do an nhung rfid ket hop ic thoi gian thuc

TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Nguyễn Đình Thuần
MSSV: 41900683

KHĨA ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG RFID
ĐỒ ÁN TỐT HỆ THỐNG NHÚNG
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn
ThS. Trần Thành Nam

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022


TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Nguyễn Đình Thuần
MSSC: 41900683

KHĨA ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG RFID
ĐỒ ÁN TỐT HỆ THỐNG NHÚNG
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn
ThS. Trần Thành Nam

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022
2


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn trường đại học Tôn Đức Thắng cũng như khoa Điện –
Điện tử đã tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành tốt đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Thành Nam hướng dẫn cà chỉ dạy em làm
đồ án này từng bước một để em nắm rõ và hoàn thiện đồ án tốt nhất. Em chúc thầy và
các quý thầy cô trong khoa thật nhiều sức khỏe ạ
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022
Tác giả

3


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH
TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi và được sự chỉ dẩn
tận tình của thầy Trần Thành Nam. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này
là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây. Những số liệu
trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả
thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Ngoài ra, trong Đồ án hệ thống nhúng có sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng
như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích
nguồn gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm
về nội dung Đồ án hệ thống nhúng của mình. Trường Đại học Tơn Đức Thắng không
liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tơi gây ra trong q trình thực
hiện (nếu có).

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022
Tác giả

4


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

-------------------

----------------------

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG
NHÚNG
(Bản nhiệm vụ này được đóng vào trang thứ nhất của đồ án)

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đình Thuần
Ngành: Kỹ thuật Điện tử - Viễn thơng

Lớp: 19040202

MSSV: 41900683

1. Tên đề tài: Khóa điện tử sử dụng RFID

2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
Tìm hiểu vi điều khiển PIC 16f877a.
Tìm hiểu cơng nghệ RFID.
Viết code điều khiển.
Thiết kế khóa điện tử sử dụng RFID.
Thi cơng phần cứng và viết lập trình điều khiển.
Hồn thiện và viết báo cáo.
3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/02/2022.
4. Ngày bảo vệ 50% đồ án: 04-09/04/2022.
5. Ngày hoàn thành và nộp: 27-30/04/2022.
6. Giáo viên hướng dẫn:

Phần hướng dẫn

Ths Trần hành Nam

100%

Nội dung và yêu cầu ĐA đã được thông qua Bộ mơn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

5


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG



KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ
-------------------

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
 Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
 ----------------------

LỊCH TRÌNH LÀM ĐỒ ÁN NHÚNG
Lớp:19040202 MSSV: 41900683
Ngành học: Kỹ thuật điện tử - viễn thông
Họ tên GVHD: ThS Trần Thành Nam
Tên đề tài: Khóa điện tử sử dụng module RFID
Tuần/Ngày

Khối lượng nội dung đã thực hiện
(Đề nghị ghi chi tiết)
- Hiểu rõ yêu cầu nội dung đề tài, quy định thực hiện

GVHD xác
nhận
…/03/2022

đồ án.
1
(26/2 –5/3 )

- Tìm hiểu PIC 16F877A.
- Tìm hiểu về LCD 1602.

- Tìm hiểu về module RFID.

2
(5/3-9/3)

3
(9/3-19/3)
4

- Tìm hiểu về khóa điện KD-03.
- Vẽ sơ đồ mạch nguyên lí .
- Xây dựng sơ đồ khối hệ thống.
- Viết code dựa vào sơ đồ nguyên lý.
- Lắp ráp linh kiện PIC với module RFID.

.…/
…./2022

.…/
…./2022

- Mạch có thể nhận tín hiệu từ thẻ RFID và đẩy lên
LCD.
GVHD đánh giá khối lượng hoàn thành……..%

6

.…/

(19/3 – 25/3)

 Tiếp tục

 Khơng tiếp tục

…./2022

- Tìm hiểu về IC thời gian thực DS3231.
5
(25/3-31/3)

- Thiết kế khối nguồn cho mạch hoạt động.
- Chỉnh sửa, kiểm tra hoạt động mạch nguyên lý.

…./2022

- Vẽ mạch in.
- Mua các linh kiện cịn thiết và test linh kiện.
6
(31/3-6/4)

.…/

- Thi cơng mạch in và rắp ráp các linh kiện.

.…/
…./2022

- Nạp code và test mạch PCB thực tế, chình sửa lại

một vài chỗ chưa đúng.

7
(6/4-12/4)
8
(12/4– 18/4)

- Vẽ lưu đồ thuật tốn chương trình.
- Viết báo cáo đồ án theo đúng chuẩn khoa học.
GVHD đã duyệt báo cáo đồ án, đề nghị:
 Được bảo vệ

 Không được bảo vệ

7

.…/
…./2022
.…/
…./2022


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ...............................................................................................................................x
DANH MỤC BẢNG BIỂU.......................................................................................................................xii
DANH MỤC CÁC CHỬ VIẾT TẮT......................................................................................................xiii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI....................................................................................................1
1.1 Giới thiệu về đề tài, tính thực tế và ý nghĩa của chúng....................................................................1
1.2 Mục đích lựa chọn đề tài...................................................................................................................1
1.3 Sơ lược về hệ thống và sơ đồ khối của hệ thống..............................................................................2

1.3.1 Sơ lược về hệ thống....................................................................................................................2
1.3.2 Sơ đồ khối của hệ thống.............................................................................................................3
1.4 Phạm vi nghiên cứu...........................................................................................................................3
1.5 Kết quả dự kiến..................................................................................................................................4
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ.............................................................................................................................5
2.1 Danh sách linh kiện dùng trong đồ án...............................................................................................5
2.2 Chức năng của các linh kiện..............................................................................................................6
2.2.1 khối nguồn..................................................................................................................................6
2.2.2 Khối sử lý trung tâm...................................................................................................................8
2.2.3 khối hiển thị.............................................................................................................................12
2.2.4 Khối nhập:.................................................................................................................................14
2.2.5: Module thời gian thực DS3231...............................................................................................19
2.2.6 Khóa điện KD-03:.....................................................................................................................20
2.2.7 Khối cách ly nguồn:..................................................................................................................21
2.3: Nguyên lý hoạt động:.....................................................................................................................23
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH........................................................................................................................25
3.1 Giới thiệu về phần mền lập trình:....................................................................................................25
3.1.1 Giới thiệu về phần mền CCS:...................................................................................................25
3.1.2 Lý do sử dụng phần mền CCS:................................................................................................26
3.2 Lập trình cho vi điều khiển PIC16F877A:......................................................................................27
3.2.1 Lưu đồ thuật toán của mạch:....................................................................................................27
3.2.2 Các phần trong code:................................................................................................................28
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG TRÊN PROTEUS.........................................................................................41
8


4.1 Phần mềm mô phỏng Proteus:........................................................................................................41
4.1.1 Tổng quan về phần mền Proteus:.............................................................................................41
4.1.2 Lý do chọn phần mền Proteus:.................................................................................................42
4.2 Sử dụng Proteus mô phỏng hệ thống chỉ hiển thị trên màng hình LCD:.......................................42

CHƯƠNG 5: THI CƠNG MẠCH CỨNG................................................................................................44
5.1: Chuẩn bị và kiểm tra linh kiện trước khi thi công mạch:..............................................................44
5.2 Vẽ mạch in:......................................................................................................................................44
5.3 Thực nghiệm ở trên sản phẩm thực tế:............................................................................................44
5.4 Kết quả thực nghiệm........................................................................................................................45
CHƯƠNG 6 ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN..............................................................................................50
6.1 kết quả đã đạt được..........................................................................................................................50
6.2 Những điểm cần cải thiện................................................................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................................51
PHỤ LỤC...................................................................................................................................................52

9


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Chương
Hình 1 - 1: Sơ đồ khối hệ thống..................................................................................................................3
Chương 2Y
Hình 2 - 1: Adapter 12V-2A..........................................................................................................................6
Hình 2 - 2: Module giảm áp LM2596S – 2A.................................................................................................7
Hình 2 - 3: IC ổn áp 3.3V AMS1117..............................................................................................................7
Hình 2 - 4: PIC16F877A..............................................................................................................................8
Hình 2 - 5: Sơ đồ chân PIC16F877A.............................................................................................................9
Hình 2 - 6: Sơ đồ chân cắm LCD.................................................................................................................13
Hình 2 - 7: Module RC522........................................................................................................................15
Hình 2 - 8: Sơ đồ chân cắm của đầu đọc RC522......................................................................................16
Hình 2 - 9: Thẻ RFID....................................................................................................................................18
Hình 2 - 10: Cấu tạo thẻ RFID thụ động.....................................................................................................18
Hình 2 - 11: Module thời gian thực...........................................................................................................19
Hình 2 - 12: Sơ đồ chân cắm DS3231.......................................................................................................20

Hình 2 - 13: Khố điện KD-03.....................................................................................................................21
Hình 2 - 14: PC817......................................................................................................................................21
Hình 2 - 15: Mạch mơ phỏng ngun lý...................................................................................................23
Chương

Hình 3 - 1: Ứng dụng CCS...........................................................................................................................25
Hình 3 - 2: Giao diện CCS.........................................................................................................................26
Hình 3 - 3: Sơ đồ thuật tốn.......................................................................................................................27
Hình 3 - 4: Dịng lệnh khai báo thư viện và định nghĩa chân...................................................................28
Hình 3 - 5: Dịng lệnh khai báo biến.........................................................................................................29
Hình 3 - 6: Dịng lệnh khai báo chương trình con 1.................................................................................31
Hình 3 - 7: Dịng lệnh khai báo chương trình con 2.................................................................................32
Hình 3 - 8: Dịng lệnh khai báo chương trình con 3.................................................................................32
Hình 3 - 9: Dịng lệnh khai báo chương trình con 4.................................................................................33
Hình 3 - 10: Dịng lệnh khai báo chương trình con 5...............................................................................33
Hình 3 - 11: Dịng lệnh khai báo chương trình con 6...............................................................................34
Hình 3 - 12: Dịng lệnh chương trình chính và vịng lặp 1.......................................................................35
Hình 3 - 13: Dịng lệnh chương trình chính và vịng lặp 2.......................................................................35
Hình 3 - 14: Dịng lệnh chương trình chính và vịng lặp 3.......................................................................36
Hình 3 - 15: Dịng lệnh chương trình chính và vịng lặp 4.......................................................................36
Hình 3 - 16: Dịng lệnh chương trình chính và vịng lặp 5.......................................................................37
Hình 3 - 17: Dịng lệnh chương trình chính và vịng lặp 6.......................................................................37

10


Hình 3 - 18: Dịng lệnh chương trình chính và vịng lặp 7.......................................................................38
Hình 3 - 19: Dịng lệnh chương trình chính và vịng lặp 8.......................................................................38
Hình 3 - 20: Dịng lệnh chương trình chính và vịng lặp 9.......................................................................39
Chương

Hình 4 - 1: Phầm mềm Proteus..................................................................................................................41
Hình 4 - 2: Kết quả mơ phỏng sau khi quẹt thẻ đúng...............................................................................42
Hình 4 - 3: Kết quả mơ phỏng khi quẹt thẻ sai.........................................................................................43
Chương

Hình 5 - 1: Layout của mạch.....................................................................................................................44
Hình 5 - 2: Hệ thống lúc chưa quẹt thẻ.....................................................................................................45
Hình 5 - 3: Sau khi quẹt thẻ đúng..............................................................................................................46
Hình 5 - 4: Hiển thị thời gian LCD khi quẹt thẻ đúng.............................................................................46
Hình 5 - 5: Van điện tử đóng lại để mở cửa..............................................................................................47
Hình 5 - 6: Van điển tử mở ra để đóng cửa...............................................................................................47
Hình 5 - 7: Khi quẹt thẻ sai........................................................................................................................48
Hình 5 - 8: Sau khi quẹt thẻ sai và quẹt qua 3 lần.....................................................................................48

11


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Chương
Bảng 2 - 1: Danh sách linh kiện..................................................................................................................5
Bảng 2 - 2: Chức năng từng chân của PIC16F877A.................................................................................10
Bảng 2 - 3: Các chức năng của từng chân LCD 1602...............................................................................14
Bảng 2 - 4: Các chức năng của từng chân Module RC522.......................................................................16
Bảng 2 - 5: Chức năng từng chân của Module DS3231...........................................................................20
Bảng 2 - 6: Các chức năng của từng chân PC817.....................................................................................22

Chương 3Y
Bảng 3 - 1: Chức năng của các biến sử dụng trong bài............................................................................29

12


DANH MỤC CÁC CHỬ VIẾT TẮT
STT
1
2
3
4
5

Ký hiệu chử viết tắt
RFID
IC
IOT
LCD
RAM

Chữ viết đầy đủ
Radio Frequency Identification
Integrated Circuit
Internet Of Things
Liquid Crystal Displa
Random Access Memory

13


Đồ án hệ thống nhúng
Trang 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Giới thiệu về đề tài, tính thực tế và ý nghĩa của chúng
Tên đề tài: Khóa điện tử sử dụng module RFID
Nhận dạng tần số vô tuyến( RFID) là một cơng nghệ sử dụng các trường điện từ
có tần số vơ tuyến để truyền tín hiệu từ thẻ RFID sang đầu đọc RFID cho mục đích
nhận dạng. Các thẻ RFID được sử dụng không tốn năng lượng pin, chúng lấy năng
lượng từ trường điện từ tạo ra từ đầu đọc RFID. Công nghệ này được áp dụng rất nhiều
trong cuộc sống ví dụ như các bãi giữ xe, hệ thống khóa cửa trong các khách sạn …
Hệ thống khóa đóng mở cửa dựa trên cơng nghệ RFID dụng vi điều khiển
PIC16F877A là một đồ án cơ bản trong đó việc đóng mở cửa sẽ phụ thuộc vào ID của
thẻ RFID. Với sự phát triển của công nghệ, nhu cầu tự động hố ngày càng được nâng
cao. Vì vậy, các hệ thống khóa truyền thống sử dụng khóa cơ và cơ chế chìa khóa đang
dần được thay thế bởi các hệ thống khóa kỹ thuật tiên tiến mới. Một trong những đặc
điểm nổi bật của các hệ thống khóa cải tiến này là tính đơn giản, hiệu quả cao và có độ
tin cậy lớn.
1.2 Mục đích lựa chọn đề tài
Ngày nay thời đại công nghiệp 4.0, các ngành công nghiệp đã và đang phát triển
nên việc ứng dụng dần các công nghệ tiến tiến hơn thay thế các công nghệ cũ sẽ giúp
đời sống con người tiến lên một bậc mới, tiện lợi hơn.
Bản thân em thấy đề tài khá thực tế và cũng dựa trên những kiến thức cơ bản nền
tảng để giúp bản thân tiếp cận với IOT nên em quyết định chọn đề tài này làm đồ án
nhúng để có thể hiểu hơn về các cách thức hoạt động của hệ thống trong các hầm giữ
xe ở trường hay các khách sạn em từng ở dùng thẻ RFID, đồng thời giúp em có nền
tảng cơ bản để phát triển cho những đồ án sau này.

Khoá điện tử sử dụng RFID


Đồ án hệ thống nhúng

Trang 2

1.3 Sơ lược về hệ thống và sơ đồ khối của hệ thống
1.3.1 Sơ lược về hệ thống
Hệ thống khóa điện tử của em sẽ bao gồm khối vi điều khiển dùng để điều khiển
các thiết bị ngoại vi như đầu đọc RC522, IC thời gian thực DS3231 và điều khiển tải
đầu ra thông qua thẻ từ( RFID), Tải đầu ra này là 1 chốt khố điện( KD-03) và hiển thị
các thơng tin như người dùng, thời gian ra và đếm số lượng người trong phòng.
Khi ta đưa các thẻ RFID vào đầu đọc, nếu đúng ID thẻ mà em đã lập trình sẳn cho
PIC 16F877A thì sẽ hiển thị tên người dùng và thời gian ra vào lên LCD, đồng thời
khóa điện tử sẽ đóng mở theo thời gian em lập trình sẳn, khi ta đưa thẻ sai vào đầu đọc
sẽ có 2 trường hợp xẩy ra là nếu trong phịng khơng có người thì sau khi quẹt sai lớn
hơn 3 lần thì hệ thống sẽ dừng 10 giây và sau đó tiếp tục cho quẹt tiếp và nếu tiếp tục
sai thì hệ thống sẽ tiếp tục dừng 10 giây và cho tới khi nào ta quẹt thẻ đúng, và trường
hợp nếu trong phòng có người thì khi ta quẹt sai bao nhiêu lần thì sẽ khơng tính thời
gian chờ như trường hợp trên.

Khố điện tử sử dụng RFID


Đồ án hệ thống nhúng
Trang 3

1.3.2 Sơ đồ khối của hệ thống

Hình 1 - 1: Sơ đồ khối hệ thống

Khối nguồn sẽ cung cấp điện áp cho các linh kiện: PIC16F877A( 5V),
RC522( 3.3V), LCD1602( 5V), DS3231( 3.3V), Khóa điện ( 12V).
Module đầu đọc thẻ RC522 sẽ là nơi dùng để người dùng quẹt thẻ từ, vi điều

khiển PIC sẽ nhận tín hiệu từ đầu đọc và sử lí. Sau khi nhận tín hiệu từ đầu đọc , vi
điều khiển sẽ lấy tín hiệu từ IC thời gian thực RC522 và đẩy các kết quả lên LCD.
1.4 Phạm vi nghiên cứu
 Khảo sát các vi mạch tích hợp được sử dụng trong đề tài bao gồm sơ đồ





chân, thông số.
số linh kiện , đặc tính linh kiện.
Phần mềm mơ phỏng Proteus.
Phần mềm CCS.
Nguyên lý hoạt động của các linh kiện được sử dụng trong mạch.

Khoá điện tử sử dụng RFID


Đồ án hệ thống nhúng
Trang 4

1.5 Kết quả dự kiến
Sau khi cấp nguồn ngoài từ Adapter 12v – 2A cho khối nguồn, thì các linh kiện
bắt
đầu được cấp nguồn và hoạt động, tất cả sẽ hoạt động bình thường.
Khi chưa quẹt thẻ thì màng hình LCD sẽ hiển thị dịng chử “ HỆ THỐNG MỞ
CỬA” cho tới khi nhận được tín hiệu từ thẻ từ.
Khi nhận được tín hiệu từ thẻ từ, nếu thẻ đúng với thì thơng tin người dùng bao
gồm họ và tên, mã số sinh viên, thời gian quẹt thẻ và số người trong phòng sẽ hiển thị
lên LCD và đồng thời khóa điện tử sẽ đóng mở chốt theo thời gian delay đã lập trình.

Nếu mà đầu đọc nhận tín hiệu thẻ sai thì sẽ hiển thị thông báo lên LCD là “ THE
KHONG HOP LE”, nếu sai quá 3 lần thì sẽ cấm quẹt lần tiếp theo trong 10 giây.

Khoá điện tử sử dụng RFID


Đồ án hệ thống nhúng
Trang 5

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ
2.1 Danh sách linh kiện dùng trong đồ án
Bảng 2 - 1: Danh sách linh kiện

Danh sách linh kiện
Adapter 12V – 2A
Module LM2596S – 2A
IC ổn áp 3.3V AMS1117
Chốt khóa điện tử 12V
LCD1602
PIC 16F877A
IC thời gian thực DS3231
Đầu đọc thẻ RC522
Thẻ từ
Mosfet NPN
Điện trở 10k Ω
Điện trở 330 Ω
Điện trở 1K Ω
Tụ hóa 10uF
Tụ gốm 104
Thạch anh 20 Mhz

Tụ gốm 22pF
Opto quang PC817
Biến trở 10K Ω
Diode 2n4007
Nút bấm
2.2 Chức năng của các linh kiện

Số lượng
1
1
1
1
1
1
1
1
3
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
1
1

2.2.1 Khối nguồn
Để thiết kế một khối nguồn cho tồn mạch em dùng những linh kiện sau đây.

Khố điện tử sử dụng RFID


Đồ án hệ thống nhúng
Trang 6

2.2.1.1 Adapter 12V-2A
 Điện áp đầu vào:100~240VAC, 50/60Hz.
 Điện áp đầu ra: 5V-DC.
 Dòng điện ngõ ra tối đa: 2A
(nếu sử dụng liên tục nên
cung cấp ở mức 80% công
suất).
 Kiểu nguồn: nguồn xung.
 Kiểu giắc ngõ ra: Chuẩn
Jack

DC

trịn

5.5*2.1~2.5mm

và

Hình 2 - 1: Adapter 12V-2A
4.0*1.7mm.

Nguồn ra của adapter 12V-2A là dạng dòng điện DC 1 chiều thẳng, do đó rất
thích hợp để dùng trong đề tài này ,vừa cấp đủ áp cho chốt khóa điện tử và có thể hạ áp
xuống để cấp cho các linh kiện khác.

Khoá điện tử sử dụng RFID


Đồ án hệ thống nhúng
Trang 7

2.2.1.2 Module giảm áp LM2596S – 2A





Điện áp đầu vào: 4V-35V.
Điện áp đầu ra: 1.23V-30V.
Dòng đầu ra: 3A (max).
Hiệu suất chuyển đổi: 92% (tối

đa)
 Tần số hoạt động module hạ áp:
150kHz.
 Nhiệt độ hoạt động: -40 ℃ đến +
85 ℃.

Hình 2 - 2: Module giảm áp LM2596S – 2A

Ở đây, nguồn vào module sẽ lấy từ adapter 12V sau đó vặn biến trở của module
và dùng VOM thang 20 để đo điện áp ngỏ ra cho vừa đủ 5V để cấp cho các linh kiện
PIC16F877A, LCD1602 và sẽ lấy làm nguồn vào cho IC ổn áp 3.3V
2.2.1.3 IC ổn áp 3.3V AMS1117
Có Chức năng là ổn định điện áp ngõ ra là
3.3V DC. Có 3 chân như hình, chân bên
trái là điện áp ngỏ vào, chân giữa là đất,
chân bên phải là điện áp ngỏ ra. Để IC hoạt
động ta cấp nguồn cần ổn định vào đầu ngỏ
vào và đất, đầu output là điện áp 3.3V sau
khi ổn định. Để IC hoạt động một cách tối
ưu thì ta mắc thêm tụ hóa và tụ gốm ở ngỏ
vào và ngỏ ra.Ở đây, nguồn vào ta lấy 5V
từ module giảm áp ở trên để ổn áp còn
3.3V cấp cho các linh kiện như đầu đọc
Hình 2 - 3: IC ổn áp 3.3V AMS1117

Khoá điện tử sử dụng RFID

RC522, DS3231.


Đồ án hệ thống nhúng
Trang 8

2.2.2 Khối sử lý trung tâm
2.2.2.1 Vi điều Khiển là gì
Vi điều khiển giống như một máy tính được tích hợp trên một con chip điều khiển
thiết bị điện tử. Nó là một hệ thống nhúng khép kín với các thiết bị ngoại vi, bộ xử lý
và bộ nhớ. Nó được sử dụng trong sản xuất các thiết bị điện tử dân dụng khác nhau như

điện thoại di động, ô tô, thiết bị LED và nhiệt kế mơi trường.
Có rất nhiều loại vi điều khiển khác nhau và chúng được phân loại theo các thông
số như Bit, dung lượng bộ nhớ RAM, Flash, số lượng cổng input và ouput, … để vi
điều khiển có thể cung cấp dữ liệu chính xác.
2.2.2.2 Sơ lược về vi điều khiển PIC16F877A

Hình 2 - 4: PIC16F877A

PIC16F877A là một trong những vi điều khiển nổi tiếng nhất của công ty
Microchip. Nó có tổng cộng 40 chân và trong đó có 33 chân input và output.
PIC16F877A cũng có nhiều ứng dụng trong các mạch điện tử kỹ thuật số. Nó được sử
dụng trong việc điều khiển các cảm biến từ xa, thiết bị ngoại vi, các thiết bị an ninh và
an tồn, tự động hóa gia đình và nhiều cơng cụ cơng nghiệp…

Khố điện tử sử dụng RFID


Đồ án hệ thống nhúng
Trang 9

 Nó có thể hoạt động lên đến tần số 20MHz.
 Điện áp hoạt động là từ 4,2 volt đến 5,5 volt. Nếu bạn cung cấp cho nó
điện áp hơn 5,5 volt, nó có thể bị hư hỏng vĩnh viễn.
 Dòng điện tối đa mỗi PORT vào khoảng 100mA. Do đó, giới hạn hiện tại
cho mỗi chân GPIO của PIC16F877A là 10mA.
 PIC16F877A khơng có bộ giao động nội nên ta phải thiết kế riếng cho
nó.
2.2.2.3 Sơ đồ chân và chức năng của PIC16F877A
Như đã đề cập ở phía trên, PIC16F877A gồm 40 chân của IC vi điều khiển này.
Nó bao gồm hai bộ đếm định thời 8 bit và một bộ đếm định thời 16 bit.

Hình 2 - 5: Sơ đồ chân PIC16F877A

Khố điện tử sử dụng RFID


Đồ án hệ thống nhúng
Trang 10

Các chức năng của từng chân:
Bảng 2 - 2: Chức năng từng chân của PIC16F877A

Chân cắm

PIN 1: MCLR

Chức năng
Chân này có chức năng chính là reset lại bộ vi điều
khiển. Nó được cấp một điện áp mức cao( 5V) để hoạt
động, khi ta cấp điện áp mức thấp( 0V) thì vi điều khiển
sẽ rơi vào trạng thái reset lại.
Port A bao gồm 6 chân từ Pin 2 đến Pin 7 và tất cả đều

PIN 2: RA0/AN0

PIN 3: RA1/AN1
PIN 4: RA2/AN2/VrefPIN 5: RA3/AN3/Vref+
PIN 6: RA5/T0CK

PIN 7: RA5/SS/AN4

có chức năng xuất hoặc nhập 2 chiều, Chân này cũng có
thể được sử dụng như một chân nhận tín hiệu analog 0.
Là chân nhận tín hiệu analog 1 hoặc chức năng
xuất/nhập.
Là chân nhận tín hiệu analog 2 hoặc đóng vai trò là
chân nhận điệp áp âm tham chiếu cho ADC.
Là chân nhận tín hiệu analog 3 hoặc đóng vai trò là
chân nhận điệp áp dương tham chiếu cho ADC.
Dùng để hẹn giờ, chân này hoạt động như chân chân
đầu vào của xung CLOCK.
Là chân nhận tín hiệu analog 4, Ngồi ra cịn chân này
cịn có cổng nối tiếp đồng bộ trong bộ điều khiển và chân
này có thể được sử dụng làm lựa chọn phụ cho cổng đó.
Port E bao gồm 3 chân từ Pin 8 đến Pin 10, đều có chức
năng xuất/ nhập 2 chiều. Là chân nhận tiến hiệu analog 5

PIN 8: RE0/RD/AN5

hoặc đối với cổng phụ song song, nó có thể hoạt động
như một chân 'điều khiển đọc', chân này sẽ hoạt động ở
mức thấp.
Là chân nhận tín hiệu analog 6 hoặc đối với cổng phụ

PIN 9: RE1/RW/AN6

song song, nó có thể hoạt động như một chân 'điều khiển

PIN 10: RE2/CS/AN7

ghi', chân này sẽ hoạt động ở mức thấp
Là chân nhận tín hiệu analog 7 hoặc đối với cổng phụ

Khoá điện tử sử dụng RFID


Đồ án hệ thống nhúng
Trang 11

song song, nó có thể hoạt động như một chân 'lựa chọn

PIN 11: VDD
PIN 12: VSS
PIN 13: OSC1/CLKIN
PIN 14:
OSC2/CLKOUT
PIN 15:
RC0/T1OCO/T1CKI
PIN 16:
RC1/T1OSI/CCP2
PIN 17: RC2/CCP1
PIN 18: RC3/SCK/SCL
PIN 23: RC4/SDI/SDA
PIN 24: RC5/SDO
PIN 25: RC6/TX/CK
PIN 26: RC7/RX/DT
PIN
19,20,21,22,27,28,29,30:
PIN 31: VSS
PIN 32: VDD

PIN 33 PIN 40:

điều khiển', chân này sẽ hoạt động ở mức thấp
Là chân nguồn của vi điều khiển , ta cần cấp điện áp
mức cao( 5V) cho cổng này để vi điều khiển hoạt động
Là chân nguồn của vi điều khiển , ta cần cấp điện áp
mức thấp( 0V) cho cổng này để vi điều khiển hoạt động
Là chân đầu vào của thạch anh giao động hoặc chân đầu
vào của xung CLOCK bên ngoài
Là chân đầu ra của thạch anh giao động hoặc chân đầu
ra của xung CLOCK bên ngoài
Port C bao gồm 8 chân.Chân này là cổng xuất/nhập số.
Cũng có thể là đầu vào xung clock của bộ định thời 1
hoặc đầu ra bộ dao động của bộ định thời 2.
Là đầu vào của bộ giao động 1, hoặc đầu vào capture 2,
đầu ra so sánh 2 hoặc đầu ra PWM 2.
Là capture 1 đầu vào/ so sánh 1 đầu ra hoặc PWM 1 đầu
ra.
Dùng để giao tiếp đầu ra cho chế độ SPI hoặc I2C hoặc
cũng có thể là đầu ra/ vào cho đồng hộ nối tiếp động bộ.
Là chân input cho giao tiếp SPI,hoặc ở giao tiếp I2C nó
có thể là chân xuất / nhập dữ liệu.
Là chân ouput cho giao tiếp SPI
Là đồng hồ đồng bộ hoặc chân truyền không đồng bộ
của chế độ UART
Là chân dữ liệu đồng bộ hoặc chân nhận tín hiệu của
chế độ UART
Port D bao gồm 8 chân, đều là các chân xuất/nhập số.
Khi bus bộ vi xử lý được giao tiếp, nó có thể hoạt động
như một cổng phụ song song.

Hoặt động giống PIN 12
Hoặt động giống PIN 11
Port B gồm 8 chân, chân RB0 có thể được dùng làm

Khoá điện tử sử dụng RFID


Đồ án hệ thống nhúng
Trang 12

chân ngắt ngoài. Chân RB6,RB7 có thể được sử dụng làm
chân gỡ lỗi trong mạch. Bên trong có thiết kế điện trở kéo
lên cho port B, dùng code để kích hoạt chức năng này.
Ngồi ra để cho PIC16F877A được hoạt động thì ta phải thiết kế một bộ giao
động thạch anh gồm 1 thạch anh 20Mhz và thêm 2 tụ gồm 22pF để ổn định giao động.
2.2.3 khối hiển thị
Sơ lược về LCD1602: Hiện nay, thiết bị hiển thị LCD 1602 (Liquid Crystal
Display) được sử dụng trong nhiều ứng dụng của vi điều khiển. So với các định dạng
hiển thị khác, LCD 1602 có nhiều ưu điểm như: khả năng hiển thị nhiều ký tự (ký tự đồ
họa, chữ cái, số,); dễ đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức truyền thông khác
nhau, chiếm rất ít tài ngun hệ thống, giá rẻ, ...

Thơng số kỹ thuật LCD 1602:
Hình 2 - 6: Sơ đồ chân cắm LCD









Điện áp tối đa chịu được: 7V.
Điện áp tối thiểu: -0.3V.
Điện áp hoạt động ổn định: 2.7-5.5V.
Điện áp đầu ra mức cao: >2.4V.
Điện áp đầu ra mức thấp: <0.4V.
Dòng điện cung cấp: 350uA - 600uA.
Nhiệt độ hoạt động: - 30 - 75 độ C đến - 30 - 75 độ C.

Khoá điện tử sử dụng RFID