noi dung Khóa số hiển thị LCD

jhbvcxcvbn

Khóa số hiển thị LCD Phần B NỘI DUNG 1 Khóa số hiển thị LCD Chương 1: GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG HỆ THỐNG Đây là một hệ thống đóng mở theo mã cho phép một số ít người có thể ra vào theo mã của họ. Nó có thể được áp dụng làm cửa ra vào của các hệ thống cần mang tính bảo mật, giới hạn số người ra vào như: Cửa ra vào cơ quan, nhà máy, các khu quan trọng . Trên cơ sở đó, hệ thống phải đảm bảo được hai yêu cầu cơ bản sau: -Tính an toàn: phải có chức năng bảo mật. -dễ sử dụng:có đầy đủ hướng dẫn để người dùng sử dụng Do đó chúng em đã đưa ra yêu cầu một hệ thống có chức năng đóng mở như sau: 1.1Chức năng hệ thống: • Hệ thống quản lí một số mã ứng với một số người được cho phép ra vào ở của này và hoạt động trên cơ sở các mã này. • Mã sử dụng các chữ số từ 0->9 • Độ dài của mã từ 1->10 chữ số • Hệ thống giao tiếp với người sử dụng thông qua một bàn phím điều khiển và hiển thị trên màn hình . • Bàn phím gồm các phím số 0-9 và các phím chức năng: Set, Enter, backspace(). • Khi bắt đầu , người sử dụng được yêu cầu nhập mã: • Nếu chọn enter: o Hệ thống so sánh mã vừa nhập với code . o Nếu mã đúng: cửa sẽ mở(mô phỏng trên mạch bằng việc bật hay tắt đèn LED xanh) o Nếu mã sai: yêu cầu nhập lại. Nếu nhập mã sai 3 lần liên tiếp chuông sẽ báo động. (mô phỏng trên mạch bằng việc bật hay tắt đèn LED đỏ) • Nếu chọn set: Kiểm tra xem mã cũ có đúng hay không. -Nếu mã đúng: cho phép thay đổi mã bằng cách nhập vào mã mới và xác nhận đúng mã này một lần nữa. -Nếu mã sai: không có hiện tượng gì cả. Nếu nhập mã sai ba lần liên tiếp chuông sẽ báo động. • Trong quá trình nhập mã, nếu có nhầm lẫn có thể nhập lại bằng cách sử dụng nút Backspace() 1.2. Phân tích hệ thống : 2 Khóa số hiển thị LCD 1.2.1.Khả năng đáp ứng yêu cầu của hệ thống: Hệ thống giao tiếp với người sử dụng chỉ bằng bàn phím và hiển thị do vậy nó hạn chế được tác động của người sử dung vào nội dung bên trong của khoá. Thêm vào đó là khả năng báo động khi nhập ba mã sai liên tiếp làm cho hệ thống có tính an toàn cao. Mỗi người có một mã riêng. Nếu nghi ngờ lộ mã, người dùng có thể thay đổi mã theo mong muốn. Nhờ đó mà khả năng bảo mật của hệ thống cũng tăng cao. 1.2.2. Phân tích hệ thống: Do giới hạn của yêu cầu, chúng em chỉ tập trung vào thiêt kế phần mạch điện tử để điều khiển hệ thống này. Theo yêu cầu đưa ra, hệ thống gồm 3 khối cơ bản: • Khối bàn phím: cần 13 nút gồm: - Các nút số từ 0-9 - Các nút chức năng: enter, set, <--. - Sử dụng các phím bấm tự nhả để nhập vào. • Khối mạch xử lí: Xử lí các hoạt động đã nêu ở yêu cầu hệ thống. • Khối hiển thị: Giúp cho việc giao tiếp với người sử dụng trở nên dễ dàng hơn người sử dụng biết mình đang thực hiện thao tác gì với cửa. 1.3.Lựa chọn phần cứng: Trên cơ sở các yêu cầu đã đặt ra và các phân tích sơ bộ, từng khối đều có các phương án giải quyết như sau: 1.3.1. Khối bàn phím: Bàn phím gồm các nút. Mỗi nút là một bộ phận đóng mở bằng cơ khí. Các mã của bàn phím tạo ra có thể được tạo ra trực tiếp hoặc bằng phép quét hàng và quét cột. Số đầu dây ra từ bàn phím phải phù hợp với đầu vào của mạch xử lí. Đồng thời với càng ít dây thì khả năng ổn định của bàn phím càng tăng. Bố trí thành 4 hàng và 4 cột: • Số đầu ra từ bàn phím là 8 dây. • Số phím cần sử dụng là 13 • Còn dư 3 nút để mở rộng chức năng trong tương lai. 1.3.2 Khối hiển thị: Yêu cầu đặt ra đối với khối hiển thị là thân thiện với người sử dụng. Dùng LCD. • Ưu điểm: Hiển thị rõ ràng có kèm theo chỉ dẫn. 3 Khối bàn phím Khối vi xử lý Khối hiển thị Khóa số hiển thị LCD Thay đổi nội dung linh hoạt.Xử lý lập trình đơn giản hơn LED7 thanh và ma trận điểm. • Nhược điểm: Giá thành đắt. 1.3.3 Mạch xử lí: Dùng vi điều khiển: • Ưu điểm: - Vi điều khiển có khả năng điều khiển linh hoạt theo mong muốn của người sử dụng dựa vào phần mềm được viết. - Khả năng thay đổi mã có thể thực hiện được. - Hệ thống đơn giản hơn nhiều, kích thức nhỏ. Hơn nữa sẽ giảm được độ kém ổn định do nhiều linh kiện gây ra. - Có thể thay đổi, thêm chức năng bằng cách thay đổi phần mềm. • Nhược điểm: - Chất lượng của hệ thống phụ thuộc vào chất lượng chương trình được nạp cho vi điều khiển. Từ yêu cầu của đề bài ta dự kiến dùng các chip vi điều khiển thuộc họ MCS-51 của Intel, mà cụ thể ở đây là dùng chip 8051 vì những lý do sau: • Thứ nhất 8051 thuộc họ MCS-51, là chip vi điều khiển. Đặc điểm của các chip vi điều khiển nói chung là nó được tích hợp với đầy đủ chức năng của một hệ VXL nhỏ, rất thích hợp với những thiết kế hướng điều khiển. Tức là trong nó bao gồm: mạch VXL, bộ nhớ chương trình và dữ liệu, bộ đếm, bộ tạo xung, các cổng vào/ra nối tiếp và song song, mạch điều khiển ngắt… • Thứ hai là, vi điều khiển 8051 cùng với các họ vi điều khiển khác nói chung trong những năm gần đây được phát triển theo các hướng sau: Giảm nhỏ dòng tiêu thụ. Tăng tốc độ làm việc hay tần số xung nhịp của CPU. Giảm điện áp nguồn nuôi. Có thể mở rộng nhiều chức năng trên chip, mở rộng cho các thiết kế lớn. Những đặc điểm đó dẫn đến đạt được hai tính năng quan trọng là: giảm công suất tiêu thụ và cho phép điều khiển thời gian thực nên về mặt ứng dụng nó rất thích hợp với các thiết kế hướng điều khiển. • Thứ ba là, vi điều khiển thuộc họ MCS-51 được hỗ trợ một tập lệnh phong phú nên cho phép nhiều khả năng mềm dẻo trong vấn đề viết chương trình phần mềm điều khiển. • Cuối cùng là, các chip thuộc họ MCS-51 hiện được sử dụng phổ biến và được coi là chuẩn công nghiệp cho các thiết kế khả dụng.Với sinh viên mới làm quen với VĐK thì 8051 có nhiều tài liệu tham khảo,đồng thời cũng sử dụng đơn giản nhất. Mặt khác, qua việc khảo sát thị trường linh kiện việc có được chip 8051 là dễ dàng nên mở ra khả năng thiết kế thực tế. 4 Khóa số hiển thị LCD Vì những lý do trên mà việc lựa chọn vi điều khiển AT89C51 của hãng Atmel, đây là vi điều khiển thuộc họ MCS-51. 1.3.4 Kết luận: Sau khi cân nhắc các phương án đã đưa ra, và khả năng phối hợp giữa các khối, chúng em chọn giải pháp: - Sử dụng bàn phím ma trận 4x4. - Khối hiển thị dùng LCD 2x16 HD44780 - Khối mạch xử lí dùng vi điều khiển AT89C51 5 Khóa số hiển thị LCD Chương 2: CHI TIẾT TỪNG KHỐI 2.1 Khối vi xử lý: 2.1.1 Tổ chức ngoại vi: - Chip: AT89C51 - Ghép nối màn hình LCD: 16x2 - Bàn phím ma trận 4x4 Ngoài ra còn: - LED báo hiệu chương trình đang chạy - Tín hiệu cho phép chạy được xử lý bằng cách dùng một nút ấn Reset hệ thống. - Tín hiệu báo động, mở cửa, đóng cửa được đưa ra led Sơ đồ khối của hệ thống như sau: Nhiệm vụ của khối xử lý trung tâm: • Đọc mã phím từ bàn phím để kiểm tra xem phím nào đã được ấn và thực hiện chức năng của phím đó. • Lưu giá trị của các mã để mở khóa. • Lưu các chương trình xử lý phím ấn: mở khóa, đổi mã, báo động… • Lưu chương trình điều khiển LCD. • Lưu chương trình 6 VI XU LY AT89C51 BÀN PHÍM 4 X 4 KHOI HIEN THI LCD 16 X 2 BÁO ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CỬA LED 1 LED 2 LED Lớn Khóa số hiển thị LCD 2.1.2 Chức năng của các chân của VĐK trung tâm: 33pF 33pF -Port 0:dùng để nhận dữ liệu đầu vào của mã bàn phím. P0 nối với điện trở kéo lên làm port nhận dữ liệu P0.0 cột 1 P0.1 2 P0.2 3 P0.3 4 P0.4 hàng 1 P0.5 2 P0.6 3 P0.7 4 -Port 3: giao tiếp 4 bit voi lcd 7 Vcc XTAL.1 XTAL.2 PSEN ALE EA RST Vss P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 18 19 12 MHz 40 32 AD7 33 AD6 34 AD5 35 AD4 36 AD3 37 AD2 38 AD1 39 AD0 8 7 6 5 4 3 2 1 28 A15 27 A14 26 A13 25 A12 24 A11 23 A10 22 A9 21 A8 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 17 16 15 14 13 12 11 10 RD WR T1 T0 INT1 INT0 TXD RXD 8051 29 30 31 9 20 Khóa số hiển thị LCD Chân P3.0 nối với D4 của lcd P3.1 D5 P3.2 D6 P3.3 D7 P3.4 P3.5 reset P3.6 P3.7 enable -Port 2: P2.6 bit lock P2.7 bit alarm -Chân số 9 nối với mạch reset, hoạt động ở mức High(1). -Chân số 18,19:nối với bộ dao động thạch anh,tụ 33p để tạo dao động cho vi AT89C51. XTAL1, XTAL2 là bộ tạo tín hiệu giữ nhịp với tần số được xác định bởi bộ cộng hưởng thạch anh được lắp thêm vào, tần số này xác định tốc độ làm của bộ vi điều khiển. Thông thường các lệnh được thực hiện bằng 1/12 tần số dao động của thạch anh Chọn thạch anh11.0 MHz 2 -Chân số 20: Vss nối đất -Chân số 31: EA Đóng vai trò quyết định xem vi điều khiển làm việc với chương trình bên trong hay bên ngoài. Trong mạch ta nối lên nguồn vì không sử dụng ROM bên ngoài -Chân số 40: Vdd nguồn dương( +5V) Lập trình cho 8051 bằng assembly dịch ra file hex bằng topview simulator 8 Khóa số hiển thị LCD 2.2 Khối phím số: Hệ thống sử dụng bàn phím 4x4 có giao diện như sau: Col1 col2 col3 col4 Các phím của bàn phím. Trong đó: Phím 0-9 dùng để nhập mã Các phím chọn chức năng: Enter :sau khi nhập mã nhấn enter để thực hiện  :xóa ký tự vừa nhập Set:thay đổi password 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 enter 0 set  Khóa số hiển thị LCD Nguyên lý hoạt động bàn phím: Ta giải mã bàn phím được tín hiệu có 8 bit Trong vi điều khiển ta lập trình nạp mã số dạng 8 bit như bàn phím mã hoá được vào lần lượt thanh ghi trong ROM. Ta đem so sánh mã bàn phím nhấn với mã được nạp. Để mở rộng ta có thể giải mã bàn phím về dạng phức tạp hơn để tính bảo mật được tốt hơn Keypad được nối với port 0 sử dụng điện trở kéo lên P0 nối với điện trở kéo lên làm port nhận dữ liệu P0.0 cột 1 P0.1 2 P0.2 3 P0.3 4 P0.4 hàng 1 P0.5 2 P0.6 3 P0.7 4 Bảng mã hóa trạng thái bàn phím .Phím Trạng thái khi ấn phím 1 1 0 0 0 0 0 0 1 2 1 0 0 0 0 0 1 0 3 1 0 0 0 0 1 0 0 4 0 1 0 0 0 0 0 1 5 0 1 0 0 0 0 1 0 6 0 1 0 0 0 1 0 0 7 0 0 1 0 0 0 0 1 8 0 0 1 0 0 0 1 0 9 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 set 0 0 0 1 1 0 0 0 enter 0 0 0 1 0 0 0 1  0 0 0 1 0 1 0 0 10 . Khóa số hiển thị LCD Phần B NỘI DUNG 1 Khóa số hiển thị LCD Chương 1: GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG HỆ THỐNG Đây là một hệ thống đóng mở theo mã cho phép một số. 0 0 0 1  0 0 0 1 0 1 0 0 10 Khóa số hiển thị LCD 2.3. Khối hiển thị LCD: Với các ưu điểm như: tiêu thụ dòng thấp, hiển thị được hình ảnh/ký tự linh hoạt