thiết kế Hệ thống an ninh sử dụng mã số nhập dữ liệu từ bàn phím và hiển thị trên LCD

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

1. Khối bàn phím
2. Khối hiển thị
3. Mạch xử lý
4. Kết luận
Chương III: Phương án dùng vi điều khiển
1. Thiết kế phần cứng
2. Vi điều khiển AT89C51
3. Chi tiết từng khối
* Mã nguồn
Kết luận
Lời nói đầu
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 như vũ bão đó, ngành điện tử viễn thông
Việt Nam cũng đang nỗ lực hết sức trên con đường 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 bước 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 an ninh sử dụng mã số nhập dữ liệu từ bàn phím và hiển thị trên LCD„ để
nghiên cứu và thực hiện. Hệ thống này cho phép ta quản lý và hạn chế được số
người 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 đang rất cần thiết. Vì thế, đối với chúng em
đây là bước cơ sở để nghiên cứu những ứng dụng lớn hơn sau này.
Trong quá trình thực hiện đề tài, tuy đã rất cố gắng song do những hạn

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.

- 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 tượng 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(←)
2. Phân tích hệ thống
2.1. Khả năng đáp ứng yêu cầu của hệ thống:
Hệ thống giao tiếp với người sử dụng chỉ bằng bàn phím và hiển thị do
vậy nó hạn chế được tác động của người sử dung vào nội dung bên trong của
khoá.
Với số lượng 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 người có một mã riêng. Nếu nghi ngờ lộ mã, người dùng có thể thay
đổi mã theo mong muốn. Nhờ đó mà khả năng bảo mật của hệ thống cũng tăng
cao.
2.2. Phân tích hệ thống:
Do giới hạn của bài tập, em chỉ tập trung vào thiêt kế phần mạch điện tử
để điều khiển hệ thống này.
Theo yêu cầu đưa ra, hệ thống gồm 3 khối cơ bản:
• Khối bàn phím: cần 14 nút gồm:
- Các nút số từ 0-9
- Các nút chức năng: Open, Change, ←
- Sử dụng các phím bấm tự nhả để nhập vào.
• Khối mạch xử lí: Xử lí các hoạt động đã nêu ở yêu cầu hệ thống.
• Khối hiển thị: Giúp cho việc giao tiếp với người sử dụng trở nên dễ
dàng hơn người sử dụng biết mình đang thực hiện thao tác gì với cửa.
Chương II: Các phương án
Trên cơ sở các yêu cầu đã đặt ra và các phân tích sơ bộ, từng khối đều có

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.

2.2. Phương 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.
- Nhược điểm: Giá thành đắt.
3. Mạch xử lý:
Dùng vi điều khiển:
• Ưu điểm:
- Vi điều khiển có khả năng điều khiển linh hoạt theo mong muốn
của người sử dụng dựa vào phần mềm được viết.
- Khả năng thay đổi mã có thể thực hiện được.
- Hệ thống đơn giản hơn nhiều, kích thức nhỏ. Hơn nữa sẽ giảm
được độ kém ổn định do nhiều linh kiện gây ra.
- Có thể thay đổi, thêm chức năng bằng cách thay đổi phần mềm.
• Nhược điểm:
- Chất lượng của hệ thống phụ thuộc vào chất lượng chương trình
được nạp cho vi điều khiển.
4. Kết luận:
Sau khi cân nhắc các phương án đã đưa ra, và khả năng phối hợp giữa các
khối, em chọn giải pháp:
• Sử dụng bàn phím 4x4.
• Khối hiển thị dùng LCD.
• Khối mạch xử lí dùng vi điều khiển.
Chương III: Phương án dùng vi điều khiển
1. Thiết kế phần cứng:
Định hướng thiết kế:
Thiết kế một hệ vi điều khiển bao gồm cả việc thiết kế tổ chức phần cứng
và viết phần mềm cho nền phần cứng mà ta thiết kế. Việc xem xét giữa tổ chức
phần cứng và chương trình phần mềm cho một thiết kế là một vấn đề cần phải
cân nhắc. Vì khi tổ chức phần cứng càng phức tạp, càng có nhiều chức năng hỗ
trợ cho yêu cầu thiết kế thì phần mềm càng được giảm bớt và dễ dàng thực hiện

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

dụng đơn giản nhất. Mặt khác, qua việc khảo sát thị trường linh kiện việc có
được chip 8051 là dễ dàng nên mở ra khả năng thiết kế thực tế.
Vì những lý do trên mà việc lựa chọn vi điều khiển AT89C51 của hãng
Atmel, đây là vi điều khiển thuộc họ MCS-51.
Cấu hình hoạt động của chip AT89C51:
- ROM trong: Flash ROM - 4KBytes
- RAM trong: 128 bytes
2.2. Tổ chức ngoại vi:
- Chip: AT89C51
- Ghép nối màn hình LCD: 16x2
Ngoài ra còn:
- LED báo hiệu chương trình đang chạy
- Tín hiệu cho phép chạy được xử lý bằng cách dùng một nút ấn Reset hệ
thống.
- Tín hiệu báo động, mở cửa, đóng cửa được đưa ra led
Sơ đồ khối của hệ thống như sau:
2. Vi điều khiển AT89C51:
Khối vi xử lý
AT89C51
Bàn phím
Hiển thị LCD
Báo động
Cấu trúc của vi điều khiển 8051
Bộ tạo dao
động

CPU
Điều khiển
ngắt
Nguồn

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

Đchỉ cao
Dữ liệu 8
bit
Cổng I/O
Đchỉ thấp
Dữ liệu 8
bit
Cổng I/O
Các chức năng
đắc biệt
Dữ liệu 8 bit
Nguồn ngắt Đếm sự kiện.
Chức năng của từng khối:
• Khối xử lý trung tâm CPU:
Phần chính của bộ vi xử lý là khối xử lý trung tâm (CPU=Central
Processing Unit ), khối này có chứa các thành phần chính :
- Thanh chứa ACC (ký hiệu là A).
- Thanh ghi chứa phụ (ký hiệu là B) thường được dùng cho phép nhân và
phép chia.
- Khối logic số học (ALU=Arithmetic Logical Unit).
- Từ trạng thái chương trình (PSW= Program Status Word).
- Bốn băng thanh ghi (Blank).
- Con trỏ ngăn xếp (SP=Stack Point) cũng như con trỏ dữ liệu để định địa
chỉ cho bộ nhớ dữ liệu ở bên ngoài.
Ngoài ra, khối xử lý trung tâm còn chứa:
- Thanh ghi đếm chương trình (PC= Progam Counter ).
- Bộ giải mã lệnh
- Bộ điều khiển thời gian và logic.
- Sau khi được Reset, CPU bắt đầu làm việc tại địa chỉ 0000h, là địa chỉ
đầu được ghi trong thanh ghi chứa chương trình (PC) và sau đó, thanh ghi này sẽ

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.

• Bộ nhớ chương trình:
Bộ nhớ chương trình thường là bộ nhớ ROM (Read Only Memory), bộ
nhớ chương trình được sử dụng để cất giữ chương trình điều khiển hoạt động
của vi điều khiển.
• Bộ nhớ số liệu:
Bộ nhớ số liệu thường 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.
• Sự sắp xếp chân ra của vi điều khiển 8051:
Phần lớn các bộ vi điều khiển 8051 được đóng vào vỏ theo kiểu hai hàng
DIL (Dual In Line) với tổng số là 40 chân ra, một số ít còn lại được đóng vỏ
theo kiểu hình vuông PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) với 44 chân và loại
này thường được dùng cho những hệ thống cần thiết phải tiết kiệm diện tích.
Trong chương trình ta sử dụng loại 89C51 kiểu 2 hàng với 40 chân ra.
3. Chi tiết từng khối:
3.1. Khối phím số:
Hệ thống sử dụng bàn phím 4x4 có giao diện như sau:
Trong đó:
- Phím 0-9 dùng để nhập mã
- Các phím chọn chức năng: open(phím ON),đổi password(phím
change),xóa ký tự vừa nhập(←).
Sơ đồ nguyên lý của bàn phím theo hình vẽ sau:
Nguyên lý hoạt động bàn phím:
Khi một phím được nhấn sẽ làm thông 2 transistor và cho đầu ra của phím
đó từ +5V về 0V tức là từ mức lôgic 1 về mức lôgic 0. Sau đó ta đưa tín hiệu ra
qua hệ thống cổng NAND xử lí xung từ bàn phím vào P3.10.
Ta giải mã bàn phím được tín hiệu có 8 bít khi nhấn bàn phím ta lấy luôn
tín hiệu này đưa vào Port2 của VĐK.Trong vi điều khiển ta lập trình nạp mã số
dạng 8 bit như bàn phím mã hoá được vào lần lượt sáu thanh ghi trong ROM. Ta
đem so sánh mã bàn phím nhấn với mã được nạp. Để mở rộng ta có thể giải mã

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

3.2. Khối xử lý trung tâm:
Nhiệm vụ của khối xử lý trung tâm:
- Đọc mã phím từ bàn phím để kiểm tra xem phím nào đã được ấn và
thực hiện chức năng của phím đó.
- Lưu giá trị của các mã để mở khóa.
- Lưu các chương trình xử lý phím ấn: mở khóa, đổi mã, báo động…
- Lưu chương trình điều khiển LCD.
Chức năng của các chân của VĐK trung tâm:
- Vcc: Chân cung cấp nguồn.
- GND: Chân nối đất.
- Port1:dùng làm bus dữ liệu 8 bit tới 8 chân dữ liệu của LCD.
- Port 2:dùng để nhận dữ liệu đầu vào của mã bàn phím.
- Port 3:
Chân 3.6 nối với chân 4 RS của LCD
Chân 3.4 nối với chân 6 E của LCD
Chân 3.5 nối với chân 4 RW của LCD
Chân 3.5 nối với khối tạo tiếng bíp khi có một phím đựơc nhấn
- Chân số 9 nối với mạch reset, hoạt động ở mức High(1).
- Chân số 18,19:nối với bộ dao động thạch anh,tụ 33p để tạo dao
động cho vi AT89C51.
XTAL1, XTAL2 là bộ tạo tín hiệu giữ nhịp với tần số được
xác định bởi bộ cộng hưởng thạch anh được lắp thêm vào,
tần số này xác định tốc độ làm của bộ vi điều khiển. Thông
thường các lệnh được thực hiện bằng 1/12 tần số dao động
của thạch anh.
- Chân số 20: Vss nối đất
- Chân số 31: EA Đóng vai trò quyết định xem vi điều khiển làm
việc với chương trình bên trong hay bên ngoài. Với loại 8051
không có ROM trong thì chân này phải được nối với mát. Loại
thông thường có thể làm việc tuỳ theo cách lựa chọn giữa ROM

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

D
1
D
2
D
3
D
4
D
5
D
6
D
7
1 2 3 4 5 6
10 11987 12 13 14
15
16
LED
+
-
LCD DM 1602B
Bảng : Chức năng của từng chân và ghép nối chi tiết LCD- 89C51:
STT
Ký
hiệu
Nối với
vi xử lý
Mức logic Chức năng
1 Vss 0 V (Ground)

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)

16 5 V nguồn cấp cho đốn backline.
Điều khiển hoạt động của LCD:
Hoạt động của LCD được điều khiển thông qua 3 tín hiệu E, RS, RW:
- Tín hiệu E là tín hiệu cho phép gửi dữ liệu. Để gửi dữ liệu đến LCD,
chương trình phải thiết lập E=1, sau đó đặt các trạng thái điều khiển thích hợp
lên RS, RW và bus dữ liệu, cuối cùng là đưa E về 0. Hoạt động chuyển đổi từ
cao xuống thấp cho phép LCD nhận dữ liệu hiện thời trên các đường điều khiển
cũng như trên bus dữ liệu và xem đó như là một lệnh.
- Tín hiệu RS là tín hiệu cho phép chọn thanh ghi (Register Select ). Khi
RS=0, dữ liệu được coi như là một lệnh hay một chỉ thị đặc biệt (như là xóa màn
hình, đặt vị trí con trỏ…). Khi RS=1, dữ liệu được coi là dữ liệu dạng văn bản
và sẽ được hiển thị trên màn hình.
- Tín hiệu RW là tín hiệu “Đọc/Ghi”. Khi RW=1, thông tin trên bus dữ liệu
được ghi vào LCD. Khi RW=0, chương trình sẽ đọc LCD.
- Bus dữ liệu gồm 4 hoặc 8 đường tùy thuộc vào chế độ hoạt động mà
người sử dụng lựa chọn (ở đây chương trình sử dụng bus dữ liệu 8-bít).
Mã lệnh điều khiển của LCD:
Command
Binary
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Hex
Clear Display
0 0 0 0 0 0 0 1 01
Display & Cursor Home
0 0 0 0 0 0 1 X 02 or 03
ChacractorEntry Mode
0 0 0 0 0 1 I/D S 04 to 07
Display On/Off & Cursor
0 0 0 0 1 D U B 08 to 0F
Display/Cursor Shift

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

MAIN:
MOV 50,#4H
CLR P3.7
MAIN_ENABLE_LOOP:
LCALL INIT_LCD ;Khoi tao trang thai ban dau cho LCD
LCALL CLEAR_LCD
LCALL DELAY1S
;Viet "Password: "
MOV A,#'P'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'a'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'s'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'s'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'w'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'o'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'r'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'d'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#':'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'-'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'-'
LCALL TEXT_LCD

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

;Ma thu nhat ghi vao thanh ghi R1;
;Ma thu hai ghi vao thanh ghi R2;
; ;
;Ma thu 6 ghi vao thanh ghi R6;
;Tat ca deu la thanh ghi bang 2
;Sau khi ghi xong thi se lien tuc kiem tra xem bit P3.0 da ve muc 1
;chua, neu van dang con nhan phim, tuc la van dang muc 0 thi doi,
;cho den khi bit P3.0 tro ve muc cao, khi do phat tin hieu len
;bit P3.7 de nguoi su dung biet la minh vua tha phim xong,
;va co the thuc hien viec nhap ma tiep theo
;Vi vay trong qua trinh su dung nguoi dung phai giu phim nhan
;trong mot thoi gian nhat dinh sau khi nha phim co tin hieu bao
;thi moi tien hanh nhap mot ma moi duoc, khong the nhap phim qua
;nhanh, dieu nay se khong dung nhu mong muon cua nguoi dung

;CTC thiet lap password
SET_PASSWORD:
MOV R4,#6H
MOV R0,#35H
HERE:
LCALL DELAY1S ;Doi mot luc de tranh xung bat thuong, ngoai mong
muon