Đồ án Thiết kế thiết bị khóa cửa bằng bảo mật và thẻ chip RFID trình bày nội dung với kết cấu 5 chương: Đặt vấn đề và nhiệm vụ thư; tổng quan về các hệ thống khóa cửa tự động ngày nay; thiết kế phần cứng; thiết kế phần mềm; kết luận và phương hướng phát triển,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 1TRƯỜNG Đ I H C ĐI N L CẠ Ọ Ệ ỰKHOA CÔNG NGH T Đ NGỆ Ự Ộ
Đ ÁN MÔN H C Ồ Ọ
Vi x lý trong đo lử ường đi u khi nề ể
Đ TÀI: Thi t k thi t b khóa c a b ng b o m t và th chip RFIDỀ ế ế ế ị ử ằ ả ậ ẻ
Giáo viên hướng d n: Cô Bùi Th Duyênẫ ị
Trang 3Đ 9. Nghiên c u thi t k thi t b khóa b ng b o m t và th chip RFIDề ứ ế ế ế ị ằ ả ậ ẻ
+ S d ng khóa s và th RFID đ m c a t đ ng.ử ụ ố ẻ ể ở ử ự ộ
+ Có ma tr n phím 4x4 đ nh p pass và thay đ i passậ ể ậ ổ
+ S d ng Rom ngoài h 24Cxx đ l u pass.ử ụ ọ ể ư
+ Hi n th pass và thông báo k t qu lên màn hình LCD 2 dòng.ể ị ế ả
+ N u pass đúng thì đi u khi n đ ng c bế ề ể ộ ơ ước m c a.ở ử
+ N u nh p pass sai quá s l n qui đ nh thi đ a ra báo đ ng (Led/Loa).ế ậ ố ầ ị ư ộ
+ S d ng RealTime Ds1307 l u th i gian ngử ụ ư ờ ười ra vào
Yêu c u:ầ
+ Chương 1: Đ t v n đ và nhi m v th ặ ấ ề ệ ụ ư (1 tu n)ầ
+ Chương 2: T ng quan v các h th ng khóa c a t đ ng ngày nay. ổ ề ệ ố ử ự ộ (2 tu n)ầ
+ Chương 3: Thi t k ph n c ng. ế ế ầ ứ (2 tu n)ầ
+ Chương 4: Thi t k ph n m m. ế ế ầ ề (2 tu n)ầ
+ Chương 5: K t lu n và phế ậ ương hướng phát tri nể (1 tu n)ầ
Th i gian làm đ án: T 20/03/2017 đ n 15/05/2017ờ ồ ừ ế
Gi ng viên HD: cô Bùi Th Duyên và th y Nguy n Ti n Dũngả ị ầ ễ ế
Email liên h : duyenbt@epu.edu.vn; dungnt@epu.edu.vnệ
Trang 5L I M Đ UỜ Ở Ầ
Ngày nay v i s phát tri n c a xã h i hi n đ i ai trong s chúng ta cũng c n ớ ự ể ủ ộ ệ ạ ố ầ
b o nh ng thi t b b o v tài s n trong nhà nh khoá c a, thi t b c nh báo ch ng ả ữ ế ị ả ệ ả ư ử ế ị ả ố
tr m hay camera nh ng có l thi t b độ ư ẽ ế ị ượ ử ục s d ng nhi u nh t v n chính là khoá c a. ề ấ ẫ ử
Hi n nay trên th trệ ị ường có r t nhi u lo i khoá c a nh ng h u h t là khoá c khí, các ấ ề ạ ử ư ầ ế ơkhoá c khí này g p v n đ l n đó là tính b o m t c a các lo i khoá này là không cao, ơ ặ ấ ề ớ ả ậ ủ ạnên d dàng b phá b i các chìa khoá đa năng.ễ ị ở
Đa s khoá k thu t s đang có bán trên th trố ỹ ậ ố ị ường đ u có giá bán khá cao và ề
ch y u là lo i khoá tay n m ta thủ ế ạ ắ ường th y trong khách s n ho c các căn h chung ấ ạ ặ ộ
b ng b o m t và th chip RFID ằ ả ậ ẻ (Radio Frequency Identification)
Trong quá trình th c hi n đ án này em đã nh n đự ệ ồ ậ ượ ấc r t nhi u s chia s , góp ề ự ẻ
ý v vi c trình bày m t đ án nh th nào và các ki n th c b ích s d ng trong đ án ề ệ ộ ồ ư ế ế ứ ổ ử ụ ồnày t các b n, anh ch khóa trên cũng nh các th y cô, đ c bi t là cô Bùi Th Duyên vàừ ạ ị ư ầ ặ ệ ị
th y Nguy n Ti n Dũng – Gi ng viên b môn “Vi x lý trong đo lầ ễ ế ả ộ ử ường đi u khi n” ề ểkhoa Công ngh t đ ng Trệ ự ộ ường Đ i H c Đi n l c.ạ ọ ệ ự
Em xin chân thành c m n các b n , các anh ch khóa trên và các th y cô đã ả ơ ạ ị ầgiúp em làm đ án này và mong m i ngồ ọ ười xem l i giúp em đ án c a em v các l i ạ ồ ủ ề ỗ
m c ph i trong đ án và hy v ng các b n , anh ch và th y cô góp ý cho em đ em có ắ ả ồ ọ ạ ị ầ ể
th ch nh s a đ án để ỉ ử ồ ược hoàn thi n h n!ệ ơ
Trang 6+ S d ng ma tr n phím 4x4 đ nh p password và thay đ i password.ử ụ ậ ể ậ ổ
+ S d ng ROM ngoài h 24Cxx đ l u password.ử ụ ọ ể ư
+ Hi n thi password và thông báo k t qu lên màn hình LCD 2 dòng ( Giúp cho ể ế ả
vi c quan sát thông tin d dàng và tr c quan h n).ệ ễ ự ơ
+ Sau khi nh p password đúng h th ng s đi u khi n đ ng c bậ ệ ố ẽ ề ể ộ ơ ước m ra ( Thayở
vì sau khi nh p đúng password và t m c a thì v i thi t b này c a s t đ ng m sauậ ự ở ử ớ ế ị ử ẽ ự ộ ở khi đã nh p đúng password) .ậ
+ N u trong trế ường h p nh p sai quá s l n quy đ nh h th ng s kích ho t báo ợ ậ ố ầ ị ệ ố ẽ ạ
đ ng đ c nh b o. ộ ể ả ả
+ S d ng Realtime Ds1307 l u th i gian ngử ụ ư ờ ười ra vào
Trang 7Trên đây là nh ng nhi m v chính mà nhóm em dữ ệ ụ ướ ự ưới s h ng d n c a th y cô, đã ẫ ủ ầ
đ t ra đ có th thi t k nên thi t b khoá b ng b o m t và th chip RFID v a có tính ặ ể ể ế ế ế ị ằ ả ậ ẻ ừ
b o m t cao nh ng l i d s d ng và thân thi n v i ngả ậ ư ạ ễ ử ụ ệ ớ ười dùng.
Trang 8T NG QUAN V CÁC H TH NG KHÓA C A T Đ NG NGÀY NAYỔ Ề Ệ Ố Ử Ự Ộ
Khi chính th c đ a m t công trình đi vào ho t đ ng, m t trong nh ng y u t đứ ư ộ ạ ộ ộ ữ ế ố ược các ch đ u t chú tr ng nh t chính là vi c đ m b o an ninh cho công trình đó. Các ủ ầ ư ọ ấ ệ ả ảcông trình càng l n thì đòi h i m c đ an ninh càng cao. Đ đ m b o an ninh, bên c nhớ ỏ ứ ộ ể ả ả ạ
vi c thuê l c lệ ự ượng b o v , l p đ t camera giám sát, thì h th ng ki m soát ra vào là ả ệ ắ ặ ệ ố ể
m t trong nh ng y u t không th thi u độ ữ ế ố ể ế ược
I. Trên th trị ường Vi t Nam hi n nay v n t n t i m t s lệ ệ ẫ ồ ạ ộ ố ượng l n các khóa c a ớ ử
đ n gi n do đi u ki n tài chính c a ngơ ả ề ệ ủ ười dân và do nhu c u b o m t nhà c a ầ ả ậ ửcòn ch a quá cao nên chúng ta có th th y chúng t i b t k đâu nh m t s lo i ư ể ấ ạ ấ ỳ ư ộ ố ạkhóa nh sau:ư
Khóa b m – Khóa ch t ấ ố
Khóa b m là lo i khóa có kích thấ ạ ước, hình dáng nh v a lòng bàn tay, có lo i b m vàoỏ ừ ạ ấ
là s khóa đẽ ược hay c n ph i có chìa khóa m i khóa đầ ả ớ ược. Đây là lo i khóa thạ ườ ng
đượ ử ục s d ng cho khóa c a g , khóa c a s t, c a x p. Khóa b m đử ỗ ử ắ ử ế ấ ược chìa thành 2
lo i khóa: ạ lo i khóa b m ch ng c t và lo i thông thạ ấ ố ắ ạ ường
Trang 9Khóa ch t là lo i khóa v i kh năng ch ng tr m, tính b o m t khá cao. Đ c đi m ố ạ ớ ả ố ộ ả ậ ặ ể
c a khóa này là có then ch t ngang qua c u khóa và v n chìa khóa đ rút ch t ra ủ ố ầ ặ ể ố
kh i 2 c u đ m khóa.ỏ ầ ể ở
Khóa c a tay n m tròn ử ắ
Khóa tay n m tròn là lo i khóa thắ ạ ường đượ c
l p đ t cho c a g hay c a nhôm kính. Chúng taắ ặ ử ỗ ử
m khóa b ng cách v n quay ph i ho c quay tráiở ằ ặ ả ặ
đ đóng vào m ra. Nó để ở ược thi t k v i bênế ế ớ
trong c a thử ường có 1 nút b m ho c bên trong làấ ặ
ch c m chìa khóa nh bên ngoài.ỗ ắ ư
Trang 10Đ c bi t, đ i v i 1 s lo iặ ệ ố ớ ố ạ khóa
c aử tay n m tròn cao c p, khiắ ấ khóa c a bên trong 1 n c khóa (cóử ấ
1 cái ch t chìa ra ngoài ), khóa c aố ử bên ngoài cũng có 1 n c khóa
Lo i này ạchúng ta khá khó khi m , có thở ể
ph i phá khóa c a.ả ử
Khóa c a tay g t thử ạ ường đượ ắc l p đ t choặ khóa c a gử ỗ và c a nhôm kính. Nó ử
đượ ấ ạc c u t o có ph n thanh ngang g t xu ng bên trong và ngoài c a đ m , hay ầ ạ ố ở ử ể ở
Trang 11có m t s lo i khóa c a ch có ph n tay g t bên trong còn bên ngoài là 1 khóa ộ ố ạ ử ỉ ầ ạ ổ
c m chìa khóa v n 2 n c đ m c a.ắ ặ ấ ể ở ử
Khóa c c a cu n ơ ử ố
Đ i v i khóa c c a cu n có r t nhi u ch ng lo i trên th trố ớ ơ ử ố ấ ề ủ ạ ị ường, khóa c a cu nử ố
c a Trung Qu c giá r và đủ ố ẻ ược khách hàng s d ng nhi u, tuy nhiên khi h ng thìử ụ ề ỏ không có đ thay th , vi c s a ch a các lo i này khá ph c t p.ồ ế ệ ử ữ ạ ứ ạ
Khóa c a cu n đử ố ược thi t k có khóa ch t ngang ch ng, thế ế ố ừ ường áp d ng cho c aụ ử
cu n t m li n, có các m u khóa nh khóa chìa răng c a, chìa vi tính, khóa 4 c nhố ấ ề ẫ ư ư ạ
Khi s d ng chúng ta nên m đúng chi u, đúng hử ụ ở ề ướng, khi b k t không nên c v nị ẹ ố ặ
s b gãy chìa.ẽ ị
Khóa c a đi n t ử ệ ử
Trang 12Khóa c a đi n t là lo i khóa c a hi n đ i cao c p, tính b o m t, an toàn r t cao.ử ệ ử ạ ử ệ ạ ấ ả ậ ấ
Đ m c a chúng ta s d ng th t , mã s ho c vân tay, thông thể ở ử ử ụ ẻ ừ ố ặ ường đượ ắc l p đ tặ cho c a g ho c c a kính, c a kính th y l c.ử ỗ ặ ử ử ủ ự
Nó là lo iạ khóa c a tay g t ử ạ nh ng s d ng ph n m m đ khóa c a và đư ử ụ ầ ề ể ử ược mã hóa
b ng th t , m t kh u, vân tay… khi nh p đúng m t kh u hay vân tay đúng ch c a tằ ẻ ừ ậ ẩ ậ ậ ẩ ủ ử ự
đ ng m ra.ộ ở
Khi s d ng khóa c a đi n t thử ụ ử ệ ử ường hay b h t pin vì v y chúng ta c n chú ý ki mị ế ậ ầ ể tra ho c b lo n mã n u ta b m mã s nhi u l n không đúng.ặ ị ạ ế ấ ố ề ầ
Đây là lo i khóa c a m i xu t hi n Vi t Nam đạ ử ớ ấ ệ ở ệ ược h n ch c năm nh ng ch a đơ ụ ư ư ượ c
ph bi n l m do giá thành cao, tuy nhiên nh ng năm g n đây do thu nh p ngổ ế ắ ữ ầ ậ ười dân tăng và ki n th c ngế ứ ười dân ngày càng cao. Lo i c a này đang d n đạ ử ầ ược ph bi nổ ế
II. D a trên th c t đ i s ng và tìm gi i phápự ự ế ờ ố ả
Cùng v i s gia tăng ph c t p c a các lo i t i ph m (nh u dâm, tr m c p gi tớ ự ứ ạ ủ ạ ộ ạ ư ấ ộ ắ ế
ngườ ừi, l a đ o bán hàng…) thì nhu c u ch n m t chi c khóa an toàn, thông minh và cóả ầ ọ ộ ế
th b o v tr em và tài s n các khu nhà riêng kh i các hi m h a trên đã làm cho nhuể ả ệ ẻ ả ở ỏ ể ọ
c u v nh ng chi c khóa đi n t tăng v t. M c dù giá đã gi m nh ng v i thu nh pầ ề ữ ế ệ ử ọ ặ ả ư ớ ậ bình quân đ u ngầ ười năm 2017 ch kho ng 2,200 USD (kho ng h n 50 tri u đ ng) thìỉ ả ả ơ ệ ồ
Trang 13vi c đ u t t 715 tri u đ ng vào m t chi c khóa c a thông minh là m t l a ch n r tệ ầ ư ừ ệ ồ ộ ế ử ộ ự ọ ấ khó khăn, trong khi đó các lo i khóa ph thông tuy r nh ng l i c ng k nh, khó b oạ ổ ẻ ư ạ ồ ề ả
qu n (hay m t chìa khóa ch ng h n), n u ch n nh m hàng ch t lả ấ ẳ ạ ế ọ ầ ấ ượng kém có th gâyể
ra nh ng h u qu khôn lữ ậ ả ường
Nh n th y th c tr ng đáng lo v tình tr ng an ninh hi n nay, nhóm em dậ ấ ự ạ ề ạ ệ ướ ự ướ i s h ng
d n t n tình c a cô Bùi Th Duyên đã cho ra đ i khóa đi n t thông minh giá r phùẫ ậ ủ ị ờ ệ ử ẻ
h p cho m i t ng l p nhân dân v i giá thành s n xu t ch a t i 400,000 vnđ!!ợ ọ ầ ớ ớ ả ấ ư ớ
Tuy còn thô s , nh ng ch c n c i ti n đôi chút v hình dáng và gia c s n ph m đơ ư ỉ ầ ả ế ề ố ả ẩ ể
t o đ b n. Nh ng chi c khóa đi n t này s đ n đạ ộ ề ữ ế ệ ử ẽ ế ược v i m i nhà v i giá thành r ,ớ ọ ớ ẻ
ch t lấ ượng t t, b n và đ p mà v n s h u công ngh hi n đ i c a chi c khóa đi n tố ề ẹ ẫ ở ữ ệ ệ ạ ủ ế ệ ử
15 tri u đ ng, t o s an tâm cho m i gia đình! ệ ồ ạ ự ọ
H th ng ki m soát ra vào (access control)ệ ố ể là m t thu t ng dùng đ miêu t ộ ậ ữ ể ả
b t kì m t bi n pháp nào nh m ki m soát hay h n ch ho t đ ng ra vào t i m t đ a ấ ộ ệ ằ ể ạ ế ạ ộ ạ ộ ị
đi m hay m t khu v c nh t đ nh.ể ộ ự ấ ị
Ki m soát ra vào không ph i là m t khái ni m m i l , b i vì t x a đ n nay, ể ả ộ ệ ớ ạ ở ừ ư ế
người ta luôn có nhu c u b o v con ngầ ả ệ ười và c a c i b ng cách h n ch ra vào các ủ ả ằ ạ ế ởkhu v c “tr ng y u” hay “nh y c m”. Vào th i xa x a, h th ng ki m soát ra vào đ n ự ọ ế ạ ả ờ ư ệ ố ể ơ
gi n có th ch là m t cánh c a và m t chùm chìa khóa, hay m t đả ể ỉ ộ ử ộ ộ ường hào, c u s t ầ ắbao quanh m t lâu đài. D n d n, các h th ng ki m soát ra vào đã độ ầ ầ ệ ố ể ượ ả ếc c i ti n và tr ởnên hi n đ i h n theo xu hệ ạ ơ ướng phát tri n công ngh trên toàn c u.ể ệ ầ
H th ng ki m soát ra vào đi n t l n đ u đệ ố ể ệ ử ầ ầ ượ ử ục s d ng vào nh ng năm 1960, khiữ
y các phím s c b n cùng mã PIN cá nhân đã đ c dùng đ qu n lý ho t đ ng ra
vào. Phương pháp này sau đó đã đượ ả ếc c i ti n b ng vi c s d ngằ ệ ử ụ th qu t (swipe ẻ ẹ
card) hay th khóa t (key card),ẻ ừ và v n đang đẫ ược ti p t c áp d ng cho đ n ngày ế ụ ụ ếnay. Bên c nh hai lo i th này,ạ ạ ẻ th c m ng (proximity card)ẻ ả ứ , được phát minh vào
cu i nh ng năm 1970, cũng ngày càng tr nên ph bi n.ố ữ ở ổ ế
Trang 14So v i h th ng ki m soát ra vào trớ ệ ố ể ước kia, các h th ng ngày nay không ch đ n ệ ố ỉ ơthu n cho phép hay t ch i ra vào mà còn có th ghi nh , l u tr các ho t đ ng “đ n ầ ừ ố ể ớ ư ữ ạ ộ ế
và đi” và c p nh t, qu n lý m c đ ki m soát ch qua vài cú click chu t. Các h th ng ậ ậ ả ứ ộ ể ỉ ộ ệ ố
ki m soát ra vào ngày nay cũng r t đa d ng v phể ấ ạ ề ương th c ho t đ ng và giá thành, vì ứ ạ ộ
th có th phù h p v i nhi u yêu c u b o m t và an ninh khác nhau.ế ể ợ ớ ề ầ ả ậ
M t h th ng ki m soát ra vào thông thộ ệ ố ể ường có b n thành ph n c b n bao g m:ố ầ ơ ả ồ
Thông tin ngườ ử ụi s d ng là m t v t h u hình hay m t thông tin, đ c đi m c ộ ậ ữ ộ ặ ể ơ
th con ngể ười mà cho phép m t cá nhân truy c p m t thi t b hay h th ng máy ộ ậ ộ ế ị ệ ốtính. Thông tin ngườ ử ụi s d ng có th là th , con d u, mã PIN, d u vân tay, ể ẻ ấ ấkhuôn m t, v.v.ặ
Đ u đ cầ ọ là m t thi t b đi n t dùng đ “đ c” thông tin ngộ ế ị ệ ử ể ọ ườ ử ụi s d ng và
ki m tra tính h p l , cho phép hay không cho phép ngể ợ ệ ười đó ra hay vào khu v c ự
ki m soát.ể
Thi t b khóaế ị giúp ngăn ch n vi c vào c a t do. M t s thi t b khóa thông ặ ệ ử ự ộ ố ế ị
d ng là khóa đi n t , khóa t , khóa ch t.ụ ệ ử ừ ố
B ng đi u khi nả ề ể (hay h th ng qu n lý trên máy tính) có ch c năng x lý m i ệ ố ả ứ ử ọthông tin v ho t đ ng ra vào t i các c a và ki m soát t xa các đ u đ c.ề ạ ộ ạ ử ể ừ ầ ọ
V i b n thành ph n c b n trên, m t h th ng ki m soát ra vào s ho t đ ng theo ớ ố ầ ơ ả ộ ệ ố ể ẽ ạ ộnguyên lý sau:
M i c a ra/vào s đỗ ử ẽ ược g n m t h th ng khoá và đ u đ c dùng đ đi u khi nắ ộ ệ ố ầ ọ ể ề ể khoá. tr ng thái bình thỞ ạ ường, thi t b khóa s ngăn ch n vi c có ngế ị ẽ ặ ệ ườ ựi t do
đi qua c a ki m soát.ử ể
M t ngộ ười mu n đi vào khu v c ki m soát c n đăng kí vào h th ng s d ng ố ự ể ầ ệ ố ử ụquy n truy c p duy nh t (th ,mã s PIN,vân tay….). Khi mu n vào ho c ra khu ề ậ ấ ẻ ố ố ặ
v c ki m soát, h b t bu c ph i s d ng quy n này.ự ể ọ ắ ộ ả ử ụ ề
Trang 15Đ u đ c đầ ọ ược k t n i v i b ng đi u khi n ho c máy tính qua đó thông tin ra ế ố ớ ả ề ể ặvào c a ngủ ười truy nh p khu v c đậ ự ược qu n lý ch t ch D li u g m thông tinả ặ ẽ ữ ệ ồ
người truy nh p, th i gian ra/vào s đậ ờ ẽ ượ ư ạc l u l i trong đ u đ c ho c truy n ầ ọ ặ ề
tr c ti p v b ng đi u khi n hay ph n m m ki m soát trên máy tính c a b o ự ế ề ả ề ể ầ ề ể ủ ả
v ho c ngệ ặ ười qu n lý.ả
Nhìn chung, vi c l p đ t h th ng ki m soát ra vào cho m t công trình s giúp ệ ắ ặ ệ ố ể ộ ẽnâng cao đ an toàn và b o đ m an ninh c a công trình đó. Đ i v i m t khu chung c , ộ ả ả ủ ố ớ ộ ư
h th ng này s khi n vi c qu n lý ra vào c a ngệ ố ẽ ế ệ ả ủ ười dân sinh s ng và khách đ n ố ếchung c d dàng, thu n ti n h n, và ngăn ch n trư ễ ậ ệ ơ ặ ường h p có k xâm nh p v i m c ợ ẻ ậ ớ ụđích x u.ấ
Đ i v i các doanh nghi p, h th ng này không ch đóng vai trò nh m t bi n pháp ố ớ ệ ệ ố ỉ ư ộ ệ
an ninh mà còn là m t công c qu n lý nhân s , thúc đ y quá trình t đ ng hóa giúp ộ ụ ả ự ẩ ự ộdoanh nghi p gi m b t chi phí v n hành.ệ ả ớ ậ
C th , m t h th ng ki m soát ra vào s giúp m t doanh nghi p:ụ ể ộ ệ ố ể ẽ ộ ệ
Theo dõi và ki m soát các ho t đ ng ra/ vào trong doanh nghi p.ể ạ ộ ệ
H n ch truy c p đ n các khu v c nh y c m nh trung tâm d li u, nhà kho, ạ ế ậ ế ự ạ ả ư ữ ệphòng thi t b , v.v. hay ngăn ch n các truy c p trái phép.ế ị ặ ậ
Lo i b các chi phí phát sinh nh chi phí làm l i khóa khi m t nhân viên ngh ạ ỏ ư ạ ộ ỉ
vi c. V i h th ng ki m soát ra vào, ch doanh nghi p ch c n xóa thông tin ệ ớ ệ ố ể ủ ệ ỉ ầtruy c p c a ngậ ủ ười lao đ ng trên h th ng.ộ ệ ố
Đi u khi n, qu n lý t xa ki m soát ra/ vào c a nhi u c s ch thông qua m t ề ể ả ừ ể ủ ề ơ ở ỉ ộgiao di n.ệ
Tri n khai h th ng ch m công v i chi phí h p lý h n nh kh năng qu n lý ể ệ ố ấ ớ ợ ơ ờ ả ả
gi ra/ vào n i làm vi c c a nhân viên.ờ ơ ệ ủ
B o đ m an toàn cho tài s n trong công ty, n u x y ra m t mát có th d a vào ả ả ả ế ả ấ ể ự
d li u ra vào đ truy c u trách nhi m.ữ ệ ể ứ ệ
Cung c p m t môi trấ ộ ường làm vi c an toàn h n.ệ ơ
Trang 16Tóm lai, v i m t văn phòng làm vi c chuyên nghi p hay m t khu dân c ti n nghi, ớ ộ ệ ệ ộ ư ệ
hi n đ i, ki m soát ra vào là m t h th ng c n thi t và quan tr ngệ ạ ể ộ ệ ố ầ ế ọ
Trang 17MCS51 là h IC vi đi u khi n do hãng Intel s n xu t. Các IC tiêu bi u cho h ọ ề ể ả ấ ể ọ
là 8031, 8051, 8951 Nh ng đ c đi m chính và nguyên t t ho t đ ng c a các b vi ữ ặ ể ắ ạ ộ ủ ộ
đi u khi n này khác nhau không nhi u. Khi đã s d ng thành th o m t lo i vi đi u ề ể ề ử ụ ạ ộ ạ ềkhi n thì ta có th nhanh chóng v n d ng kinh nghi m đ làm quen và làm ch các ngể ể ậ ụ ệ ể ủ ứ
d ng c a m t b vi đi u khi n khác. Vì v y đ có nh ng hi u bi t c th v các b ụ ủ ộ ộ ề ể ậ ể ữ ể ế ụ ể ề ộ
vi đi u khi n cũng nh đ ph c v cho đ tài t t nghi p này ta b t đ u tìm hi u m t ề ể ư ể ụ ụ ề ố ệ ắ ầ ể ộ
Trang 18b vi đi u khi n thông d n g nh t, đó là h MCS51 và n u nh h MCS51 là h đi nộ ề ể ụ ấ ọ ế ư ọ ọ ể hình thì 8051 l i chính là đ i di n tiêu bi u.ạ ạ ệ ể
Các đ c đi m c a 8051 đặ ể ủ ược tóm t t nh sau :ắ ư
4 KB ROM bên trong
128 Byte RAM n i.ộ
4 Port xu t /nh p I/O 8 bit.ấ ậGiao ti p n i ti p.ế ố ế
64 KB vùng nh mã ngoàiớ
64 KB vùng nh d li u ngo i.ớ ữ ệ ạ
X lý Boolean (ho t đ ng trên bit đ n).ử ạ ộ ơ
210 v trí nh có th đ nh v bit.ị ớ ể ị ị
4 s cho ho t đ ng nhân ho c chia.ạ ộ ặ
B ng mô t s khác nhau c a các IC trong h MSC51:ả ả ự ủ ọ
B ng 2.1 S khác nhau c a các IC trong h MCS51ả ự ủ ọ
Trang 203.1.2 C u trúc VĐK 8051, ch c năng t ng chânấ ứ ừ
C u trúc t ng chân c a VĐK 8051ấ ừ ủ
Hình 2.2 C u trúc t ng chân VĐK 8051ấ ừ
Ch c năng ho t đ ng c a t ng chân (pin) đứ ạ ộ ủ ừ ược tóm t t nh sau:ắ ư
Trang 21T chân 1ừ 8 Port 1 (P1.0, . . ., P1.7) dùng làm Port xu t nh p I/O đ giao ti pấ ậ ể ế bên ngoài.
Chân 9 (RST) là chân đ RESET cho 8051. Bình thể ường các chân này m cở ứ
th p. Khi ta đ a tín hi u này lên cao (t i thi u 2 chu k máy). Thì nh ng thanhấ ư ệ ố ể ỳ ữ ghi n i c a 8051 độ ủ ược LOAD nh ng giá tr thích h p đ kh i đ ng l i hữ ị ợ ể ở ộ ạ ệ
th ng.ố
T chân 10ừ 17 là Port3 (P3.0, P3.1, . . ., P3.7) dùng vào hai m c đích : dùng làụ Port xu t / nh p I/O ho c m i chân gi m t ch c năng cá bi t đấ ậ ặ ỗ ữ ộ ứ ệ ược tóm t t sắ ơ
b nh sau:ộ ư
P3.0 (RXD) : Nh n d li u t Port n i ti p.ậ ữ ệ ừ ố ế
P3.1 (TXD) : Phát d li u t Port n i ti p.ữ ệ ừ ố ế
P3.2 (INT0) : Ng t 0 bên ngoài.ắ
P3.3 (INT1) : Ng t 1 t bên ngoài.ắ ừ
P3.4 (T0) : Timer/Counter 0 nh p t bên ngoài.ậ ừ
P3.5 (T1) : Timer/Counter 1 nh p t bên ngoài.ậ ừ
P3.6 (WR) : Tín hi u Strobe ghi d li u lên b nh bên ngoài.ệ ữ ệ ộ ớ
P3.7 (RD) : Tín hi u Strobe đ c d li u lên b nh bên ngoài.ệ ọ ữ ệ ộ ớ
Các chân 18,19 (XTAL2 và XTAL1) được n i v i b dao đ ng th ch anh 12ố ớ ộ ộ ạ MHz đ t o dao đ ng trên CHIP. Hai t 30 pF để ạ ộ ụ ược thêm vào đ n đ nh daoể ổ ị
đ ng.ộ
Chân 20 (Vss) n i đ t (Vss = 0).ố ấ
Trang 22T chân 21ừ 28 là Port 2 (P2.0, P2.1, . . ., P2.7) dùng vào hai m c đích: làm Portụ
xu t/nh p I/O ho c dùng làm byte cao c a bus đ a ch thì nó không còn tác d ngấ ậ ặ ủ ị ỉ ụ I/O n a. B i vì ta mu n dùng EPROM và RAM ngoài nên ph i s d ng ữ ở ố ả ử ụPort 2 làm byte cao bus đ a ch ị ỉ
Chân 29 (PSEN) là tín hi u đi u khi n xu t ra c a 8051, nó cho phép ch n bệ ề ể ấ ủ ọ ộ
nh ngoài và đớ ược n i chung v i chân c a OE (Outout Enable) c a EPROMố ớ ủ ủ ngoài đ cho phép đ c các byte c a chể ọ ủ ương trình. Các xung tín hi u PSEN hệ ạ
th p trong su t th i gian thi hành l nh. Nh ng mã nh phân c a chấ ố ờ ệ ữ ị ủ ương trình
được đ c t EPROM đi qua bus d li u và đọ ừ ữ ệ ược ch t vào thanh ghi l nh c aố ệ ủ
Chân 40 (Vcc) được n i lên ngu n 5V.ố ồ
Trang 233.1.3 T ch c b nhổ ứ ộ ớ
Hình 2.3 Tóm t t b nh d li u trên chipắ ộ ớ ữ ệRAM m c đích chungụ
Trong b n đ b nh trên, 80 byte t đ a ch 30Hả ồ ộ ớ ừ ị ỉ 7FH là RAM m c đích chung. K ụ ể
c 32byte ph n dả ầ ướ ừi t 00H 2FH cũng có th s d ng gi ng nh 80 byte trên, tuy ể ử ụ ố ư ởnhiên 32 byte còn có m c đích khác s đ c p sau.ụ ẽ ề ậ
Trang 24B t k v trí nào trong RAM m c đích chung cũng có th đấ ỳ ị ụ ể ược truy xu t tùy ý ấ
gi ng nh vi c s d ng các mode đ đ nh đ a ch tr c ti p hay gián ti p. Ví d đ đ c ố ư ệ ử ụ ể ị ị ỉ ự ế ế ụ ể ọ
n i dung c a RAM n i có đ a ch 5FH vào thanh ghi tích lũy thì ta dùng l nh : MOV A,ộ ủ ộ ị ỉ ệ 5FH
RAM n i cũng độ ược truy xu t b i vi c dùng đ a ch gián ti p qua R0 và R1. Haiấ ở ệ ị ỉ ế
l nh sau đây s tệ ẽ ương đương l nh trên :ệ
MOV R0, #5FHMOV A, @R0
L nh th nh t dùng s đ nh v t c th i đ đ a giá tr 5FH vào thanh ghi R0, ệ ứ ấ ự ị ị ứ ờ ể ư ị
l nh th hai dùng s đ nh v gián ti p đ đ a d li u “đã đệ ứ ự ị ị ế ể ư ữ ệ ược tr đ n b i R0” vào ỏ ế ởthanh ghi tích lũy A
RAM đ nh vị ị
8051 ch a 210 v trí có th đ nh v bit, trong đó có 128 bit n m các đ a ch t ứ ị ể ị ị ằ ở ị ỉ ừ
20H 2FH và ph n còn l i là các thanh ghi ch c năng đ c bi t.ầ ạ ứ ặ ệ
Các băng thanh ghi (Register Banks)
32 v trí nh cu i cùng c a b nh t đ a ch byte 00Hị ớ ố ủ ộ ớ ừ ị ỉ 1FH ch c các dãy thanh ghi. ứ
T p h p các l nh c a 8051 cung c p 8 thanh ghi t R0ậ ợ ệ ủ ấ ừ R7 đ a ch 00Hở ị ỉ 07H n u ếmáy tính m c nhiên ch n đ th c thi. Nh ng l nh tặ ọ ể ự ữ ệ ương đương dùng s đ nh v tr c ự ị ị ự
ti p. Nh ng giá tr d li u đế ữ ị ữ ệ ược dùng thường xuyên ch c ch n s s d ng m t trong ắ ắ ẽ ử ụ ộcác thanh ghi này
Các thanh ghi ch c năng đ c bi t (Special Function Register)ứ ặ ệ
Có 21 thanh ghich c năng đ c bi t SFR đ nh c a RAM n i t đ a ch các thanh ghi ứ ặ ệ ở ỉ ủ ộ ừ ị ỉ
ch c năng đ c bi t đứ ặ ệ ược đ nh rõ, còn ph n còn l i không đ nh rõ.ị ầ ạ ị
Trang 25M c dù thanh ghi A có th truy xu t tr c ti p, nh ng h u h t các thanh ghi ch cặ ể ấ ự ế ư ầ ế ứ năng đ c bi t đặ ệ ược truy xu t b ng cách s d ng s đ nh v đ a ch tr c ti p. Chú ý ấ ằ ử ụ ự ị ị ị ỉ ự ế
r ng vài thanh ghi SFR có c bit đ nh v và byte đ nh v Ngằ ả ị ị ị ị ười thi t k s c n th n khiế ế ẽ ẫ ậ truy xu t bit mà không truy xu t byte.ấ ấ
3.2. Gi i thi u v Module RFID RC522ớ ệ ề
Gi i thi u :ớ ệ
Module đ c th RC522 có th đ c đọ ẻ ể ọ ược các lo i th có k t n i không dây nh NFC, ạ ẻ ế ố ư
th t (lo i dùng làm th gi m giá, th xe bus, tàu đi n ng m ). Module có các thông ẻ ừ ạ ẻ ả ẻ ệ ầ
s chính nh :ố ư
Đi n áp nuôi: 3.3V;ệ
Trang 2612 gi v i ch th AM/PM. Ngoài ra bên trong chíp có b dò phát hi n m t ngu nờ ớ ỉ ị ộ ệ ấ ồ
Trang 27và t đ ng chuy n sang s d ng ngu n Pin d phòng.ự ộ ể ử ụ ồ ự
5 SDA Chân d li u khi k t n i đ n bus I2Cữ ệ ế ố ế
6 SCL Chân nh n xung clock đ ng b khi k t n i bus I2Cậ ồ ộ ế ố
7 SQW/O Ngõ xu t xung vuông, t n s có th l p trình đ thay đ i t 1Hz, ấ ầ ố ể ậ ể ổ ừ
Trang 28d ng con s (Ví d 1 là Ch Nh t, 2 là Th hai, 3 là th 3 ). Khi l n đ u tiên ạ ố ụ ủ ậ ứ ứ ầ ầ
IC đượ ấc c p ngu n các thanh ghi th i gian và l ch reset v 01/01/00 01 00:00:00. ồ ờ ị ề(MM/DD/YY DOW HH:MM:SS)
Trang 294. Chi ti t các thanh ghiế
*0 luôn luôn đ c là 0 ọ
Thanh ghi giây (đ a ch 00h): 4 bit th p ch a hàng đ n v , 3 bit cao ch a hàng ị ỉ ấ ứ ơ ị ứ
ch c c a giây. Ngoài ra bit th 7 có tên là CH, n u bít này đụ ủ ứ ế ược thi t l p b ng 1ế ậ ằ thì đ ng h không ho t đ ng. Vì v y ph i thi t l p bit này b ng không ngay t ồ ồ ạ ộ ậ ả ế ậ ằ ừ
đ u.ầ
Thanh ghi phút (đ a ch 01h): 4 bit th p ch a hàng đ n v , 3 bit cao ch a hàng ị ỉ ấ ứ ơ ị ứ
ch c c a phút. Ngoài ra bit th 7 luôn b ng 0.ụ ủ ứ ằ
Thanh ghi gi (đ a ch 02h):ờ ị ỉ 4 bit th p c a thanh ghi này ch a hàng đ n v c a ấ ủ ứ ơ ị ủ
gi , bit th 6 quy đ nh ch đ 12 h (bit6 =1) ho c 24 h (bit 6=0). N u ch đ ờ ứ ị ế ộ ặ ế ở ế ộ24h thì bit 4 và bit 5 quy đ nh hàng ch c c a gi N u ch đ 12h thì bit 4 quy ị ụ ủ ờ ế ế ộ
đ nh hàng ch c, bit 5 khi đó quy đ nh (PM: bu i chi u ho c AM: bu i sáng)ị ụ ị ổ ề ặ ổ
Thanh ghi th (đ a ch 03h):ứ ị ỉ ba bit đ u quy đ nh th trong tu nầ ị ứ ầ (Ví d 1 là Ch ụ ủ
Nh t, 2 là Th hai, 3 là th 3 ). Các bit còn l i luôn b ng 0.ậ ứ ứ ạ ằ
Trang 30Thanh ghi ngày(đ a ch 04h):ị ỉ 4 bit đ u l u hàng đ n v c a ngày, bit 4 và bit 5 ầ ư ơ ị ủquy đ nh hàng ch c. Bit 6 và bit 7 luôn luôn b ng 0.ị ụ ằ
Thanh ghi tháng(đ a ch 05h):ị ỉ 4 bit đ u l u hàng đ n v c a tháng, bit th 4 quy ầ ư ơ ị ủ ứ
24CXX s d ng chu n giao ti p 2 dây (I2C).ử ụ ẩ ế
Chân SCL là chân t o xung nh p, đạ ị ược đi u khi n b i VĐK. Chân SDA là chân ề ể ớtruy n d li u gi a VĐK và 24CXX.ề ữ ệ ữ
Trang 313.4. Ma tr n phím 4x4ậ
Ma tr n phím 4x4 g m 16 nút b m đậ ồ ấ ược k t n i thành 4 hàng và 4 c t.ế ố ộ
Bàn phím 4x4 trong proteus (KEYPAD)
Trang 32 Đ đ c giá tr c a phím b m ta s s d ng thu t toán “quét phím”. Có 2 cách quét ể ọ ị ủ ấ ẽ ử ụ ậphím là quét theo c t hay quét theo hàng. đây ta nói v quét hàng, quét c t cũng hoàn ộ Ở ề ộtoàn tương t ự
Ta l n lầ ượt xu t tín hi u m c 0 ra các hàng (khi m t hàng là m c 0 thì t t c các ấ ệ ứ ộ ứ ấ ảhàng khác ph i là m c 1). Sau đó ki m tra các c t n u c t nào có m c logic 0 thì phím ả ứ ể ộ ế ộ ứ
Trang 33Hình 1 : Hình dáng c a lo i LCD thông d ng ủ ạ ụ
Khi s n xu t LCD, nhà s n xu t đã tích h p chíp đi u khi n (HD44780) bên trong l p ả ấ ả ấ ợ ề ể ớ
v và ch đ aỏ ỉ ư các chân giao ti p c n thi t. Các chân này đế ầ ế ược đánh s th t và đ t tênố ứ ự ặ
nh hình 2 :ư
Hình 2 : S đ chân c a LCD ơ ồ ủ
3.5.2.Ch c năng các chân :ứ
Trang 34Chân Ký hi uệ Mô tả
1 Vss Chân n i đ t cho LCD, khi thi t k m ch ta n i chân này v i ố ấ ế ế ạ ố ớ
GND c a m ch đi u khi nủ ạ ề ể
2 VDD Chân c p ngu n cho LCD, khi thi t k m ch ta n i chân này v i ấ ồ ế ế ạ ố ớ
VCC=5V c a m ch đi u khi nủ ạ ề ể
3 VEE Đi u ch nh đ tề ỉ ộ ương ph n c a LCD.ả ủ
4 RS Chân ch n thanh ghi (Register select). N i chân RS v i logic “0” ọ ố ớ
(GND) ho c logic “1” (VCC) đ ch n thanh ghi.ặ ể ọ+ Logic “0”: Bus DB0DB7 s n i v i thanh ghi l nh IR c a LCD ẽ ố ớ ệ ủ( ch đ “ghi” write) ho c n i v i b đ m đ a ch c a ở ế ộ ặ ố ớ ộ ế ị ỉ ủ
LCD ( ch đ “đ c” read)ở ế ộ ọ+ Logic “1”: Bus DB0DB7 s n i v i thanh ghi d li u DR bên ẽ ố ớ ữ ệtrong LCD
5 R/W Chân ch n ch đ đ c/ghi (Read/Write). N i chân R/W v i logic ọ ế ộ ọ ố ớ
“0” đ LCD ho t đ ng ch đ ghi, ho c n i v i logic “1” đ ể ạ ộ ở ế ộ ặ ố ớ ểLCD ch đ đ c.ở ế ộ ọ
6 E Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hi u đệ ược đ t lên bus ặ
DB0DB7, các l nh ch đệ ỉ ược ch p nh n khi có 1 xung cho phép ấ ậ
c a chân E.ủ+ ch đ ghi: D li u bus s đỞ ế ộ ữ ệ ở ẽ ược LCD chuy n vào(ch p ể ấ
nh n) thanh ghi bên trong nó khi phát hi n m t xung (hightolow ậ ệ ộtransition) c a tín hi u chân E.ủ ệ
+ ch đ đ c: D li u s đỞ ế ộ ọ ữ ệ ẽ ược LCD xu t ra DB0DB7 khi phátấ
hi n c nh lên (lowtohigh transition) chân E và đệ ạ ở ược LCD gi ữ bus đ n khi nào chân E xu ng m c th p
Trang 35Trước khi tìm hi u t p l nh c a LCD, sau đây là m t vài chú ý khi giao ti p v i LCD :ể ậ ệ ủ ộ ế ớ
* Tuy trong s đ kh i c a LCD có nhi u kh i khác nhau, nh ng khi l p trình đi u ơ ồ ố ủ ề ố ư ậ ềkhi n LCD ta ch cóể ỉ th tác đ ng tr c ti p để ộ ự ế ược vào 2 thanh ghi DR và IR thông qua các chân DBx, và ta ph i thi t l p chânả ế ậ RS, R/W phù h p đ chuy n qua l i gi 2 ợ ể ể ạ ữthanh ghi này. (xem b ng 2)ả
* V i m i l nh, LCD c n m t kho ng th i gian đ hoàn t t, th i gian này có th khá ớ ỗ ệ ầ ộ ả ờ ể ấ ờ ểlâu đ i v i t c đ c aố ớ ố ộ ủ MPU, nên ta c n ki m tra c BF ho c đ i (delay) cho LCD ầ ể ờ ặ ợ
th c thi xong l nh hi n hành m i có th raự ệ ệ ớ ể l nh ti p theo.ệ ế
* Đ a ch c a RAM (AC) s t đ ng tăng (gi m) 1 đ n v , m i khi có l nh ghi vào ị ỉ ủ ẽ ự ộ ả ơ ị ỗ ệRAM. (Đi u này giúpề chương trình g n h n)ọ ơ
* Các l nh c a LCD có th chia thành 4 nhóm nh sau :ệ ủ ể ư
• Các l nh v ki u hi n th VD : Ki u hi n th (1 hàng / 2 hàng), chi u dài d li u (8 ệ ề ể ể ị ể ể ị ề ữ ệbit / 4 bit), …
• Ch đ nh đ a ch RAM n i.ỉ ị ị ỉ ộ
• Nhóm l nh truy n d li u trong RAM n i.ệ ề ữ ệ ộ
Trang 36L nh Clear Display (xóa hi n th ) s ghi m t kho ng tr ngblank (mã hi n ệ ể ị ẽ ộ ả ố ệ
kí t 20H) vào t t c ô nh trong DDRAM, sau đó tr b đ m đ a AC=0, ự ấ ả ớ ả ộ ế ị
tr l i ki u hi n th g c n u nó b thay đ i. Nghĩa là : T t hi n th , con tr ả ạ ể ể ị ố ế ị ổ ắ ể ị ỏ
d i v góc trái (hàng đ u tiên), ch đ tăng AC.ờ ề ầ ế ộ
Return
home
Mã l nh :ệ DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
DBx = 0 0 0 0 0 0 1 *
L nh Return home tr b đ m đ a ch AC v 0, tr l i ki u hi n th g c ệ ả ộ ế ị ỉ ề ả ạ ể ể ị ố
n u nó b thay đ i. N i dung c a DDRAM không thay đ i.ế ị ổ ộ ủ ổ
Entry
mode set
Mã l nh :ệ DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
DBx = 0 0 0 0 0 1 [I/D] [S]
I/D : Tăng (I/D=1) ho c gi m (I/D=0) b đ m đ a ch hi n th AC 1 đ n v ặ ả ộ ế ị ỉ ể ị ơ ị
m i khi có hành đ ng ghi ho c đ c vùng DDRAM. V trí con tr cũng di ỗ ộ ặ ọ ị ỏchuy n theo s tăng gi m này.ể ự ả
S : Khi S=1 toàn b n i dung hi n th b d ch sang ph i (I/D=0) ho c sang ộ ộ ể ị ị ị ả ặtrái (I/D=1) m i khi có hành đ ng ghi vùng DDRAM. Khi S=0: không d ch ỗ ộ ị
n i dung hi n th N i dung hi n th không d ch khi đ c DDRAM ho c ộ ể ị ộ ể ị ị ọ ặ
Trang 37C: Hi n th con tr khi C=1 và ngể ị ỏ ượ ạc l i.
B: Nh p nháy kí t t i v trí con tr khi B=1 và ngấ ự ạ ị ỏ ượ ạc l i
Chu kì nh p nháy kho ng 409,6ms khi m ch daoấ ả ạ đ ng n i LCD là 250kHz.ộ ộCursor
tr s nh y xu ng dòng dỏ ẽ ả ố ưới khi d ch qua v trí th 40 c a hàng đ u tiên. ị ị ứ ủ ầ
D li u hàng đ u và hàng 2 d ch cùng m t lúc. Chi ti t s d ng xem b ng ữ ệ ầ ị ộ ế ử ụ ảbên dưới:
0 0 D ch v trí con tr sang trái (Nghĩa là gi m AC m t đ n v ).ị ị ỏ ả ộ ơ ị
0 1 D ch v trí con tr sang ph i (Tăng AC lên 1 đ n v ).ị ị ỏ ả ơ ị
1 0 D ch toàn b n i dung hi n th sang trái, con tr cũng d ch ị ộ ộ ể ị ỏ ị
theo