Xây dựng hệ thống điểm danh với rfid

MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU BÀI TOÁN 1.1/Khảo sát: 1.2/Giới thiệu công nghệ RFID .4 1.2.1/Giới thiệu chung RFID: 1.2.2/Cấu tạo: .5 1.2.3/Ưu,nhược điểm: 1.2.4/ Ứng dụng RFID sống 1.3/Giới thiệu toán điểm danh 1.3.1/ Sơ đồ hệ thống: 1.3.2/ Nguyên lý hoạt động mạch: .7 1.3.3/Mạch chuyển đổi nguồn AC sang DC: .7 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG RFID 2.1/Tìm hiểu reader RFID RC 522 2.1.1/Thông số: 2.1.2/Chức 2.1.3/Cấu tạo: .8 2.2/ Arduino UNO R3 2.3/ Thẻ từ Mifare 2.4/ Kết nối Arduino UNO với RFID RC 522 .11 2.5/ Các phần mềm sử dụng 11 2.5.1/ Arduino 1.8.9 11 2.5.2/ Visual Studio 2017 13 2.5.3/ Microsoft SQL Management Studio 2017 .13 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH VỚI RFID .14 3.1/Tạo lập lớp học 14 3.2/Lập danh sách lớp 14 3.3/ Xây dựng kịch điểm danh 14 3.4/Các báo cáo 14 3.5/Quy trình cụ thể .14 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .15 3.5/Kết luận 15 3.5/Hướng phát triển 15 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống điểm danh dùng RFID Hình 2: Sơ đồ mạch chuyển đổi nguồn AC/DC Hình 3: Sơ đồ biến áp từ 220v xuống 12v Hình 4: Sơ đồ cấu tạo RFID RC 522 Hình 5: Sơ đồ chân Arduino UNO R3 .9 Hình 6: Thẻ Mifare trắng 10 Hình 7: Sơ đồ chân Arduino UNO R3 với RFID RC 522 11 Hình 8: Giao diện Arduino 1.8.9 12 Hình 9: Giao diện Arduino 1.8.9 sau nạp chương trình 14 Hình 8: Giao diện ứng dụng sau hoàn thành .14 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU BÀI TOÁN 1.1/Khảo sát: - Thực tế cho thấy phương pháp điểm danh truyền thống giảng viên bộc lộ số nhược điểm như: -  Mang tính thủ cơng phải trực tiếp đọc ghi danh sách  Danh sách bị thất lạc dẫn đến thiếu hụt thông tin điểm danh sinh viên  Mất thời gian rà soát, thống kê số lượng buổi điểm danh sinh viên kết thúc kì học Thực tế cho thấy phương pháp điểm danh truyền thống giảng viên bộc lộ nhiều nhược điểm như:  + Mang tính thủ cơng phải trực tiếp đọc ghi danh sách  + Danh sách bị thất lạc dẫn đến thiếu hụt thông tin điểm danh sinh viên - -  + Mất thời gian rà soát, thống kê số lượng buổi điểm danh sinh viên kết thúc kì học Trên thị trường có nhiều loại thiết bị điểm danh chấm vân tay,chấm mặt, nhận diện gương mặt,… sử dụng rộng rãi mang lại hiệu định Tuy nhiên công nghệ tồn số điểm yếu định.Cụ thể, chấm vân tay có khả lây bệnh truyền nhiễm,chấm mặt hay trục tặc lỗi phần mềm… Bản thân nhân thấy cần thiết việc xây dựng hệ thống tự động công nghệ nên em hình thành ý tưởng điểm danh sử dụng cơng nghệ RFID 1.2/Giới thiệu công nghệ RFID 1.2.1/Giới thiệu chung RFID: - RFID ( Radio Frequency Identiíication Detection) cơng nghệ nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến Là phương pháp nhận dạng tự động dựa việc lưu trữ liệu từ xa, sử dụng thiết bị thẻ RFID đầu đọc RFID - Ngày nay, giới Công nghệ RFID ứng dụng rộng rãi lĩnh vực kinh doanh, an ninh, ngân hàng, y học,…Tuy nhiên Việt Nam công nghệ chưa phổ biến nhiều Là nước sau, có lợi áp dụng cơng nghệ tiên tiến để phát triển, tiết kiệm thời gian 1.2.2/Cấu tạo: Gồm phần chính: - READER RFID(Đầu đọc) o Dùng truy vấn Tag - Thẻ RFID o ACTIVE TAG: loại tag có gắn pin (một loại gắn pin cố định, loại thay thế) o PASSIVE TAG: loại tag sử dụng rộng rãi nay, giá thành rẻ 1.2.3/Ưu,nhược điểm: *Ưu điểm: - Kích thước nhỏ - Đọc - ghi thông tin - Tốc độ đọc, độ xác cao - Đọc nhiều thẻ lúc - Xử lý hoàn toàn tự động *Nhược điểm: - Chi phí triển khai cao - Khả kiểm sốt thiết bị cịn hạn chế - Thẻ dễ bị nhiễu sóng mơi trường nước kim loại, phụ thuộc vào - yếu tố môi trường nhiệt độ, độ ẩm - Các đầu đọc đọc chồng lấn lên - Các chuẩn RFID chưa thống 1.2.4/ Ứng dụng RFID sống + Quản lí đối tượng, nhân +Kiểm sốt vào, chấm cơng điện tử, kiểm sốt thang máy +Quản lí bán lẻ hàng hóa siêu thị +Quản lí hàng hóa xí nghiệp nhà kho +Nghiên cứu động vật học +Lưu trữ thông tin bệnh nhân y khoa +Làm thẻ hộ chiếu, ID card (Mỹ) 1.3/Giới thiệu toán điểm danh 1.3.1/ Sơ đồ hệ thống: Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống điểm danh dùng RFID - Khối Thẻ: Cấp thông tin qua đọc hệ thống - Khối đọc: Nhận thông tin từ thẻ chuyển thông tin cho vi điều khiển - Khối vi điều khiển : Xử lí thơng tin từ đọc đưa hình - Khối LCD: Hiển thị thông tin từ thẻ sau xử lí thơng tin từ vi điều khiển - Khối Nguồn: Cấp điện áp cho khối LCD, Reader RFID, Vi điều khiển để hoạt động 1.3.2/ Nguyên lý hoạt động mạch:  Khi đưa thẻ RFID vào vùng hoạt động đầu đọc RFID Sóng vơ tuyến phát tò đầu đọc cung cấp cho thẻ RFID dịng điện đủ nhỏ để kích hoạt hệ thống mạch điện nằm thẻ giúp gửi lại tín hiệu hồi đáp thực trao đổi liệu theo yêu cầu điều khiển kết nối với đầu đọc RFID  Sau nhận liệu tò thẻ điều khiển đưa yêu cầu điều khiển tùy vào ứng dụng cụ thể sau hiển thị cơng việc cần làm LCD 1.3.3/Mạch chuyển đổi nguồn AC sang DC: Muốn động chạy trước hết cần có nguồn cung cấp,ở dùng mạch chỉnh lưu tồn kì dùng diode có tụ lọc nguồn tín hiệu điện DC tốt Hình 2: Sơ đồ mạch chuyển đổi nguồn AC/DC -Vì linh kiện mạch sử dụng điện áp thấp(9~12v) nên biến áp sử dụng biến áp từ 220V xuống 12V (Nguồn: congnghe12cnn.wikispaces.com) Hình 3: Sơ đồ biến áp từ 220v xuống 12v CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG RFID 2.1/Tìm hiểu reader RFID RC 522 2.1.1/Thông số: - Điện áp hoạt động: 3.3V - Dòng tiêu thụ: 10-13mA - Khoảng cách Đọc/Ghi loại thẻ: Max = 50mm - Nhiệt độ hoạt đông: từ -20 độ C đến 80 độ C - Hỗ trợ chuẩn giao tiếp: Có chuẩn giao tiếp SPI, I2C, UART 2.1.2/Chức Cung cấp thông tin cần thiết cho mục đích riêng người sử dụng 2.1.3/Cấu tạo: (Nguồn: mcu.banlinhkien.vn) Hình 4: Sơ đồ cấu tạo RFID RC 522 + Chân GND : chân nối đất + Chân RX-SDA-SS: chuẩn giao tiếp RFID + Chân RESET:Khi chân nối đất ngõ mức 1.Chân nối vào mức áp cao thì ngõ phụ thuộc vào mức ap chân chân 6.Mạch tạo dao động thường nối chân với Vcc + Chân Vcc: Chân nguồn hoạt động mức 3,3V 2.2/ Arduino UNO R3 (Nguồn: http:// hourofcode.vn) Hình 5: Sơ đồ chân Arduino UNO R3 2.3/ Thẻ từ Mifare - Thẻ Mifare classic thẻ thông minh không tiếp xúc thông dụng phù hợp cho ứng dụng như:kiểm soát vào,thanh toán thẻ,vé xe cơng cộng,các ứng dụng tốn cơng ty trường học,chấm cơng… Với kích thước thẻ tín dụng thơng thường 10 Hình 6: Thẻ Mifare trắng - Thẻ Mifare classic gồm hai loại nhớ 1K 4K - Dữ liệu bảo vệ Key A B - Tính đọc/ghi thơng tin lên thẻ,tốc độ 10% giây - Tuổi thọ chip lên tới 100.000 lần đọc /ghi - Công nghệ ổn định sử dụng rộng rãi- biên độ đọc ổn định - Ứng dụng kiểm soát vào,chấm cơng,thẻ tích điểm,ghi thơng tin - Là loại thẻ khơng tiếp xúc,có ăng ten bo vng gần sát cạnh thẻ(tuy nhiên số trường hợp nhà sản xuất không theo quy ước này) - Công nghệ độc quyền theo tiêu chuẩn ISO/IEC 14443 - Dung lượng nhớ cao 1000byte - Mã hóa cao;tần số 13,56 MHZ - Tùy đời khóa mà kích thước thẻ khác nhau,kích thước thẻ to thẻ ATM - Có thể in hình trực tiếp lên thẻ 11 2.4/ Kết nối Arduino UNO với RFID RC 522 (Nguồn: daynhauhoc.com) Hình 7: Sơ đồ chân Arduino UNO R3 với RFID RC 522 -         Pin 13 – SCK -         Pin 12 – MISO -         Pin 11 – MOSI -         Pin 10 – SDA -         Pin – RST -         GND - GND -         3.3V - 3.3V 2.5/ Các phần mềm sử dụng 2.5.1/ Arduino 1.8.9 - Arduino cung cấp đến mơi trường lập trình tích hợp mã nguồn mở hỗ trợ người dùng viết code tải lên bo mạch Arduino Đây môi trường đa tảng,hỗ trợ loạt bo mạch Arduino nhiều tính độc 12 đáo Ứng dụng lạp trình có giao diện xếp hợp lý, phù hợp người dung chuyên nghiệp lẫn khơng chun - Arduino có mơi trường lập trình viets java, sử dụng cho bo mạch Ardino Genuido, nhiều công ty giwois sử dụng để lập trình cho thiết bị họ Hình 8: Giao diện Arduino 1.8.9 - Arduino mơi trường phát triển tích hợp đa tảng , hỗ trợ cho loạt bo mạch Arduino Arduino Uno, Nano, Mega, Esplora, Ethernet, Fio, Pro hay Pro Mini LilyPad Arduino - Aruino có chức hữu ích làm bật cú pháp, thụt đầu dòng tự động… giao diện đồ họa xếp hợp lý Phần mềm cịn tích hợp sưu tập ví dụ mẫu trợ giúp cho người lần sử dụng với mảng thư viện phong phú EEPROM, Firmata, GSM, Servo, TFT, WiFi,… - Các tính Arduino: + Viết code cho bo mạch Arduino +Hỗ trợ nhiều loại bo mạch Arduino 13 + Giao diện xếp hợp lý + Bộ sưu tập ví dụ mẫu +Mảng thư viện hỗ trợ phong phú 2.5.2/ Visual Studio 2017 - Cơng cụ lập trình Visual Studio IDE (Integrated Development Environments) sử dụng để xây dựng dự án liên quan đến giải pháp phần mềm, ứng dụng giao diện người dùng đồ họa Phiên Visual Studio 2017 với cải tiến ấn tượng nhiều tính cao cấp, mang lại cho nhà lập trình hiệu suất làm việc cao - Phần mềm Microsoft Visual Studio trình biên dịch tiếng bậc Micosoft phát hành, dành cho lập trình viên viết chương trình phục vụ cho Windows, hỗ trợ nhiều tảng hệ thống, Visual Studio hỗ trợ biên dịch nhiều ngôn ngữ phổ biến C/C++ C#, NET… thông qua cài riêng lẻ Visual Studio sử dụng để code ngôn ngữ HTML, ASP.Net, CSS Phiên năm 2017 với nhiều công cụ hỗ trợ, Visual Studio cá trường đại học lớn Việt Nam sử dụng để giảng dạy mơn lập trình với ngơn ngữ C/C++, C#, không ứng dụng bản, cộng đồng hỗ trợ cho trình biên dịch có khắp nơi giới, hang loạt giáo trình hướng đãn sử dụng xuất ngày phát triển - Đây công cụ thích hợp để xây dựng hệ thống điểm danh tự động với RFID, cụ thể ngôn ngữ C# winform 2.5.3/ Microsoft SQL Management Studio 2017 - Microsoft SQL Server Management Studio (SSMS) công cụ trực quan dung để quản lí SQL Server Với SSMS, tương tác với SQL database giao diện đồ họa dòng lệnh - Cụ thể, ta dung SSMS để lưu trữ liệu thông tin sinh viên thông tin điểm danh hệ thống tự động điểm danh dung RFID 14 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH VỚI RFID 3.1/Tạo lập lớp học 3.2/Lập danh sách lớp - Gắn thông tin sinh viên vào thẻ Mifare trắng từ hiển thị danh sách lớp 3.3/ Xây dựng kịch điểm danh - Mỗi sinh viên điểm danh cách quẹt thẻ lần , sinh viên quẹt thẻ khoảng thời gian quy định ghi nhận học giờ, sinh viên quẹt thẻ sau khoảng thời gian quy định ghi nhận học muộn - Thời gian quẹt thẻ hiển thị rõ ràng ứng dụng 3.4/Các báo cáo - Cuối kì học (sau 15 buổi điểm danh), ứng dụng thống kê danh sách sinh viên muộn, số buổi muộn, số sinh viên điểm danh ( đủ điều kiện thi), thông tin chi tiết sinh viên 3.5/Quy trình cụ thể 3.5.1/ Kết nối Arduino UNO với RFID RC 522 - Thực kết nối Arduino Uno với RFID RC 522 theo sơ đồ Hình 15 3.5.2/ Nạp chương trình code cho Arduino Uno phần mềm Arduino 1.8.9 Hình 9: Giao diện Arduino 1.8.9 sau nạp chương trình 3.5.3/ Kết nối Arduino RFID với máy tính thơng qua cổng COM 3.5.4/ Khởi chạy ứng dụng Visua studio2017 Hình 10: Giao diện ứng dụng sau hoàn thành 16 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 4.1/Kết luận: Trong báo cáo đồ án này, kiến thức thu gồm: -Nắm nguyên lý, chức hoạt động RFID -Biết có chế hoạt động hệ thống linh kiện mạch -Biết cách hàn mạch bố trí linh kiện -Đồ án hồn thành, cịn khiếm khuyết phần hiển thị số buổi nghỉ số buổi điểm danh sinh viên, chưa lấy danh sách sinh viên nghỉ,,kết thu sát với lý thuyết tìm hiểu 4.2/Hướng phát triển: -Ứng dụng làm hệ thống quản lí nhân viên cơng ty… 17 ... CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH VỚI RFID 3.1/Tạo lập lớp học 3.2/Lập danh sách lớp - Gắn thông tin sinh viên vào thẻ Mifare trắng từ hiển thị danh sách lớp 3.3/ Xây dựng kịch điểm danh - Mỗi... thấy cần thiết việc xây dựng hệ thống tự động cơng nghệ nên em hình thành ý tưởng điểm danh sử dụng công nghệ RFID 1.2/Giới thiệu công nghệ RFID 1.2.1/Giới thiệu chung RFID: - RFID ( Radio Frequency... chiếu, ID card (Mỹ) 1.3/Giới thiệu tốn điểm danh 1.3.1/ Sơ đồ hệ thống: Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống điểm danh dùng RFID - Khối Thẻ: Cấp thông tin qua đọc hệ thống - Khối đọc: Nhận thông tin từ thẻ