ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------o0o-----------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI
ĐỀ TÀI:

KHÓA CỬA ĐIỆN TỬ

SVTH:
LỚP:
NHÓM:
MSSV:
GVHD:

Trần Quốc Sơn
11CDT2
5A
101110458
ThS. Lê Xứng

Đà Nẵng 2015


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

MỤC LỤC

GIỚI THIỆU THIẾT BỊ KHÓA CỬA ĐIỆN TỬ
“Thiết bị khóa cửa điện tử” như tên gọi của nó, đây là thiết bị với mục
đích khóa mở cửa. Thay vì sử dụng phương pháp bảo mật truyền thống là ổ khóa
và chìa thì người dùng chỉ việc nhập đúng mật khẩu từ bàn phím.
Người dùng giao tiếp với thiết bị trên bảng điều khiển (bảng điều khiển
chứa các phím số và các phím điều khiển), thông tin sẻ được hiển thị trên màn
hình LCD. Sau khi nhập mật khẩu, hệ thống điều khiển (MCU8051) sẻ kiểm tra
mật khẩu nếu mật khẩu đúng với mật khẩu đã đặt trước đó thì cửa sẻ tự động mở,
còn nếu nhập sai quá số lần quy định hệ thống sẻ kích hoạt chuông báo động.
Thiết bị sẻ được cấp 1 mật khẩu ban đầu và người dùng có thể đổi mật khẩu tùy
ý.
Việc sử dụng mật khẩu thay chìa khóa thông thường sẻ nâng cao được tính
bảo mật. Tránh được hiện tượng trộm cắt ổ khóa hay đơn giản là không còn cảnh
quên chìa, gãy chìa.
Thiết bị có thể gắn lên cửa chính của từ hộ gia đình, công ty, các phòng yêu
cầu độ bảo mật cao như phòng họp phòng nghiên cứu .v.v.
 Chức năng hệ thống:
- Hệ thống gồm một chuổi mã số từ 0 đến 9, và độ dài mật mã không quá 10
-

-

-

số chỉ có người được phân quyền sử dụng mới biết được.
Có hệ thống phím gồm 15 phím, ngoài 10 số mật khẩu có các phím chức
năng: phím Enter, phím Xóa, phím Đổi Mã, phím Khóa, và một phím dự
bị để mở rộng thêm khi cần thiết.
Hệ thống hiển thị trực quan qua LCD 16x2A, có đèn chiếu sáng khi điều
kiện môi trường tối.

Có hệ thống báo động khi nhập sai quá nhiều lần (ở đây em thiết kế là 3 lần,
sau 3 lần nhập sai thì LCD hiển thị sai mã, và kích hoạt hệ thống báo động
trong 28s).
Có chức năng thay đổi mật khẩu khi cần thiết, và mật khẩu mặc định ban
đầu là 111111
Phím Xóa có thể xóa khi bạn nhập sai, sửa nhầm lẫn khi nhập phím.

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 2


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

 Hoạt động của hệ thống:

Ban đầu:
- Thay đổi mật khẩu cho người sử dụng:
 Ấn phím Đổi Mã, hệ thống sẽ hiển thị trên LCD là: “NHAP MK CU”
 Tiến hành nhập mật khẩu cũ, nhấn Enter, nếu đúng thì hệ thống hiển thị:

“NHAP MK MOI”, sau khi nhập mật khẩu mới, nhấn Enter thì LCD hiển
thị: “NHAP LAI MK”, nếu quá trình đổi mã thành công thì LCD hiễn thị:
“DA DOI MK”
 Nếu sai thì hệ thống sẽ hiển thị: “SAI MA, NHAP LAI”, sai quá 3 lần thì
sẻ kích hoạt hệ thống báo động.
- Nhập mật khẩu:
 LCD hiển thị nhập mật khẩu, người sử dụng nhập mã thông qua bàn phím,


nhấn Enter để xác nhận nhập xong, nếu nhập đúng thì LCD hiển thị “MO
KHOA”, nếu nhập sai thì LCD hiển thị: “SAI MA, NHAP LAI”, sai quá 3
lần thì kích hoạt hệ thống báo động.
 Nếu người dùng có thể xóa khi mã đang hập khi cảm thấy nhập sai thông
qua phím Xóa, và nếu nhập quá 10 ký tự thì hệ thống tự kiểm tra, và thông
báo sai mã.

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 3


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

Chương 1:

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

THIẾT KẾ MẠCH

1.1. SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG CÁC KHỐI.

1.1.1. Khối xử lý trung tâm.
Chức năng: Đóng vai trò đầu não của hệ thống, tiếp nhận tín hiệu từ bàn
phím, cam và so sánh mã, hiển thị trên LCD. Từ đó đưa các tín hiệu điều khiển
đến cho khối mạch điều khiển động cơ, hay khối mạch báo động tương ứng.
- Sử dụng chip: AT89S52.
1.1.2. 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.
Bàn phím gồm 15 phím được xắp xếp theo kiểu 3x5 (với 3 cột và 5 dòng).
Chức năng: Là tín hiệu đầu vào cho bộ xử lý trung tâm, nhập mã đóng mở
cửa.
SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 4


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

1.1.3. 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.

Thay đổi nội dung linh hoạt. Xử lý lập trình đơn giản hơn LED7 thanh và
ma trận điểm.
 Nhược điểm: Giá thành đắt.

1.1.4. Khối nguồn.
Chức năng: Cung cấp nguồn hoạt động cho hệ thống vi điều khiển củng như
hệ thống báo động.
-


Ở đây sử dụng họ 78xx, bao gồm 7805 cung cấp cho vi điều khiển và LCD, khối
công suất được lấy trực tiếp từ nguồn 12VDC.
1.1.5. Khối mạch điều khiển động cơ đóng, mở cửa.
Chức năng: Đóng và khóa cửa khi có tín hiệu tương ứng từ bộ xử lý trung
tâm. Mạch sử dụng mạch cầu H để điều khiển, và động cơ sử dụng là động cơ
DC.
1.1.6. Khối báo động.
Chức năng: Nhận tín hiệu từ bộ xử lý trung tâm, phát ra tín hiệu báo động
bằng âm thanh. (loa Buzz 5v).
1.2. SƠ ĐỒ MẠCH.

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 5


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

1.2.1. Khối điều khiển trung tâm.

 Khối kết nối xử lý trung tâm trong hệ thống này sử dụng AT89S52
AT89S52 cũng có cấu trúc phần cứng giống như các vi điều khiển khác
trong họ 8051 và còn có các đặc trưng riêng:
+ Bộ nhớ 8k.
+ 3 Timer/Counter 16 bit Timer 0,1,2.
+ So với 89C, nó có chân MISO (P1.5), MOSI (P1.6), SCK (P1.7) nên có
thể nạp bằng các mạch nạp hiện đại như Burn-e.


SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 6


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

 Khối xử lý trung tâm với 89s52 có nhiệm vụ là nhận biết tín hiệu thu được từ bàn
phím. Sau đó xử lý các tín hiệu đó và xuất ra các tín hiệu điều khiển thích hợp để
điều khiển hệ thống theo chương trình lập sẵn.
Địa chỉ chức năng kết nối của hệ thống xử lý trung tâm như sau:
P0.0 - RS
P0.1 - RW
P0.2 - EN
P0.3 - Kích sáng màn hình LCD
P0.4
P0.5 - Tín hiệu mở cửa
P0.6 - Tín hiệu đóng cửa
P0.7 - tín hiệu báo động
P1.0 - Cột 1
P1.1 - Cột 2
P1.2 - Cột 3
P1.3 - Hàng 1
P1.4 - Hàng 2
P1.5 - Hàng 3
P1.6 - Hàng 4
P1.7 - Hàng 5
P2 nối với D0 ÷ D7 của LCD

 Bộ dao động thạch anh có tác dụng tạo xung nhịp với tần số 12MHz cho VĐK
hoạt động. Hai đầu này được nối vào 2 chân XTAL1 và XTAL2 của VĐK.
 Bộ RESET có tác dụng đưa vi điều khiển về trạng thái ban đầu. Khi nút RESET
được ấn điện áp +5V từ nguồn được nối vào chân RESET của vi điều khiển được
chạy thẳng xuống đất lúc này điện áp tại chân vi điều khiển thay đổi đột ngột về
0, VĐK nhận biết được sự thay đổi này và khởi động lại trạng thái ban đầu cho
hệ thống.

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 7


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

1.2.2. Khối hiển thị LCD.

 Là thiết bị hiển thị cho hệ thống. Khi nhập mả thì sẻ hiển thị ký tự “*”, và hiển

thị các trạng thái làm việc của hệ thống như đổi mật khẩu, sai mã, nhập mật
khẩu...
 LCD được sử dụng là 16x2A với 2 dòng và hiển thị 5x7. Các chân được nối:
+ P0.0- RS
+ P0.1-RW
+ P0.2 – EN
+ P2 nối với D0-D7 của LCD.
+ P0.3 - kích sáng màn hình LCD.
SVTH: TRẦN QUỐC SƠN


Trang 8


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

1.2.3. Khối bàn phím.


Người dùng nhập mã thông qua bàn phím, và bàn phím là thiết bị đầu vào được kết
nối với vi điều khiển, cung cấp tín hiệu cho bộ xử lý trung tâm, sau khi phân tích
tính hiệu và so sánh thì cho ra tín hiệu điều khiển tương ứng.
 Bàn phím được dùng bằng phương pháp quét phím theo hàng và cột. Dùng bàn
phím cơ với 3 cột 5 hàng. Xắp xếp các hàng cột như bảng:

Hàng 1
Hàng2
Hàng 3
Hàng 4
Hàng 5
SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Cột 1
1
4
7
ENTER
KHÓA

Trang 9

Cột 2
2
5
8
0
ĐỔI MÃ

Cột 3
3
6
9
XÓA
DỰ BỊ


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

Được ghép nối với vi điều khiển tại Port P1. Với:
+ Cột 1 - P1.0
+ Cột 2 - P1.1
+ Cột 3 - P1.2
+ Hàng 1 - P1.3
+ Hàng 2 - P1.4
+ Hàng 3 - P1.5
+ Hàng 4 - P1.6
+ Hàng 5 - P1.7

 Trạng thái khi nhấn phím:
Số

P1.7

P1.6

P1.5

P1.4

P1.3

P1.2

P1.1

P1.0

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Enter

Xóa
Khóa
Đổi Mã
Dự bị

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0

0
1
1
1
1
1
1
1
1

1
0
0
1
1
1

1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1

1
1
1
1
0
0
0

1
1
1
1
1
1
1
1

1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

1
1
1
0
1

1
0
1
1
0
1
0
1
1
0

1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1

0
0
1

1
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1

Khi nhấn phím có hiện tượng rung phím, khắc phục bằng cơ khí khó và giá
thành làm mạch lên cao, nên em đã dùng phương pháp phần mềm thông qua
chương trình đã lập trình.
SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 10


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

1.2.4. Khối mạch điều khiển đóng mở cửa.

 Sử dụng mạch cầu H với 4 BJT Tip 41 và BJT kích là C1815, mạch điều khiển

động cơ DC công suất nhỏ.

BJT Tip 41 là BJT công suất có áp cao tới 100V và dòng lên đến 6 ampe.
Có 2 tín hiệu nhận vào, 1 tín hiệu mở cửa set ở Port P0.5 và 1 tín hiệu đóng
cửa set ở cổng P0.6. mạch sử dụng rơ le để nhận biết đả đóng cửa hay đả mở cửa
để thực hiện quá trình cho chính xác.
 Nhiệm vụ: Nhận tín hiệu từ bộ xử lý để thự hiện công việc đóng và mở cửa.
 Hoạt động:
- Khi nhận tín hiệu từ Port P0.5 thì Q13 kích dẫn, nó xẽ kích đẫn Q4 và Q6,
mạch có điện và động cơ hoạt động kéo chốt mở cửa.
- Khi nhận tín hiệu của P0.6 thì Q14 kích dẫn, nó xẻ kích dẫn Q3 và Q5,
mạch có điện và động cơ hoạt động kéo chốt đóng cửa.

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 11


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

2.1.5. Khối báo động

Chức năng: khi nhập sai quá 3 lần thì chuông báo động xẽ kêu.
Ở mạch nguyên lý, J8 được nối với chuông nhỏ, được kích qua P0.7
1.2.6. Khối nguồn 5V.

 Đây là module dùng để tạo ra nguồn điện áp chuẩn +5V. Sử dụng LM 7805 để

ổn áp và BJT B688 để đệm dòng.


SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 12


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

 Đầu vào là điện áp 1 chiều 12VDC Sau khi đi qua IC ổn áp LM 7805 ta có áp

chuẩn 5VCC để cung cấp cho các mạch điều khiển, hiển thị, bàn phím...
 Thực tế quá trình làm mạch em kết hợp các khối nguồn, khối báo động, khối,

điều khiển đống mở cửa thành 1 mạch như hình dưới:

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 13


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

Chương 2:

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH

2.1. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN.


SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 14


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

2.1.1. Lưu đồ thuật toán của chương trình chính (chương trình nhập mật
khẩu.)

2.1.2. Thuật toán quét phím.
a) Thuật toán của chương trình con có nhấn phím không.
SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 15


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

b. Thuật toán của chương trình con xác định phím (quét hàng và cột)

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 16



ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 17

GVHD: ThS. LÊ XỨNG


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

2.1.3. Thuật toán của chương trình con enter và so sánh mật khẩu.

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 18


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 19

GVHD: ThS. LÊ XỨNG



ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

2.1.4. Thuật toán của chương trình con đổi mật khẩu.

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 20


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 21

GVHD: ThS. LÊ XỨNG


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

2.1.5. Thuật toán của chương trình con sai mã.

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 22

GVHD: ThS. LÊ XỨNG



ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

2.1.6. Thuật toán của chương trình con đóng và mở cửa.

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 23


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

GVHD: ThS. LÊ XỨNG

2.1.7. Thuật toán của chương trình con phím xóa.

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 24


ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI

2.1.8. Thuật toán hiển thị trên LCD.

SVTH: TRẦN QUỐC SƠN

Trang 25


GVHD: ThS. LÊ XỨNG