Nghiên cứu thiết kế thiết bị “Điều khiển Cửa tự động” sử dụng họ vi điều khiển PIC8051…Điểm A bào vệ đồ án VXL khóa D14 Đại học Điện Lực, bao gồm code và sơ đồ nối dây chi tiết, bản word mang đi bảo vệ, sơ đồ nối dây chi tiết đến từng linh kiện
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN VXL TRONG ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN Giảng viên hướng dẫn: TS Đồn Thị Hương Giang Nhóm sinh viên: Nhóm Lớp: D14CNKTDK2 HÀ NỘI, 05/2023 Đề Nghiên cứu thiết kế thiết bị “Điều khiển Cửa tự động” sử dụng họ vi điều khiển PIC/8051/… Mã số sinh viên Họ tên Lớp Ghi D14CNKTDK2 D14CNKTDK2 D14CNKTDK2 Nhiệm vụ thiết kế: Sử dụng khóa số thẻ từ để mở cửa tự động Có thẻ từ để quẹt thẻ, bàn phím 4x4 để nhập pass, thiết kế bảo mật lớp Hiển thị thông báo kết lên hình LCD dịng Nếu điều khiển động mở cửa Dùng cảm biến để bật đèn Sử dụng thiết bị không dây để mở cửa Yêu cầu: Chương 1: Đặt vấn đề nhiệm vụ thư (1 tuần) Chương 2: Tổng quan hệ thống khóa cửa tự động ngày (2 tuần) Chương 3: Thiết kế phần cứng (2 tuần) Chương 4: Thiết kế phần mềm (2 tuần) Chương 5: Kết luận phương hướng phát triển (1 tuần) Nhận xét GV hướng dẫn Chữ ký GV hướng dẫn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN .3 1.1 Lý chọn đề tài .3 1.2 Nhiệm vụ CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁC LINH KIỆN 2.1 Vi điều khiển Ardruino Uno R3 2.1.1 Các chân nguồn .4 2.1.2 Các chân vào/ra Arduino 2.1.3 Thông số kỹ thuật 2.2 Bàn phím ma trận 4x4 (KEYPAD 4X4) .6 2.2.1 Khái niệm 2.2.2 Hoạt động keypad 4x4 2.2.3 Thông số kỹ thuật keypad 4x4 2.2.4 Ứng dụng 2.3 Module Bluetooth HC05 2.3.1 Cấu hình HC05 2.3.2 Chức chân HC05 .8 2.4 Màn hình LCD 16x2 2.5 Module I2C 11 2.5.1 Thông số Module I2C 11 2.6 Module thu phát RFID RC522 13.56MHz 12 2.6.1 Ứng dụng Module RFID RC522 12 2.6.2 Thông số kĩ thuật Module RFID RC522 13 2.7 Khóa điện 14 2.8 Relay .15 2.8.1 Thông tin Relay 15 2.8.2 Tính .16 2.9 Động Servo .16 2.9.1 Thông tin động Servo 16 2.9.2 Thông số kĩ thuật 17 2.9.3 Sơ đồ chân 17 2.10 Cảm biến vật cản hồng ngoại 17 2.10.1 Tổng quát cảm biến vật cản hồng ngoại 17 2.10.2 Thông số kỹ thuật 18 2.10.3 Chân kết nối 18 CHƯƠNG III THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 19 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 19 3.2 Đấu nối thiết bị với Vi xử lý 20 3.3 Ứng dụng điều khiển thông qua Bluetooth 24 3.4 Mô tả hoạt động hệ thống 25 3.5 Hình ảnh hệ thống 25 CHƯƠNG IV: Thiết kế phần mềm 27 4.1 Lưu đồ thuật toán 27 4.2 Chương trình 28 KẾT LUẬN 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 LỜI NÓI ĐẦU Với xu hướng hội nhập phát triển công nghệ kĩ thuật tiên tiến đại giới, có nhiều cơng nghê áp dụng thực đời sống người Trong khơng thể không nhắc đến vấn đề giữ bảo mật an toàn tài sản cá nhân họ Để đáp ứng nhu cầu từ xa xưa, người tạo ổ khóa chìa khóa truyền thống dựa học để giữ gìn cải Nhưng nói, thời đại 4.0 hiến có nhiều cơng nghệ tiên tiến, ưu việt tích hợp để tạo khóa thơng minh hay cịn biết đến với tên SmartLocks hay SmartKeys, với nhiều tính đại, tiện lợi cho người dùng mà đảm bảo tính an tồn cịn có tính bảo mật cao loại khóa truyền thống Hiện ngày phát triển ứng dụng rộng rãi nhờ ưu điểm mà đem lại thực tế chứng minh Với xu hướng đó, em định thực đề tài “Thiết kế khóa cửa thông minh đa dựa vi điều khiển Arduino” để làm tập lớn tích lũy kiến thức chuyên ngành Điều khiển Tự động hóa Bằng cố gắng nỗ lực thân đặc biệt giúp đỡ tận tình giáo hướng dẫn TS Đồn Thị Hương Giang, nhóm hoàn thành tập lớn thời hạn Do thời gian làm tập lớn có hạn trình độ cịn nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! LỜI CẢM ƠN Lời chúng em xin gửi lời cảm ơn đến giảng viên hướng dẫn TS.Đoàn Thị Hương Giang Cơ hướng dẫn giúp đỡ tận tình chúng em nghiên cứu hoàn thành tốt đồ án Những lời nhận xét góp ý hướng dẫn giúp chúng em có định hướng đắn trình thực đồ án, giúp chúng em nhìn ưu khuyết điểm đồ án bước khắc phục kịp thời bổ sung để có kết tốt Chúng em xin cảm ơn thầy cô khoa Điều Khiển Tự Động Hóa trường Đại học Điện Lực, mơn Vi Xử Lý Đo Lường Điều Khiển tận tình bảo, truyền đạt cho chúng em kiến thức chuyên ngành, công nghệ cách làm việc nhóm đề hồn thành tốt đồ án mơn học Hà Nội, tháng năm 2023 CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 1.1 Lý chọn đề tài Thời đại 4.0 - thời đại công nghệ, thứ dần công nghệ hóa, đại hóa Smart home cần có smartlock Công nghệ đại ngày phát triển, khóa cửa thơng minh dần thay khóa chìa truyền thống Khóa cửa thơng minh tốt giúp hạn chế nguy nhà bị đột nhập, cắp, bảo vệ an tồn tài sản có giá trị gia đình bạn Thiết kế khóa cửa thơng minh thời điểm sớm hay mẻ chưa muộn xã hội dần tiếp cận gần ưa chuộng với thiết bị điện tử thơng minh có tính bảo mật cao Trong vài năm trở lại đây, nhu cầu sử dụng khóa thơng minh ngày trở nên phổ biến, đặc biệt khu chung cư, biệt thự cao cấp Khóa cửa thơng minh thiết bị điện khác biệt với loại khóa truyền thống có tác dụng thực nhiệm vụ đóng/mở nhận lệnh từ thiết bị xác thực Smartlock sử dụng kết nối không dây với khóa mã để thực q trình xác nhận Khóa cửa thông minh đồng thời nhận diện tiếp cận gửi thông báo tình khẩn cấp khác liên quan đến tình trạng thiết bị Với đặc tính trên, em định thực mơ hình bao gồm thẻ từ để làm khóa cửa thơng minh Phù hợp với đề tài tập lớn chi phí rẻ hợp với sinh viên, có tính liên kết với nhiều mơn học, mang tính thực tiễn cao 1.2 Nhiệm vụ - Xây dựng hệ thống đọc thẻ từ - Xây dựng mật qua ma trận bàn phím 4x4, hiển thị lên hình LCD - Kết nối khơng dây để tiến hành mở cửa - Thiết kế hoàn chỉnh mơ hình thực tế - Tiến hành chạy thử nghiệm mơ hình hệ thống CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁC LINH KIỆN 2.1 Vi điều khiển Ardruino Uno R3 Arduino Uno R3 sử dụng vi điều khiển ATmega328, tương thích với hầu hết loại Arduino Shield thị trường, gắn thêm module mở rộng để thực thêm chức điều khiển motor, kết nối wifi hay chức khác Sử dụng ngơn ngữ lập trình C,C++ Arudino, ngôn ngữ bắt nguồn từ C,C++ phần mềm riêng cho lập trình Arduino IDE Hình 2.1 Hình ảnh VĐK Arduino Uno R3 2.1.1 Các chân nguồn - Arduino Uno R3 cấp nguồn 5V qua cáp usb cấp nguồn ngồi thơng qua Adaptor chuyển đổi , với điện áp khuyên dùng khoảng 7-12V Có thể cấp nguồn từ máy tính qua cổng usb - Các chân 5V, 3.3V chân dùng để cấp nguồn đầu cho thiết bị chân cấp nguồn vào - Vin(Voltage Input): Dùng để cấp nguồn cho Arduino Uno, nối dương cực vào chân cực âm vào chân GND - GND(Ground): Cực âm nguồn điện cấp cho Arduino Uno Khi sử dụng thiết bị sử dụng nguồn điện riêng biệt phải nối chân - IOREF: Điện áp hoạt động Arduino, có mức điện áp 5V Không sử dụng để lấy nguồn từ chân - RESET: Việc nhấn nút RESET mạch arduino tương tự nối chân RESET với GND qua điện trở 10KΩ 2.1.2 Các chân vào/ra Arduino Arduino Uno R3 có 14 chân digital dùng để đọc ghi liệu Chúng hoạt động mức điện áp 0V 5V với dòng vào/ra tối đa chân 40 mA Một số chân digital có chức đặc biệt như: - chân Serial: 0(RX) 1(TX): dùng để gửi (transmit - TX) nhận (Receive RX) liệu TTL Serial Arduino Uno giao tiếp với thiết bị khác thông qua chân này, gắn thêm hình LCD để hiển thị - Chân PWM: 3, 5,6,9, 10 11: Cho phép bạn xuất xung PWM với độ phân giải bit( giá trị từ -> 28-1 tương ứng với - 5V - Chân giao tiếp SPI: 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK) Ngồi chức thơng thường, chân truyền phát liệu giao thức SPI tới thiết bị khác - LED 13: Trên arduino có đèn led, bấm nút reset đèn led nhấp nháy để báo hiệu Nó nối với chân số 13 Khi chân sử dụng, đèn led sáng - Arduino Uno R3 có chân analog(A0 -> A5) cung cấp độ phân giải 10 bit(0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp khoảng -> 5V - Arduino Uno cịn có chân A4(SDA) A5(SCL) để hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với thiết bị khác 2.1.3 Thông số kỹ thuật - Vi điều khiển: Atmega328 - Điện áp hoạt động: 5V (qua cổng USB) - Điện áp khuyến nghị: – 9V - Số chân digital I/O: 14 chân (6 chân PWM) - Số chân analog: chân - Dòng tối thiểu chân I/O: 30mA - Dòng tối đa (5V): 500mA - Dòng tối đa (3,3V): 500mA - Bộ nhớ Flash: 32 KB (ATmega328) với 0.5 KB dùng bootloader - SRAM: KB(ATmega328) - EEPROM: KB(ATmega328) - Giao động thạch anh: 16MHz 2.2 Bàn phím ma trận 4x4 (KEYPAD 4X4) Hình 2.2 Hình ảnh bàn phím 4x4 thực tế cách đấu nối 2.2.1 Khái niệm Keypad "thiết bị nhập" chứa nút nhấn cho phép người dùng nhập chữ số, chữ ký hiệu vào điều khiển Keypad không chứa tất bảng mã ASCII keyboard keypad thường tìm thấy thiết bị chuyên dụng Các nút nhấn máy tính điện tử cầm tay ví dụ keypad Số lượng nút nhấn keypad thay đổi phụ thuộc vào yêu cầu ứng dụng Gọi keypad 4x4 keypad có 16 nút nhấn bố trí dạng ma trận hàng cột Cách bố trí ma trận hàng cột cách chung mà keypad sử dụng Cũng giống ma trận LED, nút nhấn hàng cột nối với nhau, với keypad 4x4 có tổng cộng ngõ (4 hàng cột) 2.2.2 Hoạt động keypad 4x4 Theo Hình 2.1 trên, giả sử nút ‘2’ nhấn, đường R1 C2 nối