Tổng quan về hệ thống
Giới thiệu chung
1.1.1: Lịch sử phát triển sóng vô tuyến
Công nghệ sóng vô tuyến đã được ứng dụng trong thương mại từ những năm 1970 và hiện nay trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày Nó xuất hiện trong nhiều thiết bị như chìa khóa xe hơi, thẻ lệ phí quốc lộ và thẻ truy cập an toàn Công nghệ này đặc biệt hữu ích trong các tình huống mà việc sử dụng mã vạch để đánh nhãn hàng hóa không khả thi hoặc không hiệu quả.
Kỹ thuật sóng vô tuyến, bắt nguồn từ thời kỳ chiến tranh thế giới thứ II, đã được phát triển mạnh mẽ trong những năm qua Trong thời gian này, sóng radio được sử dụng để phân biệt máy bay của đồng minh và kẻ thù Sự nghiên cứu và phát triển kỹ thuật radio đã mở rộng sang các hoạt động thương mại từ thập niên 1960, với sự tiến bộ rõ rệt vào những năm 1970 nhờ vào sự hợp tác của các công ty, học viện và chính phủ Mỹ Đặc biệt, công nghệ mới cho phép sử dụng các thẻ không cần nhìn thấy để đọc mã vạch nhanh chóng và từ xa Công nghệ sóng vô tuyến đang ngày càng được cải tiến, dựa trên nền tảng của các công nghệ mới phát triển.
Hiện nay, công nghệ sóng vô tuyến đã có những bước tiến mới, nhưng việc áp dụng thực tế trong các ngành và quy trình sản xuất vẫn đưa ra nhiều cơ hội hấp dẫn hơn.
Hình 1.1: Ứng dụng của sóng vô tuyến trong cuộc sống.
Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) cho phép nhận dạng đối tượng qua sóng vô tuyến, giúp đọc thông tin từ chip ở khoảng cách xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp Kỹ thuật này sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các thẻ (tag) đến bộ đọc (reader), mang lại phương pháp hiệu quả cho việc truyền và nhận dữ liệu.
Thẻ (tag) có thể được gắn vào các đối tượng như sản phẩm, hộp hoặc giá kê (pallet) để nhận diện Bộ đọc sẽ quét dữ liệu từ thẻ và truyền thông tin này đến cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin của thẻ.
Dạng thông dụng nhất được ứng dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động làm việc như sau:
-Bộ đọc (Reader) truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip.
-Bộ đọc (Reader) nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin lây được từ chip.
Các chip RFID không tiếp xúc không tích điện, hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng từ tín hiệu gửi bởi bộ đọc, tạo ra một phương pháp đáng tin cậy để phát hiện và giám sát điện tử RFID có thể được coi là một dạng mã vạch điện tử, trong đó dữ liệu được mã hóa dưới dạng bít và được truyền tải và nhận diện thông qua sóng vô tuyến.
Thẻ RFIDcó hai loại: tích cực và thụ động :
Các bộ thu phát tích cực sử dụng nguồn năng lượng riêng, trong khi bộ thu phát thụ động thu nhận năng lượng từ tín hiệu sóng vô tuyến mà chúng tiếp nhận từ các máy dò hoặc máy đọc Trong số đó, thẻ thụ động được ứng dụng phổ biến hơn cả.
Hình 1.2:Phòng thí nghiệm về công nghệ sóng vô tuyến
Thẻ RFID thụ động sử dụng năng lượng từ sóng vô tuyến thu được qua ăng-ten, không cần nguồn điện riêng Năng lượng này được chuyển đổi thành điện một chiều để cung cấp cho thiết bị hoạt động.
Thiết bị hoạt động khi điện thế DC đạt giá trị xác định, cho phép máy đọc gửi tín hiệu RF mang năng lượng để giao tiếp từ xa với thiết bị không có nguồn nuôi.
Các yêu cầu cơ bản
1.2.1: Mô tả nhiệm vụ công nghệ
- Hệ thống nhận diện đúng ID của thẻ đã được cấp.
- Hiển thị thời gian và ngày hiện tại trên màn hình LCD
- Hệ thống có nút vật lý để chọn chương trình làm việc.
- Lưu chi tiết thời gian đến và đi của người dùng trong EEPROM của vđk.
- Tính toán và lưu trữ tổng số giờ làm việc của mỗi người và cung cấp các tùy chọn trong menu để truy xuất qua máy tính.
- Cung cấp tùy chọn để xóa dữ liệu mà quản trị viên chỉ có thể truy cập bằng ID của mình trên máy tính.
Thiết bị Loại sử dụng
Module quét thẻ Cảm biến RFID
Mạch chuyển đổi xử lí tín hiệu ADC ngoài hoặc trong chíp
Bộ điều khiển Vi điều khiển/ PLC/PC
Hiện thị LCD /LED/Monitor
Phím chức năng nhập dữ liệu Nút bấm / Màn hình chạm
Hình 1.3: Thẻ RFID chủ động Hình 1.4: Thẻ RFID thụ động
Tín hiệu cảnh báo Trên LCD/ Đèn/Còi
Bảng 1-1: Cấu trúc thiết bị.
Tần số hoạt động 13.56 MHZ
Khoảng cách đo LCD báo “Không tồn tại sinh viên”.
Nếu ID được nhận dạng có sẵn trong bộ nhớ thì đèn sẽ nháy :
Nếu ID là thẻ admin thì sẽ xóa toàn bộ bộ nhớ được lưu trong EEPROM.
Nếu ID là thẻ thành viên thì lưu số lần quẹt thẻ (x) vào bộ nhớ:
Nếu số lần quẹt thẻ là lẻ (x%2!=0) thì sẽ lưu thời gian đến của người dùng vào bộ nhớ EEPROM và hiển thị thông báo trên
Nếu số lần quét thẻ là chẵn (x%2==0), hệ thống sẽ lưu lại thời gian di chuyển của người dùng, đồng thời lấy thời gian đi và đến từ EEPROM cùng với số lần điểm danh (x/2) Kết quả sẽ được hiển thị trên màn hình LCD.
Thời gian đi, đến và số lần điểm danh của mỗi thành viên được lưu vào những vị trí khác nhau trong EEPROM.
Chương trình điều khiển được xây dựng trên phần mềm Arduino IDE (Intergrated Development Environment) - là một trình soạn thảo có thể viết code và nạp vào arduino
Arduino ide được viết bằng ngôn ngữ lập trình Java là ứng dụng đa nền tảng (cross-platform) Ngôn ngữ code cho các chương trình của arduino là bằng
Arduino IDE tích hợp thư viện phần mềm "wiring", giúp lập trình viên dễ dàng thực hiện các thao tác code bằng ngôn ngữ C hoặc C++ Thư viện này hỗ trợ việc phát triển các chương trình một cách hiệu quả hơn.
Hình 3.25: Giao diện Arduino IDE
Hình 3.26: Giao diện Arduino IDE
Thử nghiệm và đánh giá hệ thống
Sau khi nhóm lên ý tưởng thực hiện đã tiến hành thử nghiệm và gặp một số lỗi khi tiến hành:
Nguyên nhân khiến LCD không hoạt động là do chân I2C bị chạm vào nhau khi hàn vào Arduino, dẫn đến cháy Sau khi xác định được nguyên nhân, nhóm đã thay thế I2C và thực hiện hàn lại.
- Tính toán sai thời gian làm việc.
+Nguyên nhân: do thuật toán câu lệnh.
Khắc phục: Nhóm đã tính toán lại và điều chỉnh câu lệnh
- Khi lưu trữ vào bộ nhớ EEPROM chỉ lưu được thời gian không lưu được
+Nguyên nhân của lỗi do sai câu lệnh trong khi code.
- Hiển thị sai thời gian thực.
+Nguyên nhân do quá trình code hệ thống.
- Không đọc được nhiều thẻ cùng 1 lúc
+Nguyên nhân: Do sai code.
+Khắc phục: sau nhiều lần chạy thử nhóm đã tim ra nguyên nhân và code lại
Kết quả thực nghiệm hệ thống:
Hình 3.27: Kết quả thử nghiệm trên máy tính.
Sau qua nhiều lần thử nghiệm và sửa đổi, nhóm đã hoàn thành được sản phẩm theo các tiêu chí đã nêu ở mục 1.2.1
Mặc dù hệ thống đã hoàn thiện và đáp ứng các tiêu chí đề ra, nhóm nhận thấy vẫn còn nhiều cơ hội để phát triển thêm Dưới đây là một số hướng đi tiềm năng cho sự phát triển tiếp theo.
Thêm thẻ admin có thể thêm, xóa các thẻ có thể điểm danh.
Thêm còi báo động khi có thẻ lạ được nhận dạng.
Tải dữ liệu lên cloud để tránh trường hợp hệ thống xảy ra lỗi.
Hình 3.28: Thử nghiệm trên thực tế.
