Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Nguyên

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI......................................................................4
1.1. Tổng quan hệ thống..........................................................................................4
Hình 1.1 Keypad....................................................................................................4
Hình 1.2 Hiển thị trên LCD...................................................................................5
1.2. Mục đích của đề tài..........................................................................................5
1.3. Giới hạn của đề tài............................................................................................5
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG..........................................................................7
2.1. Khảo sát sơ đồ khối của hệ thống.....................................................................7
Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống trên Visio..........................................................7
2.2. Mơ phỏng hệ thống...........................................................................................8
Hình 2.2 Giao diện chính của Proteus 8.9..............................................................8
2.3

Lựa chọn các linh kiện cần sử dụng..................................................................8

Hình 2.3 Tap Pick Diviecs.....................................................................................9
Hình 2.4 Các linh kiện cần sử dụng.......................................................................9
2.4 Đấu nối các linh kiện và hiệu chỉnh...................................................................10
Hình 2.5 Hệ thống sau khi được đấu nối hồn chỉnh...........................................10
2.5 Lập trình cho hệ thống.......................................................................................10
Hình 2.6 Giao diện chính phần mềm CCS...........................................................11
Hình 2.7 Tạo project mới cho CCS......................................................................12
Hình 2.8 Lựa chọn VĐK sử dụng và chọn tần số thạnh anh................................12
Hình 2.9 Lập trình khởi tạo biến, hàm cho IC , Keypad và LCD........................13

Hình 2.10 Khởi tạo mật khẩu và các chương trình cần thiết cho hệ thống...........14
Hình 2.11 Chương trình để hiển thị trên LCD......................................................14
Hình 2.12 Khai báo chương trình cho ma trận phím...........................................15
Hình 2.13 Lập trình qt ở ma trận phím.............................................................15
Hình 2.14 code cho LCD.....................................................................................16
Trang 1


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Ngun
2.6

Mơ phỏng.......................................................................................................17

Hình 2.15 Nạp file .hex cho hệ thống..................................................................17
Hình 2.16 Hệ thống nhập mật khẩu đúng từ Keypab...........................................18
2.17 Hệ thống nhập mật khẩu sai từ Keypab........................................................18
2.7 Đánh giá hệ thống..............................................................................................18
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI.........19
3.1 Kết luận.............................................................................................................. 19
3.2 Hướng phát triển trong tương lai........................................................................19
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................19

Trang 2


Tiểu luận hệ thống nhúng


Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Nguyên

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1.

Tổng quan hệ thống
Trong thời buổi khoa học công nghệ phát triển không ngừng với sức
sáng tạo không giới hạn của con người đã làm ra nhứng cuộc cách mạng vĩ đại
về công nghệ. Ngành điện tử cũng là một ngành khoa học nên cũng khơng nằm
ngồi sứ phát triển đó. Các thiết bị điện tử khơng cịn qua xa với với con người
mà nó ngày càng được sử dụng vào các nhu cầu của con người. Nên vấn đề về
mật khẩu bảo mật ngày càng được nâng cao.

Hình 1.1 Keypad
- Cho hàng là ngõ vào và cột là ngõ ra. Khi chưa có phím nào được nhấn
trạng thái các chân tương ứng với các Hàng và các Cột như sau:
H3H2H1H0C3C2C1C0 = 1111 1111 - Thơng thường, để kiểm tra phím ta sử
dụng phương pháp quét Cột, đó là lần lượt cho các cột từ C0 đến C3 bằng 0 và
kiểm tra xem nếu Hàng nào có mức 0 thì phím tương ứng sẽ được nhấn. Mã
phím được tính theo cơng thức sau: MP = Cột * 4 +Hàng
Ví dụ: Nếu H2 = 0 và C1 = 0, thì phím có mã “6” được nhấn (MP =
1*4+2=6) Nếu H0 = 0 và C3 = 0, thì phím có mã “C” được nhấn (MP =
3*4+0=12=C) - Phương pháp quét phím:
Trang 3


Tiểu luận hệ thống nhúng


Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Ngun
Lần lượt kiểm tra 4 Cột, xem có phím nào được nhấn khơng?
Nếu có trả về MP là 1 trong 15 phím (từ phím “0” đến phím “15 hay F”
Nếu không trả về MP=0xF
 Ý tưởng:
Dựa vào phương pháp quét bàn phím , ta có thể thực hiện việc nhập mật
khẩu vào Keypab để hiển thị ra LCD nhờ có dữ liệu đưa ra từ bộ vi điều khiển
PIC16F877A.

Hình 1.2 Hiển thị trên LCD

1.2.

Mục đích của đề tài

 Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về Keypab, lập trình PIC.
 Tăng khả năng tự tìm hiểu nghiên cứu học tập tự lập.
 Tiếp cận gần hơn với công nghệ điện tử trong đời sống.
 Vận dụng những kiến thức đã có đồng thời tìm tịi những kiến thức mới để hiểu
sâu sắc hơn trong lĩnh vực này.
 Khóa điện tử thơng minh hiện đại hơn
 Sử dụng dễ dàng tránh sự cố mất chìa khóa

Trang 4


Tiểu luận hệ thống nhúng


Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Ngun
 Tính bảo mật cao chống bẻ khóa coppy ổ khóa..
Để thiết kế đề tài như đã nêu ở trên thì nhóm chúng em phải nắm vững kiến
thức chun ngành điện tử, tìm hiểu qua sách vở, tài liệu nước ngồi, phần mềm
để viết chương trình..

1.3.

Giới hạn của đề tài
Các thơng số giới hạn của đề tài:
o Linh kiện chính sử dụng: PIC16F877A
o Phần hiển thị: LCD 16x2
o Đầu vào: Keypab
o Nội dung hiển thị gồm các ký tự chữ và số.

Trang 5


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Nguyên

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1.


Khảo sát sơ đồ khối của hệ thống

Theo u cầu của đề tài thì nhóm chúng em tiến hành thiết kế sơ đồ khối của hệ
thống trên phần mềm Visio.

Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống trên Visio
Từ ý tưởng đã nêu trên, chúng ta dễ dàng xác định được sơ đồ khối cho hệ
thống, từ sơ đồ khối này chúng ta có thể phân chia nhiệm vụ, chọn linh kiện cho từng
khối chức năng.
 Chức năng từng khối:
o Chíp xử lý: có chức năng xử lý các yêu cầu đầu vào để cho ra đầu ra
o
o
o
o

như đã lập trình.
Khối nguồn: cấp nguồn điện cho hệ thống.
Khối hiển thị: hiển thị các chữ cái và số
Khối led: Để hiển thị cho cơ cấu chấp hành
Keypab: Để nhập dữ liệu đầu vào cho hệ thống

Khi hoạt động thực tế, các khối chức năng phối hợp với nhau theo một quy luật
nhất định, bất kỳ khối nào xảy ra lỗi đều khiến hệ thống hoạt động khơng chính xác.

Trang 6


Tiểu luận hệ thống nhúng


Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Nguyên

Trang 7


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Nguyên
 Linh kiện sử dụng cho các khối
o Khối nguồn: sử dụng nguồn DC 5V
o Bộ xử lý : sử dụng Pic 16f877a
o Khói hiển thị: LCD 16x2
o Khối đầu vào: Keypab

2.2.

Mơ phỏng hệ thống

Nhóm em đã sử dụng phần mềm Proteus để vẽ mạch và mô phỏng hệ thống.
Đây là cơng cụ hữu ích cho các bạn sinh viên có thể tiếp cận, làm quen với các vi xử
lý, vi điều khiển,.. trước khi làm sản phẩm thật.

Hình 2.2 Giao diện chính của Proteus 8.9
 Q trình vẽ mơ phỏng tên Proteus
o Lựa chọn linh kiện cần dùng
o Đấu nối các linh kiện vừa chọn với nhau

o Hiệu chỉnh, bố trí mạch cho phù hợp
o Nạp chương trình cho Vi điều khiển và tiến hành mô phỏng

2.3

Lựa chọn các linh kiện cần sử dụng
Tất cả các linh kiện được chọn đều phổ biến và tìm hiểu dễ dàng.

Trang 8


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Ngun

Hình 2.3 Tap Pick Diviecs
Để có thể tìm chính xác linh kiện cần sử dụng thì ta nên cài đầy đủ thư viện của
linh kiện đó.

Hình 2.4 Các linh kiện cần sử dụng

Trang 9


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái


Nguyên
 Danh sách linh kiện đã chọn:
o Button (Nút nhấn)
o Cap, Cap-Elec (Tụ điện)
o Crystal (Thạch anh)
o Res (Điện trở)
o PIC 16F877A (Vi điều khiển)
o Keypab ( bàn phím)
o LCD 16x2 ( màn hiển thị)
o LED-RED ( led màu đỏ)
o LED- GREEN ( led màu xanh)

2.4 Đấu nối các linh kiện và hiệu chỉnh
Tiến hành tìm hiểu các linh kiện và đấu nối sao cho chính xác.

Hình 2.5 Hệ thống sau khi được đấu nối hoàn chỉnh
Khi đấu nối trong Proteus ta có thể đánh nhãn cho dây dẫn để cho mạch nhìn
gọn gàng hơn. Bố trí các linh kiện sao cho phù hợp và đẹp mắt nhất có thể. Sau khi
hồn thành mơ phỏng ta tiến hành lập trình cho hệ thống trên phần mềm CCS.

2.5 Lập trình cho hệ thống
Với việc sử dụng Vi điều khiển PIC cho hệ thống nên phần mềm lập trình sẽ là
phần mềm CCS.

Trang 10


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái


Ngun

Hình 2.6 Giao diện chính phần mềm CCS

 Các bước để lập trình cho PIC
1. Tạo một Project Wizard mới.
2. Viết chương trình.
3. Build (kiểm tra lỗi)  Compile để tạo file .hex.

Trang 11


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Nguyên
Hình 2.7 Tạo project mới cho CCS

Hình 2.8 Lựa chọn VĐK sử dụng và chọn tần số thạnh anh

Trang 12


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Nguyên


Hình 2.9 Lập trình khởi tạo biến Keypad và LCD

Trang 13


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Nguyên

Hình 2.10 Khởi tạo mật khẩu và các chương trình cần thiết cho hệ thống

Hình 2.11 Chương trình để hiển thị trên LCD

Trang 14


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Ngun

Hình 2.12 Khai báo chương trình cho ma trận phím

Hình 2.13 Lập trình qt ở ma trận phím

Trang 15



Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Nguyên

Hình 2.14 code cho LCD
Sau khi lập trình xong kiểm tra chương trình khơng báo lỗi thì ta tiến hành nạp
cho PIC để mơ phỏng chương trình.

Trang 16


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Ngun

2.6

Mơ phỏng

Quay lại Proteus để mơ phỏng hệ thống.

Hình 2.15 Nạp file .hex cho hệ thống
Chọn file .hex đã tạo từ CCS vì PIC chỉ nhận file .hex.


Trang 17


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Nguyên
Hình 2.16 Hệ thống nhập mật khẩu đúng từ Keypab

2.17 Hệ thống nhập mật khẩu sai từ Keypab
Sau khi chạy mô phỏng ta kiểm tra hết tất cả các yêu cầu đề tài đề ra, hệ thống hoạt
động chính xác  hoàn thành đề tài.

2.7 Đánh giá hệ thống
 Các vấn đề đã nghiên cứu:
o Tìm hiểu vi điều khiển PIC 16F877A.
o Tìm hiểu cách qt keypad
o Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình CCS.
 Các vấn đề đã thực hiện:
o Lập trình điều khiển vi điều khiển PIC 16F877A bằng ngơn ngữ
CCS.
o Lập trình điều khiển Keypab

Trang 18


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái


Nguyên

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG
TƯƠNG LAI
3.1 Kết luận
Đề tài: “Nhập mật khẩu và hiển thị ra LCD” đã trình bày được nguyên
tắc hoạt động cơ bản của keypab giao tiếp với LCD để hiển thị các chữ cái và số.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn q thầy cơ cùng các bạn sinh viên,
đã đóng góp rất nhiều ý kiến, cơng sức q báu trong q trình nhóm thực hiện đề
tài này.
Đặc biệt, chúng em xin cảm ơn cơ Tăng Cẩm Nhung đã nhiệt tình hướng
dẫn, chỉ bảo những kinh nghiệm, kiến thức thực tế để đề tài được hoàn thành đúng
thời gian quy định.
Tuy nhiên, do cịn hạn chế về thời gian và trình độ nên đề tài khơng tránh
khỏi nhiều sai sót, nhóm rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến chân tình của q
thầy cơ và các bạn để đề tài được hoàn chỉnh hơn.

3.2 Hướng phát triển trong tương lai
Kinh tế đất nước ngày một phát triển, các thiết bị ngày càng được nâng cao
nên yêu cầu theo đó bảo mật cũng được phát triển mạnh. Bên cạnh đó như nhà ở,
văn phòng và các nơi cần bảo mật cũng có thể cài đặt mật khẩu.
 Sử dụng giao tiếp, RS232, USB để thay thế cho bàn phím.
 Từ yêu cầu và mục đích hiện tại của con người, chúng ta có thể phát triển
thêm mật khẩu bằng cảm biến vân tay để thuận tiện hơn.
 Sử dụng các module có thể phát vơ tuyến .Chương trình điều khiển trên
máy tính có thể giám sát -liên lạc ( mail, điện thoại )…

TÀI LIỆU THAM KHẢO
o Giáo trình Hệ thống nhúng – TNUT

o Giáo trình vi điều khiển PIC ( />
Trang 19


Tiểu luận hệ thống nhúng

Khoa Điện Tử - Trường DHKTCN Thái

Nguyên
khien-pic/)
o />o Datasheet Pic 16F877A/ 74HC595/ 74HC165

Trang 20