ĐỒ án môn học đo LƯỜNG và điều KHIỂN đề tài xây DỰNG hệ THỐNG điểm DANH NHÂN sự sử DỤNG cảm BIẾN RFID

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI : XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH NHÂN SỰ SỬ DỤNG CẢM BIẾN RFID Sinh viên thực hiện: Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Trường Hà Nội – Năm 2020 MỤC LỤC DANH MỤC ẢNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC TLTK LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan hệ thống 1.1: 1.2: Các yêu cầu 1.3: Phương pháp, phạm vi giới hạn nghiên cứu 1.4: Ý nghĩa thực tiễn Chương 2: Xây dựng mơ hình hệ thống 2.1: Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 2.2: Phân tích lựa chọn cảm biến : 2.3: Phân tích lựa chọn điều khiển 2.4: Thiết kế mạch đo xử lý tín hiệu Chương 3: Chế tạo thử nghiệm hệ thống 3.1: 3.2: Chế tạo phận điện – điện tử 3.3: Xây dựng chương trình điều khiển 3.4: Thử nghiệm đánh giá hệ thống Phụ lục Trang DANH MỤC ẢNH Hình 1.1: Ứng dụng sóng vơ tuyến sống Hình 1.2:Phịng thí nghiệm cơng nghệ sóng vơ tuyến Hình 1.3: Thẻ RFID chủ động Hình 1.4: Thẻ RFID thụ động Hình 2.1: Arduino UNO R3 11 Hình 2.2: Cảm biến RC522 & Thẻ RFID 12 Hình 2.3: Mã vạch sản phẩm 12 Hình 2.4: Cơng nghệ qt dấu vân tay 13 Hình 2.5: Thẻ RFID 13 Hình 2.6: Cảm biến RC522 14 Hình 2.7: Vi điều khiển PIC 18f877A 15 Hình 2.8: Cấu tạo lập trình PLC .16 Hình 2.9: Aruduino 16 Hình 2.10: LCD 1602 18 Hình 2.11: LCD 1602 18 Hình 2.12: I2C 19 Hình 2.13: DS 1307 19 Hình 2.14: Phần mềm fritzing 20 Hình 2.15: Mạch đo xử lí tín hiệu 20 Hình 3.1: Gia cơng khí phần vỏ 21 Hình 3.2: Gia cơng khí phần vỏ 21 Hình 3.3: Nối Arduino với I2C DS1307 22 Hình 3.4: Nối dây Arduino với RC522 22 Hình 3.5: Sơ đồ thuật tốn hệ thống 24 Hình 3.6: Giao diện Arduino IDE 26 Hình 3.7: Giao diện Arduino IDE 26 Hình 3.8: Kết thử nghiệm máy tính 27 Hình 3.9: Thử nghiệm thực tế 28 Trang DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Cấu trúc thiết bị Bảng 1-2: Đặc tính kỹ thuật Bảng 1-3: Nội dung báo cáo .8 Bảng 2-1:Thông số Arduino Uno R3 17 DANH MỤC TLTK Lê Ngọc Duy, Bùi Thanh Lâm, Nhữ Quý Thơ (2009) Cảm biến hệ thống đo NXB KH&KT Vũ Trung Kiên, Phạm Văn Chiến, Nguyễn Văn Tùng (2014) Giáo trình Vi điều khiển PIC Nhà xuất Khoa học – Kỹ thuật Trang LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, ngành công nghệ kỹ thuật ngày phát triển Các máy móc tự động hóa đáp ứng nhu cầu người đem lại hiệu cao cho doanh nghiệp nhiều lĩnh vực công nghiệp, dịch vụ, nông nghiệp, … Bên cánh trang thiết bị đại, nhân lực thành phần quan trong việc định đến phát triển doanh nghiệp Do nhu cầu nhân lực ngày cao phức tạp nên đòi hỏi khâu quản lí cần phải cải tiến để đáp ứng nhu cầu Ngày nay, có nhiều cách để quản lí nhân cụ thể như: điểm danh trực tiếp ( cách điểm danh đòi hỏi phải có người giám sát cần danh sách kèm theo để điểm danh, người giám sát thường gọi tên đối chiếu với danh sách cung cấp để kiểm tra Hình thức tốn nhiều thời gian, cơng sức thiếu tính chun nghiệp ); điểm danh hình thức làm kiểm tra giấy ( hình thức sử dụng kiểm tra để xác định số lượng quản lí người có mặt để kiểm tra Cách tốn thời gian nên thường thấy áp dụng trường học); điểm danh hệ thống sinh trắc học ( hình thức áp dụng cơng nghệ sinh trắc học như: vân tay, võng mạc, … Nhưng khơng thường thấy tốn cho thiết bị nên thấy công ty lớn hay nơi cần bảo mật thông tin tuyệt đối); điểm danh công nghệ RFID ( hình thức nhanh gọn nên phổ biến nhiều nơi áp dụng có nhược điểm cần phải mang theo thẻ không khơng thể điểm danh được); … Nhận thấy nhu cầu nên nhóm định chọn đề tài “ Xây dựng hệ thống điểm danh nhân sử dụng cảm biến RFID ” áp dụng phương pháp điểm danh thẻ RFID sử dụng cho nhiều trường hợp khác Để báo cáo hoàn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận góp ý từ phía thầy Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Khoa Cơ khí nói chung thầy mơn Cơ điện tử nói riêng nhiệt tình hướng dẫn đồ án mơn cho chúng em Trang Chương 1: Tổng quan hệ thống 1.1: Giới thiệu chung 1.1.1: Lịch sử phát triển sóng vơ tuyến Cơng nghệ sóng vơ tuyến có thương mại, số hình thức từ năm 1970 Bây phần sống ngày, thấy chìa khóa xe hơi, thẻ lệ phí quốc lộ loại thẻ truy cập an tồn, mơi trường mà nơi việc đánh nhãn mã sô kẻ vạch hàng hóa (u cầu giao tiếp vật lý nhìn thây) không thực tế không hiệu Kỹ thuật sóng vơ tuyến bắt đầu suốt thời gian chiến tranh giới thứ II gia tăng vài năm qua Trong suốt thời kỳ chiên tranh,sóng radio sử dụng để xác định xem máy bay đến thuộc đồng minh hay thù địch Từ đó, việc khảo sát tỉ mỉ kỹ thuật radio đem nghiên cứu phát triển hoạt động thương mại thập niên 1960 tiên triển rõ vào năm 1970 công ty, học viện,và phủ Mỹ Thêm thẻ khơng u cầu nhìn thấy đọc mã vạch, đọc nhanh khoảng cách xa.Cơng nghệ sóng vơ tuyến ngày hoàn thiện dựa tảng nhũng Công nghệ đời Hiện có phát triển cơng nghệ sóng vơ tuyến, nhiên, việc thực thực tê ngành trình sản xuất đưa nhiều đề xuất hâp dẫn Hình 1.1: Ứng dụng sóng vơ tuyến sống 1.1.2: Cơng nghệ RFID Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tun, cho phép thiết bị đọc thông tin chứa chip khoảng cách xa, không cần tiếp xúc trực tiếp,không thực giao tiếp vật lý hai vật khơng nhìn thấy.Cơng nghệ cho ta phương Trang pháp truyền, nhận liệu từ điểm đến điểm khác Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông khơng dây dải tần sóng vơ tuyến để truyền liệu từ tag (thẻ) đến reader (bộ đọc) Thẻ (tag) đính kèm gắn vào đối tượng nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp giá kê (pallet) Bộ đọc quét liệu thẻ (tag) gửi thông tin đến sở liệu có lưu liệu thẻ (tag) Dạng thông dụng ứng dụng hệ thống RFID bị động làm việc sau: -Bộ đọc (Reader) truyền tín hiệu tần số vơ tuyến điện từ qua anten đến chip -Bộ đọc (Reader) nhận thông tin trở lại từ chip gửi đến máy tính điều khiển đầu đọc xử lý thông tin lây từ chip -Các chip khơng tiếp xúc khơng tích điện, chúng hoạt động cách sử dụng lượng nhận từ tín hiệu gửi đọc(reader) Đây phương pháp đáng tin cậy để phát giám sát điện tử, dạng phương pháp truyền thông tin vô tuyến Cũng hiểu RFID loại mã vạch điện tử, liệu mã hóa dạng bít, truyền nhận biết thơng qua sóng vơ tuyến Thẻ RFIDcó hai loại: tích cực thụ động : Các thu phát tích cực có nguồn ni thu phát thụ động thu lượng từ tín hiệu sóng vơ tuyến mà nhận từ máy dị hay máy đọc Loại thẻ thụ động ứng dụng rộng rãi Hình 1.2:Phịng thí nghiệm cơng nghệ sóng vơ tuyến Thẻ RFID thụ động hoạt động nhờ lượng sóng vơ tuyến thu Trang qua ăng-ten mà không cần nguồn nuôi Điện thê AC cảm ứng chỉnh luu để cung cấp nguồn cho thiết bị Thiết bị bắt đầu hoạt động điện DC đạt giá trị xác định Bằng việc cung cấp tín hiệu RF mang lượng, máy đọc giao tiếp từ xa với thiết bị khơng có nguồn ni Hình 1.3: Thẻ RFID chủ động 1.2.1: Mô tả nhiệm vụ công nghệ - Hệ thống nhận diện ID thẻ cấp - Hiển thị thời gian ngày hình LCD - Hệ thống có nút vật lý để chọn chương trình làm việc - Lưu chi tiết thời gian đến người dùng EEPROM vđk Tính tốn lưu trữ tổng số làm việc người cung cấp tùy chọn menu để truy xuất qua may tinh Cung cấp tùy chọn để xóa liệu mà quản trị viên truy cập ID may tinh 1.2.2: Cấu trúc thiết bị Thiết bị Module quet the Mạch chuyển đổi xử lí tín hiệu Bộ điều khiển Hiện thị Phím chức nhập liệu Trang Tín hiệu cảnh báo 1.2.3: Đặc tính kỹ thuật Thơ Tân sơ hoat đơng Khoang cach đo Giao tiếp Tốc độ truyền liệu Các loại card RFID hỗ trợ 1.2.4: Nội dung báo cáo - Bản vẽ TT Bảng 1-3: Nội dung báo cáo 1.3: Phương pháp, phạm vi giới hạn nghiên cứu 1.3.1: Phương pháp nghiên cứu -Tham khảo tài liệu: Bằng cách thu thập thông tin từ sách, báo, tạp chí cơng nghệ, từ nguồn internet tham khảo đồ án khóa trước làm -Thực nghiệm: Nhóm đưa ý tưởng với hướng dẫn giảng viên tiến hành thực nghiệm chọn phương án tối ưu Bản Lưu thống Trang 3.3.2: Giải thích sơ đồ thuật tốn Bắt đầu chương trình LCD hiển thị thời gian thực Khi quẹt thẻ, cảm biến RC522 nhận dạng ID thẻ só sánh với ID có sẵn nhớ:  Nếu ID nhận dạng khơng có sẵn -> LCD báo “Khơng tồn sinh viên”  Nếu ID nhận dạng có sẵn nhớ đèn nháy : Nếu ID thẻ admin xóa tồn bộ nhớ lưu EEPROM Nếu ID thẻ thành viên lưu số lần quẹt thẻ (x) vào nhớ:  Nếu số lần quẹt thẻ lẻ (x%2!=0) lưu thời gian đến người dùng vào nhớ EEPROM hiển thị thông báo LCD  Nếu số lần quét thẻ chẵn (x%2==0) lưu thời gian người dùng lấy thời gian đi, đến người dùng EEPROM số lần điểm danh(x/2) Sau hiển thị LCD  Thời gian đi, đến số lần điểm danh thành viên lưu vào vị trí khác EEPROM Trang 24 3.3.3: Chương trình điều khiển Chương trình điều khiển xây dựng phần mềm Arduino IDE (Intergrated Development Environment) - trình soạn thảo viết code nạp vào arduino Arduino ide viết ngơn ngữ lập trình Java ứng dụng đa tảng (cross-platform) Ngôn ngữ code cho chương trình arduino C C++ Bản thân arduino ide tích hợp thư viện phầm mềm thường gọi "wiring", từ chương trìn "wiring" gốc giúp thực thao tác code dễ dàng Hình 3.25: Giao diện Arduino IDE Hình 3.26: Giao diện Arduino IDE Trang 25 3.4: Thử nghiệm đánh giá hệ thống 3.4.1: Thử nghiệm hệ thống Sau nhóm lên ý tưởng thực tiến hành thử nghiệm gặp số lỗi tiến hành: -LCD 16x2 không hoạt động Nguyên nhân hàn I2C vào Arduino bị chạm chân I2C với nên dẫn đến cháy khiến cho LCD khơng hoạt động Sau tìm ngun nhân nhóm thay I2C hàn lại - Tính toán sai thời gian làm việc +Nguyên nhân: thuật tốn câu lệnh Khắc phục: Nhóm tính tốn lại điều chỉnh câu lệnh Khi lưu trữ vào nhớ EEPROM lưu thời gian không lưu ID thẻ +Nguyên nhân lỗi sai câu lệnh code - Hiển thị sai thời gian thực +Nguyên nhân trình code hệ thống - Không đọc nhiều thẻ lúc +Nguyên nhân: Do sai code +Khắc phục: sau nhiều lần chạy thử nhóm tim nguyên nhân code lại Kết thực nghiệm hệ thống: Hình 3.27: Kết thử nghiệm máy tính Trang 26 Hình 3.28: Thử nghiệm thực tế 3.4.2: Đánh giá hệ thống Sau qua nhiều lần thử nghiệm sửa đổi, nhóm hồn thành sản phẩm theo tiêu chí nêu mục 1.2.1 Dù hoàn thiện đạt tiêu chí nhóm nhận thấy hệ thống phát triển thêm Nhóm có số hướng phát triển sau:    Thêm thẻ admin thêm, xóa thẻ điểm danh Thêm cịi báo động có thẻ lạ nhận dạng Tải liệu lên cloud để tránh trường hợp hệ thống xảy lỗi Trang 27 Phụ lục Code cho Arduino IDE #include #include #include #include #include "RTClib.h" #include #define SS_PIN 10 #define RST_PIN RFID rfid(SS_PIN, RST_PIN); RTC_DS1307 rtc; LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); char daysOfTheWeek[7][12] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"}; unsigned char reading_card[4]; // Mảng đọc mã card unsigned char master[4] = { 21, 228, 43, 42}; // Mã Card phù hợp để diem danh // 21 228 43 42 unsigned char slave[4] = { 218, 209, 17, 71}; // Mã Card admin de xoa eeprom 218 209 17 71 unsigned char hai[4] = {169,48,40,163};//169 48 40 163 unsigned char luu[4]= {25, 101, 21, 163}; unsigned char i, j,k ,l; int nam=0,thang=8,ngay=16,gio=24,phut=32,giay=40,sogio=136,sophut=336, sogiay= 556,solanan=1004,a,b,c,d,e,f,n=0,y,x; void setup() { Trang 28 Serial.begin(9600); SPI.begin(); lcd.init(); lcd backlight(); Wire.begin(); rtc.begin(); rfid.init(); if (! rtc.begin()) { lcd.print("Couldn't find RTC"); while (1); } if (! rtc.isrunning()) { lcd.print("RTC is NOT running!"); } } void loop () { /hien thi thoi gian tren cld DateTime now = rtc.now(); lcd.setCursor(4, 1); if(now.hour()