TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1

ĐỀ TÀI
HỆ THỐNG ĐĨNG MỞ CỬA SỬ DỤNG CẢM
BIẾN VÂN TAY
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

GVHD:

TS. PHẠM NGỌC SƠN

THÁNG 3/2021


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên nhóm chúng em xin dành lời cảm ơn chân thành đến các Thầy Cô
khoa Điện - Điện tử đã truyền đạt, cung cấp cho chúng em những kiến thức cần thiết
để vận dụng trong thực tiễn cũng như trong đề tài này.
Và đặc biệt là TS. Phạm Ngọc Sơn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho
chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án, thầy đã nhiệt tình hướng dẫn những
giai đoạn cần làm, cần chuẩn bị gì và cách để tiếp cận nghiên cứu đề tài hiệu quả
nhất.
Do kiến thức còn bị giới hạn nên trong quá trình thực hiện đồ án chúng em
khơng thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong thầy có thể chỉ dẫn thêm để nhóm có
thể rút kinh nghiệm, hồn thành tốt hơn ở các đồ án mơn học tiếp theo.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !

2

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH
HÌNH 2-1 HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA ATMEGA810
HÌNH 2-2 SƠ ĐỒ CHÂN CỦA ATMEGA811
HÌNH 2-3 THANH GHI UDR12
HÌNH 2-4 THANH GHI UCSRA12
HÌNH 2-5 THANH GHI UCSRB12
HÌNH 2-6 THANH GHI UCSRC13
HÌNH 2-7 THANH GHI UBRRL VÀ UBRRH13
HÌNH 2-8 HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA LCD14
HÌNH 2-9 HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA KEYPAD 4X416
HÌNH 2-10 HÌNH ẢNH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA KEYPAD 4X417
HÌNH 2-11 HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA CẢM BIẾN NHẬN DẠNG VÂN TAY AS60818
HÌNH 2-12 HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA NÚT NHẤN19
HÌNH 2-13 HÌNH ẢNH LED ĐƠN TRONG THỰC TẾ20
HÌNH 2-14 HÌNH ẢNH IC AMS117 TRONG THỰC TẾ20
HÌNH 2-15 HÌNH ẢNH ADAPTER TRONG THỰC TẾ21
HÌNH 2-16 HÌNH ẢNH JACK DC CÁI 5,5 MM TRONG THỰC TẾ22
HÌNH 3-1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG24
HÌNH 3-2 VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA8 TRONG PHẦN MỀM PROTEUS25
HÌNH 3-3 KEYPAD 4X4 TRONG PHẦN MỀM PROTEUS26
HÌNH 3-4 LCD 16X4 TRONG PHẦN MỀM PROTEUS27
HÌNH 3-5 AS608 TRONG PHẦN MỀM PROTEUS28
3


HÌNH 3-6 HÌNH ẢNH JACK DC TRONG PHẦN MỀM PROTEUS29

HÌNH 3-7 AMS1117-3,3V TRONG PHẦN MỀM PROTEUS29
HÌNH 3-8 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TỒN MẠCH30
HÌNH 3-9 HÌNH ẢNH MẠCH IN31
HÌNH 4-1 HÌNH ẢNH GIAO DIỆN CHÍNH CỦA SẢN PHẨM36
HÌNH 4-2 HÌNH ẢNH ĐÃ MỞ KHĨA VÀ KHƠNG TÌM THẤY BẰNG VÂN TAY37
HÌNH 4-3 HÌNH ẢNH NHẬP MẬT KHẨU TỪ KEYPAD 4X437
HÌNH 4-4 HÌNH ẢNH HIỂN THỊ ĐÚNG MẬT KHẨU, SAI MẬT KHẨU VÀ VƠ HIỆU HĨA
38
HÌNH 4-5 HÌNH ẢNH HIỂN THỊ GIAO DIỆN CHẾ ĐỘ TÙY CHỌN38
HÌNH 4-6 HÌNH ẢNH HIỂN THỊ ĐÃ MỞ KHĨA BẰNG MẬT KHẨU39
HÌNH 4-7 HÌNH ẢNH HIỂN THỊ ĐỔI MẬT KHẨU39
HÌNH 4-8 HÌNH ẢNH HIỂN THỊ ĐỔI MẬT KHẨU THÀNH CƠNG VÀ THẤT BẠI40
HÌNH 4-9 HÌNH ẢNH HIỂN THỊ YÊU CẦU ĐẶT VÂN TAY LÊN CẢM BIẾN40
HÌNH 4-10 HÌNH ẢNH HIỂN THỊ THÊM VÂN TAY THÀNH CƠNG VÀ THẤT BẠI41
HÌNH 4-11 HÌNH ẢNH HIỂN THỊ XĨA VÂN TAY THÀNH CÔNG41

4


DANH MỤC BẢNG
BẢNG 2.1 SƠ ĐỒ CHÂN LCD
BẢNG 2.2 SƠ ĐỒ CHÂN CỦA AS6088
BẢNG 3.1 SƠ ĐỒ KẾT NỐI CHÂN KEYPAD VỚI CÁC CHÂN VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA8
BẢNG 3.2 SƠ ĐỒ KẾT NỐI CHÂN LCD VỚI CÁC CHÂN VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA826
BẢNG 3.3 BẢNG THÔNG SỐ ĐIỆN CỦA CÁC LINH KIỆN27

5


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề
Trong thời đại phát triển hiện nay, vấn đề an toàn bảo mật và an ninh là một
vấn đề cực kì quan trọng và cần thiết trong cuộc sống, ta có thể thấy hàng loạt các
cơng nghệ có liên quan và ảnh hưởng đến vấn đề này đang được thúc đẩy ra đời và
phát triển một cách mạnh mẽ. Từ vấn đề an ninh của các cơ quan, trụ sở cho tới việc
đảm bảo an tồn các thiết bị, nhà cửa, cơng trình, v.v…
Điển hình như việc thiết lập một hệ thống bảo vệ nhà cửa tránh sự xâm nhập
của kẻ lạ cũng như vấn đề trộm cướp. Hệ thống bảo vệ đó có thể là một ổ khóa
thơng minh được người dùng cài đặt mật khẩu bằng các dãy số. Với thiết kế là các
số bấm nên hệ thống này khá tiện lợi khi sử dụng. Tuy nhiên, kẻ lạ vẫn có thể dị ra
các dãy số của ổ khóa trong khoảng thời gian nhất định nên đây vẫn chưa là giải
pháp tối ưu nhất.
Hiện tại những nơi như nhà máy, xí nghiệp, cơ quan, nhà cửa hay những nơi
đặc biệt đối với các cơ quan an ninh, bệnh viện,… vấn đề bảo mật và tránh sự xâm
nhập trái phép là vô cùng cần thiết. Vì vậy nhằm nâng cao yêu cầu về tính an tồn để
bảo vệ tài sản và thao tác đơn giản, dễ sử dụng, đã có một hệ thống đáp ứng được
yêu cầu như thế đó là hệ thống bảo vệ đóng mở cửa bằng phương pháp nhận diện
dựa trên cơng nghệ sinh trắc và cụ thể đó là “Hệ thống đóng mở cửa sử dụng cảm
biến vân tay”.

6


1.2 Mục tiêu của đề tài
Vận dụng kiến thức đã học thiết kế hệ thống đóng mở cửa bằng vân tay, cho
phép người dùng lưu trữ trước vân tay. Khi người dùng muốn mở cửa thì u cầu
phải nhập chính xác vân tay đã lưu trữ trước đó, khi vân tay được nhập đúng hoặc
sai thì sẽ có hiện thị kết quả cụ thể. Bên cạnh đó mở rộng thêm một số chức năng
phục vụ người dùng như thêm chức năng mở khóa bằng mật khẩu (trường hợp
khơng thể qt vân tay), đổi mật khẩu, thêm vân tay, xóa vân tay.

1.3 Giới hạn đề tài
- Không sử dụng được mở khóa vân tay ngồi trời mưa.
- Cảm biến vân tay không sử dụng được cho người vân tay ra nhiều mồ hôi,
vân tay bị mờ,…
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập tài liệu, tham khảo những ứng dụng liên quan đã có trước đó.
- Tham khảo ý kiến và thực hiện theo hướng dẫn của giảng viên.
1.5 Bố cục đề tài
- Chương 1: Tổng quan. Ở chương này, vấn đề dẫn đến quyết định chọn đề
tài, giới hạn, phương pháp nghiên cứu của đề tài, bố cục và đặt vấn đề.
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Ở chương này, trình bày về các linh kiện được
sử dụng trong đề tài.
- Chương 3: Thiết kế và thi công phần cứng. Ở chương này, trình bày yêu
cầu thiết kế, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động, lưu đồ giải thuật và
mạch in của đề tài.
- Chương 4: Kết quả thực hiện. Ở chương này, trình bày kết quả đạt được sau
khi thiết kế và thi công.

7


- Chương 5: Kết luận và hướng phát triển. Ở chương này tổng kết lại, trình
bày những ưu điểm, khuyết điểm trong quá trình nghiên cứu và hướng phát triển của
đề tài.
- Tài liệu tham khảo.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Vi điều khiển ATMega8
Vi điều khiển ATMega8 là sản phẩm của hãng ATMEL thuộc dòng Mega
AVR. Dòng vi điều khiển này có đặc điểm như sau:

- Thanh đa dụng có 32 thanh ghi.
- Nếu dùng thạch anh 16 Mhz thì tốc độ tối đa đạt được là 16MIPS.
- Bộ nhớ Flash dùng lập trình ISP có 8KB.
- Có 512 byte EFPROM.
- Có 1K SRAM.
- Bộ nhớ EFPROM có chu kỳ ghi xóa là 100 nghìn lần và bộ nhớ Flash Rom
là 10 nghìn lần.
- Khả năng ngoại vi:
+ Có 2 bộ couter/timer 8bit, 1 bộ couter/timer 16 bit.
+ Bộ đếm thời gian thực với dao động riêng.
+ Có 3 kênh PWM.
+ Đối với kiểu vỏ PDIP có 6 kênh ADC 10 bits và kiểu vỏ TQFP có 8 kênh
ADC 10 bits.

8


+ Sử dụng giao tiếp nối tiếp TWI, có 2 chân ngắt ngoài INT0 và INT1 tương
ứng là chân PD2 và PD3.
+ Lập trình nối tiếp USART, giao tiếp nối tiếp SPI master/slave.
+ Bộ so sánh analog on-chip.
- I/O gồm:
+ 23 ngõ vào/ra.
+Đối với kiểu vỏ PDIP được đóng gói trong 28 chân.
+ Điện áp hoạt động là 4,5-5,4V.
+ Tần số hoạt động là 0-16MHz.
Hình ảnh thực tế của vi điều khiển ATMega8 được thể hiện ở hình 2-1.

Hình 2-1 Hình ảnh thực tế của ATMega8.
Hình 2-2 cho biết sơ đồ chân của ATMega8 28 chân. Trong đó mỗi một chân

vi điều khiển đều được tích hợp nhiều chức năng và chức năng của từng chân đều
được khảo sát theo port.

9


Hình 2-2 Sơ đồ chân của ATMega8.
Trong vi điều khiển ATMega8 chỉ có một module truyền thơng nối tiếp là
USART. Module này có 3 chân chính đó là chân xung nhịp (XCR), chân truyền dữ
liệu (TxD) và chân nhận dữ liệu (RxD). Tuy nhiên trong đề tài này chỉ dùng 2 chân
TxD và RxD để truyền nhận dữ liệu. Các chân này chỉ đảm nhận một chức năng độc
lập là nhận hoặc truyền dữ liệu, để kết nối với các thiết bị hỗ trợ UART khác chúng
ta cần phải đấu chéo hai chân này, RxD của thiết bị thứ nhất kết nối với TxD của
thiết bị thứ hai và ngược lại [1]. Q trình truyền và nhận dữ liệu có thể xảy ra đồng
thời trên module USART của ATMega8 hau cịn gọi là hoạt động song cơng.
Giống như các linh kiện khác, tất cả trạng thái hoạt động của module USART
được giám sát và điều khiển qua các thanh ghi có trong vùng nhớ I/O. Có năm thanh
ghi được thiết kế riêng biệt cho các hoạt động giám sát và điều khiển của USART.
Gồm:
- UDR: có chức năng ghi dữ liệu gồm 8 bit chứa giá trị nhận và phát của
USART. UDR có thể được xem như hai thanh ghi TXB (Transmit data Buffer) và
RXB (Receive data Buffer) có chung địa chỉ với nhau. UDR đọc thu được giá trị vào

10


thanh ghi đệm để ghi nhận dữ liệu, sau đó viết giá trị vào UDR tương đương để
chuẩn bị để gởi đi [1]. Hình 2-3 thể hiện thanh ghi UDR.
Hình 2-3 Thanh ghi UDR.
- UCSRA (USART Control and Status Register A): là một trong ba thanh ghi

có chức năng quan trọng trong việc điều khiển của các module USART [1]. Hình 24

thể hiện thanh ghi UCSRA.

Hình 2-4 Thanh ghi UCSRA.
- UCSRB (USART Control and Status Register B): có chức năng quan trọng
trong việc điều khiển USART [1]. Hình 2-5 thể hiện thanh ghi UCSRB.

Hình 2-5 Thanh ghi UCSRB.
- UCSRC (USART Control and Status Register C): có chức năng quy định
truyền chế độ truyền thơng tin và khung truyền [1]. Hình 2-6 thể hiện thanh ghi
UCSRC.

Hình 2-6 Thanh ghi UCSRC.

11


- UBRRL và UBRRH (USART Baud Rate Register): có chức năng quy định
tốc độ baud thấp và cao [1]. Hình 2-7 thể hiện thanh ghi UBRRL và UBRRH.

Hình 2-7 Thanh ghi UBRRL và UBRRH.
2.2 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD gồm có 2 loại thông dụng để kết nối với vi điều khiển:
- LCD graphic: Chia tồn bộ màn hình thành những điểm ảnh có thể vẽ hình,
logo,…
- LCD alphanumeric: Chỉ dùng để hiển thị số và chữ cái.
Vì ta chỉ cần hiển thị chữ số và chữ cái nên ta chọn LCD alphanumberic. Cụ
thể là ta dùng loại LCD 16x4 (có 4 hàng và mỗi hàng 16 ký tự).
Hình ảnh thực tế của LCD 16x4 được minh họa ở hình 2-8.


Hình 2-8 Hình ảnh thực tế của LCD.
Điện áp hoạt động của LCD là 2,7 – 5,5 VDC.
Dòng điện đi qua từ 350uA – 600uA.

12


Bảng 2.1 sơ đồ chân của LCD. Cho biết tên và chức năng của các chân LCD.
Chân số

Tên

Chức năng

1

VSS

GND của LCD

2

VDD

Cực dương của nguồn điện

3

VEE


Tương phản

4

RS

Chọn thanh ghi

5

R/W

Đọc/ghi dữ liệu

6

E

Chân cho phép

7

D0

Bit 0 của dữ liệu

8

D1


Bit 1 của dữ liệu

9

D2

Bit 2 của dữ liệu

10

D3

Bit 3 của dữ liệu

11

D4

Bit 4 của dữ liệu

12

D5

Bit 5 của dữ liệu

13

D6


Bit 6 của dữ liệu

14

D7

Bit 7 của dữ liệu

Bảng 2.1 Sơ đồ chân của LCD [2].
2.3 Keypad 4x4
Keypad 4x4 có thiết kế với giao diện đơn giản giúp dễ dàng giao tiếp với bất
kỳ vi điều khiển nào. Bàn phím Keypad 4x4 có tổng cộng 16 nút nhấn ở dạng ma
trận (4x4). Tuy nhiên với bàn phím này, chúng ta chỉ cần dùng 8 chân: 4 chân hàng
ngang (R1 đến R4) và 4 chân hàng dọc (C1 đến C4). Hình ảnh thực tế của Keypad
4x4 được minh họa ở hình 2-9.

13


Hình 2-9 Hình ảnh thực tế của Keypad 4x4.
Trong ma trận phím Keypad 4x4 thì ln có 4 hàng và 4 cột, hàng được chọn
là tín hiệu vào và được treo lên nguồn Vcc qua điện trở nên mức logic của hàng ln
là mức 1, cịn cột là tín hiệu ra [2].
Bốn chân hàng ngang (R4R3R2R1) sẽ bằng 1111 vì các phím nhấn thường hở
nên sẽ ln là ở mức 1 [2].
Cột là tín hiệu ra nên sẽ được điều khiển xuất dữ liệu ra cột tùy ý. Các phím
sẽ được đánh tên theo số thập lục phân từ 0 đến F nhằm mục đích phân biệt các
phím với nhau [2].
Để tiến hành kiểm tra xem phím nào được nhấn sẽ tiến hành bằng cách cho

từng cột ở mức 0 (các cột còn lại ở mức 1) và kiểm tra theo hàng, nếu có hàng
xuống mức 0 nghĩa là đã nhấn phím, ngược lại nếu hàng vẫn ở mức 1 nghĩa là chưa
được nhấn phím [2].
Hình ảnh sơ đồ ngun lý của keypad 4x4 được minh họa ở hình 2-10.

Hình 2-10 Hình ảnh sơ đồ nguyên lý của Keypad 4x4.
14


Thơng số kỹ thuật của keypad 4x4:
- Có 16 phím và 8 chân.
- Độ dài cáp: 88mm.
- Nhiệt độ hoạt động: -40 – 70 độ C
- Kích thước bàn phím: 77*69 mm.
2.4 Cảm biến nhận dạng vân tay AS608
Cảm biến nhận dạng vân tay AS608 là loại cảm biến giao tiếp với vi điều
khiển thông qua giao tiếp UART TTL hoặc USB, còn đối với giao tiếp USB-UART
được dùng để kết nối với máy tính [3]. Cảm biến nhận dạng vân tay AS608 rất dễ sử
dụng không cần phải dùng đến các thao tác xử lý ảnh chỉ đơn giản sử dụng lệnh đọc
ghi và so sánh chuỗi UART vì bên trong cảm biến đã được tích hợp nhân xử lý nhận
dạng vân tay phía trong, tự động gán vân tay vào 1 chuỗi dữ liệu và thông qua giao
tiếp UART để truyền ra ngồi [3].
Hình ảnh thực tế của cảm biến nhận dạng vân tay AS608 được thể hiện ở
hình 2-11.

.

Hình 2-11 Hình ảnh thực tế của cảm biến nhận dạng vân tay AS608.
Thông số kỹ thuật cảm biến nhận dạng vân tay AS608:
- Điện áp sử dụng: 3.0~3.6 VDC.

- Dịng điện tiêu thụ: 30~60mA, trung bình 40mA.

15


- Phương thức giao tiếp: USB/ UART.
- Kích thước hình ảnh cảm biến (pixel): 256 x 288 pixels.
- Thời gian xử lý: <0.3s.
- Dung lượng lưu trữ vân tay: 200 vân tay (ID: 0 – 199).
Bảng 2.2 sơ đồ chân của cảm biến nhận dạng vân tay AS608. Cho biết tên và
chức năng của các chân AS608.
Chân số

Tên

Chức năng

1

V+

Cấp nguồn VCC 3.3VDC

2

Tx

Giao tiếp UART TTL TX

3


Rx

Giao tiếp UART TTL RX

4

GND

Cấp nguồn GND

5

TCH

Output của cảm biến chạm Touch, khi chạm tay
vào cảm biến chân này sẽ xuất ra mức cao
(High), để sử dụng tính năng này cần cấp nguồn
3.3VDC cho chân Va

6

VA

Cấp nguồn 3.3VDC cho Touch Sensor

7

U+


Tín hiệu USB D+

8

U-

Tín hiệu USB D-

Bảng 2.2 Sơ đồ chân của AS608 [3].
2.5 Nút nhấn
Nút nhấn có hai trạng thái:
- Dùng mức 0 khi dẫn điện cho vi điều khiển.
- Dùng mức 1 khi khơng dẫn điện cho vi điều khiển.
Hình ảnh thực tế của nút nhấn được thể hiện ở hình 2-12.

16


Hình 2-12 Hình ảnh thực tế của nút nhấn.
2.6 Led đơn
Bản chất của led đơn là một diode, chứa một tiếp giáp P-N. Dòng điện được
dẫn từ anot sang cathode, khi điện tử lấp đầy chỗ trống nó sinh ra bức xạ ánh sáng,
các bước sóng phát ra có màu khác nhau tùy thuộc vào tạp chất trong chất bán dẫn
[4]. Dựa trên dải công suất, led được phân thành 3 loại chính gồm: nhỏ, trung bình
và lớn.
Điện áp hoạt động của led là 1,4 – 1,8 VDC và dòng điện đi qua từ 7-10mA.
Hình ảnh thực tế của led đơn được thể hiện ở hình 2-13.

Hình 2-13 Hình ảnh led đơn trong thực tế.
2.7 IC ổn áp AMS1117-3,3V

IC AMS1117 là loại IC ổn áp cung cấp điện áp ngõ ra 3,3 VDC với giá trị
ngõ vào thay đổi liên tục và thiếu sự ổn định.
Có 4 chân để kết nối với vi điều khiển gồm một chân để cấp điện áp đầu vào,
hai chân cấp điện áp ngõ ra 3,3 VDC và một chân đấu với GND. Hình ảnh thực tế
của IC ổn áp AMS1117 được thể hiện ở hình 2-14.

17


Hình 2-14 Hình ảnh IC AMS117 trong thực tế.
Thơng số kỹ thuật:
- Điện áp đầu vào: 4,8 – 8,7 VDC
- Điện áp ngõ ra: 3,3 VDC.
- Dòng điện ra tối đa: 1 A.
2.8 Nguồn Adapter 5V-2A và jack DC cái 5,5 mm
Nguồn Adapter 5V-2A để cấp nguồn cho các thiết bị có đầu vào bằng hoặc
nhỏ hơn điện áp quy định của thiết bị. Hình ảnh thực tế của nguồn Adapter 5V-2A
thể hiện ở hình 2-15.

Hình 2-15 Hình ảnh Adapter trong thực tế.
Thông số kỹ thuật:

18


- Điện áp đầu vào: AC 100-240V 50/60Hz.
- Điện áp ngõ ra: 5 VDC.
- Dòng điện ra tối đa: 2 A.
- Ổ cắm DC: 5,5*2,5 mm.
Để đưa nguồn điện một chiều vào mơ hình sản phẩm chúng ta phải sử dụng

jack DC cái 5,5 mm để kết nối giữa Adapter và mơ hình sản phẩm. Hình ảnh thực tế
của jack DC cái 5,5 mm thể hiện ở hình 2-16.

Hình 2-16 Hình ảnh jack DC cái 5,5 mm trong thực tế.

19


CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG
3.1 Yêu cầu thiết kế
Dựa trên yêu cầu thực tế của người sử dụng nên có một số yêu cầu đặt ra cho
thiết kế như sau:
- Hệ thống phải đảm bảo ổn định, thiết bị phải xử lý dữ liệu nhanh, chính xác
các thao tác của người sử dụng. Hạn chế sự cố gây mất an tồn trong q trình sử
dụng. Có phương thức mở khóa thay thế trong trường hợp khơng nhận diện được
vân tay, vân tay người sử dụng bị mờ, bị ướt,…
- Gọn nhẹ, dễ dàng sử dụng các thao tác. Phải tích hợp được nhiều chức năng
trên ổ khóa. Bố trí các thiết bị hợp lý dễ sử dụng và dễ dàng thay thế nếu bị hỏng.
- Đảm bảo tính an tồn bảo mật, sử dụng được khoảng cho 150 người (dùng
trong các dãy nhà trọ, cửa hàng, công ty nhỏ dưới 150 người). Đảm bảo độ bền cao,
chắc chắn, chịu được va chạm mạnh.
- Phải có tính thẩm mỹ, giá thành hợp lý so với các loại khóa cùng chức năng
trên thị trường.
3.2 Sơ đồ khối
Dựa trên yêu cầu thiết kế của người dùng. Hình 3-1 là thể hiện sơ đồ khối của
hệ thống.

20



Hình 3-1 Sơ đồ khối của hệ thống.
Các linh kiện trong từng khối:
- Khối nguồn: AMS1117 -3,3V, Adaptor 5V – 2A.
- Khối vi điều khiển: Vi điều khiển ATMega8
- Khối nút nhấn: Keypad 4x4.
- Khối cảm biến: Cảm biến nhận dạng vân tay AS608.
- Khối hiển thị: LCD 16x4.
3.3 Chức năng từng khối
3.3.1 Khối vi điều khiển
Việc chọn ATMega8 là vì loại này phổ biến được dùng nhiều trong thực tế,
giá thành tương đối rẻ, có cả cộng đồng nghiên cứu và đã dùng trong các project
mơn học nên có những am hiểu nhất định về loại vi điều khiển này.
Hình ảnh của vi điều khiển ATMega8 được mơ phỏng trong phần mềm
Proteus được thể hiện ở hình 3-2.
21


Hình 3-2 Vi điều khiển ATMega8 trong phần mềm Proteus.
Sử dụng vi điều khiển ATMega8 nhận tín hiệu vào từ keypad 4x4 và cảm
biến nhận dạng vân tay AS608 để lập trình, xử lý tín hiệu và hiện thị ra LCD.
3.3.2 Khối nút nhấn
Với yêu cầu hướng đến người dùng thì việc sử dụng nút nhấn rất là cần thiết,
người dùng có thể mở khóa bằng mật khẩu nếu tay ướt (không nhận dạng được vân
tay), hoặc tùy theo nhu cầu người dùng muốn cài đặt thêm vân tay, xóa vân tay, đổi
mật khẩu.
Nút nhấn là keypad 4x4 có 16 phím, gồm 10 phím số và 6 phím chức năng.
Keypad 4x4 có 8 chân kết nối lần lượt đến 8 chân của vi điều khiển được thể hiện ở
bảng 3.1.
Keypad


ATMega8

A

PB0

B

PB1

C

PB2

D

PB3

1

PB4

2

PB5

3

PB6
22



4

PB7

Bảng 3.1 Sơ đồ kết nối chân keypad 4x4 với các chân vi điều khiển ATMega8.
Hình ảnh nút nhấn được minh họa trong phần mềm Proteus được thể hiện ở
hình 3-3.

Hình 3-3 Keypad 4x4 trong phần mềm Proteus.
3.3.3 Khối hiển thị
Sử dụng LCD 16x4 để hiển thị số ID vân tay,nhập mật khẩu, mở khóa thành
cơng/thất bại, thêm vân tay, xóa vân tay, đổi mật khẩu.
Hình ảnh sơ đồ kết nối LCD 16x4 trong phần mềm mô phỏng Proteus được
thể hiện ở hình 3-4.

23


Hình 3-4 LCD 16x4 trong phần mềm Proteus.
Sơ đồ kết nối LCD với vi điều khiển được thể hiện ở bảng 3.2
LCD 16x4

ATMega8

VSS

GND


VDD

VCC

VEE

Biến trở

RS

PC0

RW

PC1

E

PC2

D4

PC3

D5

PC4

D6


PC5

D7

PD2

Bảng 3.2 Sơ đồ kết nối chân LCD 16x4 với các chân vi điều khiển ATMega8.
3.3.4 Khối cảm biến
Để nhận dạng vân tay có nhiều cảm biến như: AS608, R307, E360,…
Nhận thấy AS608 có giá thành rẻ, lưu trữ được hơn 200 ID vân tay. Bên cạnh
đó, AS608 tích hợp nhân xử lý nhận dạng vân tay phía trong, tự động gán vân tay
với 1 chuỗi data và truyền qua giao tiếp UART, đơn giản chỉ là phát lệnh đọc/ghi và
so sánh chuỗi UART nên rất dễ sử dụng và lập trình. Nên chúng em quyết định chọn
AS608.

24


Sơ đồ kết nối AS608 trong phần mềm Proteus được thể hiện ở hình 3-5.

Hình 3-5 AS608 trong phần mềm Proteus.
3.3.5 Khối nguồn
Điện áp hoạt động và dòng điện tiêu thụ của các linh kiện điện tử sử dụng
trong đề tài được thể hiện ở bảng 3.3.
STT

Linh kiện

Điện áp hoạt động


Dòng điện tiêu thụ

1

ATMega8

4,5 – 5,4 VDC

30 – 60 mA

2

LCD

2,7 – 5,5 VDC

350 – 600 uA

3

AS608

3,0 – 3,6 VDC

30 – 60 mA

4

Led đơn


1,4 – 1,8 VDC

7 – 10 mA

5

Nút nhấn

5 VDC

25mA

Bảng 3.3 Bảng thông số điện của các linh kiện.
Với thiết kế đơn giản, nhỏ gọn, tiện lợi, không cần phải lắp đặt phức tạp, đáp
ứng được yêu cầu cấp nguồn 5 VDC cho mơ hình sản phẩm nên chúng em dùng
nguồn Adapter 5V-2A để cấp nguồn 5 VDC cho các linh kiện hoạt động. Jack DC
cái 5,5 mm sẽ làm nhiệm vụ nối nguồn Adapter 5V-2A vào mạch, đưa dịng điện
một chiều vào mơ hình sản phẩm. Hình ảnh sơ đồ kết nối của jack DC cái 5,5 mm
được mơ phỏng trong Protues thể hiện ở hình 3-6.

25