THIẾT KẾ KHOÁ SỐ ĐIỆN TỬ, KẾT HỢP THẺ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 18F4520ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã tận tình dạy dỗ trong suốt những năm qua. Trong đó phải kể đến quý thầy cô trong khoa Điện tử đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án tốt nghiệp này.Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn ThS. Nguyễn Thị Thu Hà đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình lựa chọn và hỗ trợ em trong quá trình thực hiện đề tài. Cung cấp cho em những kiến thức quý báu cũng như những lời khuyên cực kỳ hữu ích. Tạo động lực cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình.Em xin cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo đã giúp em thực hiện đề tài này. Để hoàn thành em đã nỗ lực nghiên cứu, thiết kế và chế tạo, nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những lời góp ý chân thành từ thầy cô và các bạn để có thêm những hiểu biết và hoàn thiện hơn trong quá trình làm việc sau này. Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đó khoa học công nghệ nói chung và ngành công nghệ kỹ thuật điện tử nói riêng có nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại và văn minh hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị có các đặc điểm với sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ linh hoạt và hoạt động ổn định, bảo mật cao. Đó là những yếu tố cần thiết làm cho năng suất, hiệu quả trong công việc được tăng cao, thời gian và hoạt động của con người được giảm bớt.Một trong số đó phải kể đến khóa cửa một yếu tố quan trọng không thể thiếu trong mọi công trình xây dựng. Khóa cửa không chỉ giới hạn khoảng không gian bên trong và bên ngoài, mà nó còn là bộ phận tạo nên sự an toàn bên trong đối với bên ngoài. Vì vậy trong mọi công trình, khóa cửa trở thành một người bạn trung thành luôn bảo vệ tính mạng, tài sản và những người thân yêu. Khóa cửa góp phần tạo nên một tổ ấm hạnh phúc. Xuất phát từ thực tế, nên em đã thực hiện đề tài “THIẾT KẾ KHOÁ SỐ ĐIỆN TỬ, KẾT HỢP THẺ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 18F4520.”Đồ án gồm những nội dung sau:Chương 1: Tổng quan về khóa điện tử.Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết kế mạch khóa số điện tử.Chương 3: Thiết kế hệ thống khóa số điện tử.
Trang 1THIẾT KẾ KHOÁ SỐ ĐIỆN TỬ, KẾT HỢP THẺ SỬ DỤNG VI
Mã số sinh viên: 2017601254
Hà Nội – Năm 2021
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Trang 2
-NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
THIẾT KẾ KHOÁ SỐ ĐIỆN TỬ, KẾT HỢP THẺ SỬ DỤNG VI
Trang 4https://www.facebook.com/profile.php?id=100015195963748
Trang 5CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHÓA ĐIỆN TỬ 1
1.1 Nêu vấn đề 1
1.2 Mục tiêu đề tài 1
1.3 Ứng dụng mô hình 2
1.4 Tìm hiểu các loại khóa trên thị trường hiện nay 3
1.4.1 Khóa chốt nổi 3
1.4.2 Khóa cơ truyền thống 3
1.4.3 Khóa bấm 4
1.4.4 Khóa cửa tay nắm tròn 4
1.4.5 Khóa cửa bằng thẻ từ 5
1.4.6 Khóa cửa bằng cách nhận diện võng mạc 6
1.4.7 Khóa điện tử – khóa hiện đại 6
1.5 Kết luận chương 1 7
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ MẠCH KHÓA ĐIỆN TỬ 8
2.1 Vi điều khiển PIC 18F4520 8
2.1.1 Giới thiệu về PIC 8
2.1.2 Đặc điểm của vi điều khiển PIC18F4520 9
2.2 Bàn phím 15
2.3 LCD 1602A 17
2.4 Module LM2596 21
2.5 Module RFID 22
2.6 Buzzer 24
2.7 Relay 12V DC 24
Trang 6CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÓA SỐ ĐIỆN TỬ 27
3.1 Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống 27
3.1.1 Yêu cầu thiết kế của sản phẩm 27
3.1.2 Sơ đồ khối của hệ thống 27
3.1.3 Nhiệm vụ của mỗi khối 28
3.2 Sơ đồ nguyên lý của toàn hệ thống 28
3.2.1 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 29
3.2.2 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị LCD 29
3.2.3 Sơ đồ nguyên lý khối bàn phím matrix 4x4 30
3.2.4 Sơ đồ nguyên lý khối RFID 30
3.2.5 Sơ đồ nguyên lý khối Relay 31
3.2.6 Sơ đồ nguyên lý khối cảnh báo 31
3.2.7 Sơ đồ nguyên lý khối vi xử lý 32
3.3 Xây dựng phần mềm điều khiển 32
3.3.1 Xây dựng lưu đồ thuật toán 32
3.3.2 Phần mềm điều khiển 34
3.4 Thiết kế phần cứng 35
3.5 Kết luận chương 3 37
KẾT LUẬN 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
PHỤ LỤC 41
Trang 7Hình 1 1: Khóa chốt nổi 3
Hình 1 2: Khóa dạng ổ 4
Hình 1 3: Cơ chế mở khóa của khóa bấm 4
Hình 1 4: Hình ảnh khóa bấm 4
Hình 1 5: Khóa cửa tay nắm tròn 5
Hình 1 6: Khóa cửa bằng thẻ từ 5
Hình 1 7: Khóa cửa bằng nhận diện võng mạc 6
Hình 1 8: Khóa điện tử 6
Hình 2 1: Sơ đồ kiến trúc PIC 18F4520 11
Hình 2 2: Sơ đồ chân PIC 18F4520 12
Hình 2 3: Bàn phím 4x4 15
Hình 2 4: Sơ đồ của bàn phím 16
Hình 2 5: Sơ đồ chân LCD 17
Hình 2 6: Hình ảnh LCD 1602A thực tế 21
Hình 2 7: Module LM2596 22
Hình 2 8: Module RFID 125KHz 22
Hình 2 9: Buzzer 24
Hình 2 10: Relay 12V DC 24
Hình 2 11: Sơ đồ kích thước Relay 12V 5 chân 25
Hình 3 1: Sơ đồ khối của hệ thống 27
Hình 3 2: Sơ đồ nguyên lý của toàn hệ thống 28
Hình 3 3: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 29
Hình 3 4: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị 29
Hình 3 5: Sơ đồ nguyên lý khối bàn phím 30
Hình 3 6: Sơ đồ nguyên lý khối RFID 30
Hình 3 7: Sơ đồ nguyên lý khối Relay 31
Hình 3 8: Sơ đồ nguyên lý khối cảnh báo 31
Hình 3 9: Sơ đồ nguyên lý khối vi xử lý 32
Trang 8Hình 3 11: Lưu đồ thuật toán đổi mật khẩu 34
Hình 3 12: Mạch in PCB 2D 35
Hình 3 13: Mạch in PCB 3D 36
Hình 3 14: Mạch in toàn hệ thống 36
Hình 3 15: Mạch PCB hoàn thiện 37
Hình 3 16: Sản phẩm thực tế hoàn thiện 37
Trang 9Bảng 2 1 Chức năng của từng chân và ghép nối chi tiết LCD 18 Bảng 2 2 Bảng mã lệnh điều khiển LCD 1602A 19
Trang 10Viết tắt Tiếng Anh
PWM Pulse Width Modulation
PDID Lead Plastic Dual In Line Package
TXD Transmission Data
ADC Analog-to-Digital Converter
PIC Programmable Intelligent Computer
LCD Liquid Crystal Display
MCLR Master Clear
VDD Voltage Drain Drain
VSS Voltage for Substrate and Source
I2C Inter - Integrated Circuit
SPI Serial Peripheral Interface
RC Resistor Capacitor
UART Universal Asynchronous Receiver TransmitterCCP Capture Compare Pulse
Trang 11Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trường Đại Học Công Nghiệp HàNội đã tận tình dạy dỗ trong suốt những năm qua Trong đó phải kể đến quýthầy cô trong khoa Điện tử đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án tốt nghiệpnày.
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn ThS NguyễnThị Thu Hà đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình lựa chọn và hỗ trợ emtrong quá trình thực hiện đề tài Cung cấp cho em những kiến thức quý báucũng như những lời khuyên cực kỳ hữu ích Tạo động lực cho em hoàn thànhtốt nhiệm vụ của mình
Em xin cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo đã giúp emthực hiện đề tài này Để hoàn thành em đã nỗ lực nghiên cứu, thiết kế và chếtạo, nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏinhững thiếu sót Em rất mong nhận được những lời góp ý chân thành từ thầy
cô và các bạn để có thêm những hiểu biết và hoàn thiện hơn trong quá trìnhlàm việc sau này
Em xin chân thành cảmơn!
Trang 12Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đókhoa học công nghệ nói chung và ngành công nghệ kỹ thuật điện tử nói riêng
có nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại vàvăn minh hơn Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt nhữngthiết bị có các đặc điểm với sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ linh hoạt
và hoạt động ổn định, bảo mật cao Đó là những yếu tố cần thiết làm cho năngsuất, hiệu quả trong công việc được tăng cao, thời gian và hoạt động của conngười được giảm bớt
Một trong số đó phải kể đến khóa cửa - một yếu tố quan trọng khôngthể thiếu trong mọi công trình xây dựng Khóa cửa không chỉ giới hạn khoảngkhông gian bên trong và bên ngoài, mà nó còn là bộ phận tạo nên sự an toànbên trong đối với bên ngoài Vì vậy trong mọi công trình, khóa cửa trở thànhmột người bạn trung thành luôn bảo vệ tính mạng, tài sản và những ngườithân yêu Khóa cửa góp phần tạo nên một tổ ấm hạnh phúc Xuất phát từ thực
tế, nên em đã thực hiện đề tài “THIẾT KẾ KHOÁ SỐ ĐIỆN TỬ, KẾT HỢP THẺ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 18F4520.”
Đồ án gồm những nội dung sau:
Chương 1: Tổng quan về khóa điện tử
Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết kế mạch khóa số điện tử
Chương 3: Thiết kế hệ thống khóa số điện tử
Trang 13CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHÓA ĐIỆN TỬ
1.1 Nêu vấn đề
Đối với mỗi gia đình, xí nghiệp, trường học hay bất cứ nơi đâu, để bảo
vệ tài sản trong phòng, trên mỗi cánh cửa ra vào được trang bị thêm chiếckhóa Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại khóa cửa nhưng hầu như đều
là khóa cơ khí, các khóa cơ khí này gặp vấn đề lớn đó là tính bảo mật của cáckhóa này không cao, nên dễ dàng bị phá khóa bởi các chìa khóa đa năng
- Khóa số nói chung là loại khóa để bảo vệ thiết bị, tài sản mà khimuốn mở ra thì phải tác động đến số đã cài đặt trước Có 2 loại khóa số cơbản hiện nay trên thị trường có đó là khóa số cơ khí và khóa số điện tử
- Khóa số cơ khí: Khi mở khóa hay khóa lại thì ta phải xoay các vòng
số trên khóa sao cho một dãy các số nào đó cùng hợp với nhau thì mở đượckhóa
- Khóa số điện tử: Khi mở khóa thì ta phải nhập đúng mật khẩu là mộtdãy các số liên tiếp nhau, nếu nhập đúng các dãy số đó thì mở được khóa
Nhìn chung thì khóa số điện tử sẽ có nhiều ký tự, nhiều mã số để càiđặt hơn, cũng như độ dài của mã số sẽ dài hơn Vì vậy tính bảo mật của khóa
số điện tử cũng cao hơn Bên cạnh đó, thao tác trên khóa số điện tử cũng thựchiện dễ dàng hơn với các phím bấm, chứ không phải là các vòng xoay ở khóa
số cơ khí Khi thao tác đổi mật khẩu cũng dễ dàng hơn vì thao tác trên cácphím bấm
Khóa số điện tử ngoài tính năng về bảo mật cao và thao tác dễ dàng còn
có tính năng cảnh báo nếu nhập mật mã nhiều sai quá số lần quy định Vớigiao diện người dùng, hiển thị các thông báo về nhập mật khẩu, cảnh báo,thay đổi mật khẩu khiến người dùng dễ sử dụng hơn
1.2 Mục tiêu đề tài
Yêu cầu của mô hình khóa số điện tử:
- Giao diện người dùng dễ sử dụng
- Thời gian đáp ứng nhanh
Trang 14- Mật khẩu có độ dài đảm bảo tính bảo mật cao.
- Có thể thay đổi được mật khẩu
- Có thể dùng 2 thẻ từ để mở cửa
- Thời gian mở cửa là 20s
- Hiển thị thông tin cá nhân lên LCD khi khởi động và hiển thị tình trạnglên LCD khi đóng mở cửa
An toàn, bảo mật cao:
Gia chủ có thể quyết định người mở cửa vào nhà trong khoảng thờigian nhất định bằng cách thiết lập ứng dụng, hạn chế việc thay đổi ổ khóa, saochép chìa Công nghệ hiện đại cho khả năng bảo mật cao bằng mật mã ảo, mởkhóa bằng vân tay, cài mã mở cửa theo phân quyền khác nhau ( chủ, khách)
Một số dòng khóa điện tử uy tín còn được trang bị các tính năng nhưbáo động khi có hiện tượng cạy phá khóa, nhiệt độ trong nhà tăng cao (nguy
cơ hỏa hoạn)…
Dễ sử dụng:
Trong thời gian ngắn, có thể nắm rõ cách cài đặt cũng như sử dụng
Đa dạng về kiểu dáng:
Trang 15Dòng sản phẩm này có nhiều mẫu mã, kiểu dáng, màu sắc, gia chủ dễdàng lựa chọn để phù hợp với sở thích, nội thất trong nhà.
Phù hợp với hầu hết loại cửa:
Khóa cửa thông minh gần như có thể lắp đặt trên bất kỳ loại cửa nào từcửa gỗ, cửa nhôm, kính chỉ cần có độ dày phù hợp
1.4 Tìm hiểu các loại khóa trên thị trường hiện nay
1.1.1 Khóa chốt nổi
Là hình thức biến thể của then cài và dây xích Đó là một thanh hìnhdẹp bằng kim loại gắn nổi trên cánh cửa, để giữ cửa khỏi mở ra bằng cáchchốt (cài) vào khung bao của bộ cửa Đỉnh cao của chốt cửa chính là cây chốt
âm vừa đạt độ an toàn cao nhất vừa thẩm mỹ nhất
Hình 1 1: Khóa chốt nổi
1.1.2 Khóa cơ truyền thống
Những bộ khóa cửa đầu tiên ra đời rất đơn giản thường làm bằng gỗ(loại tốt) với hệ chìa chữ L rất đơn giản và dễ mở
Khi các vật liệu bằng kim loại phát triển ổ khóa cửa chuyển qua làmbằng kim loại (đồng thau, Inox, Atimon, nhôm…) rất đa dạng về kiểu dáng,hoa văn và màu sắc, nhưng chung quy lại ta có thể phân biệt từng giai đoạnphát triển của nó thông qua hệ chìa
Trang 16Hình 1 2: Khóa dạng ổ
1.1.3 Khóa bấm
Là loại khóa có kích thước nhỏ vừa lòng bàn tay và cấu tạo đặc trưng là
có chốt cửa để bấm vào hoặc có chìa để khóa cửa lại, loại khóa này thườngđược sử dụng cho cửa sắt, cửa xếp, cửa gỗ Khóa bấm được chia làm hai loại
là loại thông thường và loại khóa bấm chống cắt
Hình 1 3: Cơ chế mở khóa của khóa bấm.
Hình 1 4: Hình ảnh khóa bấm
1.1.4 Khóa cửa tay nắm tròn
Trang 17Là loại khóa được sử dụng phổ biến hiện nay Loại khóa này phải đóng
- mở bằng cách vặn trái, vặn phải để đóng – mở cửa Khóa tay nắm tròn cócấu tạo là bên trong thường có 1 chốt bấm hoặc bên trong là 1 lỗ để cắm chìakhóa để khóa cửa từ bên trong
Loại khóa này thường được sử dụng cho cửa gỗ hoặc cửa nhôm kính,khóa này thường hay bị kẹt và cần phải gọi thợ sửa khóa đến để mở cửa
Hình 1 5: Khóa cửa tay nắm tròn
1.1.5 Khóa cửa bằng thẻ từ
Khóa từ hay khóa thẻ từ là loại khóa có một ổ khóa bằng kim loại (cólõi từ tính bên trong), chìa khóa là thẻ có hình dáng giống như thẻ tín dụngđược làm bằng chất liệu đặc biệt Trong thẻ được thiết kế ngầm các chípnhiễm từ không nhìn thấy bằng mắt thường Khi mở hoặc đóng cửa ngườidùng chỉ cần quẹt thẻ lên ô cảm ứng từ hoặc đút thẻ vào khe cắm thẻ là có thể
mở cửa Ưu điểm của khóa thẻ từ sử dụng pin chữ A, lượng điện năng tiêu thụthấp, có thể dùng nguồn ngoài để mở cửa khi cửa hết pin Về cấu tạo khóa thẻ
từ có cấu trúc lõi từ ngầm bên trong ổ khóa, mỗi cấu trúc là một tổ hợp hìnhhọc của 28 trong 41 lõi từ
Hình 1 6: Khóa cửa bằng thẻ từ
Trang 181.1.6 Khóa cửa bằng cách nhận diện võng mạc
Dựa theo nguyên tắc sự chuyển động không giống nhau của mắt khinhìn vào các vật khác nhau Thông qua camera để ghi lại những chuyển độngđặc trưng của mắt để mở khóa
Hình 1 7: Khóa cửa bằng nhận diện võng mạc
1.1.7 Khóa điện tử – khóa hiện đại
Ngày nay với những tiến bộ trong ngành kỹ thuật điện, điện tử… chúng
ta không còn thấy những loại khóa chìa truyền thống mà dùng các hình thứcgiao diện khác để mở cửa như card từ, tôn điện (nam châm điện), giọng nói,vân tay, mật khẩu, ánh mắt,…
Hình 1 8: Khóa điện tử
Điểm tối ưu của những loại chìa này chính là sự tiện dụng, sự bất lợilớn nhất của những loại này là chế độ vận hành, kiểm tra, bảo trì, giám sátngười lạ phá hoại (thay pin đúng định kỳ, bo mạch điện tử có tuổi thọ nhấtđịnh (2-3 năm), gắn nơi khô ráo không ẩm ướt, đặt biệt chú ý đến sự pháphách của người bên ngoài do những bộ phận nhận diện là những bộ phận gắnnổi rất dễ đập phá
1.5 Kết luận chương 1
Trang 19Ở chương đã đưa ra kiến thức tổng quát về khóa số điện tử, cùng vớimục tiêu, phương hướng nghiên cứu Chương 2 sẽ đưa ra cơ sở lý thuyết vànêu chi tiết các linh kiện cần thiết cho việc thiết kế mô hình khóa số điện tử.
Trang 20CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ MẠCH KHÓA
ĐIỆN TỬ2.1 Vi điều khiển PIC 18F4520
1.1.8 Giới thiệu về PIC
Ngày nay, những ứng dụng của vi điều khiển đã đi sâu vào đời sốngsinh hoạt và sản xuất của con người Thực tế hiện nay là hầu hết các thiết bịhiện đại đều có sự góp mặt của vi điều khiển và vi xử lí Ứng dụng vi điềukhiển trong thiết kế hệ thống làm giảm chi phí thiết kế và hạ giá thành sảnphẩm đồng thời nâng cao tính ổn định của thiết bị và hệ thống
Trên thị trường hiện nay có nhiều họ vi điều khiển để lựa chọn như:
8051, Motola68HC, AVR, ARM, PIC…và có lẽ PIC là dòng mà chúng tađược làm quen nhiều nhất trong môi trường đại học nhưng tại sao chúng tachọn dòng vi điều khiển PIC để thực hiện ứng dụng và phát triển không ngoàinhững nguyên nhân sau:
- Họ vi điều khiển PIC phát triển và sử dụng phổ biến ở nước ta việc tìm mua và trao đổi kinh nghiệm là hết sức thuận lợi
- Giá thành các dòng PIC là không quá đắt
- Các dòng PIC có đầy đủ tính năng để hoạt động độc lập
- Là sự bổ sung hợp lý về kiến thức cũng như ứng dụng cho họ vi điều khiển 8051
Trang 21- Có sự hỗ trợ cao của nhà sản xuất về các công cụ lập trình, trình biêndịch, mạch nạp PIC từ đơn giản tới phức tạp Không những vậy các tínhnăng đa dạng của các dòng PIC không ngừng được phát triển.
- Có nhiều bộ phận ngoại vi ngay trên chip, bao gồm: Cổng và/ra số, bộbiến đổi ADC, bộ nhớ EEFROM, bộ định thời, bộ điều chế độ rộng xung(PWM)…
- Bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu được tích hợp ngay trên chip.Đây là họ vi điều khiển được chế tạo theo kiến trúc RISC (ReducedIntruction Set Computer) có cấu trúc khá phức tạp Ngoài các tính năngnhư các họ vi điều khiển khác, nó còn tích hợp nhiều tính năng mới rất tiệnlợi cho người thiết kế và lập trình
PIC18F4520 nằm trong dòng sản phẩm PIC18F2420/2520/4420/4520của nhà sản xuất Microchip với đặc điểm 28/40/44 chân Dòng sản phẩmnày có nhiều cải tiến đáng kể về tính năng so các dòng PIC trước đó như:
- Bộ nhớ chương trình được tăng cường (16Kbytes cho PIC18F2420/4420
và 32Kbytes cho PIC18F2520/4520)
- I/O ports (3 cổng hai chiều trên thiết bị 28 chân, 5 cổng hai chiều trênthiết bị 40/44 chân)
- Tăng cường modul CCP
- Sử dụng công nghệ NanoWatl
Dòng sản phẩm này nói chung có nhiều sự tương đồng về tính năngnhưng có thể chia làm hai nhóm PIC18F2420/2520 với 28 chân và PIC18F4420/4520 với 40 hoặc 44 chân ghép nối Trong đồ án sử dụngPIC18F4520 [1] loại PDIP để lập trình điều khiển
1.1.9 Đặc điểm của vi điều khiển PIC18F4520
- Sử dụng công nghệ NanoWatl: Hiệu năng cao, tiêu thụ năng lượng ít
- Kiến trúc RISC:
75 lệnh mạnh, hầu hết các lệnh thực hiện trong bốn chu kì xung Tốc độthực hiện lên tới 10 triệu lệnh trong 1s với tần số 40MHz
Trang 22- Những ngoại vi tiêu biểu:
4 bộ định thời/bộ đếm 8 bit với các chế độ tỉ lệ đặt trước và chế độ sosánh
Bộ đếm thời gian thực với bộ tạo dao động riêng biệt
2 kênh PWM
13 kênh ADC 10 bit
Bộ truyền tin nối tiếp USART khả trình
Bộ đếm hẹn giờ giám sát khả trình với bộ tạo dao động bên trong riêngbiệt
Bộ so sánh tương tự
- Các đặc điểm đặc biệt khác:
Bật nguồn Reset và dò Brown out khả trình
Bộ tạo dao động RC được định cỡ bên trong
Các nguồn ngắt bên trong và bên ngoài
- I/O và các kiểu đóng gói:
32 đường I/O khả trình
Đóng gói 40-pin PDIP, 44-lead TQFP và 44-pad MLF
Trang 23Hình 2 1: Sơ đồ kiến trúc PIC 18F4520
Trang 24Hình 2 2: Sơ đồ chân PIC 18F4520
Sau đây là giới thiệu cấu tạo chân loại 40 chân:
• Chân 1(MCLR /VPP/RE3):
- MCLR là đầu vào Master Clear (reset) hoạt động ở mức thấp để reset
toàn bộ thiết bị
- VPP dùng để thay đổi điện áp đầu vào.
- RE3 đầu vào số.
• Chân 2 (RA0/AN0): Với RA0 là cổng vào ra số, AN0 là đầu vào
• Chân 3 (RA1/AN1): RA1 là cổng vào ra số, AN1 là đầu vào tương tự 1
• Chân 4 (RA2/AN2/VREF+): RA2 là cổng vào ra số, AN2 là đầu vào tương
tự 2 VREF+ đầu vào tương tự chuyển đổi A/D điện áp tham chiếu (mứcthấp), còn CVREF là đầu ra tương tự để so sánh điện áp chuẩn
• Chân 5 (RA3/AN3/VREF-/CVREF): RA3 là cổng vào ra số, AN3 là đầu vào tương tự 3 VREF- đầu vào tương tự chuyển đổi A/D điện áp tham chiếu (mức cao)
Trang 25• Chân 6 (RA4/T0CKI/C1OUT): RA4 là đầu vào ra số, T0CKI đầu vào xung bên ngoài của Timer0, C1OUT là đầu ra bộ so sánh 1.
• Chân 7 (RA5/AN4/ SS /HLVDIN/C2OUT): Trong đó RA5 là cổng vào ra số, AN4 là đầu vào tương tự 4, SS chọn đầu vào phụ thuộc SPI,
HLVDIN đầu vào tương tự để dò điện áp, C2OUT đầu ra bộ so sánh 2
• Chân 8 (RE0/ RD /AN5): RE0 đầu vào ra số, RD đầu vào điều khiển đọc
cho cổng PSP, AN5 đầu vào tương tự 5
• Chân 9 (RE1/ WR /AN6): RE1 đầu vào ra số, WR đầu vào điều khiểnviết dữ liệu cổng PSP, AN6 đầu vào tương tự 6
• Chân 10 (RE2/CS /AN7): RE2 đầu vào ra số, CS điều khiển chọn chip
cho cổng PSP, AN7 đầu vào tương tự 7
• Chân 12, 31 (VSS): Nối đất chuẩn cho I/O và logic
• Chân 11, 32 (VDD): Cung cấp nguồn dương cho I/O và logic
• Chân 13 (OSC1/CLKI/RA7): Với OSC1 là đầu vào bộ dao độngthạch anh hoặc là đầu vào nguồn xung từ bên ngoài, khi ta nối dây với cácthiết bị tương tự thì đầu vào này dạng ST (Schmitt Trigger) CLKI là đầu vàoCMOS cho nguồn xung bên ngoài và luôn được ghép nối với chân OSC1.Còn RA7 là chân vào ra sử dụng chung
• Chân 14 (OSC2/CLKO/RA6): OSC2 là đầu ra bộ dao động thạch anhđược nối với thạch anh hoặc bộ công hưởng để lựa chọn dạng bộ dao độngthạch anh CLK0 có tần số bằng ¼ tần số của OSC1 độ rộng chu kì lệnh, RA6
là đầu vào ra chung Các chân cổng vào ra hai chiều Port B
• Chân 15 (RC0/T1OSO/T13CKI): RC0 đầu vào ra số, T1OSO đầu ra
bộ dao động Timer1, T13CKI đầu vào xung bên ngoài Timer1/Timer3
• Chân 16 (RC1/T1OSI/CCP2): RC1 đầu vào ra số, T1OSI đầu vào bộdao động Timer1, CCP2 (Capture 2 input/Compare 2 output/PWM2 output)
• Chân 17 (RC2/CCP1/P1A): RC2 là đầu vào ra số, CCP1 (Capture1input/Compare1 output/PWM1 output.), P1A đầu ra tăng cường CCP1
Trang 26• Chân 18 (RC3/SCK/SCL): RC3 là đầu vào ra số, SCK đầu vào ra đưachuỗi xung vào ra cho SPI lựa chọn, SCL đầu vào ra đưa chuỗi xung vào racho I2CTM lựa chọn.
• Chân 19 (RD0/PSP0): RD0 đầu vào ra số, PSP0 cổng dữ liệu songsong phụ thuộc
• Chân 20 (RD1/PSP1): RD1 đầu vào ra số, PSP1cổng dữ liệu songsong phụ thuộc
• Chân 21 (RD2/PSP2): RD2 đầu vào ra số, PSP2 cổng dữ liệu song
• Chân 24 (RC5/SDO): RC5 đầu vào ra số, SDO đầu ra dữ liệu SPI
• Chân 25 (RC6/TX/CK): RC6 đầu vào ra số, TX đầu ra chuyển đổi dị
bộ EUSARRT, CK đầu vào ra xung đồng bộ EUSART
• Chân 26 (RC7/RX/DT): RC7 đầu vào ra số, RX đầu vào nhận dị bộEUSART, DT đầu vào ra dữ liệu đồng bộ EUSART
• Chân 27 (RD4/PSP4): RD4 đầu vào ra số, PSP4 cổng dữ liệu songsong phụ thuộc
• Chân 28 (RD5/PSP5/P1B): RD5 đầu vào ra số, PSP5 cổng dữ liệusong song phụ thuộc, P1B đầu ra được tăng cường CCP1
• Chân 29 (RD6/PSP6/P1C): RD6 đầu vào ra số, PSP6 cổng dữ liệusong song phụ thuộc, P1C đầu ra được tăng cường CCP1
• Chân 30 (RD7/PSP7/P1D): RD7 đầu vào ra số, PSP7 cổng dữ liệusong song phụ thuộc, P1D đầu ra được tăng cường CCP1
• Chân 33 (RB0/INT0/FLT0/AN12): Với RB0 là cổng vào ra số, INT0
là đầu vào ngắt ngoài Interrup 0, FLT0 là đầu vào báo lỗi PWM được tăngcường CCP1, AN12 đầu vào tương tự 12