Thiết kế hệ thống khóa mã điện tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOAĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÀI TẬP LỚN MÔN VI XỬ LÝ Thiết kế hệ thống khóa mã điện tử Giảng viên:Phạm Ngọc Nam Nhóm 1 líp ĐT9_K47: 1.Vò Tiến Công 2.Vò Ngọc Hà 3.Nguyễn Văn Hoàng 4.Thái Trường 5.Trương Khánh Toàn LỜI NÓI ĐẦU Trong một xã hội hiện đại, sự phát triển của ngành điện tử viễn thông là một yêu cầu không thể thiếu để thúc đẩy nền kinh tế phát triển và góp phần nâng cao đời sống xã hội. Ngày nay, trên thế giới, điện tử viễn thông vẫn không ngừng phát triển với tốc độ rất cao và thâm nhập ngày càng sâu vào tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội. Cùng với sự phát triển nh­ vò bão đó, ngành điện tử viễn thông Việt Nam còng đang nỗ lực hết sức trên con đường tìm chỗ đứng cho mình. Trong đó, lĩnh vực bảo mật là một mảng lớn mà chúng ta cần quan tâm. Chính vì thế, với mục đích làm quen bước đầu với việc thiết kế mạch điện tử nói chung và với hệ thống an toàn, bảo mật nói riêng, chúng em chọn đề tài “ Thiết kế hệ thống khóa mã điện tử ” để nghiên cứu và thực hiện. Hệ thống này cho phép ta quản lý và hạn chế được số người ra vào theo mã sè trong khu vực cần bảo mật với độ an toàn cao.Đề tài tuy không lớn song về mặt nguyên lý thì có thể phát triển thành các ứng dụng quản lý theo thẻ từ, mã vạch,mã hoá trong các khu vực đặc biệt cần phải có may tính hiện đại với CSDL,ngoài mật mã ra còn kiểm tra tần số giọng nói và camera kiểm tra hình ảnh… mà hiện nay đang rất cần thiết. Vì thế, đối với chúng em đây là bước cơ sở để nghiên cứu những ứng dụng lớn hơn sau này. Trong quá trình thực hiện đề tài, tuy đã rất cố gắng song do những hạn chế về thời gian tìm hiểu, kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế nên chúng em không tránh khỏi nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn, với nhiều chức năng hơn Hà Nội ngày 25 tháng 11 năm 2005 PHẦN1: GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG HỆ THỐNG Đây là một hệ thống đóng mở theo mã cho phép một số Ýt 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 nh­: 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: do là cửa nên phải có chức năng bảo vệ. -Tính bảo mật. Do đó chúng em đã đưa ra yêu cầu một hệ thống có chức năng đóng mở nh­ sau: I. Chức 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 gồm có 6 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: ON, Change, Enter, backspace(<--). Khi bắt đầu , người điều khiển chọn chức năng thực hiện: Nếu chọn Open: sau đó sẽ nhập mã. Kết thúc nhập mã băng nót Enter. -Nếu mã đúng: cửa sẽ mở(mô phỏng trên mạch bằng việc bật hay tắt đèn LED xanh) -Nếu mã sai: không có hiện tượng gì cả. 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 Change: 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 dông nót Backspace(<--) II. Phân tích hệ thống: II.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. Với số lượng mã không lớn (cỡ 10 mã), mỗi mã dài sáu chữ sè thì xác suÊt tìm thấy mã đúng là: 10/1.000.000 = 0,0001%.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 lé mã, người dùng có thể thay đổi mã theo mong muốn. Nhờ đó mà khả năng bảo mật của hệ thống cũng tăng cao. II.2. Phân tích hệ thống: Do giới hạn của bài tập, 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 14 nót gồm: Các nót số từ 0-9 Các nót chức năng: Open, Change, <--. Sử dụng cácphím 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. PHẦN 2: CÁC PHƯƠNG ÁN Trên cơ sở các yêu cầu đã đặt ra và các phân tích sơ bộ, từng khối đều có các phương án giải quyết nh­ sau: I. Khối bàn phím: Bàn phím gồm các nót. Mỗi nót 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. Sè đầu dây ra từ bàn phím phải phù hợp với đầu vào của mạch xử lí. Đồng thời với càng Ýt dây thì khả năng ổn định của bàn phím càng tăng. Để thực hiện bàn phím 14 nót ta có thể có các phương án sau: I.1.Phương án 1: Bè trí thành 1 hàng hoặc 1 cột: Số đầu ra từ bàn phím là 14 dây. Tốn diện tích. Hình thức không đẹp. I.2.Phương án 2: Bè trí thành 2 hàng và 7 cột hoặc 7 hàng và 2 cột: Số đầu ra từ bàn phím là 9 dây. Khả năng để giải mã khó. Tốn diện tích. Hình thức không đẹp. I.3.Phương án 3 :Bố trí thành 4 hàng và 4 cột: Số đầu ra từ bàn phím là 8 dây. Hình dáng đẹp, cân đối. Còn dư 3 nót để mở rộng chức năng trong tương lai. Sơ đồ của bàn phím nh­ sau II. Khối hiển thị: Yêu cầu đặt ra đối với khối hiển thị là thân thiện với người sử dụng. Trên cơ sở đó ta có 2 phương án sau: II.1.Phương án 1: Dùng LED 7 thanh: Ưu điểm: Đơn giản, rẻ. Nhược điểm: Không chỉ dẫn cụ thể.Giới hạn kí tự hiển thị ra. Nếu muốn hiển thị chỉ dẫn dài cần nhiều LED và đi kèm với nó là bộ giải mã. Điều này làm cho hệ thống trở nên cồng kềnh, phức tạp.Việc lập trình quét hàng quét cột để hiển thị phức tạp. II.2.Phương án 2: Dùng LCD. Ưu điểm: Hiển thị rõ ràng có kèm theo chỉ dẫn. Thay đổi nội dung linh hoạt.Xử lý lập trình đơn giản hơn LED7 thanh và ma trận điểm. Nhược điểm: Giá thành đắt. III. 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 dùa 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: - ChÊt lượng của hệ thống phụ thuộc vào chất lượng chương trình được nạp cho vi điều khiển. IV. 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 4x4. - Khối hiển thị dùng LCD. - Khối mạch xử lí dùng vi điều khiển. PHẦN 3: PHƯƠNG ÁN DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN I. Thiết kế phần cứng: Định hướng thiết kế: Thiết kế một hệ vi điều khiển bao gồm cả việc thiết kế tổ chức phần cứng và viết phần mềm cho nền phần cứng mà ta thiết kế. Việc xem xét giữa tổ chức phần cứng và chương trình phần mềm cho một thiết kế là một vấn đề cần phải cân nhắc. Vì khi tổ chức phần cứng càng phức tạp, càng có nhiều chức năng hỗ trợ cho yêu cầu thiết kế thì phần mềm càng được giảm bớt và dễ dàng thực hiện nhưng lại đẩy cao giá thành chi phí cho phần cứng, còng nh­ chi phí bảo trì. Ngược lại với một phần cứng tối thiểu lại yêu cầu một chương trình phần mềm phức tạp hơn, hoàn thiện hơn; nhưng lại cho phép bảo trì hệ thống dễ dàng hơn cũng như việc phát triển tính năng của hệ thống. Từ yêu cầu và nhận định trên ta có những định hướng sơ bộ cho thiết kế nh­ sau: I.1.Chọn bé 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 nã 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 ngắt¼ 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. Vì những lý do trên mà việc lùa chọn vi điều khiển AT89C51 của hãng Atmel, đây là vi điều khiển thuộc họ MCS-51. Cấu hình hoạt động của chip AT89C51: -ROM trong: Flash ROM - 4KBytes -RAM trong: 128 bytes I.2 Tổ chức ngoại vi: - Chip: AT89C51 - Ghép nối màn hình LCD: 16x2 Ngoài ra còn: - LED báo hiệu chương trình đang chạy - Tín hiệu cho phép chạy được xử lý bằng cách dùng một nót Ên Reset hệ thống. - Tín hiệu báo động, mở cửa, đóng cửa được đưa ra led Sơ đồ khối của hệ thống nh­ sau: Khèi vi xö lý AT89C51 Bµn phÝm HiÓn thÞ LCD B¸o ®éng LED 1 LED 2 LED Lín II. Vi điều khiển AT89C51: H×nh 2.1: CÊu tróc cña vi ®iÒu khiÓn 8051. Bé t¹o dao ®éng CPU §iÒu khiÓn ng¾t Nguån ng¾t trong. 8Kbytes ROM trong 256byte RAM trong 2bé ®Õm / ®Þnh thêi Khèi ®.khiÓn qu¶n lý Bus. Port 0 Port 1 Port 2 Port 3 Giao diÖn nèi tiÐp. XTAL 1.2 /PSEN/ALE Cæng I/O 8 bit Cæng I/O §chØ cao D÷ liÖu 8 bit Cæng I/O §chØ thÊp D÷ liÖu 8 bit Cæng I/O C¸c chøc n¨ng ®¾c biÖt D÷ liÖu 8 bit Nguån ng¾t §Õm sù kiÖn. Chức năng của từng khối : Khối xử lý trung tâm CPU: Phần chính của bộ vi xử lý là khối xử lý trung tâm (CPU=Central Processing Unit ), khối này có chứa các thành phần chính : Thanh chứa ACC (ký hiệu là A). Thanh ghi chứa phụ (ký hiệu là B) thường được dùng cho phép nhân và phép chia. Khối logic số học (ALU=Arithmetic Logical Unit). Từ trạng thái chương trình (PSW= Program Status Word). Bốn băng thanh ghi (Blank). Con trỏ ngăn xếp (SP=Stack Point) còng nh­ con trỏ dữ liệu để định địa chỉ cho bộ nhớ dữ liệu ở bên ngoài. Ngoài ra, khối xử lý trung tâm còn chứa: Thanh ghi đếm chương trình (PC= Progam Counter ). Bộ giải mã lệnh Bộ điều khiển thời gian và logic. Sau khi được Reset, CPU bắt đầu làm việc tại địa chỉ 0000h, là địa chỉ đầu được ghi trong thanh ghi chứa chương trình (PC) và sau đó, thanh ghi này sẽ tăng lên 1 đơn vị và chỉ đến các lệnh tiếp theo của chương trình. Bộ tạo dao động: Khối xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung nhịp từ bộ tạo dao động được lắp thêm vào, linh kiện phụ trợ có thể là một khung dao động làm bằng tụ gốm hoặc thạch anh. Ngoài ra, còn có thể đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài vào. Khối điều khiển ngắt: Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối logic ngắt ở bên trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm/bộ định thời hay có thể là giao diện nối tiếp. Tất cả các ngắt đều có thể được thiết lập chế độ làm việc thông qua hai thanh ghi IE (Interrupt Enable) và IP (Interrupt Priority). Khối điều khiển và quản lý Bus : Các khối trong vi điều khiển liên lạc với nhau thông qua hệ thống Bus nội bộ được điều khiển bởi khối điều khiển quản lý Bus. Các bộ đếm/định thời: Vi điều khiển 8051 có chứa hai bộ đếm tiến 16 bit có thể hoạt động nh­ là bộ định thời hay bộ đếm sự kiện bên ngoài hoặc nh­ bé phát tốc độ Baud dùng cho giao diện nối tiếp. Trạng thái tràn bộ đếm có thể được kiểm tra trực tiếp hoặc được xoá đi bằng một ngắt. Các cổng vào/ra: Vi điều khiển 8051 có bốn cổng vào/ra (P0 … P3), mỗi cổng chứa 8 bit, độc lập với nhau. Các cổng này có thể được sử dông cho những mục đích điều khiển rất đa dạng. Ngoài chức năng chung, một số cổng còn đảm nhận thêm mét số chức năng đặc biệt khác. Giao diện nối tiếp: Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ làm việc độc lập với nhau. Bằng cách đấu nối các bộ đệm thích hợp, ta có thể hình thành một cổng nối tiếp RS-232 đơn giản. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt được trong một vùng rộng phụ thuộc vào một bé định thời và tần số dao động riêng của thạch anh. Bộ nhớ chương trình: Bộ nhớ chương trình thường là bộ nhớ ROM (Read Only Memory), bộ nhớ chương trình được sử dụng để cất giữ chương trình điều khiển hoạt động của vi điều khiển. Bộ nhớ số liệu: Bộ nhớ số liệu thường là bộ nhớ RAM (Ramdom Acces Memory), bộ nhớ số liệu dùng để cất giữ các thông tin tạm thời trong quá trình vi điều khiển làm việc. Sự sắp xếp chân ra của vi điều khiển 8051: Phần lớn các bộ vi điều khiển 8051 được đóng vào vỏ theo kiểu hai hàng DIL (Dual In Line) với tổng số là 40 chân ra, một số Ýt còn lại được đóng vỏ theo kiểu hình vuông PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) với 44 chân và loại này thường được dùng cho những hệ thống cần thiết phải tiết kiệm diện tích. Trong chương trình ta sử dụng loại 89C51 kiểu 2 hàng với 40 chân ra. III. Chi tiết từng khối: III.1 Khối phím số: Hệ thống sử dụng bàn phím 4x4 có giao diện nh­ sau: Các phím của bàn phím. Trong đó: Phím 0-9 dùng để nhập mã Các phím chọn chức năng: open(phím ON),đổi password(phím change),xóa ký tự vừa nhập(<--). Sơ đồ nguyên lý của bàn phím theo hình vẽ sau: Nguyên lý hoạt động bàn phím: Khi một phím được nhấn sẽ làm thông 2 transistor và cho đầu ra của phím đó từ +5V về 0V tức là từ mức lôgic 1 vÒ mức lôgic 0. Sau đó ta đưa tín hiệu ra qua hệ thống cổng NAND xử lí xung từ bàn phím vào P3.10. Ta giải mã bàn phím được tín hiệu có 8 bít khi nhấn bàn phím ta lấy luôn tín hiệu này đưa vào Port2 của VĐK.Trong vi điều khiển ta lập trình nạp mã số dạng 8 bit như bàn phím mã hoá được vào lần lượt sáu 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. Bảng mã hóa trạng thái bàn phím .Phím Trạng thái khi Ên phím ON 0 1 1 1 0 1 1 1 7 0 1 1 1 1 0 1 1 8 0 1 1 1 1 1 0 1 9 0 1 1 1 1 1 1 0 Change 1 0 1 1 0 1 1 1 4 1 0 1 1 1 0 1 1 5 1 0 1 1 1 1 0 1 6 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 2 1 1 0 1 1 1 0 1 3 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 <-- 1 1 1 0 1 1 1 0 III.2 Khối xử lý trung tâm: Nhiệm vụ của khối xử lý trung tâm: Đọc mã phím từ bàn phím để kiểm tra xem phím nào đã được Ên và thực hiện chức năng của phím đó. Lưu giá trị của các mã để mở khóa. Lưu các chương trình xử lý phím Ên: mở khóa, đổi mã, báo động… Lưu chương trình điều khiển LCD. Chức năng của các chân của VĐK trung tâm: -Vcc: Chân cung cấp nguồn. -GND: Chân nối đất. -Port1:dùng làm bus dữ liệu 8 bit tới 8 chân dữ liệu của LCD. -Port 2:dùng để nhận dữ liệu đầu vào của mã bàn phím. -Port 3: Chân 3.6 nối với chân 4 RS của LCD Chân 3.4 nối với chân 6 E của LCD Chân 3.5 nối với chân 4 RW của LCD Chân 3.5 nối với khối tạo tiếng bíp khi có một phím đựơc nhấn -Chân sè 9 nối với mạch reset, hoạt động ở mức High(1). -Chân số 18,19:nối với bé dao động thạch anh,tô 33p để tạo dao động cho vi AT89C51. XTAL1, XTAL2 là bé 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 sè dao động của thạch anh. -Chân sè 20: Vss nối đất -Chân sè 31: EA Đóng vai trò quyết định xem vi điều khiển làm việc với chương trình bên trong hay bên ngoài. Với loại 8051 không có ROM trong thì chân này phải được nối với mát. Loại thông thường có thể làm việc tuỳ theo cách lùa chọn giữa ROM trong hay ROM ngoài, khi đang ở chế độ làm việc với bộ nhớ ROM trong, loại có chứa bộ nhớ ROM có thể truy nhập tự động lên bộ nhớ chương trình bên ngoài. Trong mạch ta nối lên nguồn vì không sử dụng ROM bên ngoài -Chân sè 40: Vdd nguồn dương( +5V). III.3 Khối hiển thị LCD: Với các ưu điểm như: tiêu thụ dòng thấp, hiển thị được hình ảnh/ký tự linh hoạt tốt hơn nhiều so với LED ,màn hình tinh thể lỏng LCD (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điều khiển trong công nghiệp để hiển thị trạng thái của máy móc. Ngày nay với công nghệ phát triển giá thành của LCD cũng giảm nhiều. Do có rất nhiều chủng loại khác nhau, nên LCD được sử dụng rất rộng rãi. Tất cả các LCD đều được sản xuất theo các chuẩn chung, tích hợp luôn các module điều khiển (cho LCD) nên việc sử dụng nó không mấy phức tạp. Bộ điều khiển LCD cung cấp một tập lệnh dùng để diều khiển LCD. Trong ứng dụng cụ thể này, do không yêu cầu hiển thị phức tạp nên em chọn loại LCD kiểu ký tự, với 16 ký tù, 2 hàng (16characters x 2lines). LCD sử dụng ma trận chữ 5x8 (font 5x8), module điều khiển là HD44780. Tên của LCD này là DM1602B. LCD : DM 1602B Bảng : Chức năng của từng chân và ghép nối chi tiết LCD- 89C51 : STT Ký hiệu Nối với vi xử lý Mức logic Chức năng 1 Vss 0 V (Ground) 2 Vcc 5 V (Supply) 3 Vee điều khiển độ sáng tối cho LCD 4 RS P3.7 H/L H: chọn thanh ghi vào dữ liệu. L: chọn thanh ghi cho lênh điều khiển. 5 R/W P3.6 H/L chọn chế độ đọc viết: H: cho biết đọc từ LCD vào VXL. L: cho biết đọc từ VXL vào LCD. 6 E P3.5 xung L-H-L t ín hiệu cho phép LCD hoạt động. 7 DB0 P1.0 H/L Bit dữ liệu 0 8 DB1 P1.1 H/L Bit dữ liệu 1 9 DB2 P1.2 H/L Bit dữ liệu 2 10 DB3 P1.3 H/L Bit dữ liệu 3 11 DB4 P1.4 H/L Bit dữ liệu 4 12 DB5 P1.5 H/L Bit dữ liệu 5 13 DB6 P1.6 H/L Bit dữ liệu 6 14 DB7 P1.7 H/L Bit dữ liệu 7 15 0 V (Ground) 16 5 V nguồn cấp cho đèn backline. Điều khiển hoạt động của LCD: Hoạt động của LCD được điều khiển thông qua 3 tín hiệu E, RS, RW. -Tín hiệu E là tín hiệu cho phép gửi dữ liệu. Để gửi dữ liệu đến LCD, chương trình phải thiết lập E=1, sau đó đặt các trạng thái điều khiển thích hợp lên RS, RW và bus dữ liệu, cuối cùng là đưa E về 0. Hoạt động chuyển đổi từ cao-xuống-thấp cho phép LCD nhận dữ liệu hiện thời trên các đường điều khiển còng nh­ trên bus dữ liệu và xem đó nh­ là một lệnh. -TÝn hiệu RS là tín hiệu cho phép chọn thanh ghi (Register Select ). Khi RS=0, dữ liệu được coi nh­ là một lệnh hay một chỉ thị đặc biệt (nh­ là xóa màn hình, đặt vị trí con trá…). Khi RS=1, dữ liệu được coi là dữ liệu dạng văn bản và sẽ được hiển thị trên màn hình. -Tín hiệu RW là tín hiệu “Đọc/Ghi”. Khi RW=1, thông tin trên bus dữ liệu được ghi vào LCD. Khi RW=0, chương trình sẽ đọc LCD. -Bus dữ liệu gồm 4 hoặc 8 đường tùy thuộc vào chế độ hoạt động mà người sử dụng lùa chọn (ở đây chương trình sử dụng bus dữ liệu 8-bít). Mã lệnh điều khiển của LCD: Command Binary D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Hex Clear Display 0 0 0 0 0 0 0 1 01 Display & Cursor Home 0 0 0 0 0 0 1 X 02 or 03 Chacractor Entry Mode 0 0 0 0 0 1 I/D S 04 to 07 Display On/Off & Cursor 0 0 0 0 1 D U B 08 to 0F Display/Cursor Shift 0 0 0 1 D/C R/L X X 10 to1F Funtion Set 0 0 1 8/4 2/1 10/7 X X 20 to 3F Set Ggram Address 0 1 A A A A A A 40 to 7F Set Display Address 1 A A A A A A A 80 to FF I/D:1= Increment*, 0=Decrement R/L: 1 = Right Shift, 0 = Left Shift S : 1= Display Shift on, 0= Display Shift off* 8/4: 1 = 8 bit interface*, 0 = 4 bit interface D: 1= Display On, 0= Display Off* 2/1: 1 = 2 line mode, 0= 1 line mode D/C :1=Display Shift, 0=Cursor move 10/7 :1= 5x10 dot format, 0= 5x7 dot format x = Don’t care * = initialisation settings. III.4. Khối báo động: Khi người sử dụng nhập mã sai 3 lần thì sẽ kích cho tín hiệu báo động. Để đơn giản, tín hiệu báo động được đưa ra đèn led để chúng ta quan sát. Mở rộng thiết kế khi thời gian nhiều hơn chúng em sẽ mắc rơle điều khiển động cơ.... III.5. Sơ đồ khối toàn mạch: IV.2. Mã nguồn:được viết và dịch sang hex bằng phần mền READS51 ; ------------- READS51 generated header -------------- ; ----------------------------------------------------- #include ;Cong P1 duoc ket noi voi LCD. ;Cong P2 dung de nhan du lieu gui tu ban phim. ;Chan P3.6 noi voi chan 6 ENcua LCD. ;Chan P3.4 noi voi chan 4 RS cua LCD. ;Chan P3.5 noi voi chan 5 RW cua LCD. ;Chan P3.7 noi voi khoi tao tin hieu nhay den khi LED khi nhan phim ORG 0 ;|-----------------------------------------------------------------| ;Chuong trinh phuc vu ngat cho ban phim MAIN: MOV 50,#4H CLR P3.7 MAIN_ENABLE_LOOP: LCALL INIT_LCD ;Khoi tao trang thai ban dau cho LCD LCALL CLEAR_LCD LCALL DELAY1S ;Viet "Password:------" MOV A,#'P' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'a' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'s' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'s' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'w' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'o' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'r' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'d' LCALL TEXT_LCD MOV A,#':' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'-' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'-' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'-' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'-' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'-' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'-' LCALL TEXT_LCD MOV A,R7 MOV R7,#06H ;Dich chuyen vi tri con tro doi ve vi tri dau SHIFT_L6: LCALL SHIFT_LEFT LCALL DELAY DJNZ R7,SHIFT_L6 MOV R7,A LCALL SET_PASSWORD ;|-----------------------------------------------------------------| ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Doan chuong trinh thuc hien viec nhap vao 6 ki tu ma ;Ghi du lieu nhan duoc vao cac thanh ghi tu R1 den R6 cua bang ;thanh ghi thu hai. ;Viet ra ki tu * moi khi du lieu tren cac dau vao P2 duoc ghi ;hoan chinh vao trong cac thanh ghi tuong ung; ;Lap lai qua trinh 6 lan, neu co xoa, an phim CLEAR, thi ;phai co xu li ;Moi khi mot phim duoc nhan thi chuong trinh se dung lai ;trong mot khoang thoi gian nhat dinh, de tranh tinh trang ;co nhung dot bien xung khong theo y muon ;xay ra trong mach ;Sau do no se nhan du lieu tu cong P2 dua vao thanh ghi tuong ung ;Ma thu nhat ghi vao thanh ghi R1; ;Ma thu hai ghi vao thanh ghi R2; ;...; ;Ma thu 6 ghi vao thanh ghi R6; ;Tat ca deu la thanh ghi bang 2 ;Sau khi ghi xong thi se lien tuc kiem tra xem bit P3.0 da ve muc 1 ;chua, neu van dang con nhan phim, tuc la van dang muc 0 thi doi, ;cho den khi bit P3.0 tro ve muc cao, khi do phat tin hieu len ;bit P3.7 de nguoi su dung biet la minh vua tha phim xong, ;va co the thuc hien viec nhap ma tiep theo ;Vi vay trong qua trinh su dung nguoi dung phai giu phim nhan ;trong mot thoi gian nhat dinh sau khi nha phim co tin hieu bao ;thi moi tien hanh nhap mot ma moi duoc, khong the nhap phim qua ;nhanh, dieu nay se khong dung nhu mong muon cua nguoi dung ----------------------------------------------------------------------------- ;CTC thiet lap password SET_PASSWORD: MOV R4,#6H MOV R0,#35H HERE: LCALL DELAY1S ;Doi mot luc de tranh xung bat thuong, ngoai mong muon ;Dung bit P3.0 de kiem tra co phim nhan khong SETB P3.0 JB P3.0,HERE ;Doi cho den luc nao phim duoc nhan, chan P3.0 ;ve muc 0 MOV A,#FFH MOV P2,A ;Dat cong P2 lam cong vao MOV A,P2 ;Kiem tra xem do co phai la phim Clear khong ;Neu phai thi xoa lui lai mot ki tu, va giam gia tri R0 xuong 1 CJNE A,#E7H,LABEL_CONTINUOUS LCALL CLEAR_SHIFT_L SJMP CONTINUOUS LABEL_CONTINUOUS: MOV @R0,A ;Tang dia chi cua thanh ghi len tuong ung voi thanh ghi R1 bang 1 WAIT_HERE:JNB P3.0,WAIT_HERE;Doi neu nhu chua nha phim ra MOV A,#'*' LCALL TEXT_LCD;Viet len LCD ki tu '*' LCALL DELAY1S INC R0 CONTINUOUS:DJNZ R4, HERE LCALL DELAY1S ;So sanh mat khau nhap voi mat khau truoc LCALL COMP_PASSWORD RET ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Chuong trinh xoa mot ki tu va giam R0 xuong 1 CLEAR_SHIFT_L: CJNE R4,#6,CLEAR_CONTINUOUS SJMP CONSTANT CLEAR_CONTINUOUS: LCALL SHIFT_LEFT LCALL DELAY1S MOV A,#'-' LCALL TEXT_LCD LCALL SHIFT_LEFT DEC R0 INC R4 CONSTANT: INC R4 RET ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Chuong trinh thuc hien viec so sanh ma nhap vao voi ma thuc COMP_PASSWORD: ORG 200H MY_PASS_WORD: DB 7BH,7BH,7BH,7BH,7BH,7BH MOV R1,#35H MOV DPTR,#MY_PASS_WORD MOV R6,#6 LOOP_COMP: CLR A MOVC A,@A+DPTR XRL A,@R1 JNZ LABEL_ERROR INC R1 INC DPTR DJNZ R6, LOOP_COMP LCALL WRITE_STRING_OPEN SJMP CON LABEL_ERROR: LCALL WRITE_STRING_ERROR CON: RET ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Chuong trinh viet len mot thong WRITE_STRING_OPEN: LCALL CLEAR_LCD;Xoa man hinh truoc khi viet LCALL DELAY1S MOV A,#'Y' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'O' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'U' LCALL TEXT_LCD MOV A,#' ' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'A' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'R' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'E' LCALL TEXT_LCD MOV A,#' ' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'W' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'E' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'L' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'C' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'O' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'M' LCALL TEXT_LCD MOV A,#'E' LCALL TEXT_LCD SETB P3.7 DUNG:SJMP DUNG RET ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Chuong trinh viet len mot thong WRITE_STRING_ERROR: LCALL CLEAR_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'I' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'N' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'C' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'O' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'R' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'R' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'E' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'C' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'T' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S LCALL DELAY1S LCALL DELAY1S LCALL CLEAR_LCD LCALL DELAY1S DEC 50 MOV A,50 CJNE A,#1,LOOP SJMP CONTI;NEU QUA BA LAN THI VO HIEU HOA KHOA LOOP: LCALL CLEAR_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'T' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'R' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'Y' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#' ' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'A' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'G' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'A' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'I' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'N' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S LCALL DELAY1S LCALL CLEAR_LCD LCALL DELAY1S LJMP MAIN_ENABLE_LOOP;CHO PHEP NHAP TIEP CONTI: LCALL CLEAR_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'A' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S CPL P3.7 MOV A,#'L' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S CPL P3.7 MOV A,#'R' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S CPL P3.7 MOV A,#'M' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S MOV A,#'I' CPL P3.7 LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S CPL P3.7 MOV A,#'N' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S CPL P3.7 MOV A,#'G' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S CPL P3.7 MOV A,#'!' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S CPL P3.7 MOV A,#'!' LCALL TEXT_LCD LCALL DELAY1S CPL P3.7 SJMP CONTI ;VO HIEU HOA KHOA RET ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Chuong trinh tao tre doi LCD thuc hien lenh WAIT_LCD: SETB P3.4 SETB P3.5;Dat chan RW len muc cao de chi day la lenh doc LCD CLR P3.6 ;Dat chan RS muc thap 'day la mot command' MOV P1,#FFH CLR P3.4 MOV P1,A JB ACC.7,WAIT_LCD SETB P3.4 CLR P3.5 RET ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Chuong trinh khoi tao trang thai ban dau cho LCD INIT_LCD: MOV A,#00001111B;De khoi tao che do cho LCD LCALL ACTION;Goi chuong trinh thuc hien lenh RET ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;11111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Chuong trinh thuc hien viec dich chuyen con tro sang trai SHIFT_LEFT: MOV A,#00010000B LCALL ACTION;Goi chuong trinh thuc hien lenh RET ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;11111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Chuong trinh thuc hien viec dich chuyen con tro sang phai SHIFT_RIGHT: MOV A,#00010100B LCALL ACTION;Goi chuong trinh thuc hien lenh RET ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Chuong trinh thuc hien lenh xoa man hinh CLEAR_LCD: MOV A,#1H; LCALL ACTION;Goi chuong trinh thuc hien lenh RET ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Chuong trinh thuc hien lenh viet noi dung thanh ghi A lenh LCD TEXT_LCD: SETB P3.4 CLR P3.5 SETB P3.6;Dat chan RS muc cao "dung de viet ki tu len LCD" MOV P1,A CLR P3.4 LCALL WAIT_LCD SETB P3.4 LCALL DELAY RET ;111111111111111111111111111111111111111111111111111 ;--------------------------------------------------- ;11111111111111111111111111111111111111111111111111 ;Chuong trinh thuc hien viec thuc hien mot lenh nao do cua LCD ACTION: SETB P3.4 CLR P3.5; CLR P3.6; MOV P1,A CLR P3.4 LCALL WAIT_LCD; SETB P3.4 RET ;11111111111111111111111111111111111111111111111111 ;22222222222222222222222222222222222222222222222222 ;Chuong trinh tao tre cho Chuong Trinh DELAY1S: MOV R3,#20 DJNZ R3,DELAY1S1 DELAY1S1: MOV R1,#245 NEXT1: MOV R2,#245 AGAIN : NOP DJNZ R2,AGAIN DJNZ R1,NEXT1 RET ;222222222222222222222222222222222222222222222222222 ;22222222222222222222222222222222222222222222222222 ;Chuong trinh tao tre cho Chuong Trinh DELAY: MOV R3,#2 DJNZ R3,DELAYS DELAYS: MOV R1,#25 NEXT11: MOV R2,#25 AGAIN1 : DJNZ R2,AGAIN1 DJNZ R1,NEXT11 RET ;222222222222222222222222222222222222222222222222222 END KẾT LUẬN Trên cơ sở lí thuyết đã học, chúng em đã thiết kế hệ thống khóa với độ tin cậy có thể chấp nhận được dùa vào chức năng quản lí chương trình bằng password trong máy tính với quy mô đơn giản hơn. Để ứng dụng vào thực tế, hệ thống nàycòn cần được chỉnh sửa để tăng tính ổn định và kết nối với bộ phận cơ khí đóng mở cửa. Ngoài ra hệ thống trên có thể phát triển thêm chức năng giữ cho cửa mở trong một khoảng thời gian tuỳ ý theo người sử dụng. Hiện nay, những hệ thống kiểm soát ra vào theo mã đã sử dụng những hình thức quản lí tiên tiến hơn như: thẻ từ, vân tay... tuy nhiên chi phí còn rất cao. Một hệ thống quản lí nh­ chóng em tập thiết kế vẫn còn có những ứng dụng nhất định. Do là thiết kế đầu tiên nên không thể tránh khỏi sai sót nhất định Chóng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn của các thầy giáo và các bạn trong thời gian vừa qua. Mong rằng sẽ nhận được nhiều đóng góp ý kiến để bản thiết kế này và những bản thiết kế sau ngày càng được hoàn thiện hơn. + Phần mềm sử dụng : - Lập trình dịch file ASM -->Hex : Reads51 - Mô phỏng : Proteus 6 Professional. - Vẽ mạch nguyên lý và mạch in : Orcad,Protel + Tài liệu tham khảo : 1.Họ vi điều khiển 8051 Tác giả :Tống văn On,Hoàng đức Hải 2.Cấu trúc và lập trình họ VĐK 8051 Tác giả :Nguyễn Tăng Cường và Phan Quốc Thắng. 3.Cẩm nang thực hành Vi mạch tuyến tính TTL/LS,CMOS Tác giả :Huỳnh Đắc Thắng. 4.Kỹ thuật sè - Nguyễn Thuý Vân 5.Kỹ thuật mạch điện tử - Phạm Minh Hà Các tài liệu khác ...