KHÓA số THÔNG MINH CHO cửa GARAGE XE hơi DÙNG PIC (có code và layout)

ĐỒ ÁN 2

KHÓA SỐ THÔNG MINH CHO CỬA
GARAGE XE HƠI DÙNG PIC


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..........................................................................................VII
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU...................................................................................VIII
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT...................................................................................IX
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI...................................................................................1
1.1

GIỚI THIỆU CHUNG.....................................................................................................1

1.2

MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI.......................................................................................................1

1.3

YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI...........................................................................1

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ .....................................................................................................2
2.1

THIẾT KẾ HỆ THỐNG....................................................................................................2

2.2

THIẾT KẾ CHI TIẾT.......................................................................................................3

2.2.1

Khối nguồn..........................................................................................................3

2.2.2

Khối bluetooth.....................................................................................................4

2.2.3

Khối LCD............................................................................................................5

2.2.4

Keypad................................................................................................................5

2.2.5

Khối vi điều khiển PIC........................................................................................6

2.2.6

Chương trình điểu khiển trên smartphone).........................................................8

CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG.................................................................................................10
3.1

KHI CẤP NGUỒN CHO TOÀN BỘ HỆ THỐNG...............................................................10

3.2

KHI NHẬP ĐÚNG MẬT KHẨU......................................................................................11

3.3

KHI NHẬP SAI MẬT KHẨU..........................................................................................12

CHƯƠNG 4. THI CÔNG ĐỀ TÀI....................................................................................13
4.1

MẠCH IN...................................................................................................................13

4.2

MẠCH THỰC TẾ........................................................................................................13

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN..................................................................................................14
5.1

KẾT LUẬN.................................................................................................................14


5.1.1

Ưu điểm.............................................................................................................14

5.1.2

Nhược điểm.......................................................................................................14

5.2

HƯỚNG PHÁT TRIỂN.................................................................................................14

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................15
PHỤ LỤC .....................................................................................................................…16
LẬP TRÌNH(CODE)...............................................................................................................17

DANH MỤC CÁC HÌNH V


HÌNH 2.1: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG................................................................................2
HÌNH 2.2: SƠ ĐỒ CHI TIẾT CỦA MẠCH NGUỒN.....................................................................3
HÌNH 2.3: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA LM7805....................................................................................4
HÌNH 2.4: MODULE BLUETOOTH...........................................................................................4
HÌNH 2.5: LCD 16X2 VÀ CHỨC NĂNG CỦA TỪNG CHÂN.......................................................5
HÌNH 2.6: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA PIC16F877A.............................................................................6
HÌNH 2.7: ỨNG DỤNG ĐƯỢC VIẾT BỞI INVENTOR................................................................6
HÌNH 3.1: KHI KHỞI ĐỘNG MẠCH.........................................................................................7
HÌNH 3.2: KHI NHẬP MẬT KHẨU THÀNH CÔNG....................................................................8
HÌNH 3.3: KHI NHẬP SAI MẬT KHẨU 3 LẦN..........................................................................9
HÌNH 4.1: MẠCH IN.............................................................................................................10
HÌNH 4.2: MẠCH THỰC TẾ..................................................................................................10


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AC

Alternating Current

DC

Direct Current

IC

Integrated Circuit

PIC

Programmable Interface Controller

LCD

Liquid crystal display

VDK

Vi điều khiển


ĐỒ ÁN 2
Trang 1/34

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Giới thiệu chung
 Hiện nay với cách mạng công nghiệp 4.0 đang hình thành và phát triển , đất
nước chúng ta đã và đang ứng dụng điều khiển thiết bị từ xa vào rất nhiều lĩnh
vực từ công nghiệp, nông nghiệp cho tới trong đời sống hằng ngày
v..v.Không chỉ giúp con người ngày càng chủ động hơn trong công việc mà
còn giảm bớt nguy hiểm,rủi ro, tiết kiệm thời gian, chi phí .
 Với kiến thức học được từ Trường Đại Học Tôn Đức Thắng, nay em xin giới
thiệu và trình bày sản phẩm khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi.
1.2 Mục đích đề tài
 Nhờ hướng phát triển đó chúng ta có thể sử dụng sóng Bluetooth để điều
khiển thiết bị tầm gần..
 Tăng sự tiện nghi,tiện dụng trong cuộc sống hằng ngày .
1.3 Yêu cầu và nhiệm vụ của đề tài
 Tự thiết kế mạch nguồn, không sử dụng adapter.
 Thiết kế và thi công hệ thống khóa cửa có các chức năng sau:
+ Bộ khóa có keypad nhập mật khẩu tại chỗ.
+ Có chức năng Bluetooth để người ngồi trong xe chọn mật khẩu mở cửa
không phải xuống xe.
+ Khóa có chức năng reset mật khẩu.
+ Processor dung PIC.

CHƯƠNG 2.
2.1 Thiết kế hệ thống

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi

THIẾT KẾ

ĐỒ ÁN 2
Trang 2/34

Nguồn

Bluetooth

Khối hiển
thị LCD

Vi điều
khiển PIC

Keypad

Đèn báo
hiệu

Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống
Khối nguồn: cấp nguồn 5VDC cho toàn mạch.
Khối Bluetooth: giao tiếp mạch với điện thoại.
Khối hiển thị LCD: nhận tín hiệu từ vi điều khiển và hiển thị.
Khối vi điều khiển PIC: tiếp nhận, xử lý thông tin và xuất thông tin ra các
khối.
Keypad: nhập số
Đèn báo hiệu: báo hiệu mở khóa thành công.
2.2 Thiết kế chi tiết
2.2.1 Khối nguồn

Hình 2.2 : Sơ đồ chi tiết của mạch nguồn

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 3/34

Mạch sử dụng IC LM7805 để giảm điện áp 12VDC sang 5VDC.

Hình 2.3 Sơ đồ chân của LM7805

Chân 1: ngõ vào DC.
Chấn 2: nối đất.
Chân 3: ngõ ra 5VDC.
Đầu tiên ta cấp nguồn 220V/AC qua máy biến áp để điều chỉnh về 12V/AC sau đó
ta cho đi qua cầu diode để chuyển dòng điện AC thành dòng điện 12V/DC . Tiếp
theo ta cho dòng điện 12V/DC qua cầu diode để có được dòng điện 5V/DC. Công
dụng của các tụ ở mạch nguồn này là để lọc phẳng tín hiệu cho mạch nguồn được
hoạt động ổn định .
2.2.2 Khối Bluetooth

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 4/34

Hình 2.4: Module Bluetooth.
 Là linh kiện dùng để kết nối với PIC 16F877A
 Có tốc độ 720 Kbps trong phạm vi 10m.

 Sử dụng băng tần 2,4 GHz.
 Các giao tiếp cao hơn như Bluetooth 5.0 có thể kết 40m – 60m tốc độ truyền
tải lên tới 2MBps.
 Chân VCC: để cấp nguồn có sử dụng nguồn từ 3.3V-5.6V.
 Chân GND: chân nối đất(GND).
 Chân Tx: gửi tín hiệu được nối với chân Rx trên PIC16F877A.
 Chân Rx: để nhận tín hiệu được nối với chân Tx trên PIC16F877A.
2.2.3 Khối LCD
LCD là thiết bị dùng để hiện thị được sử dụng công nghệ tinh thể lỏng. Trong
số tất cả các module LCD có sẵn trên thị trường, một trong những phổ biến nhất
được sử dụng là 16 × 2 LCD Module có thể hiển thị 32 ký tự ASCII trong 2 dòng (16
ký tự trong 1 dòng). Khác với các loại màn hình LCD thường được sử dụng là 20 ×
4 ký tự LCD, Nokia 5110 LCD module, 128 × 64 LCD hiển thị đồ họa và màn hình
TFT cảm ứng hiển thị màn hình LCD 2,4 inch. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm
hiểu làm thế nào để giao tiếp LCD với PIC.

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 5/34

Để thực hiện việc giao tiếp giữa LCD và PIC16f877a, cần chuẩn bị 1 LCD
kích thước 16x2 , 1 biến trở 10k Ohm (VR1).

Hình 2.5 : LCD 16x2 và chức năng của từng chân
2.2.4 Keypad
Bàn phím ma trận 4x4 hay còn có cái tên khác là bàn phím Hex. Bàn phím
hex là một ứng dụng rất quan trọng và phổ biến trong hệ thống nhúng, mã khóa ,
máy tính , hệ thống tự động , hay bất cứ một hệ thống gì yêu cầu ký tự , nhập số hay

mật

mã.

Cơ bản , bàn phím hex chỉ là sự sắp xếp có trình tự của 16
nút nhấn thành một ma trận 4x4. Bình thường sẽ được đánh dấu
từ 0 đến 9 , các chữ cái A, B, C, D, *, #. Có 8 dây kết nối cụ thể
tương ứng từ hàng 1 đến hàng 4 , cột 1 đến cột 4.

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 6/34

Hinh 2.5 : Sơ đồ cấu tạo và chức năng của keypad

2.2.5 Khối vi điều khiển PIC
Trên thị trường điện tử hiện nay có nhiều họ vi điều khiển khác nhau như
PIC, họ 8051… Vi điều khiển họ 8051 thường bị nhiễu do đó ít được sử dụng trong
công nghiệp và mạch thương mại. Bên cạnh đó , vi điều khiển PIC được tích hợp
nhiều tính năng và công năng hơn họ 8051 như ADC 10BIT, PWN 10BIT, EEPROM
256 BYTE… Nên em chọn PIC làm vi điều khiển cho mạch.
PIC được sử dụng tập lệnh RISC, với dòng PIC low-end (độ dài mã lệnh
12bit, ví dụ PIC 12Cxxx) và mid range ( độ dài mã lệnh 14 bit, ví dụ PIC16fxxx) tập
lệnh bao gồm khoản 35 lệnh, 70 lệnh đối với các dòng PIC high-end (độ dài mã lệnh
16bit, ví dụ PIC 18fxxx). Tập lệnh bao gồm các lệnh tính toán trên các thanh ghi, với
các hằng số, hoặc các vị trí bộ nhớ, cũng như có các điều kiện, lệnh nhảy/gọi hàm,
và các lệnh quay trở về, nó cũng có các tính năng phần cứng khác như ngắt hoặc chế
độ hoạt động tiết kiệm điện.

Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng,
nhưng ở đây có thể điểm qua một vài nét như sau:
-

8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harvard có sửa đổi.
FLASH và ROM có thể tùy chọn từ 256 byte đến 256 Kbyte
Các cổng xuất/nhập (I/O ports) ( mức logic thường từ 0V đến 5.5V, tương
ứng mức logic 0 và logic 1).
8/16 BIT timer

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 7/34

-

Công nghệ Nanowatt
Những chuẩn giao tiếp ngoại vi nối tiếp đồng bộ / không đồng bộ
USART, AUSART, EUSARTs.
Bộ chuyển đổi ADC Analog-to-digital converters, 10/12 bit.
Bộ so sánh điện áp (Voltage Comparators).
Các module Capture / Compare / PWM.
MSSP Peripheral dùng cho các giao tiếp I²C, SPI, I²S.
Bộ nhớ nội EEPROM – có thể ghi/xóa lên tới 1 triệu lần.
FLASH (dùng cho bộ nhớ chương trình) có thể ghi/xóa 10000 lần.
Module 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 bồ RF (PIC 16f639 va rfPIC).
KEELOQ mã hóa và giải mã.
DSP những tính năng xử lý tín hiệu số (dsPIC).

Các PORT của PIC16F877A lần lượt được đặt tên theo chữ cái là PORTA,
PORTB, PORTC, PORTD, PORTE, tương ứng với mỗi chân I/O ngoài chức năng
input và output logic còn tích hợp thêm nhiều tính năng khác như RX, TX cho
module USART, SDO, SDI, SCK, SS cho module SPI…

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 8/34

Hình 2.6 : Sơ đồ chân của PIC16F877A

2.2.6 Chương trình điều khiển trên smartphone
Ở đề tài này em sử dụng chương trình Inventor
Inventor là mộ ứng dụng web mã nguồn mở được cung cấp bởi google , Inventor
cho phép những người mới làm quen có thể lập trình máy tính để tạo ra các ứng
dụng cho hệ điều hành android .
Hơn nữa thay vì gõ từng câu lệnh để tạo ra 1 ứng dụng, chúng ta chỉ việc kéo và
thả các khối lệnh và ghép chúng lại với nhau để tạo ra 1 ứng dụng có thể chạy trên
các thiết bị android.
Qua đó người dùng có thể không cần quá am hiểu về kiến thức lập trình vẫn có
thể tạo ra được những ứng dụng đơn giản cho riêng mình mà mà không cần phải nhớ
cấu trức của các câu lệnh

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 9/34

Hình 2.7 Ứng dụng được viết bởi inventor

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 10/34

CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG
3.1 Khi cấp nguồn cho toàn hệ thống
Khi cấp nguồn

Hình 3.1 : Khi khởi động mạch

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 11/34

3.2 Khi nhập đúng mật khẩu
Khi mở khóa thành công, đèn led báo hiệu sáng.

Hình 3.2 Khi nhập mật khẩu thành công

3.3 Khi nhập sai mật khảu
Khi nhập mật khẩu sai 3 lần thì báo khóa vô hiệu hóa.

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 12/34

Hình 3.3 Khi nhập sai mật khẩu 3 lần

CHƯƠNG 4. THI CÔNG ĐỀ TÀI
4.1 Mạch in
Sơ đồ mạch in của hệ thống

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 13/34

Hình 4.1 : Sơ đồ mạch in

4.2 Mạch thực tế
Mạch thực tế sau khi đã hoàn thành

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi

ĐỒ ÁN 2
Trang 14/34

Hình 4.2: Mạch thực tế

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 15/34

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN
5.1 Kết luận
5.1.1 Ưu điểm
 Mạch hoạt động được ổn định
 Đáp ứng được các yêu cầu nhiệm vụ đề tài.
 Khả năng tương đối xa nếu dùng chuẩn Bluetooth
 Khả năng điều khiển thiết bị tương đối nhanh, có tính chính xác cao .
5.1.2 Nhược điểm
 Mạch chưa đáp ứng được thẩm mỹ thiết kế.
 Kết nối yếu khi khoảng cách xa
5.2 Hướng phát triển
 Có thể nâng cao dùng để điều khiển các thiết bị trong môi trường độc hại
hoặc nơi con người không thể tiếp cận được.
 Có thể sử dụng các giao tiếp khác thay thế: module sim hoặc wi-fi.

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi

ĐỒ ÁN 2
Trang 16/34

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1]

/>
[2]

/>
[3]

/>
[4]

/>
[5]

/>
[6]

voer.edu.vn

Tiếng Anh:
[7]

www.youtube.com

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi

ĐỒ ÁN 2
Trang 17/34

PHỤ LỤC
Lập trình (code)
#include <16f877a.h>
#FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT,
NOLVP, NOCPD, NOWRT
#use delay(clock=20000000)
#include <lcd.c>
#include <keypad.h>
#use rs232(baud=9600,xmit=pin_c6,rcv=pin_c7) // khai bao bluetooth
int a, b, c, d, p, i;
int e = 1, e3 = 1, e2 = 1;
int a2,a3,b2,b3,c2,c3,d2,d3;
int a1='6', b1='7', c1='8', d1='9';
char key,tam=0,dem=12, dem1=1, dem2=1;
int k,q;
int e1=0;
int z,x,n,m;
int error=0;
//-----------------------------------//
void ktdoipass2()
{
Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2

Trang 18/34

if(e3==1)
{
a3=phimnhan[tam-1];
}
if(e3==2)
{
b3=phimnhan[tam-1];
}
if(e3==3)
{
c3=phimnhan[tam-1];
}
if(e3==4)
{
d3=phimnhan[tam-1];
}
e3++;
}
//--------------------------------------//
void ktdoipass1()

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi


ĐỒ ÁN 2
Trang 19/34

{

if(e2==1)
{
a2=phimnhan[tam-1];
}
if(e2==2)
{
b2=phimnhan[tam-1];
}
if(e2==3)
{
c2=phimnhan[tam-1];
}
if(e2==4)
{
d2=phimnhan[tam-1];
}
e2++;
}
//--------------------------------------//

Khóa số thông minh cho cửa garage xe hơi