Thiết kế hệ thống điểm danh sinh viên dùng công nghệ RFID

CHƯƠNG TỔNG QUAN Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Thế giới ngày với phát triển bùng nổ khoa học kỹ thuật đem lại nhiều tiện ích thiết thực cho sống người Các công nghệ đời để đáp ứng nhu cầu ngày cao người lĩnh vực RFID, … Trong cơng nghệ RFID (Radio Frequency Identification) phát triển gần vô hạn, công nghệ RFID thật tạo bước đột phá khoa học Hiện nay, số lượng sinh viên khóa học trường ta lớn việc điểm danh sinh viên cách truyền thống gây thời gian sai sót việc tổng hợp danh sách để đánh giá chuyên cần Nhận thấy cần thiết việc ứng dụng công nghệ thông tin công nghệ RFID vào việc hỗ trợ giáo viên điểm danh, nhóm chúng em thực đề tài: “Thiết kế hệ thống điểm danh sinh viên ” Đề tài kết hợp công nghệ RFID thiết bị di động để thiết kế hệ thống linh hoạt giúp giảng viên tiết kiệm thời gian việc điểm danh, t Đồng thời giúp sinh viên để có điều chỉnh hợp lý Từ giúp việc giảng dạy học tập hiệu Một số đề tài nghiên cứu vấn đề như: “Xây dựng hệ thống hổ trợ điểm danh sinh viên”[3], “Ứng dụng công nghệ RFID vào quản lý học sinh”[4] Đặc điểm đề tài thiết bị điểm danh đặt cố định giao tiếp với máy tính để cập nhật liệu Do việc xây Hệ thống chúng em xây dựng việc quản lý thực điện thoại giảng viên Từ việc điểm danh linh động theo ý muốn giảng viên.Vì hệ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP CHƯƠNG TỔNG QUAN thống không cần cố định nên việc dễ dàng 1.2 Đồ án nguyên cứu thực nhằm áp dụng kiến thức học để tạo hệ thống có điểm danh sinh viên tự động Đồ án thực nhằm mục đích tạo hệ thống giúp giảng viên quản lý việc điểm danh sinh viên, thống kê đưa kết để cuối kì giảng viên đánh giá tình trạng chun cần sinh viên Đồng thời giúp sinh viên theo dõi tình trạng chun cần thân 1.3 NỘI DUNG 1: P RFID RC522 NỘI DU HC05 NỘI DU NỘI DU Bluetooth NỘI DU NỘI DU 1.4 Ứng dụng viết cho giảng viên sinh viên theo học khóa học giảng viên BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP CHƯƠNG TỔNG QUAN Hệ thống điểm danh theo thẻ khơng xác định xác chủ thẻ điểm danh hay không BỐ CỤC 1.5 Chương 1: Tổng Quan Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 3: Chương 4: Thi Công Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét Đánh Giá Chương 6: Kết Luận Hướng Phát Triển Chương 1: Tổng quan Chương trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, giới hạn thông số bố cục đồ án Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 3: Chương 4: Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét Đánh Giá BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG TỔNG QUAN Chương t luận BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ RFID 2.1.1 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 [1] Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thơng khơng dây dải tần sóng vơ tuyến để truyền liệu từ thẻ đến Reader Thẻ đính kèm gắn vào đối tượng nhận dạng chằng hạn sản phẩm, hộp sách… Dạng đơn giản sử dụng hệ thống RFID bị động làm việc sau: reader truyền tín hiệu tần số vơ tuyến điện từ qua anten đến chip Reader nhận thơng tin trở lại từ chip gửi đến máy tính điều khiển đầu đọc xử lý thông tin lấy từ chip Các chip không tiếp xúc khơng tích điện, chúng hoạt động cách sử dụng lượng nhận từ tín hiệu gửi reader 2.1.2 Các thành phần hệ thống RFID Một hệ thống RFID tập hợp thành phần mà thực thi giải pháp RFID Một hệ thống RFID bao gồm thành phần sau [1]: Tag: phận quan trọng cấu thành lên hệ thống RFID sử dụng tất hệ thống RFID Reader: thành phần bắt buộc để truy vấn thẻ Reader anten: thành phần bắt buộc Một vài reader hành ngày có sẵn anten Mạch điều khiển (Controller): thành phần bắt buộc Tuy nhiên, hầu hết reader có thành phần gắn liền với chúng Cảm biến (sensor), cấu chấp hành (actuator) bảng tín hiệu điện báo (annunciator): thành phần hỗ trợ nhập xuất hệ thống Máy chủ hệ thống phần mềm: Về mặt lý thuyết, hệ thống RFID hoạt động độc lập khơng có thành phần Thực tế, hệ thống RFID gần khơng có ý nghĩa khơng có thành phần BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP Cơ sở hạ tầng truyền thơng: thành phần bắt buộc, tập gồm hai mạng có dây khơng dây phận kết nối để kết nối thành phần liệt kê với để chúng truyền với hiệu Sơ đồ khối hệ thống RFID Hình 2.2 Các thành phần hệ thống RFID a Thẻ RFID ( Tag ) Thẻ RFID thiết bị lưu trữ truyền liệu đến reader môi trường không tiếp xúc sóng vơ tuyến Tag RFID mang liệu vật, sản phẩm (item) gắn lên sản phẩm Mỗi tag có phận lưu trữ liệu bên cách giao tiếp với liệu BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP Phân loại thẻ RFID Các tag RFID phân loại theo hai phương pháp khác Dựa việc tag có chứa nguồn cung cấp gắn bên cung cấp reader:  Thụ động (Passive)  Tích cực (Active)  Bán tích cực (Semi-active, bán thụ động semi-passive) TAG thụ động Loại tag khơng có nguồn bên trong, sử dụng nguồn nhận từ reader để hoạt động truyền liệu lưu trữ cho reader Tag thụ động có cấu trúc đơn giản khơng có thành phần động Đối với loại tag này, tag reader truyền thơng với reader truyền trước đến tag Cho nên bắt buộc phải c reader để tag truyền liệu Tag thụ động bao gồm thành phần sau:  Vi mạch (microchip)  Anten Các thành phần Tag thụ động Một vi mạch thẻ thụ động bao gồm khối hình vẽ đây: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Những thành phần vi mạch  Bộ chỉnh lưu (power control/rectifier): chuyển nguồn AC từ tín hiệu anten reader thành nguồn DC Chính nguồn điện chiều cung cấp lượng tới thành phần khác vi mạch  Bộ tách xung (Clock extractor): tách tín hiệu xung từ tín hiệu anten reader  Bộ điều chế (Modulator): điều chế tín hiệu nhận từ reader Đáp ứng tag nhúng tín hiệu điều chế sau truyền trở lại reader  Đơn vị luận lý (Logic unit): chịu trách nhiệm cung cấp giao thức truyền tag reader  Bộ nhớ vi mạch (memory): dùng lưu trữ liệu Bộ nhớ thường phân đoạn (gồm vài block field) Ở ta cần ý đến thuật ngữ addressability, nghĩa khả đánh địa (đọc ghi) vị trí nhớ riêng lẻ vi mạch tag Một khối nhớ thẻ lưu trữ nhiều kiểu liệu khác nhau, chẳng hạn phần đối tượng liệu sử dụng để nhận dạng thẻ, bit kiểm tra tổng (ví dụ, cyclic redundancy check [CRC]) để kiểm tra độ xác liệu truyền, ) TAG tích cực BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP Thẻ tích cực có nguồn lượng bên (chẳng hạn pin, nguồn lượng khác sử dụng nguồn lượng mặt trời) điện tử học để thực thi nhiệm vụ chuyên dụng Thẻ tích cực sử dụng nguồn lượng bên để truyên liệu cho reader Điện tử học bên gồm vi mạch, cảm biến cổng vào/ra cấp nguồn lượng bên Đối với loại thẻ này, q trình truyền thẻ reader, thẻ ln truyền trước, đến reader Vì diện reader không cần thiết cho việc truyền liệu nên thẻ tích cực phát liệu cho vùng lân cận thâm chí trường hợp khơng có reader nơi Tag tích cực bao gồm thành phần sau:  Vi mạch (microchip) : cấu tạo chức giống với tag thụ động kích thước vi xử lý khả lớn  Anten : Nó dạng module RF truyền tín hiệu Tag nhận tín hiệu reader tương ứng  Nguồn lượng bên tag : Tất thẻ tích cực có mang nguồn lượng (ví dụ, có pin nhỏ kèm theo) để cung cấp lượng tới thành phần điện tử để thực truyền liệu Một nhân tố định độ bền pin tốc độ truyền liệu thẻ Ngoài ra, cảm biến nằm bảng mạch thẻ xử lý tiêu thụ lượng góp phần làm cho tuổi thọ pin ngắn  Các thành phần điện tử : Các thành phần điện tử nằm bảng mạch thẻ cho phép thẻ hoạt động phát tín hiệu (transmitter), tùy theo lựa chọn cụ thể mà thực chức đặc biệt chẳng hạn việc tính tốn, hoạt động cảm biến, Ta cần ý số chức tăng nên kích thước vật lý phần tăng lên, kích thước thẻ tăng lên TAG bán tích cực BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP Tag bán tích cực có nguồn lượng bên (chẳng hạn pin) điện tử học bên để thực thi nhiệm vụ chuyên dụng Nguồn bên cung cấp lượng cho tag hoạt động Tuy nhiên trình truyền liệu, tag bán tích cực sử dụng nguồn từ reader Phân loại thẻ RFID dựa khả hỗ trợ ghi chép liệu TAG read only (RO) Thẻ RO lập trình (tức ghi liệu lên thẻ RO) lần Dữ liệu lưu vào thẻ xí nghiệp lúc sản xuất Nhà sản xuất loại thẻ đưa liệu lên thẻ người sử dụng thẻ điều chỉnh Loại thẻ tốt ứng dụng nhỏ mà không thực tế quy mô sản xuất lớn liệu thẻ cần làm theo yêu cầu khách hàng dựa ứng dụng Loại thẻ sử dụng ứng dụng kinh doanh hàng không nhỏ TAG write once, read many (WORM) Thẻ WORM ghi liệu lần, mà thường khơng phải ghi nhà sản xuất mà người sử dụng thẻ lúc thẻ cần ghi Tuy nhiên thực tế ghi vài lần (khoảng 100 lần), ghi số lần cho phép, thẻ bị phá hỏng vĩnh viễn Thẻ WORM gọi Field Programmable, loại thẻ có giá hiệu suất tốt, có an tồn liệu loại thẻ phổ biến lĩnh vực kinh doanh ngày TAG read write (RW) Thẻ RW ghi liệu nhiều lần, khoảng từ 10.000 đến 100.000 lần Việc đem lại lợi ích lớn liệu ghi reader thẻ (nếu thẻ tích cực) Thẻ RW gồm thiết bị nhớ Flash FRAM để lưu liệu Thẻ RW gọi Field Programmable Reprogrammable (lập trình lại) Sự an toàn liệu thách thức thẻ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 10 CHƯƠNG a b c 4.5.2 Quy trình thao tác BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 85 CHƯƠNG Quy BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 86 CHƯƠNG BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 87 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Chương KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.1 - - a b c a b c 5.1.2 Android - BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 88 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ RFID - da BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 89 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.5 5.6 5.7 Thơng tin sinh viên BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 90 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.8 5.9 5.10 5.11 5.1.3 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 91 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 92 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.2 - - - - Ứng dụng đơi bị treo cấu hình điện thoại khác - Bảng 5.1 Bảng so sánh mục tiêu kết qu c 85% viên 80% 90% BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 93 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 85% phụ thuộc vào 80% BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 94 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN 6.1 - - Tuy nhiên hệ thống số hạn chế như: - 6.2 - - BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP nh 95 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN [1] Nguyễn Văn Hiệp, Giáo trình: Cơng Nghệ Nhận Dạng Bằng Sóng Vơ Tuyến, Xuất bản ĐH Quốc Gia, Tp.HCM, 2014 [2] Nguyễn Văn Hiệp, Đinh Quang Hiệp, Giáo trình :Lập Trình Android Cơ Bản, Xuất bản ĐH Quốc Gia, Tp.HCM, 2015 Đồ án tham khảo: [3] Nguyễn Thị Hà, Xây Dựng Hệ Thống Hỗ Trợ Điểm Danh Sinh Viên, Đồ án tốt nghiệp trường ĐH DL HẢI PHÒNG, 2012 [4] Nguyễn Tấn Lợi, Nguyễn Trung Nhân, Ứng Dụng Công Nghệ RFID Vào Quản Lý Học Sinh, Đồ Án Tốt Nghiệp, trường CĐ KT Cao Thắng, 2013 Website tham khảo: [5] Bluetooth | Android Developers https://developer.android.com [6] Database | Android Developers https://developer.android.com [7] Documentation | Firebase https://firebase.google.com/ [8] Mifare MFRC522 | Arduino http://playground.arduino.cc/ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 96 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN #include #include #define SS_PIN 10 #define RST_PIN char state; int i; int tt; RFID rfid(SS_PIN, RST_PIN); int serNum0; int serNum1; int serNum2; int serNum3; int serNum4; void setup() { pinMode(3, OUTPUT); pinMode(2, OUTPUT); Serial.begin(9600); SPI.begin(); rfid.init(); } void loop() { if(Serial.available() > 0){ state = Serial.read(); if(state =='1'){ tt=1; digitalWrite(2, HIGH); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 97 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN } } while ( tt==1){ if(Serial.available() > 0){ state = Serial.read(); if(state =='0'){ digitalWrite(2, LOW); tt=0; break; } if(state =='2'){ digitalWrite(3, HIGH); delay(100); digitalWrite(3, LOW); } else if(state =='3'){ for(i=0;i