Đang tải... (xem toàn văn)
THIẾT KẾ KHOÁ SỐ ĐIỆN TỬ, KẾT HỢP THẺ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 18F4520ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã tận tình dạy dỗ trong suốt những năm qua. Trong đó phải kể đến quý thầy cô trong khoa Điện tử đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án tốt nghiệp này.Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn ThS. Nguyễn Thị Thu Hà đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình lựa chọn và hỗ trợ em trong quá trình thực hiện đề tài. Cung cấp cho em những kiến thức quý báu cũng như những lời khuyên cực kỳ hữu ích. Tạo động lực cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình.Em xin cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo đã giúp em thực hiện đề tài này. Để hoàn thành em đã nỗ lực nghiên cứu, thiết kế và chế tạo, nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những lời góp ý chân thành từ thầy cô và các bạn để có thêm những hiểu biết và hoàn thiện hơn trong quá trình làm việc sau này. Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đó khoa học công nghệ nói chung và ngành công nghệ kỹ thuật điện tử nói riêng có nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại và văn minh hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị có các đặc điểm với sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ linh hoạt và hoạt động ổn định, bảo mật cao. Đó là những yếu tố cần thiết làm cho năng suất, hiệu quả trong công việc được tăng cao, thời gian và hoạt động của con người được giảm bớt.Một trong số đó phải kể đến khóa cửa một yếu tố quan trọng không thể thiếu trong mọi công trình xây dựng. Khóa cửa không chỉ giới hạn khoảng không gian bên trong và bên ngoài, mà nó còn là bộ phận tạo nên sự an toàn bên trong đối với bên ngoài. Vì vậy trong mọi công trình, khóa cửa trở thành một người bạn trung thành luôn bảo vệ tính mạng, tài sản và những người thân yêu. Khóa cửa góp phần tạo nên một tổ ấm hạnh phúc. Xuất phát từ thực tế, nên em đã thực hiện đề tài “THIẾT KẾ KHOÁ SỐ ĐIỆN TỬ, KẾT HỢP THẺ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 18F4520.”Đồ án gồm những nội dung sau:Chương 1: Tổng quan về khóa điện tử.Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết kế mạch khóa số điện tử.Chương 3: Thiết kế hệ thống khóa số điện tử.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - ĐINH HỒNG SƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG THIẾT KẾ KHOÁ SỐ ĐIỆN TỬ, KẾT HỢP THẺ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 18F4520 CBHD: ThS Nguyễn Thị Thu Hà Sinh viên: Đinh Hồng Sơn Mã số sinh viên: 2017601254 CNKT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Hà Nội – Năm 2021 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG THIẾT KẾ KHỐ SỐ ĐIỆN TỬ, KẾT HỢP THẺ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 18F4520 CBHD: ThS Nguyễn Thị Thu Hà Sinh viên: Đinh Hồng Sơn Mã số sinh viên: 2017601254 Hà Nội – Năm 2021 Thông tin liên hệ qua sdt 0329853874 liên hệ fb Sơn Đinh https://www.facebook.com/profile.php?id=100015195963748 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHÓA ĐIỆN TỬ 1.1 Nêu vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Ứng dụng mơ hình 1.4 Tìm hiểu loại khóa thị trường 1.4.1 Khóa chốt 1.4.2 Khóa truyền thống 1.4.3 Khóa bấm 1.4.4 Khóa cửa tay nắm trịn 1.4.5 Khóa cửa thẻ từ 1.4.6 Khóa cửa cách nhận diện võng mạc 1.4.7 Khóa điện tử – khóa đại 1.5 Kết luận chương CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ MẠCH KHÓA ĐIỆN TỬ 2.1 Vi điều khiển PIC 18F4520 2.1.1 Giới thiệu PIC .8 2.1.2 Đặc điểm vi điều khiển PIC18F4520 2.2 Bàn phím 15 2.3 LCD 1602A 17 2.4 Module LM2596 21 2.5 Module RFID 22 2.6 Buzzer 24 2.7 Relay 12V DC 24 2.8 Kết luận chương 26 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÓA SỐ ĐIỆN TỬ 27 3.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 27 3.1.1 Yêu cầu thiết kế sản phẩm 27 3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống 27 3.1.3 Nhiệm vụ khối 28 3.2 Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống 28 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 29 3.2.2 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị LCD 29 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý khối bàn phím matrix 4x4 30 3.2.4 Sơ đồ nguyên lý khối RFID 30 3.2.5 Sơ đồ nguyên lý khối Relay 31 3.2.6 Sơ đồ nguyên lý khối cảnh báo .31 3.2.7 Sơ đồ nguyên lý khối vi xử lý 32 3.3 Xây dựng phần mềm điều khiển 32 3.3.1 Xây dựng lưu đồ thuật toán .32 3.3.2 Phần mềm điều khiển 34 3.4 Thiết kế phần cứng 35 3.5 Kết luận chương 37 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC .41 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Khóa chốt Hình 2: Khóa dạng ổ Hình 3: Cơ chế mở khóa khóa bấm Hình 4: Hình ảnh khóa bấm Hình 5: Khóa cửa tay nắm trịn Hình 6: Khóa cửa thẻ từ .5 Hình 7: Khóa cửa nhận diện võng mạc Hình 8: Khóa điện tử Hình 1: Sơ đồ kiến trúc PIC 18F4520 .11 Hình 2: Sơ đồ chân PIC 18F4520 .12 Hình 3: Bàn phím 4x4 .15 Hình 4: Sơ đồ bàn phím 16 Hình 5: Sơ đồ chân LCD 17 Hình 6: Hình ảnh LCD 1602A thực tế 21 Hình 7: Module LM2596 22 Hình 8: Module RFID 125KHz 22 Hình 9: Buzzer 24 Hình 10: Relay 12V DC 24 Hình 11: Sơ đồ kích thước Relay 12V chân 25 Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống .27 Hình 2: Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống .28 Hình 3: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 29 Hình 4: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị 29 Hình 5: Sơ đồ nguyên lý khối bàn phím 30 Hình 6: Sơ đồ nguyên lý khối RFID 30 Hình 7: Sơ đồ nguyên lý khối Relay 31 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý khối cảnh báo 31 Hình 9: Sơ đồ nguyên lý khối vi xử lý 32 Hình 10: Lưu đồ thuật tốn hệ thống 33 Hình 11: Lưu đồ thuật toán đổi mật 34 Hình 12: Mạch in PCB 2D 35 Hình 13: Mạch in PCB 3D 36 Hình 14: Mạch in toàn hệ thống .36 Hình 15: Mạch PCB hồn thiện .37 Hình 16: Sản phẩm thực tế hoàn thiện .37 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Chức chân ghép nối chi tiết LCD 18 Bảng 2 Bảng mã lệnh điều khiển LCD 1602A 19 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh PWM Pulse Width Modulation PDID Lead Plastic Dual In Line Package TXD Transmission Data RXD Receive Data ADC Analog-to-Digital Converter PIC Programmable Intelligent Computer LCD Liquid Crystal Display MCLR Master Clear VDD Voltage Drain Drain VSS Voltage for Substrate and Source I2C Inter - Integrated Circuit SPI Serial Peripheral Interface RC Resistor Capacitor UART CCP Universal Asynchronous Receiver Transmitter Capture Compare Pulse 27 Hình 3: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn Nguyên lí hoạt động: Sử dụng nguồn vào 12V qua IC LM72596,điện áp 5V đầu cung cấp cho vi điều khiển, LCD LED 1.1.14 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị LCD Hình 4: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị Nguyên lí hoạt động: Hiển thị trạng thái, thông tin mạch, thơng báo có người nhập vào bàn phím, thẻ từ… 1.1.15 Sơ đồ nguyên lý khối bàn phím matrix 4x4 28 Hình 5: Sơ đồ nguyên lý khối bàn phím Nguyên lí hoạt động: Người dùng sử dụng bàn phím để nhập password mở khóa 1.1.16 Sơ đồ nguyên lý khối RFID Hình 6: Sơ đồ nguyên lý khối RFID Nguyên lí hoạt động: Thiết bị RFID đọc đặt cố định vị trí Thiết bị phát sóng vơ tuyến điện tần số định để phát thiết bị phát xung quanh Khi RFID phát vào vùng sóng vô tuyến điện mà RFID đọc phát ra, hai bên cảm nhận RFID phát nhận sóng điện tử, thu nhận phát lại cho RFID đọc mã số Nhờ mà RFID đọc biết thiết bị RFID phát nằm vùng hoạt động giúp cửa mở khóa 29 1.1.17 Sơ đồ nguyên lý khối Relay Hình 7: Sơ đồ nguyên lý khối Relay Nguyên lí hoạt động: Sử dụng OPTO PC817 để ngăn cách relay vi điều khiển Nhận lệnh điều khiển từ vi điều khiển từ đóng mở relay để điều khiển chốt mở cửa 1.1.18 Sơ đồ nguyên lý khối cảnh báo Hình 8: Sơ đồ nguyên lý khối cảnh báo Nguyên lí hoạt động: Có chức báo hiệu âm nhập mật sai lần 1.1.19 Sơ đồ nguyên lý khối vi xử lý 30 Hình 9: Sơ đồ nguyên lý khối vi xử lý Ngun lí hoạt động: Có chức xử lý thơng tin nhận từ module RFID bàn phím 4x4 để nhận biết mật khẩu, từ xử lý thơng tin kiểm tra mật xem hay chưa để từ điều khiển relay để đóng mở cửa 3.3 Xây dựng phần mềm điều khiển 1.1.20 Xây dựng lưu đồ thuật tốn 31 Hình 10: Lưu đồ thuật tốn hệ thống 32 Hình 11: Lưu đồ thuật toán đổi mật 1.1.21 Phần mềm điều khiển MPLAB phần mềm chuyên nghiệp để lập trình cho vi điều khiển với tính bật Tạo mơi trường lập trình C, ASM: XC8, nhúng, CCS C Compiler, HTPIC C Compiler Compiler khác Debug mô kết hợp chương trình nạp Quản lý project dễ dàng Có thư viện hỗ trợ đa dạng cho người dùng Dùng để complie chuyển file lập trình dạng text sang file *.HEX sau nạp vào PIC 33 PICKit2 Programmer/Debugger sản phẩm hãng Microchip phát triển, trở nên thông dụng cộng đồng PIC, dùng để nạp chương trình cho PIC Đặc điểm PICKit 2: Chi phí thấp Có khả program / debug hầu hết chip PIC EEPROM Tốc độ cực nhanh tiện dụng Có thể nạp trực tiếp MPLAB phần mềm PICKit v2.61 Phiên PICKit sử dụng cho PIC có điện áp VCC = 5V/3.3V, dùng chuẩn ICSP PIN Các tính hồn tồn tương tự PICKit nguyên PICKit đời nhằm thay cho Programmer lỗi thời GTP_USB, ProPIC2 3.4 Thiết kế phần cứng Hình 12: Mạch in PCB 2D 34 Hình 13: Mạch in PCB 3D Hình 14: Mạch in tồn hệ thống 35 Hình 15: Mạch PCB hồn thiện Hình 16: Sản phẩm thực tế hồn thiện 3.5 Kết luận chương Sản phẩm hoạt động ổn định, theo yêu cầu đặt đề tài Sau trình nghiên cứu thực đề tài: “Thiết kế khoá số điện tử, 36 kết hợp thẻ sử dụng vi điều khiển 18F4520” hướng dẫn cô Nguyễn Thị Thu Hà, em thu số kiến thức - kỹ - kinh nghiệm tình huống, vấn đề xảy với đề tài; giúp em rèn luyện kĩ thi công sản phẩm thực tế, sử dụng thành thạo phần mềm Altium Designer để thiết kế mạch; hiểu rõ vi điều khiển PIC18F4520, hiểu biết tăng khả đánh giá, nhận xét vấn đề phạm vi lĩnh vực “Điện tử”… 37 KẾT LUẬN Ưu- nhược điểm đề tài Đồ án hoàn thành yêu cầu thiết kế đạt yêu cầu.Về kỹ thuật ứng dụng, mơ hình hoạt động xác ổn định, chi phí thiết kế phù hợp Do hạn chế thời gian kiến thức nên đồ án em cịn hạn chế thiếu sót: bố trí mạch chưa khoa học, thiết kế chưa mang tính cơng nghiệp, sản phẩm chưa đạt yếu tố thẩm mĩ, cần nâng cấp để hệ thống thông minh hơn, sản phẩm hoạt động điện, cần tích hợp thêm ổ khóa (ổ khóa chìa) Đề xuất cải tiến hướng phát triển Hướng phát triển: Có thể thay linh kiện, module… linh kiện khác thị trường mà đáp ứng nhu cầu đề tài Đề xuất cải tiến: thiết kế mạch phù hợp hơn, để mạch thống nhất, khơng bị rối mắt phải câu dây nhiều 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Trung Kiên – Phạm Văn Chiến – Nguyễn Văn Tùng (2014), “Giáo trình Vi điều khiển PIC”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] https://hshop.vn/products/ban-phim-ma-tran-mem-4x4 [3] https://suachualaptop24h.com/linh-kien-laptop/tim-hieu-thong-so-ki-thuatcua-lcd-1602-n5212.html [4] http://arduino.vn/bai-viet/1107-gioi-thieu-ve-module-lm2596-giai-thuongtuan-4 [5] https://dientutuonglai.com/module-rfid-hz-1050-125khz.html [6] https://hshop.vn/products/coi-buzzer-5vdc [7] http://robocon.vn/detail/re2-relay-12v-5-chan-srd-12vdc-pg2.html ... ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VI? ??N THƠNG THIẾT KẾ KHỐ SỐ ĐIỆN TỬ, KẾT HỢP THẺ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 18F4520 CBHD: ThS Nguyễn Thị Thu Hà Sinh vi? ?n: Đinh Hồng Sơn Mã số sinh vi? ?n: 2017601254... tài “THIẾT KẾ KHOÁ SỐ ĐIỆN TỬ, KẾT HỢP THẺ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 18F4520. ” Đồ án gồm nội dung sau: Chương 1: Tổng quan khóa điện tử Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết kế mạch khóa số điện tử Chương... hoàn thiện 3.5 Kết luận chương Sản phẩm hoạt động ổn định, theo yêu cầu đặt đề tài Sau trình nghiên cứu thực đề tài: “Thiết kế khoá số điện tử, 36 kết hợp thẻ sử dụng vi điều khiển 18F4520? ?? hướng