hận xét của giáo viên hướng dẫn Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 20 Giáo Viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) 1 Nhận xét của giáo viên chấm Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 20 Giáo Viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ Bộ môn: KỸ THUẬT MÁY TÍNH 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN HỌC Hệ Thống Nhúng Nhóm sinh viên: 1. Vũ Đình Thăng 2. Nguyễn Thế Thịnh 3. Lê Văn Thành Lớp : K43kđt Giáo viên hướng dẫn : ThS. Nguyễn Tuấn Linh Thái Nguyên – 2011 MỞ ĐẦU 6 Chương 1 : Phân Tích Bài Toán 6 1.5. Lựa chọn phần mềm : 10 Chương 2: Thiết Kế Và Tính Toán Cho Hệ Thống 10 2.1. Sơ đồ khối của khóa số 10 3 2.2.Sơ Đồ Đặc Tả Hệ Thống Và Sơ Đồ Call Graph: 11 2.3.Phân tích và tính toán phần cứng 12 2.3.1. PIC 16F877 12 2.3.2. LCD Hiển Thị 21 2.3.3.Bàn Phím 24 2.3.4.Mạch cầu điều khiển động cơ 26 2.3.5.Động cơ 30 2.3.6.Khối Nguồn 30 Chương 3: Xây dựng lưu đồ thuật toán và viết chương trình cho hệ khóa số 31 3.1 lưu đồ giải thuật: 31 3.2. hoạt động của sản phẩm 31 3.3. Chương trình quét phím cơ bản: 33 4 5 MỞ ĐẦU Với mỗi gia đình, cơ qua, 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 chiếc khóa . 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 các khóa này không cao, nên dễ dàng bị phá khóa bởi các chìa khóa đa năng. Đa số khoá kỹ thuật số đang có bán trên thị trường là do Hàn Quốc sản xuất, chủ yếu là loại khoá tay nắm và có giá khá cao. Khoá sử dụng phương pháp cài đặt mã số (như khoá số của các loại va li hay cặp số) để khoá hoặc mở và người sử dụng có thể cài đặt số bất kỳ. Hệ thống số của khoá được thiết kế như các phím bấm số của điện thoại nên khá tiện lợi khi sử dụng. Bên cạnh loại chỉ có một chức năng khoá bằng mã số, còn có loại kèm theo chức năng khoá bằng chìa. Chìa của loại này cũng đặc biệt hơn các loại thông thường, nó được làm 4 cạnh, khó làm giả như các loại khoá 2 cạnh. Khoá kỹ thuật số còn có loại mở bằng dấu vân. Loại khoá này có thể đăng ký được 25 hoặc 40 vân tay khác nhau. Như vậy bạn có thể lưu lại rất nhiều vân tay của mọi người trong gia đình vào bộ nhớ của khoá. Khi cho đúng các vân tay có lưu trong bộ nhớ thì cửa sẽ được mở. Phần lớn loại này không sử dụng chìa nữa. Vì vậy để nâng cao yêu cầu về tính bảo mật để bảo vệ tài sản, và dao diện dễ sử dụng. Nhóm nghiên cứu chúng tôi đề ra giải pháp dùng khóa số dựa trên nền tảng của kỹ thuật vi điều khiển. Chương 1 : Phân Tích Bài Toán 1.1. Tổng quan về khóa số: 6 Khóa số nói chung là loại khóa để bảo vệ thiết bị, tài sản….mà khi muốn mở ra thì phải tác động đến số mà ta cài đặt trước. có 2 loại khóa số cơ bản 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 được khóa - Khóa số điện tử : khi mở khóa thì ta phải nhập đúng mật khẩu là một dãy 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 cài đặt 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 thực hiện 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 các phím 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. Với dao 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. Nguyên lý cơ bản của khóa số điện tử : Nhập một mật mã đưa tới một khối giao tiếp, và hiển thị những thông tin tới người dùng (nếu có). Rồi khối điều khiển sẽ gửi tín hiệu tới một thiết bị chấp hành đóng cắt, hoặc điều khiển cho đóng hoặc mở cửa nếu như mật mã đúng. Và đưa ra thống báo (nếu có) khi nhập mật mã sai, có thể có báo động khi nhập mật mã sai quá số lần quy định. Hình 1.1: sơ đồ khối khóa số cơ bản. 1.3. Các sản phẩm khóa số trên thị trường Trên thị trường hiện nay có bán rất nhiều loại khóa số điện tử. Hầu hết các loại khóa điện tử đó đều có tính nắng đổi mật mã, cảnh báo. Nhưng lại không có tính năng giao diện người dùng bằng màn hình LCD khiến người dùng khó sử dụng các sản phẩm đó. Thiết bị mà bộ khóa số trên thị trường điều khiển chủ yếu là Roler để đóng, mở chốt cửa. 7 Khối giao tiếp và hiển thị thông tin Khối điều khiển Thiết bị chấp hành Hình 1.2: khóa số trên thị trường không có giao diện người dùng Một số loại trên thị trường đã có giao diện người dùng qua những màn hình LCD 16x2 để hiển thị thông tin tới người dùng. Như vậy thì dễ sử dụng hơn các loại khác. 8 Hình 1.3: khóa số đã trang bị màn hình LCD giao diện người dùng. 1.4. Các yêu cầu chính của khóa số và tính năng của sản phẩm: Qua tham khảo các sản phẩm khóa số trên thị trường thì Yêu cầu của một bộ sản phẩm khóa số thông thường: - Dạo diện người dung dễ sử dụng. - Mật khẩu có độ dài đảm bảo tính bảo mật cao. - Có thể thay đổi được mật khẩu. - Tính năng cảnh báo khi nhập mật khẩu sai 3 lần liên tiếp. - Động cơ quay để điều khiển cửa hết hành trình thì dừng lại. - Hệ thống phải làm việc được ngay cả khi mất điện. Các ràng buộc : - Thông thường hệ thống giao diện với người dùng để ở bên ngoài, nên phải an toàn, tránh được những tác động của ngoại cảnh. - Chi phí của bộ sản phẩm (không có động cơ) không quá 500.000 vnđ . - Chịu được quá tải tải khi gặp chướng ngại vật trong thời gian dài. Với yêu cầu về tính năng như trên, chúng tôi chọn các thiết bị chính: • Vi điều khiển 16f877 với bộ nhớ eeprom có khả lưu trữ dữ liệu ngay cả khi mất điện. • Màn hình LCD 16x2 với mục đích hiển thị thông tin, giao tiếp vi điều khiển với người dùng • Bàn phím 16 phím có các phím số và phím chức năng đưa đầu vào là mật khẩu, các lệnh đóng mơ cửa tới vi điều khiển. • Động cơ để kéo cánh cửa đóng và mở. Với đề tài này có yêu cầu sản phẩm mô phỏng thực tế, chúng tôi chọn động cơ một chiều công suất nhỏ. • Nguồn dự trữ khi mất điện. 9 1.5. Lựa chọn phần mềm : CCS là trình biên dịch lập trình ngôn ngữ C cho Vi điều khiển PIC của hãng Microchip. Chương trình là sự tích hợp của 3 trình biên dich riêng biết cho 3 dòng PIC khác nhau đó là: ‐ PCB cho dòng PIC 12‐bit opcodes ‐ PCM cho dòng PIC 14‐bit opcodes ‐ PCH cho dòng PIC 16 và 18‐bit Tất cả 3 trình biên dich này đuợc tích hợp lại vào trong một chương trình bao gồm cả trình soạn thảo và biên dịch là CCS. PIC 16f877a là pic 14. Ta có thể dùng phần mềm để lập trình cho PIC với ngôn ngữ C dễ sử dụng. Cấu chúc cơ bản của chương trình khi vết với C: #include, #device, #use, #fuses // các tiền xử lý #define, int8 //định nghĩa các dữ liệu khai báo hằng, biến Void tênhàm() {} dùng để khai báo, định nghĩa hàm Void main() {// chương trình chính.} Chương 2: Thiết Kế Và Tính Toán Cho Hệ Thống 2.1. Sơ đồ khối của khóa số 10 Vi Điều Khiển PIC 16F877a Khối Báo Động Động Cơ Khuếch Đại Tín Hiệu Bàn Phím Ma Trận 4x4 Khối Nguồn Màn Hình Hiển Thị LCD 16x2 [...]... mở cửa, khóa cửa - Hệ thống báo động: cảnh báo khi nhập sai mật khẩu quá 3 lần Thông qua hệ thống chông báo động - Bộ khuếch đại tín hiệu và mạch cầu H :dùng để đưa tín hiệu điều khiển động cơ - Màn hình LCD: có chức năng chính để giao tiếp người dùng với Vi Điều Khiển - Động cơ điều khiển: Dùng để điều khiển đóng mở cửa qua điều khiển từ mạch cầu H 2.2 Sơ Đồ Đặc Tả Hệ Thống Và Sơ Đồ Call Graph: Mở...Hình 2.1: Sơ đồ khối của Khóa số - Khối nguồn: Nhằm nhiệm vụ cung cấp điện áp +5V, ±12V luôn ổn định cho mạch điện và vi điều khiển - Vi điều khiển: xử lý các thông tin, nhận thông tin từ bàn phím , đưa đến điều khiển động cơ và đưa thông tin hiển thị ra LCD thông báo cho người dùng Lưu trữ mật khẩu qua bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ ngay khi mất điện - Bàn phím: thực hiện chức năng nhập các dữ liệu đưa... tín hiệu điều khiển động cơ từ chân RB6,RB7 của vi điều khiển 2.3.6 Khối Nguồn Hình 2.10: Sơ Đồ Khối Nguồn 30 Chương 3: Xây dựng lưu đồ thuật toán và viết chương trình cho hệ khóa số 3.1 lưu đồ giải thuật: Bắt Đầu Khởi Tạo Biến, Mảng, LCD QUÉT PHÍM NHẬP PHÍM KIỂM TRA SỐ LẦN >=3 MỞ CỬA - ĐỔI PASS END Hình 3.1 lưu đồ giải thuật 3.2 hoạt động của sản phẩm Khi muốn mở cửa thì phải gõ đúng mật khẩu với độ... ra làm mạch thật Với một hạn chế là trên mô hình Vì nếu dùng động cơ công suất lớn để kéo cánh cửa ra vào thì phải tính toán rất nhiều Hướng phát triển: đưa sản phẩm vào thực tiễn, có thể là một sản phẩm kinh doanh mang tính kinh tế Danh mục tài liệu tham khảo: 1 Vi xử lý 2 – Nguyễn Đình Phú 2 Hệ Thống Nhúng - T.ĐHKTCN Thái Nguyên 34 3 Internet 35 ... tăng công suất tiêu tán trên van Nếu thời gian trùng dẫn đủ dài, dòng trùng dẫn sẽ lớn làm cháy van công suất.Tức là mạch ko có bảo vệ dòng và điện áp Trong thực tế có 1 loại IC bán dẫn được tích hợp luôn cả cầu H trong đó ta chỉ cần cấp xung điều khiển, có bảo vệ dòng : + L293 : Với điện áp đầu vào là 36V và dòng điện đỉnh qua nó là 1.2A + L298 : Với điện áp đầu vào là 46V và dòng điện đỉnh qua nó là... Phím Hình 2.2: sơ đồ đặc tả của hệ thống Controller software Chương Trình Báo Động Giao Tiếp LCD Giao Tiếp EEPROM Màn Hình LCD Giao Tiếp Bàn Phím EEPROM Bàn Phím Điều Khiển Động cơ Động Cơ Chuông Báo Hình 2.3 : sơ đồ Call graph giữa phần cứng và phần mềm 2.3 Phân tích và tính toán phần cứng 2.3.1 PIC 16F877 a Đặc điểm pic 16f877a: • Công nghệ CMOS có đặc tính : công suất thấp, công nghệ bộ nhớ Flash/EEPROM... (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E + Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp nhận) 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 DB0DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus... ghi 1.000.000 lần o Bộ nhớ EEPROM có thể lưu giữ dữ liệu hơn 40 năm và có • thể tự lập trình lại được dưới sự điều khiển của phần mềm Số chân : 40 pins 5 cổng vào ra số RA,RB,RC,RD,RE Hình 2.4: Sơ đồ chân của pic 16F877a b Các công vào ra của PIC 16F877a: Việc điều khiển các cổng vào ra của pic dựa trên việc điều khiển các File thanh ghi Vì trong đề tài chỉ sử dụng 3 cổng vào ra là PORTB, PORTC, PORTD... logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi + Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với 22 6 E 7-1 4 DB0DB7 logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic... tốc độ cao Điện áp hoạt động từ 2V đến 5,5V và tiêu tốn năng nượng thấp phù hợp với nhiệt độ làm việc trong công nghiệp và trong thương mại • Tốc độ hoạt động : - DC – 20MHz ngõ vào xung clock - DC – 200ns chu kỳ lệnh • Dung lượng của bộ nhớ chương trình Flash là 8K x 14words • Dung lượng của bộ nhớ dữ liệu RAM là 368x8Bytes • Dung lượng của bộ nhớ dữ liệu EEPROM là 256x8 Bytes 12 o Bộ nhớ dữ liệu EEPROM . (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ Bộ môn: KỸ THUẬT MÁY TÍNH 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN HỌC Hệ Thống Nhúng Nhóm sinh viên: 1. Vũ. Toán 6 1.5. Lựa chọn phần mềm : 10 Chương 2: Thiết Kế Và Tính Toán Cho Hệ Thống 10 2.1. Sơ đồ khối của khóa số 10 3 2.2.Sơ Đồ Đặc Tả Hệ Thống Và Sơ Đồ