đồ án khóa cửa điện tử sử dụng vi điều khiển

ĐỜ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BAN LIÊN THÔNG Độc lập – Tự – Hạnh phúc Bình Dương, ngày tháng năm 2013 BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ LIÊN THÔNG (Của giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: NGUYỄN BÁ ĐƠNG MSSV: 10910005 Đề tài: Khóa cửa điện tử sử dụng vi điều khiển Giảng viên hướng dẫn: Ths NGŨN QUANG CHUNG Nội dung đồ án tốt nghiệp: + Tìm hiểu loại khóa cửa điện tử + Thiết kế, thi cơng khóa cửa điện tử dùng bàn phím số Nhận xét giảng viên hướng dẫn: Đánh giá đồ án đạt loại: Điểm soá: Điểm chữ: GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG BAN LIÊN THÔNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Bình Dương, ngày tháng năm 2013 BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ LIÊN THÔNG (Của giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: NGUYỄN BÁ ĐƠNG MSSV: 10910005 Đề tài: Khóa cửa điện tử sử dụng vi điều khiển Giảng viên phản biện: Nội dung đồ án tốt nghiệp: + Tìm hiểu loại khóa cửa điện tử + Thiết kế, thi cơng khóa cửa điện tử dùng bàn phím số Nhận xét giảng viên phản biện: Đánh giá đồ án đạt loại: Điểm số: Điểmchữ: GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN SVTH: NGUYỄN BÁ ĐƠNG MSSV: 10910005 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG BAN LIÊN THÔNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Bình Dương, ngày tháng năm 2013 BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ LIÊN THÔNG (Của giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: NGUYỄN BÁ ĐƠNG MSSV: 10910005 Đề tài: Khóa cửa điện tử sử dụng vi điều khiển Giảng viên phản biện: Nội dung đồ án tốt nghiệp: + Tìm hiểu loại khóa cửa điện tử + Thiết kế, thi cơng khóa cửa điện tử dùng bàn phím số Nhận xét giảng viên phản biện: Câu1: Câu2: Đánh giá đồ án đạt loại: Điểm số: Điểmchữ: GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN SVTH: NGUYỄN BÁ ĐƠNG MSSV: 10910005 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG LỜI NÓI ĐẦU  Như biết, cơng trình xây dựng, cấu thành nhiều yếu tố, ổ khóa cửa phận nhỏ so với tồn cơng trình quan trọng Khóa cửa khơng giới hạn khoảng khơng gian bên bên ngồi, mà cịn phận tạo nên an toàn bên bên ngồi.Vì cơng trình khóa cửa trở thành người bạn trung thành ln bảo vệ tính mạng, tài sản người thân yêu bạn Khóa cửa góp phần tạo nên tổ ấm hạnh phúc Trong đợt tốt nghiệp Em nhận đề tài “KHĨA CỬA ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN”.Hơm nay,em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp theo thời gian qui định nhà trường Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu Nhà Trường quý Thầy-Cô, bạn bè tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Đặc biệt em cảm ơn Thầy ThS NGUYỄN QUANG CHUNG nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ định hướng cho em việc thực đồ án hoàn thành thời gian quy định Thời gian thực đồ án tốt nghiệp có hạn kiến thức em cịn nhiều hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong đóng góp bảo quý Thầy-Cô để đồ án em hồn chỉnh Bình Dương ,Ngày 14 tháng 04 năm 2013 Sinh viên thực SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG Nguyễn Bá Đơng MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lịch sử hình thành phát triển khóa cửa: 1.2 Tìm hiểu số loại khóa cửa thị trường .11 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC LOẠI LINH KIỆN TRONG ĐỀ TÀI 2.1 Khái quát yêu cầu ht khóa cửa tự động dùng vi xử lý .15 2.2 Cấu trúc hệ thống …… 16 2.3 Giới thiệu linh kiện hệ thống 16 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ THI CƠNG 3.1 Phương án thiết kế 43 3.2 Cấu trúc phần cứng hệ thống 43 3.3 Cấu trúc phần mềm hệ thống 52 3.4 Chương trình nạp vào vi xử lý 89S52 61 3.5 Thi công hệ thống .85 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM - ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG – HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 4.1 Kết thực nghiệm 89 4.1 Ưu điểm nhược điểm mơ hình đồ án .90 4.1 Hướng phát triển đề tài 91 SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG BẢNG TĨM TẮT CÁC HÌNH ẢNH CĨ TRONG ĐỒ ÁN Số tt 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Số hình Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 SVTH: NGUYỄN BÁ ĐƠNG Diễn giải Khóa then cài Khóa dây xích Khóa chốt Khóa dạng ổ Khóa điện tử Cơ chế mở khóa Hình ảnh số loại khóa Khóa cửa vân tay Khóa cửa thẻ từ Khóa cửa cách nhận diện võng mạc Khóa cửa mật mã số Các khối hệ thống Sơ đồ bàn phím Mạch LCD Mạch nguyên lý L7805 Sơ đồ chân IC LMD18200T Hình ảnh động Sơ đồ khối 89S52 Sơ đồ chân 89S52 Sơ đồ Reset Sơ đồ X1, X2 Sơ đồ khối hệ thống Hình ảnh bàn phím 4x4 Sơ đồ nguyên lý bàn phím LCD TC 1602A Sơ đồ ngun lý hình hiển thị Cịi Sơ đồ ngun lý cịi báo động MSSV: 10910005 Trang ĐỜ ÁN TỐT NGHIỆP 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 40 Hình 3.19 41 42 43 44 45 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Hình 4.1 46 Hình 4.2 GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG Transistor C828 Động chiều Sơ đồ nguyên lý điều khiển motor Bình acquy 12VDC IC 89S52 Sơ đồ nguyên lý vi xử lý 89S52 Lưu đồ giải thuật chương trình Lưu đồ giải thuật chương trình đóng cửa Lưu đồ hoạt động mở cửa hệ thống Lưu đồ hoạt động đổi mã hệ thống Mạch in bàn phím, LCD, cịi báo, đèn báo Mạch chế tạo bàn phím, LCD, cịi báo, đèn báo Mạch in xử lý trung tâm mạch nạp Mạch Ché tạo xử lý trung tâm mạch nạp Mạch chấp hành Mạch chế tạo mạch chấp hành Mơ hình tổng thể thực tế Mơ hình tổng thể mặt trước mặt sau thực tế BẢNG TÓM TẮT CÁC LOẠI BẢNG CÓ TRONG ĐỒ ÁN Số tt Số bảng Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG Diễn giải Chức chân ghép nối chi tiết LCD TC 1602A – 89C51 mã lệnh điều khiển LCD TC 1602A Chức chân LMD18200T Chức chân 89S52 MSSV: 10910005 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10 11 Bảng 2.5 Bảng 2.6 Bảng 2.7 Bảng 2.8 Bảng 2.9 Bảng 2.10 Bảng 2.11 GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG Bảng đồ nhớ Data bên Chip 89S52 Bảng trạng thái ghi Bảng Bank Bảng tóm tắt ghi IP Bảng tóm tắt ghi IE Bảng loại cờ ngắt Bảng loại vector ngắt CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lịch sử hình thành phát triển khóa cửa Để có khóa cửa ngày hơm nay, khóa cửa trải qua nhiều giai đoạn phát triển, tóm lược qua cột mốc sau: 1.1.1 Then cài Đó phận thường làm gỗ kim loại dùng để cài chặt mặt sau cánh cửa tựa hai bờ vai cửa SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG Hình 1.1 Khóa then cài 1.1.2 Dây xích Đó sợi dây thường làm kim loại, có tác dụng quấn giữ chặt cánh cửa lại (để giữ cửa khỏi mở cách mấu điểm cuối sợi dây với móc nằm mặt sau cánh cửa) Hình 1.2 Khóa dây xích 1.1.3 Chốt Là hình thức biến thể then cài dây xích Đó hình dẹp kim loại gắn cánh cửa, để giữ cửa khỏi mở cách chốt (cài) vào khung bao cửa Đỉnh cao chốt cửa chốt âm vừa đạt độ an toàn cao vừa thẩm mỹ SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG Hình 1.3 Khóa chốt Ghi chú: Khuyết điểm lớn loại (then cài, dây xích, chốt nổi…) khóa mặt cánh cửa ( có người bên trong) 1.1.4 Khóa truyền thống Những khóa cửa đời đơn giản thường làm gỗ (loại tốt) với hệ chìa chữ L đơn giản dễ chòi Khi vật liệu kim loại phát triển ổ khóa cửa chuyển qua làm kim loại (đồng, thau, Inox, Atimon, nhôm…) đa dạng kiểu dáng, hoa văn màu sắc, lại ta phân biệt giai đoạn phát triển thơng qua hệ chìa Hình 1.4 Khóa dạng ổ 1.1.5 Khóa đại – khóa điện tử Ngày với tiến ngành kỹ thuật điện, điện tử… cịn thấy loại khóa khơng dùng loại chìa truyền thống SVTH: NGUYỄN BÁ ĐƠNG MSSV: 10910005 Trang 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG mov P1,A call HIENTHI Acall delay djnz R0,K11 mov A,#0C0h ;dua tro ve dong thu acall GUILENH Acall delay mov R1,#30h mov R2,#11 L8: mov @R1,#00h ;dua gia tri cac dia chi tu 30h ve #00 djnz R2,L8 mov R1,#30h mov R2,#11 mov 72H,#00 mov R6,#0FFh JMP QUETPHIM NHAP_LAI_MA_MOI:mov A,#01h mov A,#01h acall GUILENH mov R0,#16 mov R1,#00h K15: SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 78 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG MOV A,R1 K16 : acall NHAPLAIMAMOI ;=>hien thi "NHAP LAI MA MOI" mov P1,A Acall HIENTHI Acall delay djnz R0,K15 mov A,#0C0h acall GUILENH Acall delay mov R6,#0Feh JMP PHIM DADOIMA: mov R1,#50h mov R2,#11 L8A: mov @R1,#00h djnz R2,L8A MOV 50H,30H MOV 51H,31H MOV 52H,32H MOV 53H,33H MOV 54H,34H SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 79 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG MOV 55H,35H MOV 56H,36H MOV 57H,37H MOV 58H,38H MOV 59H,39H mov A,#01h acall GUILENH mov R0,#10 mov R1,#00h K13 : MOV A,R1 K14 : acall DA_DOI_MA mov P1,A Lcall HIENTHI Acall delay djnz R0,K13 Acall delay mov A,#0C0h acall GUILENH mov R5,#0FFh ; NHAN BIET SAU KHI DOI MA LAN JMP PHIM ****************************************** SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 80 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG LOCK: mov R0,#02 C1: SETB P0.7 ACALL DELAY CLR P0.7 ACALL DELAY1 DJNZ R0,C1 mov A,#01h acall GUILENH mov R0,#12 mov R1,#00h K7: MOV A,R1 K8: acall HIEN_LOCK mov P1,A Lcall HIENTHI call delay djnz R0,K7 mov A,#0C0h ;dua tro ve dong thu acall GUILENH SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 81 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG Acall delay setB P2.2 ;bat den clr P2.3 ;tat den xanh JMP PHIM ******************************************* BAODONG: mov R1,#30 K17: setB P2.0 setB P2.2 clr p2.3 Acall delay1 clr p2.0 clr p2.2 setB p2.3 Acall delay1 djnz R1,K17 clr p2.3 jmp PHIM ******************************************* ORG 700h SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 82 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG PHIM_0: DB 01H,02H,03H PHIM_1: DB 04H,05H,06H PHIM_2: DB 07H,08H,09H PHIM_3: DB ' ',00H,' ' HIEN_SAIMA: INC A movC A,@A+PC INC R1 ret so1: DB'SAI MA_NHAP LAI:' WELCOME: INC A movC A,@A+PC INC R1 ret so2: DB'WELCOME' DOIMA: INC A movC A,@A+PC INC R1 ret so3: DB'NHAP MA CU:' NHAPMAMOI: INC A movC A,@A+PC SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 83 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG INC R1 ret so4: DB'NHAP MA MOI:' NHAPLAIMAMOI: INC A movC A,@A+PC INC R1 Ret so5: DB'NHAP LAI MA MOI:' NHAP_MA: INC A movC A,@A+PC INC R1 Ret so6: DB'XIN MOI NHAP MA:' HIEN_LOCK: INC A movC A,@A+PC INC R1 Ret so7: DB'CUA DA KHOA' ' DA_DOI_MA: INC A movC A,@A+PC SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 84 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG INC R1 Ret so8: DB'DA DOI MA' END 3.6Thi công hệ thống 3.6.1 Các yêu cầu đặt cho thi công mạch in Mạch thiết kế phần mềm orcad SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 85 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG Boar mạch làm chất liệu sợi, in lớp không phủ xanh Các đường nét mạch thiết kế cách hài hòa, bảo đảm kết nối tốt linh kiện, tăng vẻ mỹ quan cho boar mạch 3.6.2 Các yêu cầu đặt cho thi cơng mơ hình thực tế Mơ hình thực tế phải bảo đảm tính tính an tồn cho hệ thống, thiết bị phải bố trí cho tiết kiệm không gian nhất, dễ dàng thao tác thay thiết bị hư hỏng sau Có khơng gian dự phòng để mở rộng cho tương lai phát triển thêm chức hệ thống 3.6.3 Sơ đồ bàn phím, LCD, cịi báo, đèn báo 3.5.3.1 Mạch in: Hình 3.18 Mạch in mạch bàn phím, LCD, cịi báo, đèn báo 3.5.3.2 Mạch chế tạo: SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 86 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG Hình 3.19 Mơ hình thực tế mạch bàn phím, LCD, cịi báo, đèn báo 3.5.4 Sơ đồ mạch in xử lý trung tâm mạch nạp: 3.5.4.1 Mạch in: Hình 3.20 Mạch in mạch xử lý trung tâm mạch nạp 3.5.4.2 Mạch chế tạo: SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 87 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG Hình 3.21 Mơ hình thực tế mạch xử lý trung tâm mạch nạp 3.5.5 Sơ đồ mạch chấp hành: 3.5.5.1 Mạch in: Hình 3.22 Mạch in mạch chấp hành SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 88 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.5.5.2 GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG Mạch chế tạo: Hình 3.23 Mơ hình thực tế mạch chấp hành SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 89 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM - ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG – HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 4.1 Kết thực nghiệm: Sau thời gian nghiên cứu, tiến hành làm mơ bên nhằm đánh giá tính khả quan đồ án Mơ hình thi cơng chất liệu ván MDF vừa bảo đảm chất lượng vẻ mỹ quan mô hình Chất liệu dễ dàng kiếm mua thị trường Cánh cửa cố định bỡi lề sắt hình vẽ Hình 4.1 Mơ hình thực tế SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 90 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG Mặt trước Mặt sau Hình 4.2 Mơ hình thực tế mặt trước – mặt sau 4.2 Ưu điểm nhược điểm mơ hình đồ án: 4.2.1 Ưu điểm: • Hiển thị đầy đủ, rõ nét ký tự yêu cầu hình • Đèn LCD đèn bàn phím tự động +Bật đèn có phím bấm +Sau khoảng thời gian 10s, khơng có phím bấm đèn tự tắt • Bàn phím linh hoạt • Có thể thay đổi mật • Mật đạt tối đa 10 số • Đóng / Mở cửa mức tin cậy cao, xác, có đèn LED báo trạnh thái cửa +Khi cửa mở đèn LED xanh báo sáng +Khi cửa đóng đèn LED đỏ báo sáng • Có cịi báo động nhập sai lần, hạn chế tình trạng đột nhập trái phép phá hoại hệ thống SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 91 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths NGUYỄN QUANG CHUNG • Chng báo động lớn, kéo dài khoảng 20s 4.2.2 Nhược điểm: • Thỉnh thoảng hệ thống bị treo xử lý u cầu khơng kịp nhanh chóng tự động khơi phục lại trạng thái sẵn sàng • IC89S52 hay bị nhiễu 4.3 Hướng phát triển đề tài: • Nghiên cứu linh kiện có mạch theo hướng thay linh kiện khác chất lượng tốt hơn, mạch gọn nhẹ, linh hoạt • Tích hợp thêm số chức kèm theo mạch báo cháy, báo gas bị rò rỉ… SVTH: NGUYỄN BÁ ĐÔNG MSSV: 10910005 Trang 92 ... 10910005 Đề tài: Khóa cửa điện tử sử dụng vi điều khiển Giảng vi? ?n phản biện: Nội dung đồ án tốt nghiệp: + Tìm hiểu loại khóa cửa điện tử + Thiết kế, thi cơng khóa cửa điện tử dùng bàn phím... Diễn giải Khóa then cài Khóa dây xích Khóa chốt Khóa dạng ổ Khóa điện tử Cơ chế mở khóa Hình ảnh số loại khóa Khóa cửa vân tay Khóa cửa thẻ từ Khóa cửa cách nhận diện võng mạc Khóa cửa mật mã... ngày tháng năm 2013 BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ LIÊN THÔNG (Của giảng vi? ?n phản biện) Họ tên sinh vi? ?n: NGUYỄN BÁ ĐƠNG MSSV: 10910005 Đề tài: Khóa cửa điện tử sử dụng vi điều khiển