Tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của hệ thống để tạo ra hệ thống khóa cửa hoàn chỉnh

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI: “MƠ HÌNH HỆ THỐNG KHĨA CỬA THƠNG MINH ” GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:Th.s Phan Tròn SINH VIÊN: LÊ TRUNG PHONG MÃ SỐ SV: 1753020077 LỚP: ĐV2-K11 Thành phố Hồ Chí Minh – 05/2020 HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HK Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌ VÀ TÊN: LÊ TRUNG PHONG MSSV: 1753020077 LỚP: ĐV2-K11 NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Tên đồ án mơn học: “MƠ HÌNH HỆ THỐNG KHĨA CỬA THƠNG MINH” Nhiệm vụ đồ án mơn học: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống để tạo hệ thống khóa cửa hồn chỉnh Ngày giao đồ án môn học: 01/03/2020 Ngày nộp đồ án môn học: 26/07/2020 Họ tên cán hướng dẫn: Th.s Phan Trịn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng năm 2020 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:  Nội dung thực hiện:  Hình thức trình bày:  Tổng hợp kết quả: Điểm số: Điểm chữ: (Quy định thang điểm lấy điểm tròn theo quy định trường ) Tp HCM, ngày… tháng……năm…… Giáo viên hướng dẫn (Ký tên ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập làm đề tài trường Học viện Hàng Không Việt Nam với giúp đỡ quý thầy giảng viên hướng dẫn nhiều phía, thời gian thực báo cáo đồ án mơn học, nên báo cáo hồn thành thời gian quy định xin chân thành cám ơn đến:  Tất quý thầy cô Khoa Điện Tử - Viễn Thông Hàng Không giảng dạy kiến thức chuyên môn để em dùng làm sở thực tốt Đồ Án Môn Học  Đặc biệt, Th.S Phan Tròn – giảng viên hướng dẫn, nhiệt tình giúp đỡ, cho tơi lời dạy q báu giúp thực Đồ Án Môn Học  Tuy nhiên thời gian làm báo cáo có hạn nên báo cáo không mắc phải sai sót, tơi mong nhận góp ý thầy cô Tôi xin chân thành cám ơn! MỤC LỤ LỜI NÓI ĐẦU .6 PHẦN I TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN Chương GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu .7 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Kết cấu đề tài Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài 2.2 Các khái niệm lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu 2.2.1 Khái niệm RFID 2.2.2 Hệ thống RFID 2.2.3 Thẻ RFID 10 2.2.4 Reader 14 2.3 Các linh kiện sử dụng đề tài 17 2.3.1 Arduino Uno 17 2.3.1.1 Các thông số 19 2.3.1.2 Nguyên lý hoạt động 20 2.3.2 Module MFRC 522 .22 2.3.2.1 Giới thiệu 22 2.3.2.2 Kỹ thuật độ nhậy 22 2.3.2 Động servo 24 2.3.2.1 Giới thiệu 24 2.3.2.2 Thông số kỹ thuật 24 PHẦN II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ 26 Chương TÍNH TỐN VẦ THIÊT KẾ 26 3.1 Sơ đồ khối 26 3.2 Lưu đồ thuật toán 27 3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 28 3.4 Sơ đồ kết nối khối 29 3.4.1 Khối arduino .29 3.4.3.Khối servo 30 Chương THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ .31 4.1 Mạch thực tế .31 4.2 Kết kiểm thử mạch 32 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 5.1 Kết luận 33 5.1.1 Hiệu hoạt động mạch so với mục tiêu đề .33 5.1.2 Ưu điểm 33 5.1.3 Nhược điểm .33 5.2 Kiến nghị 33 Tài liệu tham khảo .34 Phụ lục .35 LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam nước đường đại hóa, cơng nghiệp hóa Và lĩnh vực đầu mở đường lĩnh vực kĩ thuật nói chung nghành điện tử nói riêng Trong nghành điện tử tự động hóa yếu tố hàng đầu quan tâm phát triển cơng ty cá nhân Tự động hóa giúp tăng suất chất lượng sản phẩm cách loại bỏ can thiệp người hay làm cho sống ngày trở nên tiện nghi dễ dàng Vì thế, tơi chọn đề tài “MƠ HÌNH HỆ THỐNG KHĨA CỬA THƠNG MINH” ứng dụng tự động hóa để tăng suất cho cơng việc PHẦN I TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN Chương GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài Ngày nay,đất nước ngày phát triển, kéo theo đời sống cở sở hạ tầng người dân nâng cao Việc áp dụng cơng nghệ tự động hóa cần thiết Do tơi chọn đề tài đóng mở cửa tự động dùng RFID 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu chọn đề tài thiết kế mơ hình đóng mở cửa tự động Hệ thống lập trình vi điều khiển Qua giảm thiểu bất tiện hàng ngày 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Tìm hiểu RFID - Arduino Uno, RFID-MFRC522 Phạm vi nghiên cứu: Dùng phương pháp truyền, lưu xếp liệu từ Arduino 1.4 Phương pháp nghiên cứu Trong thời gian học tập, làm việc trường tơi tích lũy kiến thức vơ hữu ích, đem vào ứng dụng nghiên cứu đề tài.Ngồi q trình làm việc tơi tham khảo ý kiến giảng viên hướng dẫn, sách báo, internet.Từ nắm rõ nguyên lý hoạt động module đề tài 1.5 Kết cấu đề tài Đề tài gồm chương:  Chương 1: Giới thiệu sơ lược đề tài  Chương 2: Tìm hiểu đưa khái niệm lý thuyết vấn đề nghiên cứu, linh kiện sử dụng đề tài  Chương 3: Tính tốn thiết kế để chọn thiết bị linh kiện  Chương 4: Thi công vầ kết đạt  Chương 5: Nêu ưu nhược điểm hệ thống hướng phát triển cho đề tài Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài  Ứng dụng RFID lĩnh vực an ninh  Ứng dụng RFID lĩnh vực thư viện  Ứng dụng RFID quản lý bảo quản tài sản  Ứng dụng RFID y tế, giáo dục, vui chơi giải trí 2.2 Các khái niệm lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu 2.2.1 Khái niệm RFID RFID (Radio Frequency Identification) công nghệ xác nhận liệu đối tượng sóng vơ tuyến để nhận dạng, theo dõi lưu thông tin thẻ (Tag) Reader quét liệu thẻ gửi thông tin đến sở liệu lưu trữ liệu thẻ Kỹ thuật RFID có liên quan đến hệ thống không dây cho phép thiết bị đọc thông tin chứa chip không tiếp xúc trực tiếp khoảng cách xa mà không thực giao tiếp vật lý yêu cầu nhìn thấy hai Nó cho ta phương pháp truyền nhận liệu từ điểm đến điểm khác Dạng đơn giản sử dụng hệ thống RFID bị động làm việc sau: RFID reader truyền tín hiệu tần số vơ tuyến điện từ qua antenna đến chip không tiếp xúc Reader nhận thông tin trở lại từ chip gửi đến máy tính điều khiển đầu đọc xử lý thơng tin tìm từ chip Các chip khơng tiếp xúc, khơng tích điện, chúng hoạt động cách sử dụng lượng chúng nhận từ tín hiệu gửi reader Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây dải tần sóng vơ tuyến để truyền liệu từ thẻ đến reader.Thẻ đính kèm gắn vào đối tượng nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp pallet 2.2.2 Hệ thống RFID Hệ thống RFID liên hệ gần với thẻ thông minh.Cũng hệ thống thẻ thông minh, liệu lưu trữ thiết bị mang liệu điện tử phát đáp.Tuy nhiên, không giống thẻ thông minh, lượng cung cấp cho thiết 2.3.2 Động servo 2.3.2.1 Giới thiệu Servo dạng động điện đặc biệt.Không giống động thông thường cắm điện vào quay liên tục, servo quay điều khiển (bằng xung ppm) với góc quay nằm khoảng từ o - 180o.Động servo thiết kế hệ thống hồi tiếp vòng kín.Tín hiệu động nối với mạch điều khiển.Khi động quay, vận tốc vị trí hồi tiếp mạch điều khiển Nếu có bầt kỳ lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt điểm xác.Các động servo điều khiển liên lạc vô tuyến gọi động servo RC (radio-controlled) 2.3.2.2 Thông số kỹ thuật Khối lượng : 9g Kích thước: 22.2x11.8.32 mm Momen xoắn: 1.8kg/cm Tốc độ hoạt động: 60 độ 0.1 giây Điện áp hoạt động: 4.8V(~5V) Nhiệt độ hoạt động: ºC – 55 ºC 23 Hình 2.10: Động servo SG90 24 PHẦN II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ Chương TÍNH TỐN VẦ THIÊT KẾ 3.1 Sơ đồ khối Hình 3.1: Sơ đồ khối tồn mạch 25 3.2 Lưu đồ thuật tốn Hình 3.2: Lưu đồ giải thuật cho mạch 26 3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý 27 3.4 Sơ đồ kết nối khối 3.4.1 Khối arduino Hình 3.4: Kết nối arduino 3.4.2 Khối RFID Hình 3.5 Kết nối RFID 28 3.4.3.Khối servo Hình 3.6: Kết nối servo 29 Chương THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ 4.1 Mạch thực tế Hình 4.1: Mạch thực tế 30 4.2 Kết kiểm thử mạch - Hệ thống nhận thẻ theo yêu cầu đề - Mạch chạy ổn định 31 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương Kết luận kiến nghị 5.1.Kết luận 5.1.1 Hiệu hoạt động mạch so với mục tiêu đề Mạch hoạt động theo mục tiều đề 5.1.2 Ưu điểm  Hệ thống đơn giản, rẻ ổn định  Hệ thống khóa cửa tự động Arduino cảm biến RFID hệ thống gần với thực tế áp dụng rộng rãi nhiều nơi trường học, công ty, nhà máy,… Hệ thống giúp ta tự động hóa phần cơng việc, giảm thời gian hao phí tăng suất cơng việc 5.1.3 Nhược điểm  Hệ thống cịn sử dụng kết nối có dây để giao tiếp với máy tính  Gây khó khăn lắp đặt 5.2 Kiến nghị  Hệ thống khóa cửa thơng minh RFID mật nhỏ gọn tiện lợi ta áp dụng vào sống phục vụ cho yêu cầu điểm danh, chấm công bảo mật  Sau trình làm đề tài, em nhận thấy đề tài hay có nhiều ứng dụng đời sống công nghiệp  Trong thực tế người ta thường sử dụng kết nối không dây để lắp đặt linh hoạt dễ dàng 32 Tài liệu tham khảo Chương trình điều khiển Arduino http://arduino.vn/reference/howto, ngày 31 tháng năm 2020 Ths Phạm Quốc Phương(2016) ,Giáo trình Kỹ thuật vi xử lý,Học viện hàng không Việt Nam Lê Tiến Thường (2000), Giáo trình mạch điện tử 2, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM Giáo trình điện tử 1&2, NXB Đai Học Sư Phạm Kĩ Thuật TPHCM Giáo trình kĩ thuật số, NXB Đai Học Sư Phạm Kĩ Thuật TPHCM 33 Phụ lục #include #include #include #define SS_PIN 10 #define RST_PIN Servo myservo; RFID rfid(SS_PIN, RST_PIN); unsigned char reading_card[5]; unsigned char master[5] = { 131, 248, 226, 26, 131 }; unsigned char slave[5] = { 107, 194, 188, 27, 14 }; unsigned char i, j,k; void setup() { myservo.attach(8); Serial.begin(9600); SPI.begin(); rfid.init(); myservo.write(30); } void loop() { if (rfid.isCard()) 34 if (rfid.readCardSerial()) { for (i = 0; i < 5; i++) { reading_card[i] = rfid.serNum[i]; } for(i=0;i