BTL vi xử lý Thiết kế khóa điện tử
Trờng đại học Bách khoa Hà Nội
Khoa điện tử viễn thông
Bài tập lớn môn vi xử lý
Giảng viên:Phạm Ngọc Nam
Nhóm 1 lớp ĐT9_K47:
1.Vũ Tiến Công
2.Vũ Ngọc Hà
3.Nguyễn Văn Hoàng
4.Thái Trờng
5.Trơng Khánh Toàn
Lời nói đầu
Lớp điện tử 9-K47 Giảng viên:Phạm Ngọc Nam
1
BTL vi xử lý Thiết kế khóa điện tử
Trong một xã hội hiện đại, sự phát triển của ngành điện tử viễn thông là một
yêu cầu không thể thiếu để thúc đẩy nền kinh tế phát triển và góp phần nâng
cao đời sống xã hội.
Ngày nay, trên thế giới, điện tử viễn thông vẫn không ngừng phát triển với
tốc độ rất cao và thâm nhập ngày càng sâu vào tất cả các lĩnh vực của đời sống
xã hội. Cùng với sự phát triển nh vũ bão đó, ngành điện tử viễn thông Việt
Nam cũng đang nỗ lực hết sức trên con đờng tìm chỗ đứng cho mình.
Trong đó, lĩnh vực bảo mật là một mảng lớn mà chúng ta cần quan tâm. Chính
vì thế, với mục đích làm quen bớc đầu với việc thiết kế mạch điện tử nói chung
và với hệ thống an toàn, bảo mật nói riêng, chúng em chọn đề tài Thiết kế
hệ thống khóa mã điện tử để nghiên cứu và thực hiện. Hệ thống này cho
phép ta quản lý và hạn chế đợc số ngời ra vào theo mã số trong khu vực cần
bảo mật với độ an toàn cao.Đề tài tuy không lớn song về mặt nguyên lý thì có
thể phát triển thành các ứng dụng quản lý theo thẻ từ, mã vạch,mã hoá trong
các khu vực đặc biệt cần phải có may tính hiện đại với CSDL,ngoài mật mã ra
còn kiểm tra tần số giọng nói và camera kiểm tra hình ảnh mà hiện nay

Nếu chọn Open: sau đó sẽ nhập mã. Kết thúc nhập mã băng 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 tợng 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.
-Nếu mã đúng: cho phép thay đổi mã bằng cách nhập vào mã mới
và xác nhận đúng mã này một lần nữa.
-Nếu mã sai: không có hiện tợng gì cả. Nếu nhập mã sai ba lần
liên tiếp chuông sẽ báo động.
Trong quá trình nhập mã, nếu có nhầm lẫn có thể nhập lại bằng cách sử
dụng nút Backspace(<--)
II. Phân tích hệ thống :
Lớp điện tử 9-K47 Giảng viên:Phạm Ngọc Nam
3
BTL vi xử lý Thiết kế khóa điện tử
II.1.Khả năng đáp ứng yêu cầu của hệ thống:
Hệ thống giao tiếp với ngời sử dụng chỉ bằng bàn phím và hiển thị do
vậy nó hạn chế đợc tác động của ngời sử dung vào nội dung bên trong của
khoá.
Với số lợng mã không lớn (cỡ 10 mã), mỗi mã dài sáu chữ số thì xác
suất tìm thấy mã đúng là: 10/1.000.000 = 0,0001%.Thêm vào đó là khả năng
báo động khi nhập ba mã sai liên tiếp làm cho hệ thống có tính an toàn cao.
Mỗi ngời có một mã riêng. Nếu nghi ngờ lộ mã, ngời dùng có thể thay
đổi mã theo mong muốn. Nhờ đó mà khả năng bảo mật của hệ thống cũng
tăng cao.
II.2. Phân tích hệ thống:
Do giới hạn của bài tập, chúng em chỉ tập trung vào thiêt kế phần mạch
điện tử để điều khiển hệ thống này.

Hình thức không đẹp.
I.2.Phơng 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.
I.3.Phơng 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 d 3 nút để mở rộng chức năng trong tơng lai.
Sơ đồ của bàn phím nh sau
Lớp điện tử 9-K47 Giảng viên:Phạm Ngọc Nam
5
BTL vi xử lý Thiết kế khóa điện tử
II. Khối hiển thị:
Yêu cầu đặt ra đối với khối hiển thị là thân thiện với ngời sử dụng. Trên
cơ sở đó ta có 2 phơng án sau:
II.1.Phơng án 1: Dùng LED 7 thanh:
Ưu điểm: Đơn giản, rẻ.
Nhợc 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.
II.2.Phơng án 2: Dùng LCD.
Ưu điểm: Hiển thị rõ ràng có kèm theo chỉ dẫn.
Thay đổi nội dung linh hoạt.Xử lý lập trình đơn giản hơn LED7
thanh và ma trận điểm.
Nhợc điểm: Giá thành đắt.
III. Mạch xử lí:
Dùng vi điều khiển:
Ưu điểm:

phần mềm phức tạp hơn, hoàn thiện hơn; nhng lại cho phép bảo trì hệ thống dễ
dàng hơn cũng nh việc phát triển tính năng của hệ thống.
Từ yêu cầu và nhận định trên ta có những định hớng sơ bộ cho thiết kế
nh sau:
I.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 đợc tích hợp với đầy
đủ chức năng của một hệ VXL nhỏ, rất thích hợp với những thiết
kế hớng điều khiển. Tức là trong nó bao gồm: mạch VXL, bộ
nhớ chơng 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 đợc phát triển theo các hớng
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 đợc 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 hớng điều khiển.
Thứ ba là, vi điều khiển thuộc họ MCS-51 đợc hỗ trợ một tập
lệnh phong phú nên cho phép nhiều khả năng mềm dẻo trong vấn
đề viết chơng trình phần mềm điều khiển.
Cuối cùng là, các chip thuộc họ MCS-51 hiện đợc sử dụng phổ
biến và đợc coi là chuẩn công nghiệp cho các thiết kế khả
dụng.Với sinh viên mới làm quen với VĐK thì 8051 có nhiều tài

thống.
- Tín hiệu báo động, mở cửa, đóng cửa đợc đa ra led
Sơ đồ khối của hệ thống nh sau:
II. Vi điều khiển AT89C51:
Lớp điện tử 9-K47 Giảng viên:Phạm Ngọc Nam
8
Khối vi xử lý
AT89C51
Bàn phím
Hiển thị LCD
Báo động
LED 1
LED 2
LED
Lớn
Hình 2.1: Cấu trúc của vi điều khiển 8051.

CPU
Điều khiển
ngắt
Port
0
Port
1
Port
2
Nguồn ngắt
BTL vi xử lý Thiết kế khóa điện tử
Chức năng của từng khối :
Khối xử lý trung tâm CPU:

trong
2bộ
đếm /
định thời
Khối
đ.khiển
quản lý
Bus.
Port
0
Port
1
Port
2
Port
3
Giao
diện
nối
tiép.
XTAL 1.2
/PSEN/ALE
Cổng I/O
8 bit
Cổng I/O
Đchỉ cao
Dữ liệu 8
bit
Cổng I/O
Đchỉ thấp

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 đợc 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 đợc trong một vùng rộng phụ thuộc vào một bộ định thời và
tần số dao động riêng của thạch anh.
Bộ nhớ ch ơng trình:
Bộ nhớ chơng trình thờng là bộ nhớ ROM (Read Only Memory), bộ
nhớ chơng trình đợc sử dụng để cất giữ chơng trình điều khiển hoạt động của
vi điều khiển.
Bộ nhớ số liệu :
Bộ nhớ số liệu thờng là bộ nhớ RAM (Ramdom Acces Memory), bộ
nhớ số liệu dùng để cất giữ các thông tin tạm thời trong quá trình vi điều khiển
làm việc.
Lớp điện tử 9-K47 Giảng viên:Phạm Ngọc Nam
10
BTL vi xử lý Thiết kế khóa điện tử
Sự sắp xếp chân ra của vi điều khiển 8051 :
Phần lớn các bộ vi điều khiển 8051 đợc đóng vào vỏ theo kiểu hai hàng
DIL (Dual In Line) với tổng số là 40 chân ra, một số ít còn lại đợc đóng vỏ
theo kiểu hình vuông PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) với 44 chân và loại
này thờng đợc dùng cho những hệ thống cần thiết phải tiết kiệm diện tích.
Trong chơng trình ta sử dụng loại 89C51 kiểu 2 hàng với 40 chân ra.
III. Chi tiết từng khối:
III.1 Khối phím số:
Hệ thống sử dụng bàn phím 4x4 có giao diện nh sau: