Hệ thống báo giờ tự động HỆ THỐNG NHÚNG(BAO GỒM CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS)Hệ thống báo giờ tự động HỆ THỐNG NHÚNG(BAO GỒM CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS)Hệ thống báo giờ tự động HỆ THỐNG NHÚNG(BAO GỒM CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS)Hệ thống báo giờ tự động HỆ THỐNG NHÚNG(BAO GỒM CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS)
GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Chức năng của hệ thống
Hệ thống báo giờ tự động bằng loa đang được ứng dụng rộng rãi với hiệu suất hoạt động tối ưu Các thiết bị báo giờ truyền thống đang được cải tiến để phù hợp với nhu cầu của con người hiện đại Bộ báo giờ phát nhạc tự động mang lại nhiều tính năng vượt trội, giúp người dùng trải nghiệm tốt hơn Thiết bị này chuyên dùng cho hệ thống chuông báo giờ tại văn phòng và công ty, đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật và chất lượng cao.
- Chức năng hệ thống của hệ thống báo loa bao gồm:
+ Có thể chọn thời gian báo chuông
+ Hiển thị thời gian thực
+Sử dụng còi và led nháy để báo giờ
Phân loại
Hệ thống báo giờ tự động bằng loa đang trở nên phổ biến trong các trường học, cơ quan và xưởng sản xuất Bài tiểu luận này phân loại các hệ thống theo phương pháp điều khiển, bao gồm ba dạng chính: hệ thống điều khiển sử dụng LOGO, hệ thống điều khiển bằng PLC và hệ thống điều khiển dựa trên vi điều khiển Trong đó, hệ thống dùng vi điều khiển là một trong những lựa chọn hiệu quả cho việc quản lý thời gian và thông báo trong các môi trường làm việc.
- Chi phí phần cứng tương đối thấp, linh kiện phổ biến dễ dàng tìm thấy và mua trên thị trường
- Tiêu thụ điện năng thấp
- Mô phỏng và thử nghiệm đơn giàn
- Có thể thiết kế từng khối riêng rẽ đặc biệt có thể thay đổi linh hoạt thời điểm vào/ra nhờ thay đổi khối giải mã
- Mỗi lần muốn thay đổi chương trình phải lắp đặt lại toàn bộ
- Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế lắp đặt
- Quy trình lập trình, thuật toán tương đối phức tạp
- Độ bền và tin cậy không cao
- Sau một thởi gian dùng sẽ bị sai lệch về thởi gian thực do hệ thống bị ảnh hường của nhiễu bên ngoài, do chương trình lập trình
Khi mất điện nhiều lần, hệ thống sẽ gặp phải sai số do các thông số hiện tại không được lưu trữ mà bị reset về 0 Điều này ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống điều khiển sử dụng logo.
- Công suất tiêu thụ ít
- Ngôn ngữ lập trình đơn giàn
- Tính hộp là một modul nhỏ gon, dễ dàng đấu nối
- Giao tiếp người - mảy đơn giản dễ thao tác
- Có độ bền và độ tin cậy vận hành khá cao
- Dễ dành thay đổi chương trình khi cần
- Bào trì sửa chữa dễ dàng
- khó sửa chữa thay thế các khối bị hỏng
- Sau khi dùng được một thời gian( 2 năm) xuất hiện sai lệch về thời gian Chạy không chính xác nữa, nguyên nhân là do pin của LOGO! không bền
- Pin dự trữ khi mất điện thấp (từ 10 tiếng đến 30 tiếng)
7 c) Hệ thống điều khiển sử dụng PLC
- Những dây kết nối trong hệ thống giàm được 80 % nên nhỏ gọn hơn
- Công suất tiêu thụ ít
- Thời gian lắp đặt nhanh hơn
- Dễ dàng thay đổi chương trình
- Bảo trì và sửa chữa dễ dàng
- Độ bền và tin cậy vận hành cao
- Giá thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng
Thích ứng với môi trường khắc nghiệt ở Việt Nam, nơi có độ ẩm cao, nhiệt độ thay đổi, điện áp không ổn định, tiếng ồn và tình trạng oxi hóa, là điều cần thiết để đảm bảo sự sống còn và phát triển bền vững.
- Chuẩn bị hoạt động nhanh
- Chuẩn hóa được phần cứng điều khiển
- Ửng dụng điều khiển trong phạm vi rộng
- Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu
- Dễ lập trình và có thể lập trình trên máy tính thích hợp cho việc thực hiện các lệnh tuần tự của nó
- Có thiết bị chống nhiễu
- Các modul rời cho phép thay thế hoặc thêm vào khi cần thiết
- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các Modul mở rộng
- Có bao nhiêu loại đồng hồ: đồng hồ cơ, đồng hồ điện tử, ưu điểm, khuyết điểm …
Yêu cầu của hệ thống
- Sử dụng các nút nhấn để chọn thời gian báo chuông
- Hiển thị lên Led Matrix thời gian hiện thời
- Hiển thị lên Led 7 đoạn số phút còn lại
- Khi đến thời điểm đặt báo còi và nhấp nháy Led đơn
- Sử dụng 1 nút nhấn để tắt hệ thống báo chuông
- Sử dụng IC thời gian thực DS1307
Do hạn chế về kinh tế và thời gian, tôi đã thiết kế một hệ thống báo giờ tự động hiển thị giờ, phút, giây trên ba LED matrix và số phút còn lại trên một LED 7 đoạn Hệ thống này sử dụng hai nút để điều chỉnh tăng giảm thời gian theo nhu cầu của người sử dụng Tất cả các chức năng đều được mô phỏng trên phần mềm Proteus.
THIẾT KẾ
Thiết kế sơ đồ nguyên lý
Khối xử lý trong chip PIC có nhiệm vụ đếm, so sánh và giải mã các tín hiệu đầu vào Qua đó, nó chuyển đổi các tín hiệu này để hiển thị trên màn hình LED và thực hiện chức năng báo hiệu cho hệ thống.
Nhóm em đã chọn chip PIC 16F877A, nhưng do số chân của chip này không đủ cho yêu cầu điều khiển 3 LED ma trận (cần 48 chân) và các thiết bị khác như LED 7 đoạn hay bộ xử lý thời gian thực Để khắc phục vấn đề này, chúng em đã sử dụng IC mở rộng chân ICHC595, giúp giảm thiểu số chân cần thiết cho chip xử lý.
Các chân PORTA (chân 5-6) và PORTE (chân 2-3) của vi xử lý được kết nối với khối nút nhấn, nhằm tạo tín hiệu và điều chỉnh các thông số hiển thị trên đèn LED.
- Các chân từ 1-3 thuộc PORTA của vi xử lí là ngõ ra của Led 7 đoạn
- Các chân từ 1-6 thuộc PORTB, PORTD và các chân từ 1-3, 5-8 thuộc PORTC của vi xử lí là ngõ ra của Led matrix
- Vi xử lí muốn hoạt động được cần có một nguồn tạo dao động Trong các mạch vi xử lí thường sử dụng thạch anh để tạo dao động
- Để tăng độ ổn định tần số, người ta dùng thêm 2 tụ nhỏ C4, C5 (33pF x2), tụ bù nhiệt ổn tần
Hình 2.2: Khối xử lý b Khối hiển thị:
Hệ thống của chúng em được trang bị 3 ma trận LED để hiển thị thời gian hiện tại và 1 LED 7 đoạn với 2 số để hiển thị số phút còn lại Đồng thời, 4 LED đơn được sử dụng để thể hiện trạng thái hoạt động của hệ thống.
Bài viết này mô tả việc sử dụng 7 đoạn hiển thị số thập phân để thể hiện kết quả sau khi xử lý Trong mạch đếm sản số, thời gian còn lại sẽ được hiển thị dưới dạng số lượng phút.
- Có 2 loại led 7 đoạn là anode chung và cathode chung
- Led 7 đoạn có kí hiệu, sơ đồ chân như hình sau:
Hình 2.3: Kí hiệu và cấu tạo led 7 đoạn
Hình 2.4: Hình ảnh led 7 đoạn
- Led 7 đoạn có cấu tạo là các led đơn được sắp xếp theo vị trí để khi sáng hoặc tắt tạo thành 1 số thập phân từ 0 đến 9
- Dòng cho mỗi đoạn từ 5 đến 20mA và điện áp cho các led nhỏ là 2V
- Nhóm tiến hành chọn led loại anode chung
Hình 2.5: Mạch hiển thi led 7 đoạn sử dụng IC74HC595 mở rộng chân
Hình 2.6: Khối hiển thị led 7 đoạn
Sử dụng IC74HC595 để mở rộng chân vi xử lý, chúng ta có thể hiển thị thời gian số phút còn lại trên Led 7 đoạn Các chân A0, A1, A2 được kết nối lần lượt với PORTA.0, PORTA.1 và PORTA.2.
- Khối hiển thị dùng để hiển thị các thông tin: phút, giây Có 3 nút nhấn để điều chỉnh các thời gian hiển thị trên Led 7 đoạn
Màn hình LED ma trận hiển thị số thập phân, cho phép người dùng theo dõi kết quả sau khi xử lý Trong mạch đếm thời gian thực, nó cung cấp thông tin chính xác về số lượng giờ, phút và giây.
- Led matrix có kí hiệu, sơ đồ chân như hình sau:
Hình 2.7:Cấu tạo và kí hiệu led matrix
Hình 2.8: Hình ảnh led matrix
Led matrix là hệ thống đèn LED được sắp xếp thành các hàng và cột trên bề mặt biển quảng cáo, tạo thành một ma trận thu nhỏ kích thích mọi giác quan.
- Nhóm tiến hành chọn led loại 8x8
Hình 2.9: Bộ mở rộng chân dùng cho led matrix
Hình 2.10: Bộ khuếch đại dòng
Nhóm em sử dụng IC74HC595 để tối ưu hóa chân vi xử lý, giúp việc hiển thị trên led matrix trở nên dễ dàng hơn, tương tự như cách sử dụng led 7 đoạn.
- Ngoài ra, nhóm em còn sử dụng IC74HC245 để khuếch đại dòng chạy qua led matrix, để led hiển thị được rõ hơn. c Khối thời gian thực
Hình 2.11: Sơ đồ mạch bộ đếm thời gian thực
VCC và GND là nguồn điện một chiều được cung cấp cho các chân của thiết bị VCC là đầu vào 5V, và khi nguồn 5V được cấp, thiết bị sẽ hoạt động hoàn chỉnh, cho phép đọc và ghi dữ liệu.
Khi pin 3V được kết nối và điện áp VCC nhỏ hơn 1,25V của Vbat, quá trình đọc và viết sẽ không được thực hiện Tuy nhiên, chức năng giữ thời gian vẫn hoạt động bình thường mặc dù điện áp vào thấp Khi VCC nhỏ hơn Vbat, RAM và bộ giữ thời gian sẽ được ngắt khỏi nguồn cung cấp 3-5VDC.
- Vbat: đầu vào pin cho bất kỳ một chuẩn pin 3V Điện áp pin phải giữ trong khoảng 2.5-3V để đảm bảo cho thiết bị hoạt động tốt
- SCL(serial clock input): SCL được xử dụng để đồng bộ sự chuyển dữ liệu trên đường dây nối tiếp
SDA (serial data input/output) là chân kết nối cho hai đường dây nối tiếp, được thiết kế theo kiểu cực máng hở Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, cần sử dụng điện trở R2K và R3K kéo lên trong quá trình sử dụng.
X và X2 được kết nối với thạch anh có tần số 32,768 kHz, tạo thành một mạch dao động ngoài Để đảm bảo hoạt động ổn định, có thể thêm hai tụ điện C1 và C2 với giá trị 33pF vào mạch.
Nhóm em đã thiết kế 16 linh kiện sử dụng nguồn 5V và 1 thiết bị sử dụng nguồn 24V Quyết định này dựa trên những hạn chế hiện có và kinh nghiệm thực tế của nhóm.
- Sử dụng bộ biến đổi 220V-24V và module biến đổi nguồn 5V cho toàn bộ hệ thống
- Tính tổng dòng cho từng nguồn: Quyết định cho IC khuếch đại dòng 100mA e Sơ đồ nguyên lý cho toàn mạch
- Đầu tiên hệ thống sẽ setup thời gian thực nhờ IC DS1307
Để điều chỉnh số phút cần báo giờ trên màn hình LED 7 đoạn, bạn hãy ấn nút “Tang” hoặc “Giam”, sau đó nhấn nút “Bat Dau” để bắt đầu quá trình đếm và báo giờ Để xác nhận rằng hệ thống báo giờ đang hoạt động, có 4 đèn LED đơn sẽ báo hiệu Khi đến thời gian đã hẹn, hệ thống loa sẽ phát tín hiệu và đèn LED sẽ hoạt động.
- Muốn dừng báo hiệu hệ thống ta nhấn nút “Tat”
Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống
Lưu đồ và chương trình
a Giới thiệu yêu cầu điều khiển
Nhóm đã phát triển hệ thống báo giờ tự động bằng loa sử dụng chip PIC 16F877A, kết hợp với các IC phụ trợ như DS1307 để hiển thị thời gian thực và 74HC595 để mở rộng chân, nhằm tối ưu hóa khả năng thực hiện các yêu cầu hiển thị và báo hiệu của hệ thống.
HIỂN THỊ LÊN LED MATRIX THỜI GIAN THỰC
GIAN CÒN LẠI LÊN LCD
CHUÔNG VÀ LED HOẠT ĐỘNG ĐÚNG
Hình 2.13: Lưu đồ trình tự điều khiển của hệ thống
#define Led(x) output_bit(PIN_D6,x);
#define Ledbao(x) output_bit(PIN_D7,x);
#define EN0(x) output_bit(Pin_B6,x);
#define EN1(x) output_bit(Pin_B7,x); char Mang0[10][8]={{0x00,0x00,0x00,0x00,0x3E,0x41,0x41,0x3E},//00 {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x42,0x7F,0x40},//01 {0x00,0x00,0x00,0x00,0x42,0x61,0x51,0x4E},//02 {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x49,0x49,0x7F},//03 {0x00,0x00,0x00,0x00,0x18,0x14,0x12,0x7F},//04 {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x4F,0x49,0x79},//05 {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0x49,0x79},//06 {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x01,0x7F},//07 {0x00,0x00,0x00,0x00,0x36,0x49,0x49,0x36},//08
The code snippet defines an array named `Ma7doan` containing hexadecimal values, likely used for controlling a 7-segment display It includes function prototypes for `_HienThiLed`, which takes multiple index parameters, and `Led7thanh`, which accepts a single parameter representing minutes The `main` function initializes pointers and variables for time management, including hours, minutes, and seconds, setting the stage for displaying time on the LED display.
22 char Index2; char Index3; char Index4; char Index5; char Sophut; int8 Caidat; char Trangthai; char Thoigian; char Chuong;
//TODO: User Code Time = Get_DS1307_RTC_Time();
_HienThiLed(Index,Index1,Index2,Index3,Index4,Index5); if(input(PIN_A4)==0) { while(input(PIN_A4)==0){};
} if(input(PIN_A5)==0) { while(input(PIN_A5)==0){};
} if(input(PIN_E1)==0) { while(input(PIN_E1)==0){};
} if(input(PIN_E2)==0) { while(input(PIN_E2)==0){};
25 void _HienThiLed(char Index , char Index1 ,char Index2, char Index3,char Index4, char Index5)
{ char MaDich=0x01;//0b00000001 =>0b11111110 char Ma; char i; char j; char Data; char Data1; for(i=0;i
