ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN:MẠCH KHÓA SỐ

MỤC LỤC Lời nói đầu Trang Chương 1: Cấu tạo1 1.1 Khối điều khiển1 1.1.1 IC cmos40811 1.1.1.1 Mô tả tổng quát1 1.1.1.2 Đặc điểm3 1.1.1.3 Các điều kiện hoạt động khuyến cáo3 1.1.2 IC40173 1.1.2.1 Mô tả tổng quát3 1.1.2.2 Đặc điểm4 1.1.2.3 Ứng dụng4 1.1.2.4 Các điều kiện hoạt động khuyến cáo6 1.1.3 Relay7 1.2 Khối bàn phím7 1.3 Khối âm thanh8 Chương 2: Sơ đồ nguyên lý9 2.1 Giới thiệu sơ lược9 2.2 Nguyên lý hoạt động9 KẾT LUẬN12 PHỤ LỤC13 TÀI LIỆU THAM KHẢO14 CHƯƠNG I: CẤU TẠO

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

Hiện nay, kỹ thuật điện tử đã và đang trở thành một ngành khoa học đa ứng dụng Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng ở rất nhiều lĩnh vực nhất là trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa Đã ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành như hàng không vũ trụ, thông tin liên lạc, tự động điều khiển, y tế hay các dịch vụ khác Đặc biệt là các thiết bị điện tử tự động đòi hỏi tính chính xác cao Dần dần cuộc sống con người được nâng cao hơn, hoàn thiện hơn và chính vì thế mà đòi hỏi yêu cầu của con người ngày càng cao, đặc biệt là các vấn đề bảo mật Mỗi một cá nhân, một gia đình hay bất kì một cơ quan nào đều có những vấn đề để đảm bảo bí mật Và do đó, mà khoá số bằng điện tử là một giải pháp tốt nhất và rất hiệu quả.

Ngoài ra, nhằm cũng cố lại kiến thức, hệ thống hoá lại những kinh nghiệm trong suốt quá trình học tập Chúng em quyết định chọn đề tài khoá số để làm đề án môn học

Đồ án này được dùng để khoá tủ hay bất cứ vật gì cần được bảo vệ

Để tạo ra một sản phẩm có giá trị ứng dụng trong đời sống và nhu cầu thực tế của

xã hội thì người thực hiện đề tài phải thật sự nổ lực trong việc hệ thống hoá lại toàn bộ kiến thức liên quan và ứng dụng nó một cách hiệu quả Đây chính là điều kiện tốt nhất để người thực hiện đề tài có thể kiểm chứng lại năng lực của mình trong suốt quá trình tích luỹ và học tập

Đề tài “khoá bằng số” góp phần vào việc giảm thiểu thời gian và chi phí cho việc bảo vệ tài sản cá nhân, tập thể hay một cơ quan, xí nghiệp

Đây là một ứng dụng rất phù hợp với thời đại ngày nay, khi mà nhu cầu của con người đòi hỏi ngày càng cao nhất là những tài sản mang tính riêng tư

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình làm đồ án, chúng em gặp không ít những khó khăn nhưng được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, đặc biệt là cô Đào Thị Thu Thủy nên chúng em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn Do thời gian không nhiều và lần đầu tiên làm đồ án nên chắc chắn còn nhiều thiếu sót, kính mong thầy cô đánh giá và đóng góp ý kiến để em hoàn thiện đề tài này Em xin chân thành cảm ơn qúi thầy cô.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp HCM, ngày tháng 06 năm 2009 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Tp HCM, ngày tháng 06 năm 2009 MỤC LỤC Lời nói đầu Trang Chương 1: Cấu tạo 1

1.1 Khối điều khiển 1

1.1.1 IC cmos4081 1

1.1.1.1 Mô tả tổng quát 1

1.1.1.2 Đặc điểm 3

1.1.1.3 Các điều kiện hoạt động khuyến cáo 3

1.1.2 IC4017 3

1.1.2.1 Mô tả tổng quát 3

1.1.2.2 Đặc điểm 4

1.1.2.3 Ứng dụng 4

1.1.2.4 Các điều kiện hoạt động khuyến cáo 6

1.1.3 Relay 7

1.2 Khối bàn phím 7

1.3 Khối âm thanh 8

Chương 2: Sơ đồ nguyên lý 9

2.1 Giới thiệu sơ lược 9

2.2 Nguyên lý hoạt động 9

KẾT LUẬN 12

PHỤ LỤC 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

CHƯƠNG I: CẤU TẠO

Cấu trúc phần cứng của mạch gồm có 3 phần:

1.1 Khối điều khiển:

Gồm IC cmos4081 và IC 4017 và một số linh kiện thích hợp

1.1.1 IC cmos4081: BỐN CỔNG AND HAI NGÕ VÀO

1.1.1.1 Mô tả tổng quát:

IC4081 bốn cổng and là một mạch điện gồm các mạch điện tích hợp MOS bù, nguyên khối này được xây dựng với các transistor kênh N và kênh P IC này có nguồn cân bằng và dòng hút mà nó tương thích và phù hợp để thúc các ngõ ra theo chuẩn B.Thiết bị này cũng được khuếch đại ngõ ra mà nó cải thiện các đặc tính chuyển đổi bằng việc đưa ra các độ lợi rất cao.Tất cả các ngõ vào được bảo vệ để chống lại sự phóng điện với các diode được nối đến VDD và VSS

- Khi nhiệt độ cực đại thì sự rò điện là 1uA tương ứng 15V.

1.1.1.3 Các điều kiện hoạt động khuyến cáo :

- Điện áp làm việc (VDD): 3VDC đến 15VDC

- Khoảng nhiệt độ làm việc (TA): -40oC đến +85oC

- Chú ý 1: Phạm vi tối đa tuyệt đối (vượt mức sẽ hư IC) là những giá trị quá lớn mà sự an toàn không đảm bảo Ngoại trừ “Khoảng nhiệt độ làm việc”, chúng không có ý nói rằng các thiết bị nên làm việc ở những điểm giới hạn Bảng biểu “các đặc tính điện” đưa ra các điều kiện làm việc thực tế (tham khảo datasheet)

- Chú ý 2: Tất cả điện áp được đo với VSS= 0V ngoại trừ cách thiết lập đặc biệt khác.

1.1.2 IC4017: BỘ ĐIẾM/ BỘ CHIA 10 VỚI 10 NGÕ RA ĐƯỢC GIẢI MÃ

1.1.2.2 Đặc điểm:

- Điện áp làm việc rộng: 3.0V đến 15V

- Chống nhiễu tần số cao: 0.45 Vdd (typ.)

- Công suất tiêu thụ thấp, có thể thúc được hai con 74L tương thích với mức TTL hoặc một con 74LS

- Tốc độ làm việc trung bình: 5.0 MHz (typ.)

- Công suất tiêu thụ thấp: 10uW (typ.)

- Hoạt động hoàn toàn ổ định

- Điện tử công nghiệp.

- Thiết bị đo từ xa

1.1.2.4 Các điều kiện hoạt động khuyến cáo:

- Điện áp cung cấp DC ( VDD): +3VDC đến +15VDC

- Điện áp đầu vào (VIN): 0 đến VDD VDC

- Khoảng nhiệt độ làm việc ( Ta): -40oC đến +80oC

- Chú ý 1: Phạm vi tối đa tuyệt đối (vượt mức sẽ hư IC) là những giá trị quá lớn mà sự an toàn của thiết bị không được đảm bảo, chúng không có ý nói rằng các thiết bị nên làm việc ở những điểm giới hạn Bảng biểu “các điều kiện hoạt động khuyến cáo” và “các đặc tính điện” đưa ra các điều kiện làm việc thực tế (tham khảo datasheet )

- Chú ý 2: VSS= 0V ngoại trừ cách thiết lập đặc biệt khác

1.1.3 Relay:

Tính hiệu mở khóa được điều khiển ở mức logic cao Khi mở khóa thì chân số 10 của IC cmos4081 lên mức 1, điều khiển Q4 dẫn, có dòng qua cuộn dây relay Điều khiển

Gồm một mạch dao động đa hài đơn giản kết hợp với loa.

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 2.1 Giới thiệu sơ lược:

Đây là mạch khóa bằng số, tuy nhiên nó cũng có nhiều ứng dụng khác nhau Bàn phím có các phím cùng một mối nối chung và mỗi phím có cùng một chức năng khóa riêng biệt mật mã chọn để khóa gồm 5 ký tự nhập từ bàn phím (tương ứng với 5 phím)

và để mở khóa là 4 ký tự đầu tiên của mã khóa, và 3 phím dùng cho reset, 4 phím còn lại

sẽ không tham gia vào quá trình mở khóa Năm phím được chọn làm mật mã gồm các phím: [7], [5], [3], [0], [4] sẽ được nối với các chân A, B, C, D, E Các phím : [*], [8], [#], có chức năng reset sẽ được nối qua chân số 15 của IC4017 Còn lại 4 phím: [1], [2], [6], [9], sẽ nối trực tiếp qua chân 14(CLK) của IC4017

2.2 Nguyên lý hoạt động:

Khi ta nhấn phím A thì chân số 1 của IC cmos4081 sẽ lên mức cao và được giữ trong khoảng thời gian 10s nhờ tụ C1 và R1.Tiếp tục nhấn phím B sẽ làm cho chân số 2 của IC này ở mức cao, do đó chân 3 ở đầu ra của IC cũng ở mức cao Kế đến là nhấn tiếp phím C sẽ làm cho chân số 6 lên mức cao, đồng thời cũng sẽ kích cho Q1 giữ chân số 5 ở mức cao, lúc đó chân số 4 sẽ lên mức cao Tiếp theo khi nhấn phím D, chân số 9 sẽ lên mức cao, đồng thời sẽ kích cho Q2 dẫn và giữ chân số 8 ở mức cao, khi đó chân số 10 cũng lên mức cao Ngoài ra, nó cũng sẽ kích cho Q4 dẫn đồng thời tác động lên relay làm cho nó hoạt động trạng thái hoạt động của Q6 được giữ là nhờ R8 Cuối cùng khi phím E được nhấn, nó sẽ làm cho chân số 13 lên mức cao, đồng thời sẽ kích dẫn Q3 và giữ chân

số 12 ở mức cao, kết quả cuối cùng là làm cho chân số 11 lên cao, dẫn đến Q5 on và Q6

off Nếu nhấn liên tục 4 phím A, B, C, D thì quá trình mở khóa đã thành công, led sẽ phát sáng Còn nếu nhấn liên tục 5 phím A, B, C, D, E thì led sẽ tắt vì khi đó mạch đã bị khóa Với sự kết hợp của IC4017 thì mỗi lần nhập sai, IC này sẽ đếm lên 1 Theo cấu trúc của mạch này thì cho phép nhập sai tối đa là 8 phím( có thể thay đổi số lần nhập sai,dao động

từ 0 đến 10 phím) Mỗi lần nhấn sai 1 phím thì trình tự các ngõ ra của IC 4017 sẽ lên mức cao Quá 8 phím sai mà chưa nhập đúng mã thì chân số 6 của IC 4017 lên mức cao Chân

số 6 này sẽ làm 3 chức năng, một mặt đưa vào chân số 13 của IC 4017 để giữ trạng thái hoạt động, mặt khác sẽ kích hoạt làm Q6 on, làm cho chân C xuống thấp, dẫn đến chân số

1 của IC cmos4081 ở mức thấp, nó sẽ bỏ mức ưu tiên ở cổng AND1 và việc mã hóa bị thấp bại, vô hiệu bàn phím, và đồng thời nó sẽ kích hoạt mạch cảnh báo làm loa phát lên báo động nhờ chân số 6 này Khi đó, nếu muốn tắt loa hay mã hóa lại thì phải nhấn tổ hợp phím: [*], [8], [#] thì mạch sẽ Reset trở về trạng thái ban đầu, và sẵn sàng để nhập mã lại

KẾT LUẬN

Giới hạn:

Mặc dù được sự chỉ bảo tận tình của giáo viên hướng dẫn nhưng do kiến thức còn nhiều hạn chế, thời gian quá ngắn ngũi nên đồ án còn nhiều điểm chưa mang tính hoàn thiện Do chúng em chưa bổ sung kiến thức vi xử lý nên mạch khóa bằng số này rất đơn giản, chỉ đáp ứng được một số yêu cầu của mạch khóa số

Hướng phát triển:

Để sản phẩm mang tính ứng dụng hơn chúng ta có thể kết hợp khoá số với điều khiển mở khoá qua Remote như vậy tính an toàn sẽ cao hơn Nếu có sự tham gia của vi

xử lý thì tính năng của mạch khoá bằng số càng đa dạng hơn

Đây là một đề tài rất có ứng dụng trong thực tế nên em sẽ cố gắng hoàn thiện đề tài này để phù hợp với nhu cầu ngày càng cao của thực tiễn

Hạn chế:

Do kiến thức tích lũy chưa nhiều, việc chọn các linh kiện chưa tốt nên đồ án chưa hoàn thiện Bên cạnh còn một số hạn chế như sau: đó là chưa có phần hiển thị; không trùng mã được, mỗi phím chỉ tham gia 1 lần trong quá trình mã hóa; không đổi password một cách linh hoạt, nếu muốn đổi password thì phải thay đổi cấu trúc của mạch

PHỤ LỤC

Sơ đồ mạch in:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Mạch số PGS.TS Nguyễn Hữu Phương Nhà xuất bản thống kê 2001.