đồ án mạch điện tử đồ án thiết kế và thi công mạch khóa số sử dụng cd 4017be

Cùng với đó sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật,kỹ thuật điện tử đóng vai trò quan trọng trong mỗi linh vực khoa học kỹthuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông t

Định nghĩa và lịch sử phát triển của khóa điện tử

Định nghĩa khóa điện tử:

Khóa điện tử (hay còn gọi là khoá thông minh) là loại khoá hoạt động bằng điện, được gắn cố định lên cửa với kiểu dáng sang trọng, đẹp mắt, sử dụng chip điện tử để nhận diện mở khóa, mang lại độ bảo mật cao cho gia đình.

Khóa điện tử chạy bằng điện và không sử dụng chìa khóa để mở cửa Hầu hết các ổ khóa truyền thống trên cửa ra vào đều được chế tạo với cơ chế được gọi là chốt và ổ lăn Khóa điện tử không khác nhiều so với khóa cửa điện trên ô tô Có một động cơ nhỏ được chôn trong ổ khóa được kích hoạt bằng xung điện

Hình 1.1.Khóa điện từ trong nhà ở

Lịch sử phát triển của khóa điện tử

Từ 6000 năm trước tại Ai Cập cổ đại Những ổ khóa cửa đã ra đời và được sử dụng một cách đơn giản, chúng được làm hoàn toàn từ gỗ Đến giữa thời kỳ 870-900 ổ khóa bằng kim loại đầu tiên mới xuất hiện Được cho là do các thợ thủ công người La Mã chế tạo.

Sau khi đế chế La Mã sụp đổ, lịch sử của ổ khóa đã có một bước ngoặt mới Các thợ khóa Trung Âu đã chế tạo thêm các kỹ thuật bảo vệ mới Thay vì một chiếc khóa đơn giản họ đã tạo ra nhiều cơ chế quan trọng Phức tạp hơn ở bên trong ổ khóa để tăng tính bảo mật cho nhà ở, tài sản.

Vào năm 1778, Robert Barron đã cấp bằng sáng chế cho khóa tumbler diễn xuất kép Gọi là hệ thống khóa đòn bẩy có độ chính xác cao Như mô tả của nó cho thấy, khóa Barron có hai đòn bẩy như vậy. mỗi đòn bẩy phải được nâng lên một độ cao khác nhau trước khi rút chốt.

Hệ thống khóa của Barron được phát triển thêm vào năm 1818 bởi Jeremiah Chubb Người đã tích hợp vào khóa một lò xo tăng tính bảo mật.

Trong khi Barron và Chubb tập trung nghiên cứu với công nghệ đòn bẩy Joseph Bramah đã đi theo một lộ trình hoàn toàn khác trong phát triển khóa Khóa an toàn của ông, được cấp bằng sáng chế vào năm 1784

Vào thế kỷ thứ XIX giữa thế kỷ 19 chứng kiến hoạt động lớn trong phát triển khóa Chủ yếu dựa vào khóa xi lanh của Bramah hoặc khóa đòn bẩy của Barron và Chubb Vào năm 1848 tại Hoa Kỳ, Linus Yale Sau đó là con trai của ông, Linus, đã được cấp bằng sáng chế và cải tiến khóa xi lanh nhỏ gọn Mở ra kỷ nguyên khóa sử dụng Pin nguồn điện cho đóng mở khóa và cụm từ khóa điện tử ra đời Ngày nay, các dòng khóa cửa vân tay, nhận diện khuôn mặt, thẻ từ…hiện đại, bảo mật cao được ra đời gắn liền tên tuổi của những nhà sản xuất nổi tiếng được biết đến nhưSamsung SDS (Hàn Quốc), Yale (Mỹ), Epic (Hàn Quốc)…

Các loại khóa điện tử

 Khóa thông minh, khóa cửa thông minh (smart lock), khóa cửa kỹ thuật số (digital lock): Khóa được điều khiển đóng mở thông qua các thiết bị điện tử như smartphone.

 Khóa điện tử vân tay : Khóa vân tay hoạt động theo cơ chế mở khóa bằng cảm biến vân tay của người dùng Loại khóa này rất dễ nhận dạng bởi trên phần thân khóa luôn có chỗ để kiểm tra dấu vân tay.

 Khóa điện tử mật mã (mã số) : Khóa mật mã hoạt động theo cơ chế nhập mật khẩu được thiết lập trước đó Mật khẩu sử dụng không chỉ là số mà còn có thể là một dãy với nhiều số, chữ cái kết hợp được người dùng lưu trữ trong thiết bị.

 Khóa điện tử thẻ từ : Khóa thẻ từ sử dụng một chiếc thẻ đặc biệt để mở khóa

 Khóa điện tử tích hợp : Loại khóa này tích hợp nhiều phương thức mở khóa như vân tay, thẻ từ, mã số, và có thể được điều khiển từ xa qua wifi hoặc Bluetooth

Một số loại khóa điện tử trên thị trường hiện nay

Khóa cửa vân tay Schlage S-510F

Hình 1.2.Khóa cửa vân tay Schlage S-510F

Thông số kĩ thuật khóa cửa vân tay Schlage S-510F

 Mở khóa bằng vân tay, mã số, thẻ từ

 Thêm tối đa 50 vân tay

 Mật mã bảo mật từ 10 mã mỗi mã từ 4-12 ký tự điện tử

 Điều khiển từ xa bằng remote, có sẵn 02 thẻ NFC tích hợp điện thoại

 Độ dày cửa từ 35-80mm

 Vật liệu: Hợp kim Zn, Al, ABS plastic

 Kích thước khóa mặt ngoài: 75 x 185 x 25 (mm)

 Kích thước khóa mặt trong: 92 x 181 x 48 (mm)

 Nguồn: Pin AA 1.5Vx4 và Pin phụ 9V

 Ưu điểm của khóa cửa vân tay Schlage S-510F

 Thiết kế chắc chắn, hiện đại: khóa điện tử Schlage S-510F được nhà sản xuất thiết kế với chất liệu cao cấp, có khả năng chống bám vân tay, chống trầy xước rất tốt Màn hình của khóa rất chắc chắn, màn hình cảm ứng khóa được gắn đèn LED giúp người dùng có thể mở khóa vào những không gian điều kiện thiếu ánh sáng hay trời tối, rất thuận tiện và nhanh chóng.

 Phương thức mở khóa tiện lợi: khóa vân tay Schlage S-510F được tích hợp 6 phương thức mở khóa tiện lợi và hiện đại khác nhau bằng: vân tay, mã số, thẻ từ, mở khóa bằng cách kết nối với Wifi/Bluetooth trên điện thoại thông minh và cả chức năng điều khiển từ xa Bên cạnh đó, khóa còn sở hữu bộ lưu trữ rất lớn, với khả năng có thể lưu trữ lên đến tối đa 50 dấu vân tay khác nhau, rất phù hợp cho những nơi nhiều người ra vào Đặc biệt là những nơi như văn phòng công ty, nhà cho thuê hay khách sạn,…

Tính năng báo động: khi phát hiện có ai đó cố tình phá khóa bằng cách tác động ngoại lực lớn hay là cố tình nhập mật mã, thẻ từ sai quá 5 lần, thì khóa sẽ ngay lập tức vô hiệu hóa trong khoảng thời gian là 3 phút Đồng thời, khóa cũng sẽ phát ra âm thanh báo động để giúp chủ nhà có thể phát hiện ra nguy cơ một cách kịp thời.

 Phát hiện hiện tượng cháy nổ: nếu trong phòng có nhiệt độ tỏa ra, khóa sẽ ngay lập tức phát ra tín hiệu bằng còi để báo động, nếu nhiệt độ trong phòng lên đến mức 70 độ C, khóa sẽ tự động mở cửa để giúp người bên trong có thể kịp thời thoát hiểm một cách an toàn, nhanh chóng

 Tính năng mã số ảo: người dùng có thể nhập một số kí tự bất kì vào trước hoặc sau khi nhập mã số thật Nhờ vậy có thể giúp tránh bị lộ mã số ngay cả khi bị nhìn thấy khi ân mã số hay thậm chí là mở khóa trực tiếp ngay trước mặt người lạ.

 Tính năng chống sốc điện: được nhà sản xuất gắn chip chống đoản mạch, khóa có thể chịu được cả những nguồn điện lớn tác động vào, từ đó sẽ giúp cửa không bị bật mở ngay cả khi có một nguồn điện cao tác động đột ngột vào khóa.

 Mã số dùng 1 lần: với loại mã số này, người dùng chỉ được phép sử dụng mã số cho đúng một lần duy nhất do chủ nhà cấp phép, sau khi sử dụng thì mã sẽ hoàn toàn bị vô hiệu hóa.Vì vậy, tính năng này rất phù hợp để người dùng sử dụng vào những trường hợp như có khách đến chơi nhà, hay trường hợp thuê giúp việc theo giờ,…

 Điều khiển từ xa: với chức năng mở khóa bằng điều khiển từ xa,người dùng sẽ không cần thiết phải trực tiếp đến thao tác trực tiếp trên khóa, mà ở vị trí từ xa như nhà bếp, phòng ngủ cũng có thể sử dụng điều khiển từ xa là đã có thể mở khóa một cách dễ dàng, với điều kiện là khoảng cách trong phim vi 40m.

 Mã số chủ Master: là một mã số quyền lực nhất khóa cửa điện tử, mã số này giúp nâng cấp phân quyền cho chủ nhà, đảm bảo chỉ chủ nhà mới có quyền có thể can thiệp vào mọi hoạt động của khóa Tất cả hành động thay đổi trên khóa đều cần đến mã số chủ mới có thể thực hiện được.

 Công nghệ quét vân tay Biometric Scan: là phiên bản nâng cấp của công nghệ Life – scan trước sự ra đời của “Màng sinh học” trong ngành y tế Với công nghệ này quá trình quét vân tay được thực hiện bằng cách quét ngón tay trượt bên trên bề mặt đầu đọc, kết hợp giữa quét hồng ngoại và lấy tế bào da dựa trên tham số độ dày tầng biểu bì da, đảm bảo vân tay phải là của thực thể sống, đọc được vân tay mờ, vân tay lão hóa và vẽ sơ đồ mao mạch, tuyến mồ hôi vốn không thay đổi trong suốt đời người.Từ đó giúp quá trình quét vân tay diễn ra nhanh chóng chỉ với 0,01 giây với độ chính xác lên tới 99,9%, chống sao chép, làm giả vân tay.

Tính năng Wifi: với tính năng này giúp người dùng thao tác mở khóa được từ xa như: đóng/mở khóa; kiểm tra lịch sử ra vào của khóa trong 3 tháng; thay đổi khả năng bảo mật cho khóa hay nhận những thông báo khi phát hiện có các hiện tượng đột nhập, báo động phát hiện cháy nổ,… từ đó giúp cuộc sống của người sử dụng được trở nên tiện lợi, dễ dàng hơn và đồng thời nâng cao an toàn hơn bao giờ hết.

Khóa cửa điện tử SOLITY GM6000BK

Hình 1.3 Khóa cửa điện tử SOLITY GM6000BK

Thông số kĩ thuật của khóa cửa điện tử SOLITY GM6000BK:

 Lắp đặt Cửa gỗ và thép Đố cửa từ 115mm, độ dày cửa từ 40-70mm.

 Phương thức mở khóa bằng mã số từ 4- 12 ký tự, tối đa 4 mã số.

 Vân tay lưu được đến 100 vân tay.

 Thẻ từ Lưu được đến 100 thẻ từ.

 IoT Kết nối Bluetooth/Wifi.

 Nguồn pin DC 6V AA Alkaline Battery.

 Sạc khẩn cấp DC 9V Pin Alkaline 9V.

 Tùy chọn cổng kết nối điều khiển từ xa, chuông hình, Bluetooth, Wifi.

 Kích thước khóa mặt ngoài: 80x329x28mm

 Kích thước khóa mặt trong: 80x329x30mm. Ưu điểm của khóa cửa điện tử SOLITY GM6000BK:

 Thiết kế tinh xảo: Khóa cửa được thiết kế với kính cường lực bao ngoài, kết hợp với hợp kim cao cấp sử dụng công nghệ IML mang lại khả năng chống xước, chống mòn, tăng độ bền và vệ sinh dễ dàng.

 Khóa cửa tự động: Chức năng khóa cửa tự động cho phép người dùng không cần động vào khóa, chỉ trong vòng 3s chốt khóa tự động đóng lại

 Công nghệ cảm ứng vân tay đa điểm: Khóa cửa vân tay Solity GM- 6000BK áp dụng công nghệ cảm ứng vân tay đa điểm Area Scanning giúp nhận dạng đa tầng với 3 loại cảm biến nhiệt độ, điện dung và áp suất Do đó mà độ bảo mật của khóa là cực cao, nhận diện vân tay siêu nhạy Đặc biệt, phần vân tay được thiết kế ngay vị trí tay cầm giúp việc mở cửa hàng ngày rất dễ dàng.

 Mã số ảo:Mã số ảo, chống nhìn trộm: Khóa cửa sử dụng tính năng mã số ảo, giúp loại bỏ tình trạng lộ mã số trong quá trình mở cửa

 Tích hợp với điện thoại: Khóa cửa vân tay có tích hợp với app trong điện thoại, mở cửa bằng kết nối Bluetooth vô cùng dễ dàng Ngoài ra,còn có thể kiểm soát được số lượng thao tác mở khóa cửa hàng ngày.

Khóa nhận diện khuôn mặt O’LOK P838 3D Face

Hình 1.4 Khóa nhận diện khuôn mặt O’LOK P838 3D Face

Thông số kỹ thuật của khóa cửa nhận diện khuôn mặt O’LOK P838 3D Face:

 Chức năng mở: nhận diện khuôn mặt, Vân tay, mật mã, thẻ từ, chìa cơ, chuông cửa, app wifi.

 Vân tay bán dẫn thời gian phản ứng dưới 0.5s

 Phụ kiện: 02 thẻ từ, 02 chìa cơ

 Báo động khi có hiện tượng cậy phá đột nhập

 Màn hình led hiển thị trạng thái và dễ dàng cài đặt

 Thiết kế hiện đại, chốt tự động đóng cửa.

 Vật liệu hợp kim chống gỉ. Ưu điểm của khóa cửa nhận diện khuôn mặt O’LOK P838 3D Face:

 Tính bảo mật cao: Với khả năng phát hiện và nhận diện khuôn mặt của người dùng, các khóa cửa này chỉ cho phép truy cập cho những người được phép và loại bỏ khả năng truy cập của những người không được phép.

 Tiết kiệm thời gian: Thay vì phải tìm kiếm chìa khóa hoặc mật khẩu,người dùng có thể đơn giản chỉ cần đứng trước khóa cửa và chờ cho hệ thống nhận diện khuôn mặt hoàn tất quá trình xác thực Điều này đặc biệt hữu ích trong trường hợp người dùng đang cầm đồ vật nặng hoặc không thể sử dụng tay để mở khóa

 Mang đến sự tiện lợi cho các doanh nghiệp và tòa nhà Với khả năng lưu trữ thông tin của nhiều người dùng khác nhau, các khóa cửa này cho phép quản lý truy cập dễ dàng hơn và giúp họ kiểm soát được số lượng người có thể truy cập vào các khu vực nhất định.

Khóa Điện Tử Yale vân tay YDM4109+

Hình 1.5 Khóa Điện Tử Yale vân tay YDM4109+

Thông số kĩ thuật của khóa Điện Tử Yale vân tay YDM4109+

 Kiểu mở khóa Vân tay, mật mã, Chìa cơ, Điều khiển từ xa

 Vân tay 20 vân tay Life-Scan quản lý bằng ID

 Khóa YDM4109 không có thẻ từ

 Mật mã bảo mật 30 mật mã, mỗi mã từ 6~12 ký tự điện tử

 Điểu khiển từ xa kết nối qua bluetooth (không dây)

 Chìa khóa cơ Đi kèm 02 chìa CNC

 Độ dầy cửa phù hợp 35 - 80mm

 Vật liệu Hợp kim nhôm siêu bền, ANZ plastics

 Khóa cửa điện tử Yale YDM4109+ Báo động cháy 60°C

 Nguồn điện Pin Kiềm khô Alkiline 1,5V x4

 Thời gian chạy của Pin 12 tháng (10 lần/ngày)

 Kích thước khóa Thân ngoài: 28.5 (D) x 68.6 (W) x 320.7 (H) mm

 Thân trong: 37.0 (D) x 72.8 (W) x 306.6 (H) mm Ưu điểm của Khóa Điện Tử Yale vân tay YDM4109+

 Khóa này có thể mở bằng vân tay, mã số, chìa cơ, hoặc kết nối thông minh qua Bluetooth, Wifi, Remote, Z-wave, ZigBee.

 Khóa này sử dụng công nghệ nhận dạng vân tay sinh trắc học, chống sao chép, chống làm giả, không phụ thuộc góc quét.

 Khóa này có chức năng khóa cửa tự động, báo động khi có hiện tượng phá khóa, cậy cửa, hoặc nhiệt độ bên trong trên 60°C.

 Khóa này có chế độ khóa trái trong, khóa trái ngoài, đảm bảo an toàn hoặc riêng tư tuyệt đối.

 Khóa này có chức năng cài đặt mật mã một lần, mã số ảo, cảnh báo pin yếu, và nguồn khẩn cấp.

 Khóa này có khả năng tích hợp với hệ thống smarthome thông qua sóng Zwave & Zigbee.

 Khóa này có thiết kế hiện đại, chắc chắn, chống cháy nổ, phù hợp cho cửa gỗ, cửa kim loại

An ninh và bảo mật của khóa điện tử

Về mức độ an toàn của khóa điện tử so với khóa truyền thống:

 Khóa điện tử : Khóa điện tử có độ an toàn cao hơn nhiều so với khóa cơ truyền thống Khóa điện tử sử dụng công nghệ tiên tiến để xác định chính xác và nhanh chóng chủ nhân của khóa Công nghệ này có thể dựa trên vân tay, mật khẩu, thẻ từ, hoặc kết nối không dây như Bluetooth Ngoài ra, khóa điện tử còn được trang bị các tính năng bảo mật khác như mật khẩu một lần, chốt riêng tư, chốt an toàn trẻ em.

 Khóa truyền thống : Khóa truyền thống thường chỉ sử dụng chìa khóa cơ học để mở khóa, điều này có thể dễ dàng bị sao chép hoặc mất Ngoài ra, khóa truyền thống không có các tính năng bảo mật bổ sung như khóa điện tử.

Một số vấn đề về bảo mật thường gặp với khóa điện tử và cách khắc phục:

 Khóa không tự khóa cửa khi đóng : Điều này có thể do chế độ A/M, pin yếu hoặc giắc cắm không ổn định Bạn có thể thử chuyển máy sang chế độ tự động khóa, kiểm tra và thay pin nếu cần, hoặc kiểm tra và cắm lại giắc cắm.

 Đầu đọc vân tay bị chậm : Điều này có thể do sử dụng lâu ngày khiến đầu đọc bám bụi bẩn hoặc đang bị ẩm ướt Bạn có thể thử vệ sinh vị trí đọc vân tay bằng khăn vải mềm và khô.

 Báo xác nhận vân tay thành công nhưng không mở khóa : Điều này có thể do kết nối giữa bo mạch điện tử và motor bị lỗi Trong trường hợp này, bạn cần liên hệ với nhân viên kỹ thuật để được hỗ trợ.

 Báo nhận thẻ nhưng không mở được cửa : Điều này có thể do chốt khóa tay nắm bị tuôn răng làm cho khóa không mở được dù gạt tay nắm cửa.

 Khóa báo đã mở vân tay thành công nhưng cửa không mở : Điều này có thể do cửa phòng bị khóa hoặc chốt bị tắc.

 Khóa sẽ phát ra tiếng bíp liên tục : Điều này có thể do khóa sắp hết

Pin, đèn đỏ sẽ nhấp nháy, là dấu hiệu từ chức năng cảnh báo của khóa điện tử, cần phải thay pin mới.

Ứng dụng của khóa điện tử

 Ứng dụng trong văn phòng và cơ sở kinh doanh: Khóa điện tử thường được sử dụng trong các căn hộ, biệt thự, văn phòng và các cơ sở kinh doanh Chúng giúp tăng cường an ninh và tiện ích cho người dùng.

 Ứng dụng trong hệ thống kiểm soát ra vào : Khóa điện tử thường được sử dụng trong các hệ thống kiểm soát ra vào để quản lý và theo dõi người ra vào Điều này đặc biệt hữu ích trong các môi trường như văn phòng, nhà máy, và các cơ sở giáo dục.

 Ứng dụng trong các hệ thống an ninh thông minh : Khóa điện tử có thể được tích hợp vào các hệ thống an ninh thông minh Chúng có thể được điều khiển từ xa và cung cấp thông báo tức thì nếu có bất kỳ sự cố nào.

 Ứng dụng trong các hệ thống nhà thông minh : Khóa điện tử cũng có thể được tích hợp vào các hệ thống nhà thông minh Chúng có thể được điều khiển từ xa thông qua ứng dụng di động, cho phép người dùng mở khóa hoặc khóa cửa từ bất kỳ đâu.

 Ứng dụng trong các hệ thống khách sạn : Khóa điện tử được sử dụng rộng rãi trong ngành khách sạn Chúng cho phép khách hàng tự check-in và check-out mà không cần đến quầy lễ tân.

 Ứng dụng trong các hệ thống tủ điện : Khóa điện tử còn được sử dụng để khóa các tủ điện, giúp bảo vệ an toàn cho cả người sử dụng và các thiết bị bên trong.

Tương lai của khóa điện tử

Tương lai của khóa điện tử được dự đoán sẽ phát triển mạnh mẽ với nhiều tiến bộ công nghệ:

 Phổ biến rộng rãi : Khóa điện tử ngày càng được nhiều người sử dụng, thay thế cho khóa cơ truyền thống Sự lựa chọn sử dụng khóa điện tử thay vì khóa chìa truyền thống đã phổ biến rộng rãi và tương lai gần sẽ là xu thế tất yếu.

 Cải tiến công nghệ : Các công nghệ tiên tiến như công nghệ nhận dạng vân tay, công nghệ thẻ từ, công nghệ mật khẩu, và công nghệ điều khiển từ xa sẽ tiếp tục được cải tiến và phát triển.

 Tích hợp vào hệ thống nhà thông minh : Khóa điện tử có thể được tích hợp vào các hệ thống nhà thông minh, cho phép người dùng mở khóa hoặc khóa cửa từ bất kỳ đâu thông qua ứng dụng di động.

 Ứng dụng rộng rãi : Khóa điện tử sẽ được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ nhà ở, văn phòng, khách sạn, đến các cơ sở giáo dục và nhà máy.

 Tiềm năng thị trường : Dù mới xuất hiện gần đây và chỉ chiếm trên

1% thị trường khóa, nhưng khóa điện tử đã hứa hẹn tiềm năng phát triển trong thời gian tới.

THIẾT KẾ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2.1.Sơ đồ khối

Giới thiệu linh kiện

CD 4017BE là một vi mạch đếm CMOS 10 bit, được xây dựng từ các mạch Mosfet và dùng cho các ứng dụng đến nhỏ IC đếm có ngõ vào là xung clock và có 10 đầu ra Bộ đếm từ 0 đến 10 bằng cách bật lần lượt 10 đầu ra của cạnh dương cung clock

Sơ đồ chân của IC 4017 CD4017BE được thiết kế với 16 chân, trong đó có 11 chân đầu ra, 5 chân dùng để cấp nguồn và điều khiển IC Dưới đây là chi tiết các chân của CD 4017BE.

Hình 2.3.Sơ đồ các chân của CD 4017BE

Số chân Tên chân Mô tả

1 Output 5 Giá trị số đếm là 5 thì chân sẽ có mức logic 12 Output 1 Giá trị số đếm là 1 thì chân sẽ có mức logic 13 Output 0 Giá trị số đếm là 0 thì chân sẽ có mức logic 14 Output 2 Giá trị số đếm là 2 thì chân sẽ có mức logic 1

5 Output 6 Giá trị số đếm là 6 thì chân sẽ có mức logic 1 6 Output 7 Giá trị số đếm là 7 thì chân sẽ có mức logic 1 7 Output 3 Giá trị số đếm là 3 thì chân sẽ có mức logic 1

9 Output 8 Giá trị số đếm là 8 thì chân sẽ có mức logic 1 10 Output 4 Giá trị số đếm là 4 thì chân sẽ có mức logic 1 11 Output 9 Giá trị số đếm là 9 thì chân sẽ có mức logic 1

12 Carry Out Chân này có mức logic 1 khi số đếm vượt qua giá trị 10.

13 Enable Chân kích hoạt tích cực mức thấp Khi nó ở mức cao, mạch sẽ không nhận được tín hiệu của xung clock và bộ đếm sẽ không đếm Và ngược lại.

14 Clock Là tín hiệu đầu vào xung clock Ở mỗi xung cạnh dương của xung clock, giá trị bộ đếm được tăng thêm 1.

15 Reset Khởi động lại bộ đếm về 0

16 Vcc Chân nguồn đầu vào

Các đặc tính của CD 4017BE

 Bộ đếm CMOS có 16 chân, tần số hoạt động cao.

 Hỗ trợ 10 chân đầu ra được giải mã.

 Đầu vào xung clock có mạch Schmitt trigger nên không có giới hạn thời gian tăng giảm tín hiệu.

 Dải điện áp hoạt động là từ 3V đến 15V Tuy nhiên, ở điều kiện hoạt động bình thường nên sử dụng điện áp + 5V.

 IC 4017 tương thích chuẩn logic TTL.

 Tốc độ hoạt động trung bình thường 5MHz, xung nhịp tối đa là 5.5Mhz

 Có nhiều package 16 chân PDIP, GDIP, PDSO CD 4017BE có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:

 Mạch ma trận đèn LED

 Các ứng dụng và dự án điều khiển LED

 Ứng dụng CD 4017BE trong đếm nhị phân hoặc bộ giải mã nhị phân

 Phép đếm chia hết cho N

 Ứng dụng trong điện tử công nghiệp và y tế

2.2.2 Điện trở 10K/ 4k7/ 1K. Điện trở, hay còn gọi là Resistor, là một linh kiện điện tử thụ động gồm 2 tiếp điểm kết nối Nó thường được dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor. Điện trở được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó Công thức tính điện trở là:

 R: là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).

 U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V).

 I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A). Điện trở càng lớn thì khả năng dẫn điện càng kém Khi vật dẫn cản trở dòng điện, năng lượng dòng điện bị chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, ví dụ như nhiệt năng.

Khả năng giảm dòng điện của điện trở được gọi là điện trở suất và được đo bằng đơn vị ohms (đơn vị điện trở).

Trong mạch này nhóm em sử dụng điện trở 1 điện trở 10k, 1 điện trở 4k7, và 2 điện trở 1k.

Thông số kỹ thuật: Điện trở 10k

 Nhiệt độ hoạt động : -55°C đến 155°C

 Linh kiện xuyên lỗ : 0.5mm

 Loại : Điện trở cố định.

 Nhiệt độ hoạt động : -55°C đến 155°C

 Linh kiện xuyên lỗ : 0.5mm

 Loại : Điện trở cố định.

 Nhiệt độ hoạt động : -55°C đến 155°C

 Linh kiện xuyên lỗ : 0.5mm

 Loại : Điện trở cố định.

Công dụng của điện trở:

 Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp.

 Phân cực cho bóng bán dẫn.

 Tham gia vào các mạch tạo dao động RC

Cách đọc trị số điện trở: Đối với điện trở 4 vạch màu:

 Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

 Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở Đối với điện trở 5 vạch màu:

 Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

 Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

 Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Hình 2.7 Bảng vạch màu của điện trở

Diode là một linh kiện điện tử bán dẫn chỉ cho phép dòng điện chạy theo một chiều Diode được chế tạo bởi hai lớp bán dẫn loại P và loại N được tiếp xúc với nhau Một cực của diode đấu với lớp P được gọi là Anode, cực còn lại đấu với lớp N được gọi là Cathode Diode có thể dùng để chuyển đổi các tín hiệu điện từ đổi từ AC sang DC.

Trong mạch này em sử dụng Diode 1N4007

Diode 1N4007 là một diode silicon phổ biến và nổi tiếng trong nhiều năm và nó được sản xuất bởi một số nhà sản xuất linh kiện điện tử 1N4007 là một thiết bị điện tử chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng, ví dụ như đường một chiều mà xe cộ chỉ có thể đi theo một chiều hoặc một hướng Trong đề tài này diot 1N4007 công dụng cho dòng điện ngỏ ra củaCD4017BE chạy theo một hướng và tránh chạy ngược lại.

Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối N Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống) Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa.

Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).

 Loại diode: Diode ứng dụng chung chỉnh lưu silicon

 Dòng điện thuận trung bình: 1A

 Dòng điện thuận đỉnh không lặp lại: 30A

 Nhiệt độ lưu trữ và hoạt động trong khoảng: -55 độ C đến 175 độ C

Sơ đồ chân cực âm dương của 1N4148

Hình 2.9 Sơ đồ chân cực của 1N4007

1N4007 có hai đầu với Anode (tích điện dương) và Cathode (tích điện âm).

Dựa trên cách kết nối cực dương và cực âm mà diode có 2 trạng thái.

 Cực anode: Mang điện tích dương và dòng điện luôn đi vào cực cathode.

 Cực cathode: Mang điện tích âm và dòng điện luôn đi ra cực cathode. Ứng dụng

 1N4007 có thể được dùng trong nhiều loại mạch hiện nay Nó thường được dùng để chỉnh lưu và cũng có thể được sử dụng trong bất kỳ mạch nào cần chặn xung điện áp hoặc điện áp.

 Dùng trong bộ chỉnh lưu nguồn.

 Các ứng dụng diode flyback.

 Ứng dụng trong hệ thống nhúng chuyển mạch.

 Dùng trong các mạch bảo vệ.

Led là viết tắt của Light-emitting diode, có nghĩa là Diode phát sáng hoặc

Diode phát quang LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N LED có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Mỗi điểm LED có chứa một diode cực nhỏ, nhờ sự vận động của các electron mà có khả năng phát sáng

 Bóng LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N Đèn LED được hình thành từ 5 phần cơ bản:

 Lăng kính: Ánh sáng từ đèn LED là loại ánh sáng có hướng, phát ra ở nửa trên của bóng đèn Một số loại bóng LED có thể chỉnh được góc phân bố rộng, hẹp khác nhau Lăng kính dùng để thay đổi góc chiếu sáng, là thứ đảm bảo sự lan truyền và hạn chế tổn thất trong hiệu năng của ánh sáng.

 Chip LED: Là phần phát ra ánh sáng

 Lớp bề mặt: Là lớp kim loại PCB dùng để gắn chip LED

 Lớp tiếp xúc: Là phần được sử dụng từ keo hoặc dầu mỡ, nhằm tăng tối đa tiếp xúc khi lớp bề mặt được gắn vào phần tản nhiệt.

 Phần tản nhiệt: có 2 loại đó là tản nhiệt bị động và chủ động, là các vây kim loại hoặc quạt, dùng để tiêu tán nhiệt và lưu thông không khí

Nguyên lý hoạt động

Hình 2.17 Mô phỏng nguyên lý hoạt động khóa điện từ qua mạch đếm 10 bit dùng IC4017

CD4017BE là IC đếm thập phân có 10 đầu ra, cứ mỗi khi chân CLK được kéo lên mức cao thì lần lượt các chân ngõ ra từ Q0 – Q9 sẽ lên mức cao Chân MR là chân RESET mức cao, nghĩa là khi làm việc thì phải đưa chân này xuống mức thấp, khi muốn reset IC thì đưa chân này lên mức cao

Khi mới cấp điện cho mạch, IC được reset, đầu ra đầu tiên Q0 của IC đếm4017 có mức cao (các đầu ra còn lại từ Q1 đến Q9 sẽ ở mức thấp) và chân này được nối với phím số 9 (mã số đầu tiên trong dãy mã số 986547) và chân còn lại của phím 9 sẽ được nối với chân CLK của IC đếm 4017.

Khi bấm đúng mã đầu tiên nút nhấn 9 sẽ nối chân Q0 với CLK tức là đưa chân CLK lên mức cao IC lúc này sẽ dịch mức cao sang ngõ ra Q1 và tiếp tục chờ.

Theo sơ đồ mạch thì chân Q1 được nối với phím 8 (mã số thứ 2 trong dãy mã số 986547) nếu phím 8 được nhấn IC sẽ tiếp tục dịch mức cao sang các ngõ ra còn lại

Khi phím 7 được bấm (mã số cuối cùng trong dãy mã số 986547) ngõ ra Q6 được đưa lên mức cao 12VDC, làm cho transistor dẫn điện và kích hoạt Relay để mở khóa chốt điện từ.

Nếu trong quá trình bấm mã, ta bấm vào những nút không có trong mật mã như nút 0, 1, 2, 3,… Nút bấm sẽ nối 12V với MR làm reset IC và chúng ta phải bấm lại từ đầu.

Nếu bấm vào các số 9, 8, 6, 5, 4, 7 nhưng không theo thứ tự thì không cũng không thể kích được khóa chốt điện từ và không mở được cửa.

Vậy nên các phím sẽ nối với các chân Q0 – Q5 qua 1 con diode (để tránh điện áp ngược) và chân CLK.

Password có thể tùy chỉnh tối đa đến 10 chữ số Trong đề tài này, mạch khóa số của em được thiết kế với password là 986547

MÔ PHỎNG KHÓA ĐIỆN TỬ TRÊN PROTEUS

Kết quả chạy thử

Hình 3.1 Kết quả mô phỏng mạch qua protues

Sơ đồ mạch in cho mạch mô phỏng

Thiết kế mạch in trên protues

Hình 3.2 Mạch in được thể hiện trên PCB layout

Bên cạnh đó, ta còn có thể xem qua mạch in 3D Visualized

CHẾ TẠO VÀ KIỂM THỬ 4.1 Chế tạo mạch khóa điện từ

Căn đo kích thước

Căn chỉnh khoảng cách chiều dài, chiều rộng cho phù hợp với giấy bóng in mạch khóa điện từ, sau đó dùng dao mica cắt phíp đồng.

Hình 4.1 Căn đo kích thước phíp đồng

Ủi giấy bóng in mạch khóa điện từ lên phíp đồng

Căn chỉnh giấy bóng in mạch, úp mặt có hình mạch in lên trên mặt đồng của phíp đồng sao cho cảm thấy phù hợp rồi tiến hành lấy bàn là chỉnh lên nhiệt độ cao nhất ủi đến khi thấy màu của giấy bóng có màu sẫm lên.

Hình 4.2 Ủi giấy bóng in mạch lên phíp đồng

Kiểm tra mạch in trên phíp đồng

Tiến hành kiểm tra xem mạch in trên phíp đồng có bị đứt đoạn hay không

Nếu có lấy bút dạ tô đậm nối liền phần đứt đoạn với đường mạch đồng.

Hình 4.3 Kiểm tra mạch in, dùng bút dạ liền nét mạch

Tiến hành rửa mạch

Dùng xô chậu bỏ FeCl3 vào rồi thêm nước ( có thể dùng nước nóng để rửa mạch nhanh hơn) Sau đó lắc đều cho đến khi ta thấy được đường mạch đồng, các phần không phải là mạch được in lên sẽ được rửa đi, còn lại phần nhựa trong màu vàng xanh.

Đánh mạch

Sau khi in mạch xong, ta dùng giấy nhám hoặc miếng chùi xoong nồi đánh mạch, loại bỏ đi phần mực sẫm màu bảo vệ đường mạch ta cần khi rửa mạch Sau đó rửa qua nước sạch.

Hình 4.5 Đánh mạch bằng giấy nhám và rửa qua nước sạch

Kiểm tra thông mạch

Dùng đồng hồ vạn năng điện tử kiểm tra thông mạch để đảm bảo cho việc hàn linh kiện vào mạch sẽ hoạt động.

Hình 4.6 Kiểm tra thông mạch

Hàn linh kiện vào mạch

Ta tiến hành hàn linh kiện vào mạch bằng mũi hàn điện tử, dùng cuộn thiếc và nhựa thông, hàn các chân linh kiện vào phần mạch đồng

Hình 4.7 Hàn các chân linh kiện

Kiểm thử sản phẩm

Tiến hành cấp nguồn bằng adapter 12VDC vào cổng nguồn domino 2P, khi chưa nhập mật khẩu hay nhập mật khẩu sai, chốt khóa điện từ ở trạng thái mở (chốt cửa mở ra).