số 3 là chân vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC biết bắt đầu quá trình chuyển đổi. Khi việc chuyển đổi hoàn tất thì chân INTR được ADC hạ xuống mức thấp. Khi CS = 0 nếu có một xung từ thấp lên cao áp đến chân WR thì quá trình chuyển đổi được thực hiện. CLK IN và CLK R: CLK IN là chân vào nối tới đồng hồ ngoại được sử dụng để tạo thời gian. Tuy nhiên ADC cũng có một bộ tạo xung đồng hồ riêng. Để dùng đồng hồ riêng thì các chân CLK IN và CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở. Khi đó tần số được xác định bằng biểu thức: Ở đây R=10KΩ, C= 150pF suy ra tần số f = 606 kHz và thời gian chuyển đổi là 110μs. Ngắt INTR (Interupt): Chân số 5 là chân tích cực mức thấp. Bình thường chân này ở trạng thái cao và khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết là dữ kiệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi. Sau khi INTR xuống thấp, cần đặt CS = 0 và gửi một xung cao xuống thấp tới chân RD để đưa dữ liệu ra. Vin(+) và Vin(-): Chân số 6 và chân số 7 đây là đầu vào tương tự vi sai, trong đó Vin = Vin(+) - Vin(-). Thông thường Vin(-) được nối với đất và Vin(+) được dùng làm đầu vào tương tự và sẽ được chuyển đổi về dạng số. Ø Vcc: Chân số 20 là chân nguồn +5V. Chân này còn được dùng làm điện áp tham chiếu khi đầu vào Vref/2 để hở. Vref/2: Chân số 9 là chân điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham chiếu. Nếu chân này để hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC nằm trong dải 0 ’ +5V. Chân Vref/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu ra khác 0 ’ +5V. Vref/2 (V) Vin(V) Kích thước bước (mV) Hở 0-5 5/256=19.53 2.0 0-4 4/256=15.62 1.5 0-3 3/256=11.71 1.28 0-2.56 2.56/256=10 1.0 0-2 2/256=7.81 0.5 0-1 1/256=3.90 Chú ý: Do tín hiệu ra của cảm biến nhiệt (LM35D) có độ phân giải là 10mV, do đó ta cũng phải chọn độ phân giải của bộ biên đổi sau cho phù hợp. Có nhiều cách để lựa chọn cho phù hợp, ở mạch này tôi chọn độ phân giải của bộ biến đổi ADC0804 là 19.53mV. Chính vì thế trước khi đưa dữ liệu qua bộ biến đổi tôi phải cho qua mạch khuếch đại với độ khuếch đại (chọn K=1.97) để đảm bảo nhiệt độ hiển thị ra tương đối chính xác. D0- D7: D0- D7 (chân 18- 11) là các chân ra dữ liệu số (D7 là bit cao nhất MSB và D0 là bit thấp nhất LSB). Các chân này được đệm 3 trạng thái và dữ liệu đã được chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân RD đưa xuống mức thấp. 2. Tổ chức bên trong ADC0804 Sơ đồ khối bên trong ADC0804 2.1. Quá trình chuyển đổi của chip ADC0804 Chip ADC0804 bắt đầu thực hiện quá trình chuyển đổi khi có một sự thay đổi mức logic từ thấp lên cao (xung cạnh lên) tại chân WR, trong khi chân CS ở mức thấp và chân RD ở mức cao. Sau khi thực hiện xong quá trình chuyển đổi thì chân INTR được ADC0804 kéo xuống mức thấp (mức thấp là 0, mức cao là 1). Toàn bộ quá trình chuyển đổi được mô tả như sau: Quá trình chuyển đổi của chip ADC0804 2.2. Quá trình đọc dữ liệu từ chip ADC0804 Quá trình đọc dữ liệu được thực hiện khi có một sự thay đổi mức logic từ cao xuống thấp (xung cạnh xuống) tại chân RD, trong khi chân CS ở mức thấp và chân WR ở mức cao. Quá trình này cũng được mô tả bằng sơ đồ sau: Quá trình đọc dữ liệu từ chip ADC0804 IV. GIỚI THIỆU IC CHỐT 74HC374 1. Mô tả chân IC 74HC374 74HC IC 74HC374 là IC chốt 8 bit, hoạt động tích cực ở mức thấp. D0 - D7: 8 bit dữ liệu vào Q0 – Q7: 8 bit dữ liệu ra Vcc: nguồn cung cấp (5V) : ngõ vào cho phép, để IC hoạt động thì phải clear ngõ vào cho phép này (= 0). CP: ngõ vào xung clock tác động ở mức cao. 2. Tổ chức bên trong IC74HC374 Sơ đồ cấu tạo của 74HC374 Bảng trạng thái của 74HC374 Ngõ vào cho phép () Ngõ vào xung Clock (CP) Data inputs D0 –D7 Data outputs Q0 – Q7 L ↑ L L L ↑ H H L H X Q0 H X X Z B. ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG REMOTE HỒNG NGOẠI. I. ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG REMOTE HỒNG NGOẠI. 1. Hồng ngoại là gì? Hồng ngoại là sự bức xạ năng lượng với tần số thấp hơn tần số mà mắt ta nhìn thấy. Vì vậy chúng ta không thể nhìn thấy, cũng như là không thể nghe được chúng, nhưng chúng ta có thể cảm nhận được sức nóng của những tia hồng ngoại khi chúng chiếu vào da. 2. Cách tạo ra hồng ngoại Cách tạo ra hồng ngoại trong điện tử rất để dàng chỉ cần một điện trở và 1 led phát hồng ngoại là đủ. Tuy nhiên nếu tạo ra hồng ngoại như trên thì khoảng cách truyền là rất ngắn. Để cải thiện vấn đề n