ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH - Ứng dụng mở khóa cửa thẻ từ RFID

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT T.P HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG - ĐỒ ÁN MÔN HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH Đề tài: Ứng dụng mở khóa cửa thẻ từ RFID GVHD: SVTH: Th.S Lê Minh Chu Nguyễn Đức Long Lê Hữu Đức MSSV: 11119126 MSSV: 11119114 TP Hồ Chí Minh – 6/2014 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Khoa Điện - Điện Tử Bộ Môn Điện Tử Viễn Thông CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN MÔN HỌC I (Dành cho người hướng dẫn) Họ tên sinh viên: 1.1 Chu Nguyễn Đức Long MSSV: 11119126 1.2 Lê Hữu Đức MSSV: 11119114 Tên đề tài: ỨNG DỤNG MỞ KHÓA CỬA BẰNG THẺ TỪ RFID Người hướng dẫn: Th.S Lê Minh Những ưu điểm đồ án: - Những thiếu sót đồ án: Đề nghị: Được bảo vệ: □ Bổ sung để bảo vệ: □ Không bảo vệ: □ Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước Tổ chấm ĐAMH: a) b) c) Đánh giá Điểm (Số chữ):…………………………………………………………… CHỮ KÝ & HỌ TÊN Phần A GIỚI THIỆU Lời Giới Thiệu Ngày nay, phát triển vượt bậc ngành khoa học nhằm mục đích phục cho lợi ích người Điện tử lĩnh vực có đóng góp lớn cải thiện đời sống người Với ý tưởng chế tạo khóa cửa tự mở thẻ từ RFID để phục vụ cho đời sống, nhóm chọn đề tài Ứng Dụng Mở Khóa Cửa Bẳng Thẻ Từ RFID với mong muốn áp dụng kiến thức học vào thực tế Nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Minh nhiệt tình hướng dẫn nhóm suốt thời gian thực đề tài tất thầy cô cung cấp kiến thức tảng để nhóm hồn thành tốt đề tài theo kế hoạch Mặc dù hoàn thành kiến thức vi xư lý, khả thiết kế lập trình có hạn nên khơng tránh khỏi sai xót Nhóm mong phản hồi đóng góp thầy bạn để đề tài thêm hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực MỤC LỤC Trang Phần A: Giới thiệu Phần B: Nội dung Chương 1: Giới thiệu mạch ứng dụng mở cửa thẻ từ RFID 1.1 Các thành phần hệ thống 1.2 Thiết kế hệ thống 1.2.1 Chức hệ thống 1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống 1.3 Lựa chọn phần cứng 1.3.1 Khối bàn phím 1.3.2 Khối RFID Reader 1.3.3 Khối vi xử lý 1.3.4 Khối hiển thị 1.3.5 Khối điều khiển 1.4 Kết luận .4 Chương 2: Khảo sát khối bàn phím 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Phương pháp quét phím 2.3 Kết nối bàn phím với vi điều khiển AT89S52 2.4 Chi tiết khối bàn phím mạch Chương 3: Khảo sát khối vi xử lý 3.1 Sơ lược vi điều khiển họ MSC-51 .8 3.2 Khảo sát sơ đồ chân 89S52 3.2.1 Sơ đồ chân .9 3.2.2 Chức chân .10 3.3 Tổ chức nhớ 14 3.4 Các ghi có chức đặc biệt .17 3.5 Tổng quan kiến trúc MCS-52 20 3.6 Kết nối vi điều khiển mạch .21 Chương 4: Khảo sát khối hiển thị 22 4.1 Giới thiệu chung .22 4.2 Sơ đồ chân chức 23 4.2.1 Sơ đồ chân .23 4.2.2 Chức 23 4.3 Các ghi nhớ LCD 24 4.3.1 Các ghi 24 4.3.2 Bộ nhớ 25 4.4 Điều khiển hoạt động LCD 26 4.5 Kết nối LCD 16x2 với vi điều khiển AT89S52 .26 Chương 5: Khảo sát khối điều khiển 27 5.1 Linh kiện khối đóng/mở thiết bị 27 5.2 Kết nối nguyên lý hoạt động .28 Chương 6: Giới thiệu RFID ACE630 giao tiếp IC89S52 30 6.1 Sơ đồ chân thông số liệu .30 6.1.1 Sơ đồ chức chân 30 6.1.2 Dữ liệu RFID 30 6.2 Giao tiếp với IC89S52 31 6.2.1 Cách kết nối với IC89S52 .31 6.2.2 Nguyên lý hoạt động .31 Chương 7: Kết thực hướng phát triển đề tài .32 7.1 Kết thực .32 7.1.1 Sơ đồ nguyên lý .32 7.1.2 Sơ đồ mạch in 33 7.1.3 Ưu điểm mạch 33 7.1.4 Khuyết điểm mạch 33 7.2 Hướng phát triển .34 Phần C: Phụ lục Tài liệu tham khảo Phụ lục A: Mã nguồn chương trình .35 Phụ lục B: Lưu đồ giải thuật 55 Tài liệu tham khảo 57 Phần B: NỘI DUNG Chương GIỚI THIỆU VỀ MẠCH ỨNG DỤNG MỞ CỬA BẲNG THẺ TỪ RFID Hệ thống cho phép đóng/mở khóa cửa tự động dựa theo mã số thẻ từ RFID có số người có thẻ thao tác đóng/mở khóa cửa Đây hệ thống có yêu cầu ính bảo mật nên cần phải hạn chế người sử dụng Hệ thống cửa vào phịng, ngơi nhà hay tịa nhà có người quản trị vào được… Yêu cầu mạch ứng dụng phải có ính bảo mật thân thiện với người sử dụng Do nhóm thực đề tài đưa thống có yêu cầu sau đây: 1.1 Các thành phần hệ thống • Bàn phím ma trận 4x4 • Khối hiển thị dùng LCD 16x2 • Khối mạch xử lí dùng vi điều khiển AT89S52 • Module RFID Reader ACE630 • RELAY 5VDC kết nối 89S52 để điều khiển chốt cửa mô (thực tế điều khiển cửa vào) 1.2 Thiết kế hệ thống 1.2.1 Chức hệ thống Hệ thống có chức để điều khiển nhập password quét thẻ từ để kiểm tra Cả hai chức độc lập với thay người dùng cần Khi người dùng quét thẻ mà mã số lưu sẵn nhớ VXL hay thêm khóa cửa mở led xanh sáng để báo hiệu Tương tự, việc nhập password với password lưu thêm led xanh báo vào chột cửa mở Bên cạnh đó, hệ thống cịn cho người quản trị quyền thêm xóa ID card password với mã bảo vệ thiết lập trước mà có người quản trị biết 1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống Với yêu cầu chức nhóm đề tài thực cơng việc có sơ đồ khối sau: Hệ thống gồm khối bản: • Khối Đầu Vào: bao gồm Keypad 4x4 RFID Reader • Khối Xử Lý: Làm nhiệm vụ đặt phần chức hệ thống • Khối Hiển Thị & Điều Khiển: Giúp cho việc giao iếp với người sử dụng trở nên dễ dàng hơn, làm cho sản phẩm mang ính thân thiện, dễ tương tác, giúp người sử dụng biết thực thao tác với khố • Chân P2.6 & 2.7 điều khiển Relay 5VDC • Mạch RESET cấp nguồn nhấn nút RESET • Nguồn ni 5V DC Chương KHẢO SÁT KHỐI HIỂN THỊ Khối sử dụng LCD 16x2 để hiển thị thông in điều khiển khối vi xử lý trung tâm để người dùng dễ dàng thao tác thiết bị 4.1 Giới thiệu chung Với ưu điểm như: iêu thụ dịng thấp, hiển thị hình ảnh/ký tự linh hoạt tốt nhiều so với LED, hình inh thể lỏng LCD (Liquid Crystal Display) sử dụng hầu hết thiết bị điều khiển công nghiệp để hiển thị trạng thái máy móc Ngày nay, với công nghệ phát triển giá thành LCD giảm nhiều Do có nhiều chủng loại khác nên LCD sử dụng rộng rãi Tất LCD sản xuất theo chuẩn chung, ích hợp module điều khiển (cho LCD) nên việc sử dụng khơng phức tạp Bộ điều khiển LCD cung cấp tập lệnh dùng để diều khiển LCD Trong ứng dụng cụ thể này, không yêu cầu hiển thị phức tạp nên ta chọn loại LCD kiểu ký tự, với 16 ký tự, hàng (16characters x 2lines) Tên LCD HD44780 Hình 4.1: Hình dáng LCD HD44780 thực tế 4.2 Sơ đồ chân chức 4.2.1 Sơ đồ chân Hình 4.2: Sơ đồ chân LCD HD44780 4.2.2 Chức Bảng 4.1: Chức chi iết chân LCD HD44780 Số Mức Tên Chức chân I/O Mô tả logic Vss Nguồn cấp cho LCD - - GND Vdd Nguồn cấp cho LCD - - +5V Vee Chỉnh độ tương phản - - đến +5V I I I I I I RS R/W Điều khiển hoạt động LCD E D0 - D7 đóng vai trị ngõ vào lệnh D0 - D7 đóng vai trị ngõ vào liệu Ghi thông in (từ điều khiển đến LCD) Đọc thông in (từ LCD đến điều khiển) Cấm truy xuất LCD LCD hoạt động bình thường Từ xuống I Các liệu/ Lệnh truyền tới LCD D0 0/1 I/O Bit (LSB) D1 0/1 I/O Bit D2 0/1 I/O Bit 10 D3 0/1 I/O Bit 11 D4 0/1 I/O Bit 12 D5 0/1 I/O Bit 13 D6 0/1 I/O Bit 14 D7 0/1 I/O Bit (MSB) 15 A - - V (+) 16 K - - 0V Dữ liệu / Lệnh Nguồn cung cấp cho LED Nguồn cung cấp cho LED 4.3 Các ghi nhớ LCD 4.3.1 Các ghi Thanh ghi IR: Mỗi lệnh LCD nhà sản xuất đánh địa rõ ràng Người dùng việc cung cấp địa lệnh cách nạp vào ghi IR Ví dụ: Lệnh “hiển thị hình trỏ” có mã lệnh 00001110 Thanh ghi DR: Dùng để chứa liệu bit ghi vào vùng nhớ DDRAM CGRAM (ở chế độ ghi), dùng để chứa liệu từ hai vùng ram gửi cho MCU (ở chế độ đọc) Cờ báo bận BF (Busy Flag): Khi thực thi hoạt động bên trong, LCD bỏ qua giao iếp với bên ngồi bật cờ BF (thơng qua chân DB7 có thiết lập RS=0, R/W=1) lên biết “bận” Bộ đếm địa AC (Address Counter): Khi địa lệnh nạp vào ghi IR, thông in nối trực iếp cho hai vùng RAM (việc chọn lựa vùng RAM tương tác bao hàm bên mã lệnh) Sau ghi vào (hoặc đọc ra) từ RAM, đếm AC tự động tăng lên (hoặc giảm xuống) đơn vị 4.3.2 Bộ nhớ Vùng RAM hiển thị DDRAM (Display Data Ram) Hình 4.3: DDRAM LCD Vùng CGROM (Character Generator Rom): Chứa mẫu kí tự loại 5x7 5x10 điểm ảnh/ kí tự định địa bit Bảng 4.2: Các mẫu kí tự LCD Tính theo cột bit cao, ính theo hàng bit thấp bit liệu Cách tra bảng gióng theo hàng theo cột để có mã hex kí tự Vùng CGRAM (Character Generator Ram) 4.4 Điều khiển hoạt động LCD Hoạt động LCD điều khiển thông qua ín hiệu E, RS, RW: • Tín hiệu E ín hiệu cho phép gửi liệu Để gửi liệu đến LCD, chương trình phải thiết lập E=1, sau đặt trạng thái điều khiển thích hợp lên RS, RW bus liệu, cuối đưa E Hoạt động chuyển đổi từ cao xuống thấp cho phép LCD nhận liệu thời đường điều khiển bus liệu xem lệnh • Tín hiệu RS ín hiệu cho phép chọn ghi (Register Select ) Khi RS=0, liệu coi lệnh hay thị đặc biệt (như xóa hình, đặt vị trí trỏ…) Khi RS=1, liệu coi liệu dạng văn hiển thị hình • Tín hiệu RW ín hiệu “Đọc/Ghi” Khi RW=1, thơng in bus liệu ghi vào LCD Khi RW=0, chương trình đọc LCD Bus liệu gồm đường tùy thuộc vào chế độ hoạt động mà người sử dụng lựa chọn (ở chương trình sử dụng bus liệu bit) 4.5 Kết nối LCD 16x2 với vi điều khiển AT89S52 Căn vào chức khảo sát, kết nối LCD 16x2 với vi điều khiển AT89S52 sau: • Chân nối GND • Chân nối với nguồn Vcc qua điện trở 330 Ohm • Chân nối với biến trở 5K để điều chỉnh độ tương phản • Chân RS, EN, RW nối với chân P2.0, 2.1, 2.2 vi điều khiển • chân liệu kết nối port P0 vi điều khiển điện trở 330 ohm để đảm bảo mức logic cho liệu Chương KHẢO SÁT KHỐI ĐIỀU KHIỂN • • • • • 5.1 Linh kiện khối điều khiển Khối đóng mở cửa nhóm sử relay riêng lẻ để điều khiển động cho phép đóng mở cửa (chốt cửa mơ phỏng) • Hai relay điều khiển động quay theo chiều qua tác động mở hay đóng cửa (tùy theo ín hiệu từ VDK gửi xuống) • • Hình 5.1: Relay 5VDC thực tế • • Cùng với mạch điều khiển cịn có led hiển thị để biết có ín hiệu gửi xuống mạch khơng Nếu có led chớp sáng xong tắt • • • • Hình 5.2: Led thực tế • Để kích cho Relay hoạt động nhóm sử dụng Transistor C1815 • • Hình 5.3: Transistor c1815 • Ngồi cịn sử dụng điên trở để hạn chế dòng diode để tránh việc dịng chạy ngược • 5.2 Kết nối nguyên lý hoạt động • 5.2.1 Kết nối khối điều khiển • Hình 5.3: Sơ đồ kết nối Relay 5VDC thực tế • Bảng 5.1: Hoạt động chân Relay 5VDC • Số Chân Chức Nối nguồn vào 5V DC Nối GND Chân điều khiển tác động Ngõ kênh Relay tác động Ngõ kênh Relay tác động • • • • • Lưu ý: Relay nhả ngỏ vào 0.25V DC Relay tác động ngỏ vào từ 3.6 đến 5V DC • Port 2.6 2.7 port điều khiển kích relay led báo • • • Hình 5.4: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển • 5.2.2 Nguyên lý hoạt động khối • Khi nhận ín hiệu từ chân VĐK transistor kích dẫn làm nguồn • đổ từ VCC qua cuộn dây relay xuống GND nên cặp iếp điểm hở relay đóng lại Bên cạnh có dịng qua led để báo hiệu • Khi khơng nhận ín hiệu từ VĐK transistor khơng hoạt động nguồn từ VCC không đổ xuống GND nên relay không đóng cặp iếp điểm ln hở • Qua cặp iếp điểm relay ta điều khiển thiết bị cách linh hoạt theo yêu cầu Chương GIỚI THIỆU RFID READER ACE630 VÀ GIAO TIẾP IC89S52 6.1 Sơ đồ chân thông số liệu 6.1.1 Sơ đồ chức chân Hình 6.1 Sơ đồ chức chân RFID ACE630 6.1.2 Dữ liệu RFID • Tần số bắt sóng: 125KHz • • • • Tốc độ truyền liệu: 9600Baud Nguồn cung cấp: DC 5v (sai số 5%) Dịng: