TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ TÀU BIỂN
BÀI TẬP LỚN
MÔN : KĨ THUẬT VI XỬ LÝ
ĐỀ BÀI: ĐỀ SỐ 55
Thiết kế : Hệ thống an ninh sử dụng mã số nhập dữ liệu từ bàn phím và
hiển thị trên LCD
Nội Dung Yêu Cầu Nội Dung
Xây dựng mạch nguyên lý hệ VĐK
gồm:
Vi điều khiển họ 8051, LED đơn,
LCD, nút ấn và các vi mạch phụ trợ
nhằm thực hiện chức năng kiểm
soát an ninh sử dụng mã số
Mô tả công nghệ.
- Xây dựng mạch phần cứng.
- Thuyết minh nguyên lý hoạt động
của mạch.
- Xây dựng lưu đồ thuật toán.
- Viết phần mềm điều khiển, thuyết
minh cách thức hoạt động.
Giáo viên hướng dẫn :
Sinh viên: Lê Công Sơn Mã sinh viên : 39125
Lớp: ĐTĐ51- ĐH1-NO3
Hải Phòng , năm 2013
Đề cương sơ bộ
Lời mở đầu
Chương I: Giới thiệu chức năng hệ thống
1. Chức năng hệ thống
2. Phân tích hệ thống
Chương II: Các phương án

chế về thời gian tìm hiểu, kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế nên em không
tránh khỏi nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của
thầy để đề tài của em được hoàn thiện hơn, với nhiều chức năng hơn.
Hải Phòng ngày 15 tháng 4 năm 2013
Chương I: Giới thiệu chức năng hệ thống
Đây là một hệ thống đóng mở theo mã cho phép một số ít người có thể ra
vào theo mã của họ. Nó có thể được áp dụng làm cửa ra vào của các hệ thống
cần mang tính bảo mật, giới hạn số người ra vào như: Cửa ra vào cơ quan, nhà
máy, các khu quan trọng
Trên cơ sở đó, hệ thống phải đảm bảo được hai yêu cầu cơ bản sau:
-Tính an toàn: do là cửa nên phải có chức năng bảo vệ.
-Tính bảo mật.
Do đó em đã đưa ra yêu cầu một hệ thống có chức năng đóng mở như sau:
1. Chức năng hệ thống:
• Hệ thống quản lí một số mã ứng với một số người được cho phép ra
vào ở của này và hoạt động trên cơ sở các mã này.
• Mã gồm có 6 chữ số.
• Hệ thống giao tiếp với người sử dụng thông qua một bàn phím điều
khiển
và hiển thị trên màn hình.
• Bàn phím gồm các phím số 0-9 và các phím chức năng: ON, Change,
Enter, backspace(←).
• Khi bắt đầu , người điều khiển chọn chức năng thực hiện:
• Nếu chọn Open: sau đó sẽ nhập mã. Kết thúc nhập mã bằng nút Enter.
- Nếu mã đúng: cửa sẽ mở (mô phỏng trên mạch bằng việc bật hay
tắt đèn LED xanh)
- Nếu mã sai: không có hiện tượng gì cả. Nếu nhập mã sai 3 lần liên
tiếp chuông sẽ báo động. (mô phỏng trên mạch bằng việc bật hay
tắt đèn LED đỏ)
• Nếu chọn Change: Kiểm tra xem mã cũ có đúng hay không.

các phương án giải quyết như sau:
1. Khối bàn phím:
Bàn phím gồm các nút. Mỗi nút là một bộ phận đóng mở bằng cơ khí. Các
mã của bàn phím tạo ra có thể được tạo ra trực tiếp hoặc bằng phép quét hàng và
quét cột. Số đầu dây ra từ bàn phím phải phù hợp với đầu vào của mạch xử lí.
Đồng thời với càng ít dây thì khả năng ổn định của bàn phím càng tăng.
Để thực hiện bàn phím 14 nút ta có thể có các phương án sau:
1.1. Phương án 1: Bố trí thành 1 hàng hoặc 1 cột:
- Số đầu ra từ bàn phím là 14 dây.
- Tốn diện tích.
- Hình thức không đẹp.
1.2. Phương án 2: Bố trí thành 2 hàng và 7 cột hoặc 7 hàng và 2 cột:
- Số đầu ra từ bàn phím là 9 dây. Khả năng để giải mã khó.
- Tốn diện tích.
- Hình thức không đẹp.
1.3. Phương án 3: Bố trí thành 4 hàng và 4 cột:
- Số đầu ra từ bàn phím là 8 dây.
- Hình dáng đẹp, cân đối.
- Còn dư 3 nút để mở rộng chức năng trong tương lai.
Sơ đồ của bàn phím như sau:

2. Khối hiển thị:
Yêu cầu đặt ra đối với khối hiển thị là thân thiện với người sử dụng. Trên
cơ sở đó ta có 2 phương án sau:
2.1. Phương án 1: Dùng LED 7 thanh:
- Ưu điểm: Đơn giản, rẻ.
- Nhược điểm: Không chỉ dẫn cụ thể.Giới hạn kí tự hiển thị ra. Nếu muốn
hiển thị chỉ dẫn dài cần nhiều LED và đi kèm với nó là bộ giải mã. Điều này làm
cho hệ thống trở nên cồng kềnh, phức tạp.Việc lập trình quét hàng quét cột để
hiển thị phức tạp.

nhưng lại đẩy cao giá thành chi phí cho phần cứng, cũng như chi phí bảo trì.
Ngược lại với một phần cứng tối thiểu lại yêu cầu một chương trình phần mềm
phức tạp hơn, hoàn thiện hơn; nhưng lại cho phép bảo trì hệ thống dễ dàng hơn
cũng như việc phát triển tính năng của hệ thống.
Từ yêu cầu và nhận định trên ta có những định hướng sơ bộ cho thiết kế
như sau:
1.1. Chọn bộ vi điều khiển:
Từ yêu cầu của đề bài ta dự kiến dùng các chip vi điều khiển thuộc họ
MCS-51 của Intel, mà cụ thể ở đây là dùng chip 8051 vì những lý do sau:
• Thứ nhất 8051 thuộc họ MCS-51, là chip vi điều khiển. Đặc điểm
của các chip vi điều khiển nói chung là nó được tích hợp với đầy đủ chức năng
của một hệ VXL nhỏ, rất thích hợp với những thiết kế hướng điều khiển. Tức là
trong nó bao gồm: mạch VXL, bộ nhớ chương trình và dữ liệu, bộ đếm, bộ tạo
xung, các cổng vào/ra nối tiếp và song song, mạch điều khiển ngắt…
• Thứ hai là, vi điều khiển 8051 cùng với các họ vi điều khiển khác
nói chung trong những năm gần đây được phát triển theo các hướng sau:
- Giảm nhỏ dòng tiêu thụ.
- Tăng tốc độ làm việc hay tần số xung nhịp của CPU.
- Giảm điện áp nguồn nuôi.
- Có thể mở rộng nhiều chức năng trên chip, mở rộng cho các
thiết kế lớn.
Những đặc điểm đó dẫn đến đạt được hai tính năng quan
trọng là: giảm công suất tiêu thụ và cho phép điều khiển thời gian thực nên về
mặt ứng dụng nó rất thích hợp với các thiết kế hướng điều khiển.
• Thứ ba là, vi điều khiển thuộc họ MCS-51 được hỗ trợ một tập
lệnh phong phú nên cho phép nhiều khả năng mềm dẻo trong vấn đề viết chương
trình phần mềm điều khiển.
• Cuối cùng là, các chip thuộc họ MCS-51 hiện được sử dụng phổ
biến và được coi là chuẩn công nghiệp cho các thiết kế khả dụng.Với sinh viên
mới làm quen với VĐK thì 8051 có nhiều tài liệu tham khảo,đồng thời cũng sử

ngắt
trong.
8Kbytes
ROM trong
256byte
RAM trong

2 bộ đếm
định thời
Khối
đ.khiển
quản lý
Bus.
Port
0
Port
1
Port
2
Port
3
Giao
diện
nối
tiếp.
XTAL 1.2
/PSEN/ALE
Cổng I/O
8 bit
Cổng I/O

tăng lên 1 đơn vị và chỉ đến các lệnh tiếp theo của chương trình.
• Bộ tạo dao động:
Khối xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung nhịp từ bộ tạo dao động được
lắp thêm vào, linh kiện phụ trợ có thể là một khung dao động làm bằng tụ gốm
hoặc thạch anh. Ngoài ra, còn có thể đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài vào.
• Khối điều khiển ngắt:
Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối logic ngắt ở
bên trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm/bộ
định thời hay có thể là giao diện nối tiếp. Tất cả các ngắt đều có thể được thiết
lập chế độ làm việc thông qua hai thanh ghi IE (Interrupt Enable) và IP
(Interrupt Priority).
• Khối điều khiển và quản lý Bus:
Các khối trong vi điều khiển liên lạc với nhau thông qua hệ thống Bus nội
bộ được điều khiển bởi khối điều khiển quản lý Bus.
• Các bộ đếm/định thời:
Vi điều khiển 8051 có chứa hai bộ đếm tiến 16 bit có thể hoạt động như
là bộ định thời hay bộ đếm sự kiện bên ngoài hoặc như bộ phát tốc độ Baud
dùng cho giao diện nối tiếp. Trạng thái tràn bộ đếm có thể được kiểm tra trực
tiếp hoặc được xoá đi bằng một ngắt.
• Các cổng vào/ra:
Vi điều khiển 8051 có bốn cổng vào/ra (P0 … P3), mỗi cổng chứa 8 bit,
độc lập với nhau. Các cổng này có thể được sử dụng cho những mục đích điều
khiển rất đa dạng. Ngoài chức năng chung, một số cổng còn đảm nhận thêm một
số chức năng đặc biệt khác.
• Giao diện nối tiếp:
Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ
làm việc độc lập với nhau. Bằng cách đấu nối các bộ đệm thích hợp, ta có thể
hình thành một cổng nối tiếp RS-232 đơn giản. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp
có thể đặt được trong một vùng rộng phụ thuộc vào một bộ định thời và tần số
dao động riêng của thạch anh.

bàn phím về dạng phức tạp hơn để tính bảo mật được tốt hơn.
Bảng mã hóa trạng thái bàn phím:
Phím
Trạng thái khi ấn phím
ON
0 1 1 1 0 1 1 1
7
0 1 1 1 1 0 1 1
8
0 1 1 1 1 1 0 1
9
0 1 1 1 1 1 1 0
Change
1 0 1 1 0 1 1 1
4
1 0 1 1 1 0 1 1
5
1 0 1 1 1 1 0 1
6
1 0 1 1 1 1 1 0
1
1 1 0 1 1 0 1 1
2
1 1 0 1 1 1 0 1
3
1 1 0 1 1 1 1 0
0
1 1 1 0 1 0 1 1
←
1 1 1 0 1 1 1 0

trong hay ROM ngoài, khi đang ở chế độ làm việc với bộ nhớ ROM
trong, loại có chứa bộ nhớ ROM có thể truy nhập tự động lên bộ
nhớ chương trình bên ngoài.
Trong mạch ta nối lên nguồn vì không sử dụng ROM bên ngoài
- Chân số 40: Vdd nguồn dương( +5V).
3.3. Khối hiển thị LCD:
Với các ưu điểm như: tiêu thụ dòng thấp, hiển thị được hình ảnh/ký tự linh
hoạt tốt hơn nhiều so với LED, màn hình tinh thể lỏng LCD (Liquid Crystal
Display) được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điều khiển trong công nghiệp
để hiển thị trạng thái của máy móc. Ngày nay với công nghệ phát triển giá thành
của LCD cũng giảm nhiều.
Do có rất nhiều chủng loại khác nhau, nên LCD được sử dụng rất rộng rãi.
Tất cả các LCD đều được sản xuất theo các chuẩn chung, tích hợp luôn các
module điều khiển (cho LCD) nên việc sử dụng nó không mấy phức tạp. Bộ
điều khiển LCD cung cấp một tập lệnh dùng để diều khiển LCD.
Trong ứng dụng cụ thể này, do không yêu cầu hiển thị phức tạp nên em
chọn loại LCD kiểu ký tự, với 16 ký tự, 2 hàng (16characters x 2lines). LCD sử
dụng ma trận chữ 5x8 (font 5x8), module điều khiển là HD44780. Tên của LCD
này là DM1602B.
CHARACTER TYPE LCD MODULE
OD-DM 1602B 16charsX2lines
V
ss
V
dd
V
o
RS RW E
D
0

2 Vcc 5 V (Supply)
3 Vee Điều khiển độ sáng tối cho LCD
4 RS P3.7 H/L
H: chọn thanh ghi vào dữ liệu.
L: chọn thanh ghi cho lệnh
đkhiển.
5 R/W
P3.6
H/L
Chọn chế độ đọc viết:
H: cho biết đọc từ LCD vào
VXL
L: cho biết đọc từ VXL vào
LCD.
6 E
P3.5 xung L-H-
L
Tín hiệu cho phép LCD hoạt
động.
7 DB0 P1.0 H/L Bit dữ liệu 0
8 DB1 P1.1 H/L Bit dữ liệu 1
9 DB2 P1.2 H/L Bit dữ liệu 2
10 DB3 P1.3 H/L Bit dữ liệu 3
11 DB4
P1.4
H/L Bit dữ liệu 4
12 DB5 P1.5 H/L Bit dữ liệu 5
13 DB6 P1.6 H/L Bit dữ liệu 6
14 DB7 P1.7 H/L Bit dữ liệu 7
15 0 V (Ground)

0 0 0 1 D/C R/L X X 10 to1F
Funtion Set
0 0 1 8/4 2/1 10/7 X X 20 to 3F
Set Ggram Address
0 1 A A A A A A 40 to 7F
Set Display Address
1 A A A A A A A 80 to FF
I/D:1= Increment*, 0=Decrement R/L: 1 = Right Shift, 0 = Left Shift
S: 1= Display Shift on, 0= Display Shift off*
8/4: 1 = 8 bit interface*, 0 = 4 bit interface
D: 1= Display On, 0= Display Off* 2/1: 1 = 2 line mode, 0= 1 line mode
D/C: 1=Display Shift, 0=Cursor move 10/7: 1= 5x10 dot format, 0= 5x7 dot format
x = Don’t care * = initialisation settings.
3.4. Khối báo động:
Khi người sử dụng nhập mã sai 3 lần thì sẽ kích cho tín hiệu báo động. Để
đơn giản, tín hiệu báo động được đưa ra đèn led để chúng ta quan sát. Mở rộng
thiết kế khi thời gian nhiều hơn chúng em sẽ mắc rơle điều khiển động cơ
3.5. Sơ đồ khối toàn mạch:
☼ Mã nguồn:
Được viết và dịch sang hex bằng phần mền READS51
#include <sfr51.inc>
;Cong P1 duoc ket noi voi LCD.
;Cong P2 dung de nhan du lieu gui tu ban phim.
;Chan P3.6 noi voi chan 6 ENcua LCD.
;Chan P3.4 noi voi chan 4 RS cua LCD.
;Chan P3.5 noi voi chan 5 RW cua LCD.
;Chan P3.7 noi voi khoi tao tin hieu nhay den khi LED khi nhan phim
ORG 0
;| |
;Chuong trinh phuc vu ngat cho ban phim

MOV A,#'-'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'-'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'-'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'-'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,R7
MOV R7,#06H ;Dich chuyen vi tri con tro doi ve vi tri dau
SHIFT_L6:
LCALL SHIFT_LEFT
LCALL DELAY
DJNZ R7,SHIFT_L6
MOV R7,A
LCALL SET_PASSWORD
;| |
;111111111111111111111111111111111111111111111111111
;Doan chuong trinh thuc hien viec nhap vao 6 ki tu ma
;Ghi du lieu nhan duoc vao cac thanh ghi tu R1 den R6 cua bang
;thanh ghi thu hai.
;Viet ra ki tu * moi khi du lieu tren cac dau vao P2 duoc ghi
;hoan chinh vao trong cac thanh ghi tuong ung;
;Lap lai qua trinh 6 lan, neu co xoa, an phim CLEAR, thi
;phai co xu li
;Moi khi mot phim duoc nhan thi chuong trinh se dung lai
;trong mot khoang thoi gian nhat dinh, de tranh tinh trang
;co nhung dot bien xung khong theo y muon
;xay ra trong mach
;Sau do no se nhan du lieu tu cong P2 dua vao thanh ghi tuong ung