đồ án mạch khóa số điện tử

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (459.13 KB, 42 trang )

Đang xem: đồ án mạch khóa số điện tử

THIẾT KẾ MẠCH KHÓA SỐ ĐIỆN TỬ

THIẾT KẾ MẠCH KHÓA SỐ ĐIỆN TỬ

1

THIẾT KẾ MẠCH KHÓA SỐ ĐIỆN TỬ

MỤC LỤC

2

THIẾT KẾ MẠCH KHÓA SỐ ĐIỆN TỬ

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

3

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển cửa khoa học công nghệ luôn gắng liền với sự phát triển

của kinh tế, xã hội. Trong đó, ngành điện tử viễn thông luôn giữ vững tốc độ phát
triển cao và ngày càng đi sâu vào đời sống và lĩnh vực bảo mật là mảng lớn luôn
được mọi người quan tâm. Vì vậy để làm quên với việc thiết kế mạch em đã chọn
đề tài “Thiết kế mạch khóa số điện tử” để nghiên cứu và thực hiện.
Được sự chỉ bảo và hướng dẫn của các thầy cô trong khoa Điện-Điện tử và đặc
biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy Đỗ Vinh Quang đã giúp em hoàn thành đồ
tài này. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô.

PHẦN I. TÌM HIỂU ĐỀ TÀI
CHƯƠNG I. NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ KHỐI
1.1 Nguyên lý thiết kế

Là một hệ thống đóng mở cửa bằng mật khẩu, sử dụng vi điều khiển
AT89C51 làm đơn vị xử lý trung tâm. Hệ thống giao tiếp với người sử dụng thông
qua bàn phím (4 x 4) và hiển thị thông tin lên LCD.
1.2 Sơ đồ khối
Khối nguồn

Khối vi điều
khiển

Khối bàn phím

Khối hiển thị

Hình 1. Sơ đồ khối của mạch
 Khối vi điều khiển: có chức năng điều khiển hoạt động của mạch và tương
tác với LCD.
 Khối hiển thị: hiển thị thông tin cho người dùng biết.
 Khối nguồn: dùng để cấp nguồn cho mạch hoạt động.
 Khối bàn phím: người dùng thao tác với mạch.

CHƯƠNG II. CẤU TẠO TỪNG KHỐI
2.1 Linh kiện chính cho từng khối
Khối hiển thị: LCD 16×2.
Khối nguồn: Cầu diode, LM 7805.

Khối điều khiển: vi điều khiển AT89C51, eeprom 24C02C.
Khối bàn phím: nút nhấn.
2.2 Khối nguồn

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn
Mạch bao gồm:
Cầu diode biến dòng AC thành DC.
Tụ điện dung để lọc nguồn.
Ic ổn áp LM7805 <3> tạo điện áp ổn định 5V cung cấp cho vi xử lý.
Sơ đồ chân LM7805

Hình 3. Sơ đồ chân LM 7805.
Có 1 chân nguồn vào, 1 chân nguồn ra, 1 chân nối đất. Điện áp đầu vào
7805 cần lớn hơn điện áp ổn định từ 2-3V.
2.3 Khối vi điều khiển
Mạch sử dụng chip AT89C51 làm trung tâm xử lý của mạch và eeprom
24C02B để lưu mật khẩu.

a)

AT89C51 <1> là phiên bản của 8051 có ROM trên chip là bộ nhớ Flash. Phiên

bản này rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh vì bộ nhớ flash có thể được xóa trong
vài giây.
Thông số cơ bản của Chip
• Bộ nhớ chương trình bên trong: 4 KB ( ROM).
• Bộ nhớ dữ liệu bên trong: 128 byte ( RAM).
• Số chân vào ra( I/O port) : 32.
• Số lượng timer: 2.
• Số chân IC: 40.
• Cổng nối tiếp: 1.
• Nhân/chia trong 4µs.
Sơ đồ khối 8051

Hình 4. Sơ đồ khối của 8051

Sơ đồ chân 8051:

Hình 5. Sơ đồ chân 8051
AT89C51 có tất cả 40 chân có chức năng như đường xuất nhập. Trong đó có 24
chân có tác dụng kép, mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như
đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ.
Chức năng các chân:
 Các port

Port 0:
– Port 0 (P0.0-P0.7) có số chân từ 32-39
– Port 0 có 2 chức năng:
• Port xuất nhập dữ liệu (P0.0-P0.7) không sử dụng bộ nhớ ngoài
• Bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0-AD7) có sử dụng bộ nhớ
ngoài.
Port 1:
-Port 1 (P1.0-P1.7) có số chân từ 1-8
-Port 1 có một chức năng:
• Xuất nhập giữ liệu ( P1.0-P1.7) sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ ngoài
Port 2:
-Port 2 (P2.0-P2.7) có số chân từ 21-28

-Port 2 có hai chức năng:
• Port xuất nhập dữ liệu (P2.0-P2.7) không sử dụng bộ nhớ ngoài
• Bus địa chỉ byte cao (A8-A15) xóa sử dụng bộ nhớ ngoài.
Port 3:
– Port 3 (P3.0-p3.7) có số chân từ 10-17

– Port 3 có hai chức năng :
• Port xuất nhập dữ liệu (P3.0-P3.7) không sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các
chức năng đặc biệt.
• Các tín hiệu điều khiển sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt.
Bit

tên

Địa

chỉ

Chức năng

P3.

RxD

bit
B0H

Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp

0
P3.

TxD

B1H

Chân phát dữ liệu của port nối tiếp

1
P3.

INT0

B2H

Ngõ vào ngắt ngoài 0

2
P3.

INT1

B3H

Ngõ vào ngăt ngoài 1

3
P3.

T0

B4H

Ngõ vão của bộ đếm định thời/đếm 0

4
P3.

T1

B5H

Ngõ vão của bộ đếm định thời/đếm 1

5
P3.

WR

B6H

Điều khiển ghi vào RAM ngoài

6
P3.

RD

B7H

Điều khiển đọc từ RAM ngoài

7
Bảng 1. Bảng chức năng chân của Port 3
 Nhóm các chân nguồn, dao động và điều khiển

-VCC: chân số 40 nối lên nguồn 5V.
-GND: chân 20 nối đất.
-XTAL1 chân số 19 và XTAL2 chân 18: bộ dao động được tích hợp bên trong
AT89C51, khi sử dụng người thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ
XTAL1 –chân 19 và XTAL2 – chân 18. Tần số thạch anh thường sử dụng 12Mhz.

Hình 6. Mạch dao động cho vi xử lý
Chân EA:
– EA (External access): chân số 31, truy xuất ngoài.
– Chức năng:
+ Là tín hiệu cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ROM ngoài.

Xem thêm: Báo Cáo Đồ Án Quản Lý Quán Cafe, Đề Tài Quản Lý Quán Cafe

+ Là biện pháp nhập,tích cực mức thấp
EA: chip 8051 sử dụng chương trình của ROM ngoài.
EA1:chip sử dụng chương trình của ROM trong.
Chân RST:
-RST (Reset) chân số 9, thiết lập lại.
-Chức năng:
+ Là tín hiệu cho phép thiết lập lạo trạng thái ban đầu.
+ Là tín hiệu nhập, tích cực mức cao.
RST=0: 8051 hoạt động bình thường.
RST=1: 8051 được thiết lập lại trạng thái ban đầu.
tReset ≥ 2×Tmachine

trong đó: treset : thời gian reset (µs)
Tmachine: chu kì máy (µs)

Hình 7. Sơ đồ chân Reset

b)

Eeprom 24C02B có 8 chân. Điện áp cung cấp 5V. Có bộ nhớ 128 x 8 bit,

dòng hoạt động bình thường là 1mA. Giao thức với vi điền khiển bằng giao thức
chuẩn I2C, chân SCL là chân tạo nhịp xung, chân SDA là chân truyền dữ liệu.

Hình 8. Sơ đồ chân 24C02B
2.4 Khối hiển thị
Mạch sử dụng LCD 16 x2 để hiển thị thông tin. <2>

Hình 9. Sơ đồ chân của LCD

Chức năng các chân :
Chân

Ký hiệu

Mô tả

1

Vss

Nguồn cấp cho LCD (GND).

2

VDD

Nguồn cấp cho LCD (5V).

3

VEE

Điều chỉnh độ tương phản của LCD.

4

RS

RS=0 chọn thanh ghi lệnh IR
RS=1 chọn thanh ghi dữ liệu

5

R/W

R/W= 1 đọc dữ liệu
R/W =0 ghi dữ liệu

6

E

Tín hiệu cho phép. Sau khi các tín hiệu được đặt lên
bus D0-D7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1
xung cho phép của chân E.

7-14

D0 – D7

Các đường bus dữ liệu.

15

A

đèn nền cho LCD.

16

K

đèn nền cho LCD.

Bảng 2. Chức năng chân LCD

2.5 Khối bàn khím

Hình 10. Bàn phím ma trận
Để điều khiển bàn phím ma trận ta sử dụng phương pháp quét phím. Để điều
khiển quét phím ta phải xuất vào dữ liệu 4 bit trong đó có 1 bit ở mức logic thấp và
3 bit ở mức logic cao ra ở cột thứ nhất của ma trận phím, nếu có phím được nhấn thì
trong 4 bit đọc vào sẽ có 1 bit ở mức thấp. Lần lượt chuyển mức logic thấp sang các
cột kế tiếp để dò tìm.

PHẦN II. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
CHƯƠNG I. THIẾT KẾ MẠCH

3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch. <4>

Hình 11. Sơ đồ mô phỏng.
 Password mặc định là 123456 (gồm 6 số)
 Để mở được khóa thì phải nhấn nhập vào password và nhấn nút Open(=),
nếu nhập đúng password khi đó led xanh sẽ sáng báo hiệu cửa được mở, nếu
nhập sai password thì led đỏ sẽ sang báo hiệu cửa vẫn đóng.

 Để thay đổi password thì nhấn vào nút Change(÷) , nhập vào password cũ
sau đó nhấn nút OK( ), nhập vào Password mới rồi nhấn nút OK lần nữa. Lúc
này bạn đã đổi password thành công. Hê thống sẽ lưu password mới của bạn.
 Nếu nhập sai password thì chương trình sẽ yêu cầu nhập lại Password cũ.
Nếu số lần nhập sai ≥ 3 sẽ bị khóa trong vòng 1 phút sau đó mới được phép
nhập lại.
 Nếu đang làm một việc gì đó mà muốn thoát ra ngoài thì nhấn nút Clear(x).

 Để khóa cửa thì nhấn nút Close(+).
3.2 Lưu đồ giải thuật

Hình 12. Lưu đồ giải thuật chương trình chính.

Open

Nhập password
S
So sánh password

S

Sai >=3

Đ

Đ
Mở cửa
Main

Hình 13. Lưu đồ giải thuật chương trình mở cửa.

Change

Khóa 1 phút

Nhập password cũ
S
So sánh password

Đ

S

Sai >=3

Đ

Nhập ,lưu password mới

Main
Hình 14. Lưu đồ giải
thuật chương trình đổi mật khẩu.

Khóa 1 phút

3.3 Kết quả mô phỏng.

Hình 15. Kết quả mô phỏng

CHƯƠNG II. THI CÔNG MẠCH

4.1 Mạch in

Hình 16. Sơ đồ mạch in

4.2 Thi công mạch
Bước 1: In mạch in ra giấy ảnh.
Bước 2: Ủi mạch
– Cắt miềng đồng sao cho vừa với mạch in, đặt mặt có phủ đồng vào mặt giấy có
sơ đồ mạch in và gấp các góc cạnh cho chặt để miếng đồng và giấy không bị lệch
trong quá trình ủi.
– Chỉnh nhiệt độ bàn ủi ở nhiệt độ vừa phải. Đặt bàn ủi lên và ủi trong khoảng
thời gian từ 7-10 phút.
Bước 3: Rửa mạch: Sau khi ủi xong, ta lấy miếng giấy ra khỏi miếng đồng. Pha
1 ít bột sắt vào trong nước và ngâm mạch, sau khi đồng đã ra hết lấy mạch ra và rửa
lại bằng nước sạch, dùng giấy nhám để chà lớp mực in này ra.
Bước 4: Khoan mạch, gắn linh kiện và hàn mạch.

– Khoan mạch: lựa chọn mũi khoan phù hợp với mạch và tiến hành khoan.
– Gắn linh kiện: Phải gắn linh kiện ở mặt nhựa, mặt không đi dây đồng, gắn đúng vị
trí, cực tính của từng linh kiện.
– Hàn linh kiện: Mỏ hàn phải đủ nhiệt độ và hàn nhanh, khéo tay. Nếu để lâu thì sẽ
dẫn tới hư một vài linh kiện. Hàn không được để chì dính tới các đường đồng khác
dẫn tới ngắn mạch.

CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN
Trong thời gian thực hiện đề tài em đã tiếp thu và đạt được những điều sau:
tiếp cận được kiến thức thực tế từ sách vở, có khả năng phân tích, thiết kế, thi công
sản phẩm.

Xem thêm: Soạn Bài Chương Trình Địa Phương Lớp 6 Trang 172, Chương Trình Địa Phương (Phần Văn Và Tập Làm Văn)

Sản phẩm cuối cùng đáp ứng được yêu cầu đề tài khóa số dùng vi điều khiển
hiển thị LCD. Tuy đã cố gắng song cũng có những mặt hạn chế do kiến thức, kinh
nghiệm thực tế nên không tranh khởi những thiếu sót. Mong được sự góp ý của thầy
cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Hướng phát triển: Tương tác người dùng cao hơn như: thông báo cho người
dùng biết có kẻ xâm nhập thông qua hệ thống internet, sms.

PHỤ LỤC
Code đề tài:
LEDCORRECT
LEDWRONG