Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe thông minh

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
Hưng Yên, ngày ...tháng … năm 20…

1


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

MỤC LỤC

2


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp
hóa hiện đại hóa đất nước đang phát triển mạnh mẽ. Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu
cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức.
Để tiếp tục dẫn dắt sự phát triển của đất nước ngày càng giàu mạnh, thì phải đầu tư cho
giáo dục, đào tạo thế hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội.
Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo, thì phải đưa các phương tiện dạy học hiện đại vào
trong giảng đường, trường học có như vậy thì trình độ con người ngày càng cao đáp ứng
được yêu cầu của xã hội. Để làm quen với công việc thiết kế, chế tạo và tìm hiểu các
về các loại linh kiện điện tử, chúng em đã được các thầy cô trong khoa Đi ện - Điện tử
giao cho đồ án môn học “ Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe thông minh ” nhằm củng

cố về kiến thức trong quá trình thực tế. Sau khi nhận được đề tài, với sự hướng dẫn của
thầy Đỗ Quang Huy cùng với sự nỗ lực của bản thân, sự tìm tòi nghiên cứu tài liệu đến
nay đồ án của chúng em về mặt cơ bản đã hoàn thành. Trong quá trình thực hiện dù
đã có gắng nhưng do thời gian cũng như trình độ vẫn còn hạn chế nên không thể
tránh khỏi sai sót. Vậy em kính mong sự chỉ bảo giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các
thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện :
Bùi Mạnh Cần
Đoàn Văn Bình

3


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI
1.1. Đặt vấn đề

Hiện nay kỹ thuật điện tử đang trở thành một nghành khoa học đa nhiệm vụ. Ngoài
việc đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực trong các nghành khoa
hàng không vũ trụ, thông tin liên lạc, tự động điều khiển… điện tử còn đáp ứng được cho ra
những điện thử tự động đòi hỏi sự chính xác cao đã hỗ trợ con người rất nhiều trong cuộc
sống. Những thành tựu khoa học kỹ thuật đã mang đến cho con người một cuộc sống tiện
nghi văn minh và hiện đại.
Hai trong những ứng dụng rất nổi bật của cộng nghệ điện tử là kỹ thuật nhận dạng tự

động và kỹ thuật báo động điện tử. Các công nghệ nhận dạng tự động như: các mã vạch, các
thẻ thông minh, công nghệ sinh trắc học, nhận dạng đặc trưng quang học và nhận dạng tần
số vô tuyến RFID. Các thiết bị báo động điện tử như: hệ thống báo cháy, hệ thống báo trộm
bằng chuông, hệ thống đóng mở cửa sử dụng mật mã… ứng dụng của hai kỹ thuật này đã
góp phần rất lớn trong việc an toàn vệ an toàn dụng cụ và tài sản của người sử dụng.
1.2. Khảo sát vấn đề

Hiện nay những ứng dụng của phần cứng được sử dụng ngày càng nhiều và phổ biến,
đảo qua các trung tâm thành phố lớn chúng ta có thể thấy những bãi đỗ xe thông minh có sử
dụng modul đọc thẻ để kiểm soát lượng xe ra vào một cách hoàn toàn tự động . Chúng trông
khá đẹp mắt và tiện lợi. Ngoài ra module đọc thẻ còn được sử dụng vào rất nhiều lĩnh vực
khác trong cuộc sống như : ứng dụng thẻ từ Rfid để đóng mở cửa , ứng dụng quản lý xe ra
vào lấy hàng hóa , ứng dụng trạm thu phí tự động hóa ….
Đề tài chúng em chọn xuất phát từ ý tưởng trong thực tế đang cần những ứng dụng
công nghệ thông minh vào trong cuộc sống . Với ý tưởng này chúng em đã kết hợp lý
thuyết và thực tế để làm đồ án “Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe thông minh”.
1.3. Các vấn đề cần giải quyết của bài toán
-

Bài toán“Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe thông minh”đặt ra các yêu cầu sau:
Có khả năng phát triển và mở rộng vào các ứng dụng trong thực tế.
Có độ bền cao, hệ thống chạy ổn định.
Lập trình cho PIC 16F877A rồi từ đó áp dụng cho ứng dụng.
Mạch có hiển thị trên LCD, và giám sát trên máy tính.
Sử dụng module RFID RC522

1.4. Giải pháp
4

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

Giải pháp đưa ra để đáp ứng yêu cầu bài toán:
- Sử dụng vi điều khiển PIC 16F877A.
- Sử dụng module RFID RC522
- Xây dựng chương trình phần mềm điều khiển.
- Lập trình cho nút bấm để điều khiển mạch.
- Sử dụng LCD để hiển thị thông số.
1.5. Mục đích đề tài
Sự cần thiết, quan trọng cũng như tính khả thi và lợi ích của mạch số cũng chính là lý
do để chúng em chọn và thực hiện đồ án “Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe thông
minh” nhằm ứng dụng kiến thức đã học vào thực tế . Và hơn thế nữa có thể mở rộng ứng
dụng của mạch vào trong thực tế nhằm đem lại sự hiệu quả trong công việc .

5


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU MỘT SỐ IC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH
2.1. Giới thiệu về PIC:
Tổng quan về họ vi điều khiển
Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 được phát triển Microelectronics Division thuộc
General_Instrument. PIC bắt nguồn từ chữ viết tắc của “Programmable Intelligent

Computer” (Máy tính khả trình thông minh) là một sản phẩm của hãng General
Instruments đặt cho dòng sản phẩm đầu tiên của họ là PIC1650. Lúc này, PIC 1650 được
Pic là một ho vi điều khiển RISC được sản xuất bởi công ty Mirochip Technology dùng
để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi cho các máy chủ 15 bit CP1600, vì vậy, người ta
cũng gọi PIC “Peripheral Interface Controller” (Bộ điều khiển giao tiếp ngoại vi).
CP1600 là một CPU tốt, nhưng lại kém về các hoạt động xuất nhập, vì vậy PIC 8_bit
được phất triển vào khoảng năm 1975 để hổ trợ hoạt động xuất nhập cho CP1600. PIC sử
dụng microcode đơn giản đặt trong ROM, và mặc dù cụm từ RISC chưa được sử dụng
thời bấy giờ, nhưng PIC thật sự là một vi điều khiển với kiến trúc RISC, chạy một lệnh
một chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ dao động). Năm 1985 General Instruments bán bộ phận
vi điện tử của họ, và chủ sở hữu hũy bỏ hầu hết các dự án lúc đó quá lỗi thời. Tuy nhiên,
PIC được bổ xung EPROM để tạo thành một bộ điều khiển vào ra khả trình. Ngày nay rất
nhiều dòng PIC được sản xuất với hàng loạt các module ngoại vi tích hợp sẵn (như
USART, PWM, ADC…), với bộ nhớ chương trình từ 512 Word đến 32k Word.

2.1.1.

2.1.2. Một số đặc tính của vi điều khiển PIC

Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng nhưng chúng ta
có thể điểm qua một vài nét sau:
•

8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harward có sữa đổi.

•

Flsah và ROM có thể tùy chọn từ 256 byte đến 256 Kbyte.

•

Các cổng xuất/nhập (I/O) mức logic thường từ 0V đến 5.5V, ứng với logic 0 và 1.

•

8/16 bit timer.

•

Các chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ, khung đồng bộ USART.

•

Bộ chuyển đổi ADC Analog_to_digital converters, 10/12 bit.

•

Bộ so sánh điện áp.
6


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

•

Các module Capture/Campare/PWM.

•

LCD.

•

MSSP Peripheral dựng cho các giao tiếp IC2, SPI.

•

Bộ nhớ nội EPROM-có thể ghi/xóa lên tới một triệu lần.

•

Moudle điều khiển động cơ, đọc encoder.

•

Hỗ trợ giao tiếp USB.

•

Hỗ trợ giao tiếp CAN.

•

Hỗ trợ giao tiếp LIN.

•

Hỗ trợ giao tiếp IRDA.

•

Một số dòng có tích hợp 7675bộ RF (PIC16f639 và RFPIC).

•

KEELOQ mã hóa và giải mã.

•

DSP những tính năng xử lý tín hiệu số (dsPIC) đặc điểm thực thi tốc độ cao của
RISC CPU của họ vi điều khiển PIC16F87XA.

•

Chỉ gồm 35 lệnh đơn.

•

Tất cả các lệnh là một chu kỳ ngoại trừ chương trình con là hai chu kỳ.
•

Tốc độ hoạt động:

•

DC_20MHz ngõ vào xung clock.

•

DC_200ns chu kỳ lệnh.
2.1.3. Những đặc tính ngoại vi
•

Timer0: 8_bit định thời/đếm với 8_bit, prescaler.

•

Timer1: 16_bit định thời/đếm với prescaler, có thể được tăng lên trong suốt chế độ
Sleep qua thạch anh/xung clock bên ngoài.
7


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

•

Timer2: 8_bit định thời/đếm với 8_bit, prescaler, postscaler.

•

Hai module Capture, Compare,PWM:

•

Capture có độ rộng 16 bit, độ phân giải 12,5ns.

•

Compare có độ rộng 16 bit, độ phân giải 200ns.

•

Độ phân giải lớn nhất của PWM là 10bit.

•

Có 13 ngõ I/O có thể điều khiển trực tiếp.

•

Dòng vào và ra lớn:

•

25mA dòng vào cho mỗi chân.

•

20mA dòng ra cho mõi chân.

2.1.4. Đặc điểm về tương tự
- 10 bit, với 8 kênh của bộ chuyển đổi tương tự sang số (A/D).
- Brown_out Reset (BOR).
- Module so sánh về tương tự:

•

Hai bộ so sánh tương tự.

•

Module điện áp chuẩn VREF có thể lập trình trên PIC.
Có thể lập trình ngõ vào đến từ những ngõ vào của PIC và trên điện áp bên trong.
Những ngõ ra của bộ so sánh có thể sử dụng cho bên ngoài.
2.1.5. Các đặc điểm đặc biệt của vi điều khiển Pic

•

Có thề ghi/xóa tới 100.000 lần với kiểu bộ nhớ chương trình Enhanced Flash.

•

1000.000 lần ghi/xóa với kiểu bộ nhớ EPROM.

•

EPROM có thể lưu trữ dữ liệu hơn 40 năm.

•

Có thể lập trình lại dưới sự điều khiển của phần mềm.

•

Mạch lập trình nối tiếp qua hai chân.

8


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

•

Nguồn đơn 5V cấp cho mạch lập trình nối tiếp.

•

Watchdog Timer (WDT) với bộ dao dộng RC tích hợp sẵn trên Chip cho hoạt động đáng
tin cậy.

•

Có thể lập trình màng bảo vệ.

•

Tiết kiệm năng lượng với chế độ Sleep.

•

Có thể lựa chọn bộ dao động.
Giới thiệu về PIC16F8XX và PIC16F877A:

2.2.

PIC16F8XX lò nhóm PIC trong họ PIC16FXX của họ vi điều khiển 8_bit, tiêu tốn
năng lượng thấp, đáp ứng nhanh, chế tạo theo công nghệ CMOS, chống tĩnh điện tuyệt
đối. Bao gồm các nhóm sau:
•
•
•
•

PIC16F83
PIC16CR83
PIC16F84
PIC16CR84

Tất cả các PIC16/17 điều có cấu trúc RICS. PIC16CXX các đặc tính nổi bậc, 8 mắc
ngăn xếp tack, nhiều nguồn ngắt tích hợp bên trong lẫn bên ngoài. Có cấu trúc Haward
với các bus dữ liệu và bus thực thi chương trình riêng biệt nhau cho phép độ dài một lệnh
là 14_bit và bus dữ liệu 8_bit cách biệt nhau. Tất cả các lệnh điều mất một chu kỳ lệnh,
ngoại trừ các lệnh rẽ nhánh chương trình mất hai chu kỳ lệnh. Chỉ có 35 lệnh và một
lượng lớn các thanh ghi cho phép đáp ứng cao trong ứng dụng.
Họ PIC16F8XX có nhiều tính năng đặc biệt làm giảm các thiết bị ngoại vi, vì vậy
kinh tế cao, có hệ thống nổi bật đáng tin cậy và sự tiêu thụ năng lượng thấp. Ở dây có
bốn sự lựa chọn bộ dao động và chỉ có chân kết nối bộ dao dộng RC nên có giải pháp tiết
kiệm cao. Chế độ SLEEP tiết kiệm nguồn và có thể được đánh thức bởi các nguồn reset.
Và còn nhiều phần khác đó được giới thiệu bên trên sẽ được nói ở các phần kế tiếp.
PIC 16F877A là dòng PIC phổ biến nhất hiện nay (đủ mạnh về tính năng, 40 chân,
bộ nhớ đủ cho hầu hết các ứng dụng thông thường). Cấu trúc tổng quát của PIC16F877A
như sau:
•

8 K Flash ROM.
9


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

•

368 Bytes RAM.

•

256 Bytes EEPROM.

•

5 ports (A, B, C, D, E) vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập.

•

2 bộ định thời 8 bits (Timer 0 và Timer 2).

•

Một bộ định thời 16 bits (Timer 1) có thể hoạt động trong chế độ tiết kiệm năng lượng
(SLEEP MODE) với nguồn xung Clock ngoài.

•

2 bô CCP (Capture / Compare/ PWM).

•

1 bộ biến đổi AD 10 bits, 8 ngõ vào.

•

2 bộ so sánh tương tự (Compartor).

•

1 bộ định thời giám sát (WatchDog Timer).

•

Một cổng song song 8 bits với các tín hiệu điều khiển.

•

Một cổng nối tiếp.

•

15 nguồn ngắt.

•

Có chế độ tiết kiệm năng lượng.

•

Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSP(In-Circuit Serial Programming)

•

Được chế tạo bằng công nghệ CMOS

•

35 tập lệnh có độ dài 14 bits.

•

Tần số hoạt động tối đa 20MHz.
2.2.1. Các đặc tính ngoại vi bao gồm

•

Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.

•

Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung
clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.
10

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

•

Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.

•

Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rộng xung.

•

Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.

•

CS ở bên ngoài.

•

Các đặc tính Analog:

•

8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.

•

Hai bộ so sánh.

•

Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần.

•

Cổng nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần.

•

Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.

•

Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm. Nạp được chương trình
ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming) thông qua 2 chân. Watchdog
Timer với bộ dao động trong.

•

Chức năng bảo mật mã chương trình.

•

Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
2.2.2. Sơ lược về vi điều khiển PIC 16F877A:

- Sơ đồ chân :

11


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

Hình 2.1: Sơ đồ khối PIC 16F877A – 40Pin

Nhận xét:
Từ sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý, ta rút ra các nhận xét ban đầu như sau :
o

PIC16F877A có tất cả 40 chân

o

40 chân trên được chia thành 5 PORT, 2 chân cấp nguồn, 2 chân GND, 2 chân thạch anh
và một chân dùng để RESET vi điều khiển.

o

5 port của PIC16F877A bao gồm :
PORTB : 8 chân

•
•

PORTD : 8 chân
12


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
•

PORTA : 6 chân

•

PORT E : 3 chân

•

PORT C : 8 chân

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

Mỗi chân của vi điều khiển PIC 16F877A có một chức năng khác nhau. Trong đó có
một số chân đa công dụng: mỗi chân có thể hoạt động như một đường xuất nhập hoặc là
một chân chức năng đặc biệt dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi.
2.2.3. Cấu trúc phần cứng của PIC 16F877A:

PIC là tên viết tắt của “Programmable Intelligent computer” do hãng General
Instrument đặt tên cho con vi điều khiển đầu tiên của họ. Hãng Micrchip tiếp tục phát
triển sản phầm này và cho đến hàng đã tạo ra gần 100 loại sản phẩm khác nhau.
PIC16F887A là dòng PIC khá phổ biến, khá đầy đủ tính năng phục vụ cho hầu hết

tất cả các ứng dụng thực tế. Đây là dòng PIC khá dễ cho người mới làm quen với PIC có
thể học tập và tạo nền tản về họ vi điều khiển PIC của mình.
•

Cấu trúc tổng quát của PIC16F877A như sau :

o

8K Flash Rom

o

368 bytes Ram

o

256 bytes EFPROM

o

5 port vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập

o

2 bộ định thời Timer0 và Timer2 8 bit

o

1 bộ định thời Timer1 16 bit có thể hoạt động ở cả chế độ tiết kiệm năng lượng với
nguồn xung clock ngoài

o

2 bộ Capture/ Compare/ PWM

o

1 bộ biến đổi Analog -> Digital 10 bit, 8 ngõ vào

o

2 bộ so sánh tương tự

o

1 bộ định thời giám sát (Watch Dog Timer)
13


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

o

1 cổng song song 8 bit với các tín hiệu điều khiển

o

1 cổng nối tiếp

o

15 nguồn ngắt
2.2.4. Tổ chức bộ nhớ

Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F877A bao gồm bộ nhớ chương trình
(Program memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory).
2.2.4.1.Bộ nhớ chương trình:
Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC16F877A là bộ nhớ Flash, dung lượng
8K word (1 word chứa 14bit) và được phân thành nhiều trang như hình dưới.

Hình 2.2: Bộ nhớ chương trình PIC 16F877A

14


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

Để mã hóa được địa chỉ 8K word bộ nhớ chương trình, thanh ghi đếm chương trình
PC có dung lượng 13 bit.
Khi vi điều khiển reset, bộ đếm chương trình sẽ trỏ về địa chỉ 0000h. Khi có ngắt
xảy ra thì thanh ghi PC sẽ trỏ đến địa chỉ 0004h.
Bộ nhớ chương trình không bao gồm bộ nhớ Stack và không được địa chỉ hóa bởi
bộ đếm chương trình.
2.2.4.2. Bộ nhớ dữ liệu

Bộ nhớ dữ liệu của PIC l bộ nhớ EEPROM được chia ra làm nhiều bank.
Bộ nhớ dữ liệu của PIC16F877A được chia thành 4 bank. Mỗi bank có dụng lượng
128 byte.
Nếu như 2 bank bộ nhớ dữ liệu của 8051 phân chia riêng biệt : 128 byte đầu tiên
thuộc bank1 là vùng Ram nội chỉ để chứa dữ liệu, 128 byte còn lại thuộc bank 2 là cùng
các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFR mà người dùng không được chứa dữ liệu khác
trong đây thì 4 bank bộ nhớ dữ liệu của PIC16F877A được tổ chức theo cách khác.
Mỗi bank của bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A bao gồm cả các thanh ghi có chức năng
đặc biệt SFR nằm ở các các ô nhớ địa chỉ thấp và các thanh ghi mục đích dùng chung
GPR nằm ở vùng địa chỉ còn lại của mỗi bank thanh ghi. Vùng ô nhớ các thanh ghi mục
đích dùng chung này chính là nơi người dùng sẽ lưu dữ liệu trong quá trình viết chương
trình. Tất cả các biến dữ liệu nên được khai báo chứa trong vùng địa chỉ này.
Trong cấu trúc bộ nhớ dữ liệu của PIC16F877A, các thanh ghi SFR nào mà thường
xuyên được sử dụng (như thanh ghi STATUS) sẽ được đặt ở tất cả các bank để thuận tiện
trong việc truy xuất. Sở dĩ như vậy là vì, để truy xuất một thanh ghi nào đó trong bộ nhớ
của 16F877A ta cần phải khai báo đúng bank chứa thanh ghi đó, việc đặt các thanh ghi
sử dụng thường xuyên giúp ta thuận tiện hơn rất nhiều trong quá trình truy xuất, làm
giảm lệnh chương trình.

15


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

Hình 2.3: Bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A
16

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

Dựa trên sơ đồ 4 bank bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A ta rút ra các nhận xét như sau:
•

•

•

Bank0 gồm các ô nhớ có địa chỉ từ 00h đến 77h, trong đó các thanh ghi dùng chung để
chứa dữ liệu của người dùng địa chỉ từ 20h đến 7Fh. Các thanh ghi PORTA, PORTB,
PORTC, PORTD, PORTE đều chứa ở bank0, do đó để truy xuất dữ liệu các thanh ghi
này ta phải chuyển đến bank0. Ngoài ra một vài các thanh ghi thông dụng khác ( sẽ giới
thiệu sau) cũng chứa ở bank0
Bank1 gồm các ô nhớ có địa chỉ từ 80h đến FFh. Các thanh ghi dùng chung có địa chỉ từ
A0h đến EFh. Các thanh ghi TRISA, TRISB, TRISC, TRISD, TRISE cũng được chứa ở
bank1
Tương tự ta có thể suy ra các nhận xét cho bank2 và bank3 dựa trên sơ đồ
trên.Cũng quan sát trên sơ đồ, ta nhận thấy thanh ghi STATUS, FSR… có mặt trên cả 4
bank. Một điều quan trọng cần nhắc lại trong việc truy xuất dữ liệu của PIC16F877A là:
phải khai báo đúng bank chứa thanh ghi đó. Nếu thanh ghi nào mà 4 bank đều chứa thì
không cần phải chuyển bank.
2.2.5. Khái quát chức năng các Port trong vi điều khiển PIC 16F877A:
Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng để tương tác
với thế giới bên ngoài. Sự tương tác này rất đa dạng và thông qua quá trình tương tác đó,
chức năng của vi điều khiển được thể hiện một cách rõ ràng.

Một cổng xuất nhập của vi điều khiển bao gồm nhiều chân (I/O pin), tùy theo cách
bố trí và chức năng của vi điều khiển mà số lượng cổng xuất nhập và số lượng chân trong
mỗi cổng có thể khác nhau. Bên cạnh đó, do vi điều khiển được tích hợp sẵn bên trong
các đặc tính giao tiếp ngoại vi nên bên cạnh chức năng là cổng xuất nhập thông thường,
một số chân xuất nhập còn có thêm các chức năng khác để thể hiện sự tác động của các
đặc tính ngoại vi nêu trên đối với thế giới bên ngoài. Chức năng của từng chân xuất nhập
trong mỗi cổng hoàn toàn có thể được xác lập và điều khiển được thông qua các thanh
ghi SFR liên quan đến chân xuất. Vi điều khiển PIC16F877A có 5 cổng xuất nhập:
PORTA, PORTB, PORTC, PORTD, PORTE.
2.3.
Các linh kiện sử dụng trong mạch
2.3.1. LCD 16TC2A

•

LCD (Liquid Crytal Direct) TC16C2 là màn hình hiển thị thể lỏng gồm có:
-

LCD
Bộ Driver (Mạch điều khiển )

Màn hình LCD và bộ Driver đã được thiết kế tích hợp sẵn với nhau bởi nhà sản
xuất,khi sử dụng chỉ cần giao tiếp với bộ Driver qua các chân. LCD TC16C2. Là loại màn
17


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

hình hiển thị được 16 kí tự x2 dòng, bao gồm tất cả các kí tự chuẩn và một số kí tự đặc biệt
nhưng không có kí tự có dấu tiếng Việt.
2.3.3.1. Sơ đồ chân của LCD 16TC2A

Hình 2.4: Sơ đồ chân của LCD 16TC2A
2.3.3.2. Chức năng và nhiệm vụ của các chân:

STT chân

Kí hiệu

Chức năng chân

1

Vss

Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối
chân này với GND của mạch điều khiển

2

Vdd

Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối
chân này với VCC=5V của mạch điều khiển

3

Vee

Lựa chọn độ tương phản của màn hình

4

RS

Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân
RS với logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn
thanh ghi.
+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR
của LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm
địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read)
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu
DR bên trong LCD.

5

R/w

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân
18


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

R/W với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc
nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc.
6

E

Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được
đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi
có 1 xung cho phép của chân E.
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển
vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một
xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E.
+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7
khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E
và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức
thấp.

7

D0

8

D1

9

D2

10

D3

11

D4

12

D5

13

D6

14

D7

15

Vdd

Nguồn dương cho đèn nền

16

Vss

GND cho đèn nền

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU
độ sử dụng 8 đường bus này :
+ Chế độ 8 bit: Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, b
DB7

Bảng 2.1: Chức năng và nhiệm vụ của các chân

19


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

2.3.3.3. Giá trị điện áp

Điện áp
vào
Dòng
cung cấp
hiện thời

Điện áp
ở nhiệt
độ bình
thường
Điện áp

led màn
hình
LCD

Kí

Điều

Giá trị chuẩn

hiệu

kiện

Min

Typ

Max

Vdd = +5v

4,7

5

5,3

Vdd= +3v

2,7

3

5,3

V

1,2

3

mA

-

Vdd

Idd

Vdd= 5V

-

Đơn

-200C

-

-

Vdd

00C

4.2

4.8

5.1

-

250C

3,8

4,2

4,6

Vo

500C

3,6

4,0

4,4

700C

-

-

-

4,2

4,6

VF

250C

-

vị

V

V

Bảng 2.2: Bảng giá trị điện áp của màn hình LCD

2.3.2. Module RFID RC522
2.3.2.1.

Công nghệ RFID :

Công nghệ RFID là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến, cho phép
một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không cần tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa,
không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc giữa hai vật không nhìn thấy. Công nghệ
này cho ta phương pháp truyền, nhận dữ liệu từ một điểm đến điểm khác.
Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để
truyền dữ liệu từ các tag (thẻ) đến các reader (bộ đọc). Tag có thể được đính kèm hoặc gắn
vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kê (pallet). Reader scan dữ
20


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

liệu của tag và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của tag. Chẳng hạn, các tag
có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi để hệ thống thu phí đường có thể nhanh chóng
nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường.
Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động làm việc như
sau: reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip.
Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý
thông tin lấy được từ chip. Các chip không tiếp xúc không tích điện, chúng hoạt động bằng
cách sử dụng năng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi reader.
2.3.2.2.
Thông số kĩ thuật .
• Điện áp hoạt động: 3.3V 13-26mA
• Dòng tiêu thụ ở chế độ Stand by: 3.3V 10-13mA
• Sleep-mode: <80uA

• Tải tối đa: 30mA
• Tần số hoạt động: 13.56Mhz
• Khoảng cách đọc: 0 - 60mm
• Giao thức truyền thông: SPI
• Tốc độ dữ liệu tối đa: 10Mbit / s
• Kích thước: 40 x 60 mm
• Nhiệt độ hoạt động: -20 đến 80 ° C
• Độ ẩm hoạt động: 5% -95%Tốc độ cao SPI: 10Mbit / s
2.3.2.3.
Chân kết nối RC522 .

Hình 2.5: RFID MFRC522
1: SDA (CS)-Chân lựa chọn chip khi giao tiếp SPI (Kích hoạt ở mức thấp)
2: SCK - Chân xung trong chế độ SPI
21


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

3: MOSI (SDI) - Master Data Out- Slave In trong chế độ giao tiếp SPI
4: MISO (SDO) - Master Data In - Slave Out trong chế độ giao tiếp SPI
5: IRQ - Chân ngắt
6: GND - Chân mass
7: RST - Chân reset module
8: 3V3

22

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH VÀ THI CÔNG SẢN
PHẨM
3.1.

Sơ đồ khối

Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quát
3.2.

Lưu đồ thuật toán

23


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán phần mềm trên máy tính

24

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 2

Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán phần mềm máy tính

25