BÀI TẬP LỚN MÔN VI XỬ LÝ

BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
Trường đại học Bách khoa Hà Nội
Khoađiện 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 Trường
5.Trương Khánh Toàn
Lời nói đầu
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
1
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
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 khóa mã điện tử ” 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 chúng
em không tránh khỏi nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được những
ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để đề tài của chúng em được hoàn
thiện hơn, với nhiều chức năng hơn
Hà Nội ngày 25 tháng 11 năm 2005
PHầN1: Giới thiệu chức năng hệ thống
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
2
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
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 chúng em đã đưa ra yêu cầu một hệ thống có chức năng đóng
mở như sau:
I. 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 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 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(< )
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
3
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
II. Phân tích hệ thống :
II.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.
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.
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 cácphím 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.

Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
4
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
PHầN 2: 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:
I. 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:
I.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.
I.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.
I.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.
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
5
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
Sơ đồ của bàn phím như sau
II. 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:
II.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.
II.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.
III. Mạch xử lí:
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.
IV. Kết luận:
Sau khi cân nhắc các phương án đã đưa ra, và khả năng phối hợp giữa
các khối, chúng em chọn giải pháp:
- Sử dụng bàn phím 4x4.
- Khối hiển thị dùng LCD.
- Khối mạch xử lí dùng vi điều khiển.
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
6
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
PHầN 3: phương án dùng vi điều khiển
I. 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:
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 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.
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
7
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
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
I.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:
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
8
Khối vi xử lý
AT89C51
Bàn phím
Hiển thị LCD
Báo động
LED 1
LED 2
LED
Lớn

BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
II. Vi điều khiển AT89C51:
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).
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
9
Hình 2.1: Cấu trúc của vi điều khiển 8051.
Bộ tạo dao
động

CPU
Điều khiển
ngắt
Nguồn
ngắt
trong.
8Kbytes
ROM trong
256byte
RAM
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
Dữ liệu 8
bit
Cổng I/O
Các chức
năng đắc biệt
Dữ liệu 8 bit
Nguồn ngắt Đếm sự kiện.

BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
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:
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
10
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
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.
III. Chi tiết từng khối:
III.1 Khối phím số:
Hệ thống sử dụng bàn phím 4x4 có giao diện như sau:
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
11
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
Các phím của bàn phím.
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
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
12
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
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
III.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

Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
13
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
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).
III.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.
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
14
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
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 lênh điều
khiển.
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
t ín 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 đèn 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
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
15
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
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
Chacractor Entry 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.
III.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
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
16
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
III.5. Sơ đồ khối toàn mạch:
IV.2. Mã nguồn:được viết và dịch sang hex bằng phần mền READS51
; READS51 generated header
;
#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
;| |
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
17
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
;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
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
18
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
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
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
19
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö

;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
;Dung bit P3.0 de kiem tra co phim nhan khong
SETB P3.0
JB P3.0,HERE ;Doi cho den luc nao phim duoc nhan, chan P3.0
;ve muc 0
MOV A,#FFH
MOV P2,A ;Dat cong P2 lam cong vao

MOV A,P2
;Kiem tra xem do co phai la phim Clear khong
;Neu phai thi xoa lui lai mot ki tu, va giam gia tri R0 xuong 1
CJNE A,#E7H,LABEL_CONTINUOUS
LCALL CLEAR_SHIFT_L
SJMP CONTINUOUS
LABEL_CONTINUOUS:
MOV @R0,A ;Tang dia chi cua thanh ghi len tuong ung voi thanh ghi
R1 bang 1
WAIT_HERE:JNB P3.0,WAIT_HERE;Doi neu nhu chua nha phim ra
MOV A,#'*'
LCALL TEXT_LCD;Viet len LCD ki tu '*'
LCALL DELAY1S
INC R0
CONTINUOUS:DJNZ R4, HERE
LCALL DELAY1S
;So sanh mat khau nhap voi mat khau truoc
LCALL COMP_PASSWORD
RET
;111111111111111111111111111111111111111111111111111
;111111111111111111111111111111111111111111111111111
;Chuong trinh xoa mot ki tu va giam R0 xuong 1
CLEAR_SHIFT_L:
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
20
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
CJNE R4,#6,CLEAR_CONTINUOUS
SJMP CONSTANT
CLEAR_CONTINUOUS:
LCALL SHIFT_LEFT

LCALL DELAY1S
MOV A,#'-'
LCALL TEXT_LCD
LCALL SHIFT_LEFT
DEC R0
INC R4
CONSTANT:
INC R4
RET
;111111111111111111111111111111111111111111111111111
;111111111111111111111111111111111111111111111111111
;Chuong trinh thuc hien viec so sanh ma nhap vao voi ma thuc
COMP_PASSWORD:
ORG 200H
MY_PASS_WORD: DB 7BH,7BH,7BH,7BH,7BH,7BH
MOV R1,#35H
MOV DPTR,#MY_PASS_WORD
MOV R6,#6
LOOP_COMP:
CLR A
MOVC A,@A+DPTR
XRL A,@R1
JNZ LABEL_ERROR
INC R1
INC DPTR
DJNZ R6, LOOP_COMP
LCALL WRITE_STRING_OPEN
SJMP CON
LABEL_ERROR:
LCALL WRITE_STRING_ERROR

CON:
RET
;111111111111111111111111111111111111111111111111111
;111111111111111111111111111111111111111111111111111
;Chuong trinh viet len mot thong
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
21
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
WRITE_STRING_OPEN:
LCALL CLEAR_LCD;Xoa man hinh truoc khi viet
LCALL DELAY1S
MOV A,#'Y'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'O'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'U'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#' '
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'A'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'R'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'E'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#' '
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'W'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'E'

LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'L'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'C'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'O'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'M'
LCALL TEXT_LCD
MOV A,#'E'
LCALL TEXT_LCD
SETB P3.7
DUNG:SJMP DUNG
RET
;111111111111111111111111111111111111111111111111111
;111111111111111111111111111111111111111111111111111
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
22
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
;Chuong trinh viet len mot thong
WRITE_STRING_ERROR:
LCALL CLEAR_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'I'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'N'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'C'

LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'O'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'R'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'R'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'E'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'C'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'T'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
LCALL DELAY1S
LCALL DELAY1S
LCALL CLEAR_LCD
LCALL DELAY1S
DEC 50
MOV A,50
CJNE A,#1,LOOP
SJMP CONTI;NEU QUA BA LAN THI VO HIEU HOA KHOA
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
23

BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
LOOP:
LCALL CLEAR_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'T'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'R'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'Y'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#' '
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'A'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'G'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'A'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'I'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'N'
LCALL TEXT_LCD

LCALL DELAY1S
LCALL DELAY1S
LCALL CLEAR_LCD
LCALL DELAY1S
LJMP MAIN_ENABLE_LOOP;CHO PHEP NHAP TIEP
CONTI:
LCALL CLEAR_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'A'
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
24
BTL vi xö lý ThiÕt kÕ khãa ®iÖn tö
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
CPL P3.7
MOV A,#'L'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
CPL P3.7
MOV A,#'R'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
CPL P3.7
MOV A,#'M'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
MOV A,#'I'
CPL P3.7
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S

CPL P3.7
MOV A,#'N'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
CPL P3.7
MOV A,#'G'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
CPL P3.7
MOV A,#'!'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
CPL P3.7
MOV A,#'!'
LCALL TEXT_LCD
LCALL DELAY1S
CPL P3.7
SJMP CONTI ;VO HIEU HOA KHOA
RET
;111111111111111111111111111111111111111111111111111
;111111111111111111111111111111111111111111111111111
Líp ®iÖn tö 9-K47 Gi¶ng viªn:Ph¹m Ngäc Nam
25