LẤY CODE PIC + MẠCH MÔ PHỎNG PROTEUS+ VIDEO THUYẾT MINH LIÊN HỆ ZALO 0327697318)LẤY CODE PIC + MẠCH MÔ PHỎNG PROTEUS+ VIDEO THUYẾT MINH LIÊN HỆ ZALO 0327697318) LẤY CODE PIC + MẠCH MÔ PHỎNG PROTEUS+ VIDEO THUYẾT MINH LIÊN HỆ ZALO 0327697318)
GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Giới thiệu
Đồng hồ là thiết bị quen thuộc trong cuộc sống hiện nay, với nhiều loại và cách hoạt động khác nhau như đồng hồ cơ, điện tử, truyền thống và hiện đại Bài báo cáo này tập trung vào đồng hồ analog (đồng hồ kim) sử dụng IC thời gian thực để tự cập nhật giờ Đồng hồ analog có màn hình không phải kỹ thuật số, mà là tương tự với mặt đồng hồ truyền thống Tên gọi "đồng hồ" được dùng để phân biệt với đồng hồ kỹ thuật số mới hơn, tập trung vào thiết kế màn hình mà không phụ thuộc vào công nghệ tính giờ Đồng hồ kỹ thuật số hiển thị thời gian dưới dạng chuỗi chữ số, khác biệt hoàn toàn với đồng hồ analog.
Đồng hồ analog, với màn hình không phải kỹ thuật số, thể hiện thời gian qua chuyển động liên tục của một, hai hoặc ba kim chỉ, tương ứng với các số được sắp xếp trên mặt số tròn.
Đồng hồ thời gian thực (RTC) là một thiết bị điện tử, thường dưới dạng mạch tích hợp, có nhiệm vụ theo dõi thời gian thực Thuật ngữ này được sử dụng để phân biệt với các loại đồng hồ điện tử khác, vốn dựa vào tín hiệu xung nhịp để hoạt động và không tự tính toán thời gian theo các đơn vị mà con người sử dụng.
Giới hạn đề tài
Đồng hồ được thiết kế dạng analog, có thể treo tường hoặc để bàn, sử dụng linh kiện lớn Vi điều khiển pic16f877a và ic thời gian thực ds1307 điều khiển hoạt động của đồng hồ Các LED 7 đoạn và LED RGB được sử dụng để trang trí cho các số chỉ trên mặt đồng hồ, trong khi các kim giờ và phút được gắn trên động cơ bước để chỉ thời gian chính xác Đồng hồ có thể sử dụng nguồn pin hoặc nguồn điện dân dụng 220v qua bộ chuyển đổi nguồn Khi mất nguồn, đồng hồ sẽ ngừng hoạt động nhưng sẽ tự động khởi động lại khi có điện, mà không cần cài lại giờ nhờ vào pin CMOS duy trì nguồn cho ic thời gian thực.
THIẾT KẾ
Thiết kế hệ thống
2.1 Thiết kế sơ đồ khối
Sau quá trình nghiên cứu và tìm hiểu về đề tài, chúng tôi đã thiết kế và trình bày sơ đồ khối toàn mạch dựa trên các yêu cầu của đồng hồ, như thể hiện trong hình 2.1.
Hình 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống
Chức năng của từng khối:
Khối nguồn: có chức năng cấp nguồn cho toàn bộ các khối để mạch để hoạt động.
Khối vi xử lý có vai trò quan trọng trong việc nhận và xử lý dữ liệu từ khối thời gian thực, đồng thời xuất tín hiệu điều khiển đến khối hiển thị và khối điều khiển động cơ step.
Khối thời gian thực: cung cấp thời gian thực giờ, phút, giây cho khối vi xử lý.
Khối hiển thị: khối hiển thị có chức năng hiển thị các thông tin để người sử dụng dễ dàng quan sát.
Khối điều khiển động cơ step: có chức năng điều khiển 2 động cơ step để mô phỏng kim giờ và kim phút của đồng hồ.
Khối hiệu chỉnh thời gian: có nhiệm vụ điều chỉnh thời gian.
2.2 Thiết kế mạch nguyên lý
2.2.1 Thiết kế khối hiển thị
Khối hiển thị của đồng hồ được trang bị 5 LED 7 đoạn đơn để hiển thị các số 12, 3, 6, 9, cùng với các LED RGB để biểu diễn các số còn lại Đặc biệt, LED RGB còn có chức năng phân biệt giữa giờ am (màu xanh lá cây và xanh dương) và pm (màu xanh dương) khi đồng hồ hoạt động ở chế độ 12 giờ.
LED 7 đoạn là 7 đèn LED được sắp xếp thành hình chữ nhật như hình bên dưới
Hình 2.2: Hình ảnh LED 7 đoạn
Mỗi đèn LED 7 đoạn có các chân kết nối ra khỏi hộp hình vuông, với mỗi chân được gán một chữ cái từ a đến g tương ứng với từng LED Các chân còn lại được nối lại thành một chân chung.
Bằng cách phân cực thuận các chân của LED theo thứ tự cụ thể, một số đoạn sẽ sáng trong khi các đoạn khác không sáng, cho phép hiển thị các ký tự mong muốn Điều này giúp chúng ta có thể hiển thị các số thập phân từ 0 đến 9 trên cùng một LED 7 đoạn.
Chân chung là yếu tố quan trọng trong việc phân loại LED 7 đoạn, bao gồm hai loại chính: cathode chung (CC) và anode chung (CA) Mỗi đèn LED có hai chân, với một chân là anode và một chân là cathode, điều này giúp xác định cách thức hoạt động của LED trong mạch điện.
Sự khác biệt giữa hai loại này được thể hiện qua tên gọi: loại CC có các chân cathode nối chung, trong khi loại CA có các chân anode nối chung Cách chiếu sáng của mỗi loại cũng khác nhau, phù hợp với cấu trúc của chúng.
Loại CC (common cathode) là cấu hình trong đó tất cả các chân cathode được kết nối với nhau và nối đất, tương ứng với mức logic 0 Để chiếu sáng từng phân đoạn, cần sử dụng điện trở để áp dụng tín hiệu logic 1 (mức cao) nhằm phân cực thuận cho từng cực anode từ a đến g.
Hình 2.3: LED 7 đoạn loại chung C
Loại CA (common anode) là kiểu kết nối mà tất cả các chân anode được nối chung với nhau ở mức logic 1 Để chiếu sáng mỗi phân đoạn, cần sử dụng điện trở tín hiệu logic 0 (hay low) tại các cực cathode, từ a đến g.
Hình 2.4: LED 7 đoạn loại chung A
Dòng cho mỗi đoạn từ 10 mA đến 20 mA và điện áp cho các LED nhỏ là 2V.
Đèn LED RGB là loại đèn có khả năng phát ra ba màu chính: Đỏ, Xanh lá cây và Xanh da trời Hiện nay, đèn LED RGB được chia thành hai loại: đèn LED RGB cực dương chung (Common Anode) và đèn LED RGB cực âm chung (Common Cathode).
Một đèn LED RGB có thiết kế với bốn đầu cuối, bao gồm một cực dương chung và ba cực âm dành cho các màu sắc khác nhau: một cho LED ĐỎ, một cho LED XANH LÁ và một cho LED XANH DA TRỜI.
Đèn LED RGB cực âm thông thường có bốn đầu cuối: một đầu cuối cho cực âm chung, một cho cực dương LED ĐỎ, một cho cực dương LED XANH LÁ và cuối cùng là một cho cực dương LED BLUE.
Hình 2.5: Các dạng LED RGB Điện áp hoạt động:
Màu XANH DA TRỜI – 3,0 đến 3,4 V
Màu XANH DA TRỜI – 20mA
IC thời gian thực (RTC) DS1307 cung cấp thông tin thời gian hiện tại chính xác, bao gồm giờ, phút, giây, thứ, ngày tháng và năm, ngay cả khi thiết bị tắt nguồn Giao tiếp với vi điều khiển qua chuẩn I2C, DS1307 hoạt động như một thiết bị slave trên bus I2C Nó hỗ trợ định dạng 24 giờ và 12 giờ với chỉ thị AM/PM Đặc biệt, chip được trang bị bộ dò phát hiện mất nguồn, tự động chuyển sang nguồn pin dự phòng khi cần thiết Dưới đây là một số tính năng nổi bật của IC RTC DS1307.
Lưu trữ và cung cấp các thông tin thời gian thực: ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây,…
Khả năng thiết lập ngày đến năm 2100.
Tiêu thụ điện năng thấp: dòng tiêu thụ dưới 500nA khi hoạt động bằng pin.
Tự động chuyển sang nguồn pin trong trường hợp mất điện.
Đồng hồ 24 giờ hoặc 12 giờ với chỉ báo AM/PM.
Sử dụng chuẩn giao tiếp I2C.
RTC DS1307 có sẵn dưới dạng module, bao gồm tất cả các thành phần cần thiết như pin, đầu nối, điện trở kéo lên và tinh thể thạch anh.
Hình ảnh dưới đây minh họa hình dạng và sơ đồ chân của IC RTC DS1307, được thiết kế với số lượng chân tối giản nhằm giảm công suất tiêu thụ IC DS1307 sử dụng giao tiếp I2C để tối ưu hóa hiệu suất.
Hình 2.7: Sơ đồ chân của IC RTC DS1307
Bảng 1: Chức năng các chân của IC DS1307
2.2.3 Khối điều khiển động cơ step a) Driver điều khiển
Module điều khiển động cơ L298N sử dụng chip cầu H, cho phép điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ DC một cách dễ dàng Ngoài ra, module này còn có khả năng điều khiển một động cơ bước lưỡng cực Mạch cầu H của IC L298N hoạt động hiệu quả trong dải điện áp từ 5V đến 35V Đặc biệt, module L298N được tích hợp IC nguồn 78M05, cung cấp nguồn 5V cho các thiết bị khác.
Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H.
Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A
Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V
Dòng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA
Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)
12V power, 5V power: là 2 chân cấp nguồn trực tiếp đến động cơ
Power GND : là chân GND cấp nguồn cho động cơ
2 Jump A enable và B enable dùng cho phép động cơ chạy hoặc dừng
IN1, IN2, IN3, IN4: Là 4 chân input , chức năng nhận tín hiệu từ vi điều khiển hoặc Arduino để điều khiển động cơ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN
Đánh giá kết quả
RTC sử dụng IC chuyên dụng mang lại độ chính xác tuyệt đối về thời gian thực, loại bỏ lo lắng về sai số như khi dùng Timer Đây là ưu điểm nổi bật của RTC, mở ra khả năng phát triển ứng dụng thực tế Mặc dù phần hiển thị của đồng hồ còn thô sơ và tính thẩm mỹ chưa cao, nó vẫn đáp ứng đủ chức năng của một chiếc đồng hồ analog Tuy nhiên, quy trình hiệu chỉnh thời gian phức tạp khiến người dùng gặp khó khăn trong việc tiếp cận các tính năng của đồng hồ.
Định hướng phát triển
Định hướng phát triển cho các phiên bản sau này:
Tích hợp hiển thị ngày, tháng, năm trên đồng hồ.
Trang bị thêm tính năng hẹn giờ, báo thức.
Thay đổi phương pháp hiển thị sao cho đẹp và có mỹ thuật hơn (sử dụng ma trận LED).
Tự động cập nhật ngày giờ khi mất nguồn.
