BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ TỔNG HỢP HỆ THỐNG Thiết kế thiết bị chấm công bằng phương pháp trắc học nhận dạng vân tay sử dụng esp32

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ TỔNG HỢP HỆ THỐNG Thiết kế thiết bị chấm công bằng phương pháp trắc học nhận dạng vân tay sử dụng esp32 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ TỔNG HỢP HỆ THỐNG Thiết kế thiết bị chấm công bằng phương pháp trắc học nhận dạng vân tay sử dụng esp32

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ TỔNG HỢP HỆ THỐNG

Đề tài:

Thiết kế thiết bị chấm công bằng phương pháp trắc học

nhận dạng vân tay sử dụng esp32

Giảng viên hướng dẫn: T.S Hàn Huy Dũng Sinh viên:

Hà Nội, 2021

Nguyễn Văn DũngNguyễn Hữu ĐứcTrần Xuân VũNguyễn Đình Trường

20164312201724782017292320172877

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 10

LỜI CẢM ƠN 10

TÓM TẮT 13

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 14

1.1 Đặt Vấn Đề 14

1.2 Mục tiêu 15

1.3 Nội Dung Thực Hiện 15

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 16

2.1 Tổng quan về Arduino 16

2.2 Tổng quan về nhận dạng vân tay 16

2.2.1 Sự cần thiết của nhận dạng bằng ảnh sinh trắc 16

2.2.2 Mô hình hệ thống nhận dạng ảnh vân tay 17

2.3 Giới thiệu về các linh kiện 18

2.3.1 ESP32 DEVKIT V1 18

2.3.2 Module cảm biến vân tay R305 19

2.3.3 Màn hình LCD 16x2 23

2.3.3.1 Giới thiệu: 23

2.3.3.2 Chi tiết 23

2.4 Các chuẩn giao tiếp 26

2.4.1 Chuẩn giao tiếp UART 26

2.4.2 Giao thức SPI 29

2.4.3 Giao tiếp I2C 32

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 36

3.1 Giới thiệu 36

3.2 Tính toán và thiết kế hệ thống 36

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 36

3.2.2 Tinh toán và thiết kế mạch 37

3.2.3 Sơ đồ nguyên lí toàn mạch 41

CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 42

4.1 Giới thiệu 42

4.2 Thi công hệ thống 42

4.2.1 Thi công bo mạch hệ thống 42

4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra bo mạch hệ thống 44

4.3 Lập trình hệ thống 44

4.3.1 Lưu đồ giải thuật 44

4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 45

Danh mục hình vẽ

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động 15

Hình 2.2: Sơ đồ chân của ESP32 16

Hình 2.3: Module Nhận Dạng Vân Tay R305 17

Hình 2.4: Sơ đồ chân module R305 19

Hình 2.5: Hình dáng và kích thức LCD 21

Hình 2.6: Sơ đồ chân LCD 21

Hình 2.7 Sơ đồ khối chip điều khiển LCD 23

Hình 2.8: Chuẩn giao tiếp UART 24

Hình 2.9: Sơ đồ khối UART 25

Hình 2.10: Truyền thông UART 25

Hình 2.11: Quá trình truyền dữ liệu 28

Hình 2.12: Các chế độ hoạt động của SPI 29

Hình 2.13: Sơ đồ hoạt động của I2C 30

Hình 2.14: Một master kết nối nhiều slave 31

Hình 2.15: Giao thức truyền dữ liệu Mastẻ và Slave 31

Hình 2.16: Điều kiện bắt đầu quá trình truyền dữ liệu 32

Hình 2.17: Điều kiện dừng quá trình truyền dữ liệu 33

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thông cuẩ thiết bị 34

Hình 3.2: Khối xử lí trung tâm sử dụng ESP32 DEVKIT V1 35

Hình 3.3: LCD 20x4 36

Hình 3.4: Mạch chuyển giao tiếp LCD sang I2C 37

Hình 3.5: Sơ đồ nối dây và hình ảnh thực tế của bàn phím ma trận 4x4 37

Hình 3.6 Adapter 9V 2A 38

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lí toàn mạch 39

Hình 4.1 Sơ đồ thiết kế mạch 40

Hình 4.2 Sơ đồ dạng 3D 41

Hình 4.3 Lưu đồ thuật toán điểm danh 43

Hình 4.4 Lưu đồ thuật toán đăng kí vân tay 43

Hình 4.5 Giao diện lập trình arduino 44

Hình 4.6 Arduino Toolbar 44

Danh mục bảng biểu

Bảng 2.1: Thông số cảu ESP32 19

Bảng 2.2: Chức năng các chân LCD 24

Bảng 2.3: Đặc tính điện của các chân giao tiếp 25

Bảng 4.1 Danh sách linh kiện 43

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Hà Nội, ngày… tháng …… năm 2021

BÀI TẬP LỚN MÔN THIẾT KẾ TỔNG HỢP HỆ THỐNG

Nhóm: 6 gồm các thanh viên sau:

1 Nguyễn Văn Dũng MSSV: 20172494

2 Nguyễn Hữu Đức MSSV: 20172478

4 Nguyễn Đình Trường MSSV: 20172877

I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHẤM CÔNG BẰNG PHƯƠNG

PHÁP TRẮC HỌC VÂN TAY SỬ DỤNG ESP32

II NHIỆM VỤ

1 Tìm hiểu nghiên cứu cấu tạo, nguyên lí hoạt động, chức năng của các module ESP32, cảm biến vân tay R305, module SD, module I2C và LCD16x2

2 Tính toán, thiết kế, xác định mô hình thi công

3 Chạy thử mô hình hệ thống

4 Test hệ thống

5 Căn chỉnh, chỉnh sửa hệ thống

6 Bảo vệ bài tập lớn

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/04/2021

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Hàn Huy Dũng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Hà Nội, ngày… tháng …… năm 2021

BÀI TẬP LỚN MÔN THIẾT KẾ TỔNG HỢP HỆ THỐNG

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do nhóm sinh viên nhóm 6 gồm các thành viên: Nguyễn Văn Dũng, NguyễnHữu Đức, Trần Xuân Vũ, Nguyễn Đình Trường tự thực hiện, dựa vào một số tài liệu trước

đó và không sao chép từ tài liệu hay dự án nào đã có trước đó

LỜI CẢM ƠN

Sau quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện bài tập lớn và hoàn thành đúng tiến

độ, chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến quý thầy cô đã giúp đỡ chonhóm em

Chúng em xin cảm ơn đến thầy Hàn Huy Dũng, giảng viên trường Đại Học BáchKhoa Hà Nội đã hướng dẫn và tạo điều kiện để nhóm có thể thực hiện tốt đề tài của mình

Và chúng em cũng xin cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Điện Tử- Viễn Thôngcủa Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình dạy dỗ và giảng dạy cho chúng emnhững kiến thức cơ bản đến nâng cao tạo cho chúng em một cơ sở kiến thức vững vàng đểhoàn thành đề tài này

Xin chân thành và cảm ơn!

TÓM TẮT

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của không học công nghệ, kéo theo các côngnghệ nhận dạng sinh trắc học phát triển Do tính bảo mật cũng như giá thành không quáđắt nên công nghệ nhận dạng vân tay được sử dụng rỗng rãi trong đời sống Công nghệnhận dạng vân tay được tích hợp trong nhiều thiết bị điện tử mang lại những ứng dụngcần thiết cho nhu cầu của con người Những ứng dụng hiện hữu của công nghệ nhận dạngvân tay như quét vân tay để chấm công, quản lí cá nhân hay đóng mở cửa,……

Được sự gợi ý từ giáo viên hướng dẫn cũng như mong muốn tìm hiểu các côngnghệ đang phát triển trên thế giới Nên nhóm thực hiện đồ án này với mong muốn chế tạo

ra một hệ thống chấm công Hệ thống quét vân tay sử dụng kit ESP32 DEVKIT V1

Hệ thống bao gồm điểm danh nhân viên bằng hệ thống quét vân tay Quá trình quétvân tay được gửi lên google sheet nhắm ghi chép thời gian điểm danh của nhân viên gồm

ID, MSNV, Name… Hệ thống cho phép thêm vân tay …

Mô hình sử dụng ESP32 DEVKIT V1 làm vi điều khiển trung tâm dể điều khiểncác module mở rộng như cảm biến vân tay R305, LCD16x2, Module SD,…

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Đặt Vấn Đề

Trong thời đại ngày nay, sự phát triển không ngừng của không học kỹ thuật đã giúpcho con người thuận tiện hơn trong các công việc hàng ngày Với sự bùng nổ về côngnghệ thông tin, quá trình toàn cầu hóa diễn ra nhanh chóng, sự bảo mật riêng tư thông tin

cá nhân cũng như để nhận biết một người nào đó trong hàng tỉ người trên trái đất đòi hỏiphải có một tiêu chuẩn, hệ thống đảm nhận các chức năng đó Công nghệ sinh trắc ra đời

và đáp ứng được các yêu cầu trên

Nhiều công nghệ sinh trắc đã và đang được phát triển, một số chúng đang được sửdụng trong các ứng dụng thực tế và phát huy hiệu quả cao Các đặc trưng sinh trắc thườngđược sử dụng là vân tay, gương mặt, mống mắt, tiếng nói Mỗi đặc trưng sinh trắc cóđiểm mạnh và điểm yêu riêng, nên việc sử dụng đặc trưng sinh trắc cụ thể là tùy thuộcvào yêu cầu của mỗi ứng dụng nhất định Nhận dạng vân tay được xem là một trongnhững kỹ thuật nhận dạng hoàn thiện và đáng tin cậy nhất

Nhóm sinh viên quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế thiết bị chấm công bằngphương pháp trắc học nhân dạng vân tay sử dụng esp32” nhằm mục đích kiểm soát tốthơn trong việc quản lí nhân viên trong các công ty

Dấu vân tay của mỗi cá nhân là độc nhất và không thay đổi trong suốt cuộc đời.Vân tay là một tham số sinh học bất biến theo tuổi tác đặc trưng cho mỗi cá thể Mạnginternet đang ngày càng phát triển, nhờ có nó mà cuộc sống và công việc của con ngườicàng ngày càng hiện đại hơn Vì vậy, việc truyền dữ liệu lên mạng quản lí dữ liệu vân taybằng internent trở nên tiện lợi, nhanh chóng và chính xác Mặt khác, việc phát triển khôngngừng của vi xử lí đã cho ra đời nhiều loại sản phẩm thông minh nhỏ gọn, tích hợp nhiềuchức năng cho người dùng dễ sử dụng Không thể không kể đến ESP32 DEVKIT V1- mộtsản phẩm được sử dụng trên toàn cầu và có cộng đồng người dùng rất lớn ESP32DEVKIT V1 có thể kết hợp với nhiều module khác để tạo nên những ứng dụng thiết thựccho cuộc sống hiện đại hiện nay Với những đặc tính trên, nhóm đã quyết định thực hiện

mô hình bao gồm ESP32, module cảm biến vân tay, màn hình lcd, module i2c lcd, module

SD để làm một hệ thống quét vân tay quản lí nhân viên và gửi dữ liệu lên google sheetđiểm danh nhân viên

Dữ liệu vân tay, thống kê thời gian ra chấm công, ID, MSNV, Tên Nhân Viên

1.3 Nội Dung Thực Hiện

 NỘI DUNG 1: Tìm hiểu và nghiên cứu về cấu tạo phần cứng, nguyên lí hoạt động,tính năng của các ESP32 DEVKIT V1, R305, LCD16x2, module I2C, module SD

 NỘI DUNG 2: Cơ sở lí thuyết

 NỘI DUNG 3: Các giải pháp thiết

 NỘI DUNG 4: Thi công hệ thống

 NỘI DUNG 5: Đo đạc thực tế

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT

2.1 Tổng quan về Arduino

Arduino một nền tảng mã nguồn mở phần cứng và phần mềm Phần cứng Arduino(các board mạch vi xử lý) được sinh ra tại thị trấn Ivrea ở Ý, nhằm xây dựng các ứngdụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng bao gồmmột board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặcARM Atmel 32-bit Những model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khácnhau

Phần cứng và phần mềm Arduino được thiết kế cho các nghệ sĩ, nhà thiết kế, hacker

và bất kỳ ai quan tâm đến việc tạo ra các đối tượng hoặc môi trường tương tác Arduino

có thể tương tác với các nút, đèn LED, động cơ, loa, đơn vị GPS, máy ảnh, internet vàthậm chí cả điện thoại thông minh hoặc TV Sự linh hoạt này cộng với với phần mềmArduino là miễn phí, các bo mạch phần cứng khá rẻ và cả phần mềm, phần cứng đều dễhọc, nên nó có một cộng đồng người dùng lớn đã đóng góp mã và hướng dẫn cho mộtlượng lớn project dựa trên Arduino

2.2 Tổng quan về nhận dạng vân tay

2.2.1 Sự cần thiết của nhận dạng bằng ảnh sinh trắc

Nhận dạng sinh trắc đề cập đến việc sử dụng các đặc tính hành vi và thể chất cótính chất khác biệt để nhận dạng một người một cách tự động

Các đặc trưng sinh trắc không thể dễ dàng bị thay thế, chia sẻ hay giả mạo Chúngđược xem là đáng tin cậy hơn trong nhận dạng một người so với các phương pháp truyềnthống

Nhận dạng sinh trắc ngày càng cung cấp mức độ an toàn cao hơn, tính hiệu quảtrong các dự án thực tế cũng cao hơn Công nghệ sinh trắc thường được sử dụng hiện nay

là vân tay, gương mặt, mống mắt, tiếng nói,… Mỗi đặc trưng sinh trắc cụ thể là tùy thuộcvào yêu cầu của mỗi ứng dụng nhất định Các đặc trưng sinh trắc có thể được so sánh dựavào các yếu tố sau: tính phổ biến, tính phân biệt, tính ổn định, tính thu thập, tính hiệu quả

và tính chấp nhận

Vân tay người dùng (dấu vân tay) được biết đến với tính phân biệt (tính chất cánhân) và ổn định theo thời gian là đặc trưng sinh trắc được sử dụng rộng rãi nhất

2.2.2 Mô hình hệ thống nhận dạng ảnh vân tay

Hiện nay, khi khoa học vân tay càng phát triển với nhu cầu bảo mật và nhận dạng

cá nhân thì nhiều hệ thống tự động nhận dạng ảnh dấu vân tay đã được quan tâm nghiêncứu rộng rãi và ưungs dụng trợ giúp con người trong việc phân tích dấu vân tay

Trong số các mô hình được công bố, mô hình hệ thống nhận dạng dấu vân tay tựđộng do cục điều tra liên bang Mỹ FBI đưa ra vào những năm 70 là một mô hình kháhoàn chỉnh có tên là hệ thống FINDER Nó có hiệu quả hơn hẳn các hệ thống xử lý dấuvân tay kiểu quang học, hoặc theo kiểu ngôn ngữ cú pháp trước đó

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động

2.3 Giới thiệu về các linh kiện

2.3.1 ESP32 DEVKIT V1

a Giới thiệu

Hình 2.2: Sơ đồ chân của ESP32

ESP32 có rất nhiều kit phát triển khác nhau nên các bạn lưu ý bài hướngdẫn này chỉ viết cho ESP32 DEVKIT V1 – DOIT loại 30 chân, các kit khác tương

tự Trên kit có tổng cộng 25 chân GPIO tuy nhiên cũng giống với NodeMCU, khidùng GPIO trên ESP32 DEVKIT cần lưu ý:

 GPIO34, 35, 36, 39 chỉ dùng được chức năng INPUT, không dùng đượcchức năng OUTPUT

 GPIO1, GPIO3: Giống như NodeMCU 2 chân này cũng được nối đến bộUART0 và ESP32 Dev Kit cũng nạp code thông qua bộ UART này nêntránh sử dụng 2 chân này cho chức năng I/O

 GPIO0, 2, 4, 5, 12, 15 đã được định sẵn mức logic bên trong moduleESP32 để phục vụ quá trình nạp code, nên tránh sử dụng các GPIO này.Ngoài ra đối với những bạn thiết kế mạch sử dụng module ESP32 rời(module tích hợp trên ESP32 Dev Kit) thì ngoài lưu ý ở trên còn lưu ý thêm cácchân từ GPIO6 đến GPIO11 Các chân này dùng để giao tiếp SPI với ExternalFlash nên không thể dùng được chức năng I/O và trên ESP32 Dev Kit đã ẩn đi cácchân này

Một lưu ý quan trọng khác cho cả NodeMCU và ESP32 Dev Kit là mứcđiện áp INPUT tối đa mà các chân GPIO có thể hoạt động được là 3.6V (khác với

các board Arduino là 5V) vì vậy nếu tác động mức điện áp lớn hơn 3.6V vào chânINPUT sẽ làm hỏng chân GPIO.

b Thông số

Bảng 2.1: Thông số cảu ESP32

Wifi 2.4 GHz 150Mbits/sBluetooth BLE và legacy BlutoothKiến trúc 32 bit

Tần số Clock Up to 240Mhz

Thiết bị ngoại vi ADC, DAC, I2C, UART, SPI, RMII, PWM

2.3.2 Module cảm biến vân tay R305

Module Nhận Dạng Vân Tay R305 bao gồm cảm biến vân tay quang học, bộ xử lýDSP tốc độ cao, thuật toán so sánh vân tay hiệu suất cao, chip FLASH dung lượng lớn,phần mềm và phần cứng khác

Hình 2.3: Module Nhận Dạng Vân Tay R305

 Module Nhận Dạng Vân Tay R305 có hiệu suất ổn định và cấu trúc đơn giản, cóđầu vào vân tay, xử lý hình ảnh, so sánh vân tay, tìm kiếm và lưu trữ mẫu

 Ứng dụng vào: Mở khoá xe máy bằng vân tay, mở khoá cửa tự động bằng vân tay

　 ◆ Mức an toàn có thể điều chỉnh: phù hợp với các ứng dụng khác nhau, mức độ antoàn có thể được điều chỉnh bởi người dùng.

 Thông số kỹ thuật

 Nguồn cấp: 3.6~6VDC

 Giao tiếp: TTL-UART hoặc USB 1.1

 Điện áp cung cấp: DC 3.6 ~ 6.0V

 Nguồn cung hiện tại:

 Dòng điện làm việc: 100mA

 Dòng điện cực đại: 150mA

 Thời gian nhập hình ảnh vân tay: <0,3 giây

 Diện tích cửa sổ: 18x22 mm

 Tệp tính năng: 256 byte

 Tệp mẫu: 512 byte

 Dung lượng lưu trữ: 980 bit

 Cấp độ bảo mật: năm cấp độ (thấp đến cao: 1, 2, 3, 4, 5)

 Tỷ lệ giả (FAR): < 0,001%

 Tỷ lệ loại bỏ (FRR): < 0,1%

 Thời gian tìm kiếm trung bình: < 0,8 giây (1: 880)

 Giao diện máy chủ: UART USB1.1

 Tốc độ truyền thông (UART): (9600 x N) bps trong đó N = 1 ~ 12 (giá trị mặc định

N = 6, tức là 57600bps)

 Môi trường làm việc:

 Nhiệt độ: -10°C ~ +40°C

 Độ ẩm tương đối: 40% rh - 85% rh (không ngưng tụ)

 Môi trường lưu trữ:

 Nhiệt độ: -40°C ~ +85°C

 Độ ẩm tương đối: <85% rh (không ngưng tụ)

 Dung lượng vân tay:

 Module Nhận Dạng Vân Tay R305 có dung lượng lưu trữ là 980

 Nguyên lý hoạt động

Hình 2.4: Sơ đồ chân module R305 Hình 2.5: Chân module R305

 Nguyên lý hoạt động:

 Nguyên lí hoạt động của module cảm biến vân tay cơ bản gồm 2 phần

o Lấy dữ liệu hình ảnh của vân tay

o Kết hợp các dữ liệu để tạo ra mẫu vân tay

=> Lấy dữ liệu hình ảnh của vân tay : Khi lấy dữ liệu ,modul sẽ lấy dữ liệu hình ảnh vântay 2 lần thông qua cảm biến quang học và xử lí 2 hình ảnh này để tạo ra một mẫu

=> Kết hợp các dữ liệu để tạo ra mẫu vân tay : Quá trình này sảy ra sau khi đã có hình ảnhvân tay Đây là quá trình kết hợp 2 mẫu hình ảnh vân tay để tạo ra một mẫu Hệ thống sẽ

xử lí để lưu chữ vào thư viện vân tay của module

 Giao tiếp với vi điều khiển thông qua chuẩn kết nối UART:

R305_RX(Xanh dương) > MCU_TX ( Nối Tiếp Trở 22R)

R305_TX(Vàng) > MCU_RX ( Nối Tiếp Trở 22R)

R305_GND(Đen) > MCU_GND

R305_VCC(Đỏ) > 4.2V ( Module hoạt động ổn định 4.2V)

 Giao tiếp thông qua UART với tốc độ Baud mặc định là 57600 và có thể cài đặt tốc

độ này trong dải từ 9600 -> 115200

 Khung truyền định dạng 10bit

 Theo đó ,khung truyền gồm 1 bit Start ,8 bit Data với LSBbit là biết đầu tiên ,và 1bit Stop

 Giao thức truyền gói dữ liệu

Package content : Dữ liệu Có thể là lệnh,dữ liệu,xác nhận

Checksum(2 byte) : Là tổng số học của Package identifier ,Package length ,Package conten

2.3.3.2 Chi tiết

 Hình dáng và kích thước:

Có rất nhiều  loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau

Đây là loại LCD thông dụng

Hình 2.5: Hình dáng và kích thức LCD

Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển (VD: HD44780) bêntrong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết

Hình 2.6: Sơ đồ chân LCD

 Chức năng các chân

Bảng 2.2: Chức năng các chân LCD

Chân Kí hiệu Mô tả

1 Vss Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với

GND của mạch điều khiển

2 VDD Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với

VCC=5V của mạch điều khiển

3 VEE Điều chỉnh độ tương phản của LCD

4 RS Chân chọn thanh ghi (Register select) Nối chân RS với logic “0”

(GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi

+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR củaLCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ củaLCD (ở chế độ “đọc” - read)

+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bêntrong LCD

5 R/W Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic

“0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” đểLCD ở chế độ đọc

6 E Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus

DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phépcủa chân E

+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấpnhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E

+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi pháthiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ

ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp

7-14

DB0-DB7

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU

Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bitMSB là bit DB7

+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tớiDB7, bit MSB là DB7

15 - Nguồn dương cho đèn nền

16 - GND cho đèn nền

 Ghi chú : Ở chế độ “đọc”, nghĩa là MPU sẽ đọc thông tin từ LCD thông qua các chânDBx

Còn khi ở chế độ “ghi”, nghĩa là MPU xuất thông tin điều khiển cho LCD thông qua cácchân DBx

 Chip điều khiển của LCD 16x2

Hình 2.7 Sơ đồ khối chip điều khiển LCD

 Giao tiếp LCD với MCU

Bảng 2.3: Đặc tính điện của các chân giao tiếpChân cấp nguồn (Vcc-GND) Min:-0.3V , Max+7V

Các chân ngõ vào (DBx,E,…) Min:-0.3V , Max:(Vcc+0.3V)

Nhiệt độ hoạt động Min:-30C , Max:+75C

Nhiệt độ bảo quản Min:-55C , Max:+125C