Nghiên cứu xây dựng thiết bị quản lý phòng nghiên cứu sinh viên khoa điện tử

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG Tên đề tài Nghiên cứu xây dựng thiết bị quản lí phòng[.]

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng thiết bị quản lí phịng nghiên cứu sinh viên khoa Điện tử Mã số đề tài: 192 ĐT04 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Phước Nguyên Đơn vị thực hiện: Khoa Công Nghệ Điện Tử TP Hồ Chí Minh tháng 8/2020 LỜI CẢM ƠN Chúng xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh tài trợ kinh phí tạo điều kiện để chúng tơi hồn thành đề tài Đồng thời chúng tơi xin cảm ơn phịng Quản Lý Khoa Học & Hợp Tác Quốc Tế, khoa Công Nghệ Điện Tử giúp đỡ hỗ trợ chúng tơi suốt q trình thực đề tài Nhóm tác giả MỤC LỤC   PHẦN I THƠNG TIN CHUNG 1  I Thông tin tổng quát 1  II Kết nghiên cứu 1  1.  Đặt vấn đề 1  2.  Mục tiêu 2  3.  Phương pháp nghiên cứu 2  4.  Tổng kết kết nghiên cứu 2  5.  Đánh giá kết đạt kết luận 3  6.  Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng Anh) 3  III Sản phẩm đề tài, công bố kết đào tạo 5  IV Tình hình sử dụng kinh phí 5  V Kiến nghị 6  VI Phụ lục sản phẩm 6  PHẦN II BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 7  I Tổng quan 7  1.1 Tính cấp thiết đề tài 7  1.2 Mục tiêu, đối tượng phương pháp nghiên cứu 8  1.3 Nội dung nghiên cứu 10  II Thiết kế đọc thẻ RFID 10  2.1 Tổng quan công nghệ RFID Module RC522 10  2.2 Giới thiệu board Arduino Nano công cụ Arduino IDE 15  2.3 Phân tích thiết kế sơ đồ khối đọc thẻ RFID 17  2.4 Phân tích thiết kế sơ dồ nguyên lí mạch in 19  2.5.Phân tích thiết kế chương trình cho board Arduino Nano 20  III Thiết kế ứng dụng quản lí phịng nghiên cứu sinh viên khoa Công nghệ Điện tử 20  3.1 Giới thiệu tảng Winforms 20  3.2 Danh sách câu hỏi để làm rõ yêu cầu ứng dụng 21  3.3 Đặt tả yêu cầu ứng dụng 23  3.4 Mô tả sử dụng ứng dụng 33  IV Thiết kế Web dịch vụ cung cấp API cho phần mềm quản lí 37  4.1 Giới thiệu tảng Node.js máy tính nhúng Raspberry Pi 37  4.2 API RESTful Webservice 38  4.3 Deloy API lên mơi trường máy tính nhúng Raspberry Pi 40  V Kết luận kiến nghị 41  5.1 Kết đạt 41  5.2 Hướng phát triển đề tài 42  TÀI LIỆU THAM KHẢO 43  PHẦN III PHỤ LỤC ĐÍNH KÈM 44  DANH MỤC HÌNH Hình Sơ đồ phân cấp chức ứng dụng Error! Bookmark not defined.  Hình Phịng nghiên cứu sinh viên khoa Công nghệ Điện tử 7  Hình Thành phần hệ thống RFID 11  Hình Kết nối phận hệ thống RFID 12  Hình Mơ tả phương thức làm việc hệ thống RFID 13  Hình Module RFID RC522 14  Hình Sơ đồ nguyên lí module RC522 15  Hình Bo mạch Arduino Nano 16  Hình Sơ đồ nguyên lí bo Arduino Nano 17  Hình 10 Sơ đồ khối đọc thẻ RFID 18  Hình 11 Sơ đồ nguyên lí đọc thẻ RFID 19  Hình 12 Lưu đồ giải thuật hoạt động đọc thẻ RFID 20  Hình 13 Phân cấp lớp framework Winform 21  Hình 14 Giao diện đăng nhập phần mềm quản lí 33  Hình 15 Giao diện phần mềm quản lí 34  Hình 16 Khung hiển thị thông tin sinh viên check IN-OUT 34  Hình 17 Bảng hiển thị danh sách sinh viên hoạt động phòng 35  Hình 18 Bảng hiển thị danh sách lịch sử sinh viên vào, phòng 35  Hình 19 Giao diện để quản lí sinh viên 35  Hình 20 Giao diện quản lí thiết bị 36  Hình 21 Giao diện quản lí mượn trả thiết bị 37  DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thông số kĩ thuật bo mạch Arduino Nano 17  Bảng 2: Kết nối bo Arduino Nano với module RC522 19  Bảng 3: Danh sách câu hỏi để làm rõ yêu cầu ứng dụng 23  Bảng 4: Danh sách user case mô tả 24  Bảng 5: Mô tả user case đăng nhập 25  Bảng 6: Mô tả user case kết nối COM Port 26  Bảng 7: Mô tả user case check In-Out sinh viên 27  Bảng 8: Mô tả user case thêm thông tin sinh viên 28  Bảng 9: Mô tả user case sửa thông tin sinh viên 28  Bảng 10: Mơ tả user case xóa thơng tin sinh viên 29  Bảng 11: Mô tả user case thêm thông tin thiết bị 30  Bảng 12: Mô tả user case sửa thông tin thiết bị 31  Bảng 13: Mơ tả user case xóa thơng tin thiết bị 31  Bảng 14: Mô tả user case mượn thiết bị 32  Bảng 15: Mô tả user case trả thiết bị 33  PHẦN I THÔNG TIN CHUNG I Thông tin tổng quát 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng thiết bị quản lí phịng nghiên cứu sinh viên khoa Điện tử 1.2 Mã số: 192.ĐT04 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT Họ tên (học hàm, học vị) Đơn vị cơng tác Vai trị thực đề tài Nguyễn phước Nguyên Khoa CN Điện Tử Chủ nhiệm Huỳnh Gia Bôi Khoa CN Điện Tử Thành viên Trần Thị Tuyết Trinh Khoa CN Điện Tử Thành viên 1.4 Đơn vị chủ trì: Khoa Cơng Nghệ Điện Tử 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 01 năm 2019 đến tháng 12 năm 2019 1.5.2 Gia hạn (nếu có): 06 tháng 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng 01 năm 2019 đến tháng 06 năm 2020 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): khơng có thay đổi 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: 10 triệu đồng II Kết nghiên cứu Đặt vấn đề Hiện nay, có nhiều mơ hình phịng LAB phục vụ cho sinh viên nghiên cứu khoa học kĩ thuật, nhằm đáp ứng nhu cầu Khoa Cơng nghệ Điện tử thành lập phòng “Nghiên cứu học tập dành cho sinh viên” Phịng hoạt dộng dựa dựa mơ hình Innovation Maker Space khu Công Nghệ Cao – Quận – TPHCM Phịng có khơng gian thỏa mái đầy đủ trang thiết bị để thực hành nghiên cứu Nhưng phòng vừa thành lập việc hoạt động chưa ổn định, nên gặp khó khăn việc quản lí - Hoạt động phịng quản lí thủ cơng (ghi chép sơ bộ) - Quản lý sinh viên vào hoạt động phịng thời gian, khơng hiệu Quản lý thiết bị chưa kiểm sốt số lượng, tình trạng thiết bị, hay mát Từ lý nêu trên, việc xây dựng hệ thống quản lí thành viên, quản lí thiết bị thực cần thiết Đề tài xây dựng hệ thống quản lí để giải vấn đề nêu Mục tiêu Đề tài xây dựng hệ thống quản lý cho phòng nghiên cứu khoa Điện tử Sẽ có hai chức quản lý thành viên quản lý trang thiết bị Cụ thể: - - Việc quản lý thành viên thực cách cung cấp cho sinh viên đăng ký sử dụng phòng nghiên cứu thẻ RFID lưu lại thông tin đăng ký hệ thống, riêng sinh viên khóa 14 trở sau sử dụng thẻ sinh viên để để đăng kí thẻ thuộc loại thẻ RFID Mỗi lần sinh viên vào phòng nghiên cứu quét thẻ để lưu lại liệu hoạt động sinh viên (thời gian hoạt động, mượn/trả trang thiết bị) Quản lý trang thiết bị nhập liệu phần mềm quản lý (số lượng, tình trạng, nhập thiết bị, mượn/trả thiết bị) Phương pháp nghiên cứu  Sử dụng phương pháp tham khảo tài liệu board mạch Arduino Nano module đọc thẻ RFID RC522 Sử dụng công cụ Arduino IDE để viết chương trình cho board Arduino Nano đọc mã thẻ RFID giao tiếp với máy tính  Sử dụng cơng cụ Visua Studio cơng nghệ Winform để thiết kế viết chương trình phần mềm quản lí hoạt động động hệ điều hành Window  Sử dụng công nghệ Webserver tảng Node.js để thiết kế web dịch vụ cung cấp API giúp thao tác phần mềm Winform hệ quản trị sở liệu NoSQL MongoDB mơi trường máy tính nhúng Raspberry Pi Tổng kết kết nghiên cứu Các kết đề tài thể nội dung sau đây:  Kết thứ 1: Thiết bị đầu đọc thẻ RFID giao tiếp với máy tính Thiết bị thiết kế tích hợp bao gồm bo mạch điều khiển, module đọc thẻ RFID cổng dây kết nối đến máy tính Bo mạch điều khiển sử dụng vi điều khiển Atmega 328 làm vi điều khiển Vi điều khiển giao tiếp với module đọc thẻ RFID RC522 để đọc mã thẻ RFID Các phận để thơng báo qt thẻ gồm có đèn led, buzzer Thiết bị giao tiếp với máy tính sợi cáp USB  Kết thứ 2: Chương trình cho bọc thẻ RFID Chương trình viết phần mềm Arduino IDE nạp cho vi điều khiển để đáp ứng hoạt động đọc thẻ RFID Chương trình có tác vụ như: Xử lí liệu có thẻ quét, gởi liệu đến phần mềm máy tính, điều khiển thiết bị thông báo đèn led, buzzer  Kết thứ 3: Phần mềm ứng dụng quản lí phịng nghiên cứu sinh viên khoa Điện tử, hoạt động hệ Điều hành Window - Phần giao diện ứng dụng: Phần ứng dụng phần mềm có hai chức quản lí sinh viên quản lí trang thiết bị - Phần server: Web dịch vụ cung cấp API quản lý sinh viên quản lý trang thiết bị, lưu trữ liệu vào sở liệu MongoDB Đánh giá kết đạt kết luận Các kết đạt đề tài từ sản phẩm phần cứng, chương trình máy tính đáp ứng đầy đủ theo yêu cầu đặt thuyết minh đề tài hợp đồng nghiên cứu Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng Anh) Tóm tắt: Ngày nay, cơng nghệ nghiên cứu áp dụng việc quản lí để hiệu dễ dàng Đề tài áp dụng công nghệ RFID nghiên cứu công nghệ tao phần mềm quản để giải vấn đề cụ thể quản lí phịng nghiên cứu sinh viên khoa công nghệ Điện tử Đề tài cung cấp giải pháp quản lí gồm phần cứng phần mềm thiết bị đọc thẻ RFID phần mềm quản lí hệ điều hành Window Đề tài ứng dụng vận hành quản lí cho phịng nghiên cứu sinh viên khoa Công nghệ Điện tử Abstract: Today, technology is researched and applied in management to be more effective and easier This topic has applied RFID technology as well as researching technologies to create management software to solve a specific problem that is the management of the student department of electronic technology department This topic has provided management solutions including hardware and software that are RFID card readers and management software on Windows operating systems The project has been applied to operate and manage for the student room of the Department of Electronics Technology ... phòng nghiên cứu khoa Điện tử Sẽ có hai chức quản lý thành viên quản lý trang thiết bị Cụ thể: - - Việc quản lý thành viên thực cách cung cấp cho sinh viên đăng ký sử dụng phòng nghiên cứu thẻ... phòng nghiên cứu khoa Điện tử Sẽ có hai chức quản lý thành viên quản lý trang thiết bị Cụ thể: - Việc quản lý thành viên thực cách cung cấp cho sinh viên đăng ký sử dụng phòng nghiên cứu thẻ RFID... Từ lý nêu trên, việc xây dựng hệ thống quản lí thành viên, quản lí thiết bị thực cần thiết Đề tài xây dựng hệ thống quản lí để giải vấn đề nêu Mục tiêu Đề tài xây dựng hệ thống quản lý cho phòng