Báo cáo môn THIẾT kế MẠCH sử DỤNG máy TÍNH đề tài mạch khóa số điện tử sử dụng vi điều khiển 8051 2

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG Báo cáo mơn: THIẾT KẾ MẠCH SỬ DỤNG MÁY TÍNH Đề tài: Mạch khóa số điện tử sử dụng vi điều khiển 8051 Giảng viên hướng dẫn: Lại Hồng Nhung Sinh viên thực hiện: Vũ Thị Nguyệt – DT030232 Nguyễn Công Tùng – DT030247 Hà Nội, 2022 Mục lục Lời nói đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÓA SỐ ĐIỆN TỬ 1.1 Sơ đồ khối chức khối .4 1.2 Nguyên lý hoạt động CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan vi điều khiển 8051 2.2 Tổng quan LCD 12 2.2.1 Cấu tạo .12 2.2.2 Chức chân 13 2.3 Tổng quan bàn phím 18 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH VÀ THI CÔNG 19 3.1 Lưu đồ thuật toán 19 3.2 Mạch mô .20 3.4 Mạch in 23 3.5 Mạch 3D 24 3.6 Code 25 3.7 Kết luận 33 Lời nhận xét thầy cô: 34 Nhóm: 10 Page Lời nói đầu Ngành cơng nghệ kỹ thuật không ngừng phát triển, việc ứng dụng vi điều khiển ngày sử dụng rộng rãi lĩnh vực dân dụng công nghiệp, thiết bị điện tử phần gắn với sống người xã hội đại, hệ thống kiểm soát bảo vệ an ninh xu đó, phần lớn khóa sử dụng chủ yếu khóa khí, cơng việc có bảo mật , giám sát an ninh giới hạn người vào, việc ứng dụng khóa điện tử vào quan, nhà máy phương án có hiệu cao Ở chúng em xin giới thiệu đề tài khóa điện tử với số yêu cầu thiết bị khóa thơng dụng: - Tính an tồn: phải có chức bảo mật cao - Dễ sử dụng - Hệ thống vận hành ổn định, tuổi thọ cao Trên sở đó, chúng em đưa phương án thiết kế khóa điều khiển với chức sau: Hệ thống gồm chuỗi mã số từ đến 9, độ dài mật mã khơng q 10 số có người phân quyền sử dụng biết Hệ thống hiển thị trực quan qua LCD 16x2, có đèn chiếu sáng điều kiện mơi trường tối Trong q trình học tập chúng em có hội làm quen với vi điều khiển qua mơn học lớp tìm hiểu thêm thông qua tài liệu sách báo internet, em nhận thấy: “Ứng dụng vi điều khiển vào sống điều thú vị q trình sáng tạo” Trong báo cáo mơn thiết kế mạch điện sử dụng máy tính này,chúng em chọn đề tài: “Thiết bị khóa số điện tử” Sau thời gian học tập rèn luyện, với bảo tận tình giáo Lại Hồng Nhung trợ giúp anh chị khóa trên, bạn lớp tài liệu có liên quan, chúng em hoàn thành xong đề tài Báo cáo hồn thành xong, khơng thể tránh nhiều thiếu sót mong q thầy giáo thơng cảm bảo thêm để đề tài ứng dụng rộng rãi thực tế Em xin chân thành cảm ơn thầy cơ! Nhóm: 10 Page CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÓA SỐ ĐIỆN TỬ 1.1 Sơ đồ khối chức khối KHỐI NGUỒN DC KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM KHỐI HIỂN THỊ LCD MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHĨA VÀ MỞ CỬA BÀN PHÍM Hình 1: Sơ đồ khối Khối xử lý trung tâm Chức năng: Đóng vai trị đầu não hệ thống, tiếp nhận tín hiệu từ bàn phím so sánh mã đưa thông tin hiển thị LCD thông báo cho người dùng Từ đưa tín hiệu điều khiển đến cho khối mạch điều khiển động Sử dụng chip: AT89C51 Bàn phím Bàn phím gồm nút Mỗi nút phận đóng mở khí Các mã bàn phím tạo tạo trực tiếp phép quét hàng quét cột Bàn phím gồm 16 phím xắp xếp theo kiểu 4x4( với cột dòng) Thực chức nhập liệu đưa đến vi điều khiển bao gồm thao tác nhập mật khẩu, thay đổi mật khẩu, mở cửa, khóa cửa Khối hiển thị Dùng LCD 16x2 có chức để giao tiếp người dùng với vi điều khiển Nhóm: 10 Page Ưu điểm: - Hiển thị rõ ràng có kèm theo dẫn - Thay đổi nội dung linh hoạt Xử lý lập trình đơn giản LED7 ma trận điểm Nhược điểm: Giá thành đắt Khối nguồn Chức năng: cung cấp nguồn hoạt động cho hệ thống vi điều khiển Khối mạch điều khiển động đóng ,mở cửa Chức năng: Đóng mở cửa có tín tương ứng từ xử lý trung tâm Mạch sử dụng mạch cầu H để điều khiển động sử dụng động DC 1.2 Nguyên lý hoạt động Nhập mật mã đưa tới khối giao tiếp hiển thị thông tin tới người dùng Rồi khối điều khiển gửi tín hiệu tới thiết bị chấp hành đóng/ngắt điều khiển cho đóng mở mật mã đưa thơng báo có mật sai, Ban đầu: o Trên hình LCD hiển thị “ KHOA SO DIEN TU DT3 HVKTMM”,“NHAP MAT KHAU” Nhập mật khẩu: o LCD hiển thị nhập mật khẩu, người sử dụng nhập mã thơng qua bàn phím, nhập LCD hiển thị “ CHINH XAC, MO CUA SAU 5S”, nhập sai LCD hiển thị: “ NHAP SAI MAT KHAU, K MO DUOC CUA” Nhóm: 10 Page CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan vi điều khiển 8051 Hình 2: Sơ đồ khối vi điều khiển Kiến trúc vi xử lý điều khiển 8051 IC vi điều khiển 8051/8031 thuộc họ MCS51 có đặt điểm sau : - kbyte ROM (được lập trình nhà sản xuất có 8051) - 128 byte RAM - port I/0 bit - Hai định thời 16 bits - Giao tiếp nối tiếp - 64KB khơng gian nhớ chương trình ngồi - 64 KB khơng gian nhớ liệu ngồi - Bộ xử lí luận lí (thao tác bit đơn) - 210 bit địa hóa - Bộ nhân / chia 4μs Nhóm: 10 Page Hình 3: Sơ đồ cấu tạo 89C51 Phần vi điều khiển 8051 xử lí trung tâm (CPU: central processing unit ) bao gồm : - Thanh ghi tích lũy A - Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân phép chia - Đơn vị logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit ) - Từ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word) - Bốn băng ghi - Con trỏ ngăn xếp - Ngoài cịn có nhớ chương trình, giải mã lệnh, điều khiển thời gian logic EA\ RST\ PSEN\ ALE\ P0\ P1\ P2\ P3 Nhóm: 10 Page - Bộ nhớ liệu (RAM) tồn độc lập so với nhớ chương trình Họ vi điều khiển 8051 có nhớ liệu tích hợp chip nhỏ 128byte mở rộng với nhớ liệu ngồi lên tới 64 kByte Hình Sơ đồ chân 8051 Vi điều khiển 8051 có 32 40 chân có chức cổng I/O, đoa 24 chân sử dụng với hai mục đích Nghĩa ngồi chức cổng I/O, chân có cơng dụng kép đường điều khiển Bus địa hay Bus liệu chân hoạt động cách độc lập để giao tiếp với thiết đơn bit công tắc, LED, transistor… ❖ Port 0: - Port (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39 - Port có hai chức năng: • Port xuất nhập liệu (P0.0 - P0.7) −> khơng sử dụng nhớ ngồi • Bus địa byte thấp bus liệu đa hợp (AD0 – AD7) −> có sử dụng nhớ ngồi Lưu ý: Khi Port đóng vai trị port xuất nhập liệu phải sử dụng điện trở kéo lên bên - Ở chế độ mặc định (khi reset) chân Port (P0.0 - P0.7) cấu hình làNhóm:port10xuất liệu Muốn chân PortPage0làm8 port nhập liệu cần phải lập trình lại, cách ghi mức logic cao (mức 1) đến tất bit port truớc bắt đầu nhập liệu từ port (vấn đề trình bày phần kế tiếp) - Khi lập trình cho ROM chip Port đóng vai trị ngõ vào liệu (D0 – D7) ❖ Port 1: port I/O chuyên dụng chân 1-8 MC8051 Chúng sử dụng với múc đích giao tiếp với thiết bị cần thiết ❖ Port 2: - Port (P2.0 – P2.7) có số chân từ 21 – 28 - Port có hai chức năng: • Port xuất nhập liệu (P2.0 – P2.7) −>không sử dụng nhớ ngồi • Bus địa byte cao (A8 – A15) ,Có sử dụng nhớ ngồi - Ở chế độ mặc định (khi reset) chân Port (P2.0 – P2.7) cấu hình port xuất liệu Muốn chân Port làm port nhập liệu cần phải lập trình lại, cách ghi mức logic cao (mức 1) đến tất bit port truớc bắt đầu nhập liệu từ port (vấn đề trình bày phần kế tiếp) - Khi lập trình cho ROM chip Port đóng vai trị ngõ vào địa byte cao (A8 – A11) tín hiệu điều khiển ❖ Port 3: - Port (P3.0 – P3.7) có số chân từ 10 – 17 - Port có hai chức năng: • Port xuất nhập liệu (P3.0 – P3.7) −> khơng sử dụng nhớ ngồi chức đặc biệt.Các chức đặc biệt Port ghi bảng sau: Nhóm: 10 Bit Tên Chức Page } /******************Ctr chinh**************************/ void main(){ unsigned char pass[6]; unsigned char i=0; LCD_init();//Khoi tao LCD delay_ms(500); LCD_puts("KHOA SO DIEN TU");//Gui chuoi len LCD delay_ms(500); LCD_Gotoxy(0,1); LCD_puts("DT2 HVKT MAT MA"); delay_ms(500); LCD_clear();//Xoa man hinh while(1) { unsigned char x; lamlai: LCD_Gotoxy(0,0);//Tro toi vi tri LCD_puts("VUI LONG NHAP MK"); LCD_Gotoxy(0,1); x=get_key(); if(x > 0) //co nhan phim { pass[i]=ma_nut[x-1]; LCD_data(ma_nut[x-1]); //Xuat vi tri nut nhan Nhóm: 10 Page 31 i=i++; } if(i>5) { i=0; if(strcmp(matkhau,pass) == 0) { LCD_clear(); LCD_Gotoxy(0,0); LCD_puts("CHINH XAC^^"); delay_ms(500); LCD_Gotoxy(0,1); LCD_puts("MO CUA SAU 5S"); delay_ms(5000); led = bat;// bat dong co mo cua len LCD_clear(); goto lamlai; } else { led = tat; LCD_clear(); LCD_Gotoxy(0,0); LCD_puts("BAN NHAP SAI MK"); LCD_Gotoxy(0,1); LCD_puts("K MO DUOC CUA"); Nhóm: 10 Page 32 delay_ms(2000); LCD_clear(); goto lamlai;} }} } 3.7 Kết luận Trong báo cáo này, chúng em sử dụng tài liệu tham khảo: “Họ Vi Điều Khiển 8051” thầy Tống Văn On Hồng Đức Hải “Giáo Trình Vi Điều Khiển” Của GV Phạm Hùng Kim Khánh Từ trang web: www.dientuvietnam.net, codientu.org Nhóm: 10 Page 33 Lời nhận xét thầy cơ: ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… Nhóm: 10 Page 34 ... với vi điều khiển qua môn học lớp tìm hiểu thêm thơng qua tài liệu sách báo internet, em nhận thấy: “Ứng dụng vi điều khiển vào sống điều thú vị q trình sáng tạo” Trong báo cáo mơn thiết kế mạch. .. Page CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. 1 Tổng quan vi điều khiển 8051 Hình 2: Sơ đồ khối vi điều khiển Kiến trúc vi xử lý điều khiển 8051 IC vi điều khiển 8051/ 8031 thuộc họ MCS51 có đặt điểm sau : -... hệ thống vi điều khiển Khối mạch điều khiển động đóng ,mở cửa Chức năng: Đóng mở cửa có tín tương ứng từ xử lý trung tâm Mạch sử dụng mạch cầu H để điều khiển động sử dụng động DC 1 .2 Nguyên