BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO ĐỒ ÁN ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN Đề tài XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH NHÂN SỰ SỬ DỤNG CẢM BIẾN RFID Giáo viên hướng dẫn TS Phan Đình.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN Đề tài XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH NHÂN SỰ SỬ DỤNG CẢM BIẾN RFID Giáo viên hướng dẫn: TS Phan Đình Hiếu Sinh viên thực hiện: Lớp: Khóa: Cơ Điện Tử 16 Hà Nội – 2022 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển vũ bão khoa học cơng nghệ Các máy móc tự động hóa đáp ứng nhu cầu người đem lại hiệu kinh tế cao cho doanh nghiệp nhiều lĩnh vực công nghiệp, nơng nghiệp, dịch vụ… Bên cạnh trang thiết bị đại, nhân lực thành phần quan trọng việc định đến phát triển doanh nghiệp Do nhu cầu nhân lực ngày cao phức tạp nên đòi hỏi khâu quản lý cần phải chặt chẽ xác Có nhiều cách để quản lý nhân cụ thể như: điểm danh trực tiếp (cách điểm danh địi hỏi phải có người giám sát cần danh sách kèm theo để điểm danh, người giám sát thường đọc tên kiểm tra đối chiếu người Hình thức thủ cơng làm tốn nhiều thời gian, cơng sức thiếu tính chun nghiệp); điểm danh hệ thống sinh trắc học (là hình thức áp dụng công nghệ sinh trắc học như: vân tay, võng mạc, … Nhưng khơng thường thấy tốn thiết bị đắt đỏ 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 khơng điểm danh được); … Nhận thấy nhu cầu cần thiết 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 nhiều trường hợp khác Để báo cáo hồn thiện hơn, nhóm chúng em hy vọng nhận góp ý từ phía thầy Hà Nội, ngày 01 tháng năm 2023 Nhóm sinh viên thực Chương Tổng quan hệ thống 1.1 Lịch sử hình thành phát triển thiết bị đo lường điều khiển 1.1.1 Khái niệm RFID (Radio Frequency Identification) công nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến Cơng nghệ cho phép nhận biết đối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio, từ giám sát, quản lý lưu vết đối tượng Một hệ thống RFID thường bao gồm thành phần thẻ tag (chip RFID chứa thông tin) đầu đọc (reader) đọc thông tin chip 1.1.2 Lịch sử Công nghệ tần số vô tuyến xa gốc rễ vào đầu kỷ XX Nhà vật lý Nga Leon Theremin thường cho tạo thiết bị RFID vào năm 1946 (Scanlon, 2003) Mặc dù Theremin cơng nhận cho ứng dụng công nghệ thành công, RFID có nguồn gốc sớm RFID kết hợp công nghệ radar phát Radar phát triển Mỹ năm 1920 (Scanlon, 2003) Các học giả ghi nhận mối quan hệ điện từ, vốn tảng cho phát thanh, vào đầu kỷ XIX (Romagnosi, 2009) Harry Stockman viết báo nghiên cứu vào năm 1948, xác định số lượng nghiên cứu phát triển rộng lớn cịn cần thiết trước “truyền thơng điện phản xạ” sử dụng ứng dụng như: Phần mềm quản lý phòng tập Gym RFID – Yoga – Aerobic, bán hàng, chấm công,… Sự quan tâm đến việc triển khai RFID thư viện gia tăng (Dorman, 2003) Công nghệ RFID sử dụng để nâng cao hiệu vận tải, kinh doanh hệ thống giám sát trộm Sự phát triển RFID mô tả cho thấy thư viện lợi từ việc sử dụng rộng rãi cơng nghệ Hình 1-1: Mơ hình ứng dụng RFID thực tế • Năm 1920 - Quỹ thành lập Radar phát triển công nghệ Mỹ vào năm 1920 RFID, cơng nghệ kết hợp phát sóng vơ tuyến radar, phát triển sau • Năm 1930 - Tiến độ Anh quốc sử dụng công nghệ liên quan, transponder IFF để phân biệt máy bay đối phương Thế chiến II • Năm 1940 – Phát minh RFID Radar tinh chế Harry Stockman xuất “Truyền thơng phương tiện phản chiếu” • Năm 1950 - Thời gian nghiên cứu phát triển Các công nghệ liên quan đến RFID khám phá phịng thí nghiệm Các thiết kế phát triển cho hệ thống transponder tầm xa cho máy bay • Năm 1960 ứng dụng dồi Trong năm 1960, nhà phát minh bắt đầu áp dụng công nghệ tần số vô tuyến điện cho thiết bị nhắm vào thị trường quân đội EAS đại diện cho việc sử dụng công nghệ RFID nhất, phổ biến • Năm 1970 - Ứng dụng công việc Các viện nghiên cứu, công ty phịng thí nghiệm phủ nhà nghiên cứu độc lập làm việc để phát triển công nghệ RFID Công việc thực vào thời điểm nhằm thu thập số điện thoại, theo dõi động vật xe tự động hóa nhà máy • Mở rộng thương mại năm 1980 Cơng nghệ RFID thực đầy đủ Châu Âu Mỹ áp dụng RFID cho hệ thống vận chuyển, theo dõi động vật, ứng dụng kinh doanh • Năm 1990 RFID trở nên phổ biến RFID sử dụng rộng rãi người tiêu dùng cơng ty tồn cầu • Những cải tiến RFID năm 2000 Cải tiến công nghệ dẫn đến thu nhỏ Chi phí RFID tiếp tục giảm Với giá thành rẻ, độ tin cậy cao, RFID phổ biến với đời sống thường nhật 1.1.3 Đặc điểm • Hệ thống RFID sử dụng hệ thống khơng dây thu phát sóng radio • Các tần số: dao động từ 125Khz đến 900Mhz • Thơng tin truyền qua khoảng cách nhỏ mà không cần tiếp xúc vật lý • Có thể đọc thơng tin xun qua môi trường, vật liệu như: bê tông, tuyết, sương mù, băng đá, sơn điều kiện môi trường thách thức khác • Hệ thống RFID phân loại theo băng tần số hoạt động mình, như: tần số thấp (LF), tần số cao (HF) tần số siêu cao (UHF) Mỗi công nghệ có lợi riêng mang đến nhiều lợi ích khác 1.1.4 Phân loại Cấu tạo thẻ RFID giá rẻ hay cao cấp bao gồm hai phận: chip lưu trữ liệu định danh ăng-ten để tương tác với đầu đọc Hiện nay, thẻ RFID phân làm ba loại: thụ động, bán chủ động chủ động a) Thẻ thụ động Hiểu đơn giản thân thẻ khơng phát sóng điện từ Lý thẻ khơng tích hợp nguồn điện nên mạch IC hoạt động nhận tín hiệu sóng radio từ đầu đọc Sau kích hoạt, thẻ phát sóng điện từ để phản hồi lại Với nguyên lý hoạt động trên, ăng-ten thẻ thụ động vừa đóng vai trị thu sóng, vừa phát sóng để phản hồi Bên cạnh đó, nhờ khơng có nguồn nên kích thước thẻ nhỏ gọn khơng thể truyền tín hiệu xa Hình 1-2: Thẻ RFID thụ động khơng thể truyền tín hiệu xa b) Thẻ bán chủ động Nhìn chung chế hoạt động thẻ bán chủ động tương tự với thẻ thụ động Điểm khác biệt thẻ bán chủ động tích hợp viên pin nhỏ cấp nguồn liên tục cho IC, qua giảm bớt áp lực thu sóng phản hồi ăng-ten Thẻ bán chủ động khơng có khả phát sóng ln trạng thái sẵn sàng chờ nhận sóng Khi nhận tín hiệu tương ứng đầu phát, thẻ kích hoạt phát sóng phản hồi Nhờ hỗ trợ nguồn pin, thẻ hoạt động “nhạy” tương tác với đầu đọc từ khoảng cách xa so với thẻ thụ động Hình 1-3: Thẻ RFID bán chủ động có khoảng cách đọc xa thẻ bị động c) Thẻ chủ động Thẻ RFID chủ động (cịn gọi thẻ “beacon”) có chế hoạt động khác biệt hoàn toàn so với thẻ bị động hay thẻ bán chủ động Trong thẻ có tích hợp nguồn cấp điện liên tục cho tất mạch IC để phát tín hiệu trực tiếp đến đọc Với nguồn điện hoạt động liên tục, khoảng cách đọc loại thẻ xa lên đến hàng chục mét Khơng thế, lượng liệu truyền thu đơn vị thời gian lớn Các loại thẻ RFID chủ động chất lượng cao có thời gian hoạt động lên đến - năm 10 Hình 3-39: LCD hiển thị trạng thái xóa liệu hồn thành Hình 3-40: LCD hiển thị trạng thái khơng xóa liệu • Khi nhận dạng thẻ khơng khai báo hệ thống 53 Hình 3-41: LCD hiển thị thông báo sai thẻ 3.5.3 Đánh giá hệ thống Sau qua nhiều lần thử nghiệm sửa đổi, nhóm hồn thành sản phẩm theo 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 Tải liệu lên máy tính lưu trữ qua web server để tránh lỗi Dùng ứng dụng điện thoại phần mềm máy tính để quản lý sinh viên thêm, xóa thơng tin sinh viên thơng qua ứng dụng 54 KẾT LUẬN Qua trình tìm hiểu, thiết kế xây dựng hệ thống điểm danh nhân sử dụng cảm biến RFID, nhóm báo cáo đạt số thành đáng kể Điển hình hệ thống ghi xác liệu cá nhân, qua giúp kiểm soát quản lý nhân cách chặt chẽ Sự đóng góp ý tưởng thành viên nhóm sử dụng triệt để, tối ưu hóa trình xây dựng hệ thống điểm danh nhân sử dụng cảm biến RFID Song song với trình hồn thiện, nhóm báo cáo gặp số hạn chế định vấn đề cần khắc phục báo cáo đồ án, trình tìm hiểu xây dựng chưa thực nghiên cứu sâu, trình độ viết code cho hệ thống yếu, chức tích hợp cho hệ thống cịn sơ sài gặp nhiều yếu tố bất lợi từ tác động từ bên ngoài, thời tiết gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng hệ thống Các yêu cầu chưa hồn thiện tốt Vì với mục tiêu xây dựng hệ thống điểm danh nhân sử dụng cảm biến RFID hoàn chỉnh, đa dạng nhiều chức năng, đáp ứng yêu cầu doanh nghiệp, nhà trường ý kiến đóng góp quý báu thầy nhóm sinh viên nghiêm túc tiếp thu Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Khoa Cơ Khí nói chung thầy mơn Cơ Điện Tử nói riêng nhiệt tình hướng dẫn cho chúng em để hồn thành tốt mơn đồ án Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô! 55 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Thanh Lâm, Nhữ Qúy Thơ, Lê Ngọc Duy, Cảm biến hệ thống đo, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2009 [2] Nguyễn Trọng Hiếu, Phạm Quang Huy, Vi Điều Khiển Và Ứng Dụng Arduino Dành Cho Người Tự Học, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2014 [3] Nguyễn Vũ Quỳnh, Giáo trình đo lường cảm biến, NXB Thanh Niên, 2003 [4] Phan Quốc Phơ, Giáo trình cảm biến, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 56 PHỤ LỤC Code cho Arduino UNO R3 #include #include #include #include #include LiquidCrystal_I2C LCD(0x27, 16, 2); #include static DS1307 RTC; int a=0, b=0, c=0; int hour, minute; int ledred = 4, ledblue = 5; int buzzer = 3; int button1 = 6, button2 = 7; #define RST_PIN #define SS_PIN 10 int UID[4], i; //khai báo mảng chứa UID thẻ int ID1[4] = {156, 138, 182, 3}; int ID2[4] = {65, 115, 8, 38}; int ID3[4] = {86, 113, 46, 9}; int ID4[4] = {209, 130, 154, 36}; MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); void setup() { Serial.begin(9600); while (!Serial) { } 57 SPI.begin(); mfrc522.PCD_Init(); RTC.begin(); if (RTC.isRunning()) { RTC.setHourMode(CLOCK_H24); //RTC.setDateTime( DATE , TIME ); } Serial.println(); delay(1000); RTC.startClock(); LCD.begin(16,2); LCD.init(); LCD.backlight(); pinMode(ledred,OUTPUT); pinMode(ledblue,OUTPUT); pinMode(buzzer, OUTPUT); pinMode(button1, INPUT_PULLUP); pinMode(button2, INPUT_PULLUP); } void sv1() { blue(); a++; //Serial.println("Valid TAG, Access Allowed! "); if(a % == 1) { EEPROM.write(0,RTC.getHours());//ghi thoi gian vao eeprom 58 EEPROM.write(1,RTC.getMinutes()); LCD.setCursor(0,0); LCD.print("LUC"); LCD.setCursor(0,1); LCD.print("Vao hoc"); delay(1000); LCD.clear(); } if(a % == 0) { EEPROM.write(2,RTC.getHours()); EEPROM.write(3,RTC.getMinutes()); LCD.setCursor(0,0); LCD.print("LUC"); LCD.setCursor(0,1); LCD.print("So lan: "); LCD.print(a/2); delay(1000); LCD.clear(); LCD.setCursor(0,0); LCD.print("Den: "); LCD.print(EEPROM.read(0)); LCD.print("h"); LCD.print(":"); LCD.print(EEPROM.read(1)); LCD.setCursor(0,1); LCD.print("Ve: "); LCD.print(EEPROM.read(2)); 59 LCD.print("h"); LCD.print(":"); LCD.print(EEPROM.read(3)); delay(2000); LCD.clear(); } }//ham hien thi du lieu sinh vien void sv2() { blue(); b++; //Serial.println("Valid TAG, Access Allowed! "); if(b % == 1) { EEPROM.write(4,RTC.getHours()); EEPROM.write(5,RTC.getMinutes()); LCD.setCursor(0,0); LCD.print("TIEN "); LCD.setCursor(0,1); LCD.print("Vao hoc"); delay(1000); LCD.clear(); } if(b % == 0) { EEPROM.write(6,RTC.getHours()); EEPROM.write(7,RTC.getMinutes()); 60 LCD.setCursor(0,0); LCD.print("TIEN "); LCD.setCursor(0,1); LCD.print("So lan: "); LCD.print(b/2); delay(1000); LCD.clear(); LCD.setCursor(0,0); LCD.print("Den: "); LCD.print(EEPROM.read(4)); LCD.print("h"); LCD.print(":"); LCD.print(EEPROM.read(5)); LCD.setCursor(0,1); LCD.print("Ve: "); LCD.print(EEPROM.read(6)); LCD.print("h"); LCD.print(":"); LCD.print(EEPROM.read(7)); delay(2000); LCD.clear(); } }//ham hien thi du lieu sinh vien void sv3() { blue(); c++; //Serial.println("Valid TAG, Access Allowed! "); if(c %2 == 1) { EEPROM.write(8,RTC.getHours()); 61 EEPROM.write(9,RTC.getMinutes()); LCD.setCursor(0,0); LCD.print("THAI"); LCD.setCursor(0,1); LCD.print("Vao hoc"); delay(1000); LCD.clear(); } if(c % == 0) { EEPROM.write(10,RTC.getHours()); EEPROM.write(11,RTC.getMinutes()); LCD.setCursor(0,0); LCD.print("THAI "); LCD.setCursor(0,1); LCD.print("So lan: "); LCD.print(c/2); delay(1000); LCD.clear(); LCD.setCursor(0,0); LCD.print("Den: "); LCD.print(EEPROM.read(8)); LCD.print("h"); LCD.print(":"); LCD.print(EEPROM.read(9)); LCD.setCursor(0,1); LCD.print("Ve: "); LCD.print(EEPROM.read(10)); LCD.print("h"); LCD.print(":"); 62 LCD.print(EEPROM.read(11)); delay(2000); LCD.clear(); } }//ham hien thi du lieu sinh vien void eepromclear() { for(int j = 0; j