Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cửa tự động sử dụng rfid

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG 621 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐÓNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG RFID Người hướng dẫn : ThS ĐẶNG THÁI SƠN Người thực : LỮ THANH NGHỊ Lớp : 51K2 – ĐTVT Khóa : 2010 -2015 NGHỆ AN - 2015 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỞ ĐẦU ii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iii ABSTRACT iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii Chương TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG .1 1.1 Nhận dạng vân tay 1.1.1 Tổng quan xử lý nhận dạng vân tay 1.1.2 Ứng dụng công nghệ nhận dạng vân tay máy chấm công .4 1.2 Công nghệ nhận diện khuôn mặt 1.2.1 Nhận diện khuôn mặt cách nào? 1.2.2 Ứng dụng nhận diện khuôn mặt 1.3 Công nghệ thẻ từ 1.3.1 Thẻ từ - Magnetic stripe card 1.3.2.Thẻ không tiếp xúc - Thẻ cảm ứng - Thẻ RFID (Proximity card) .8 1.3.3.Thẻ mifare 1.4 Công nghệ thẻ RFID 1.4.1.Các loại thẻ RFID 10 1.4.2.Ưu nhược điểm công nghệ RFID .12 1.4.3.Ứng dụng RFID sống .12 1.4.4 Phương thức làm việc hệ thống RFID 14 1.4.5 Lợi ích công nghệ RFID .15 Chương VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52 16 2.1 Sơ lược vi điều khiển AT89S52 16 2.2 Khảo sát sơ đồ chân AT89S52 .17 2.2.1 Sơ Đồ Chân 17 2.2.2 Chức Năng Các Chân 17 2.3 Tổ chức nhớ 21 2.4 Các ghi có chức đặc biệt 29 Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG KHÓA CỦA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG RFID 33 3.1 Yêu cầu đặt cho hệ thống 33 3.1.1 Chức hệ thống 33 3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống .33 3.1.3 Lựa chọn phần cứng 34 3.1.4 Kết luận 36 3.2.Thiết kế, chế tạo hệ thống cửa tự động sử dụng RFID 36 3.2.1 Thiết kế hệ thống 36 3.2.2 Xây dựng chương trình điều khiển 59 3.2.3 Kết thực hướng phát triển đề tài 60 3.2.4 Hướng phát triển 62 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 65 LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình học tập hồn thành đồ án em nhận hướng dẫn, giúp đỡ thầy cô bạn, em xin cảm ơn tới : Ban giám hiệu nhà trường Đại Học Vinh, Khoa Điện Tử Viễn Thông, thầy cô giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đặc biệt em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến ThS Đặng Thái Sơn hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Cuối em xin gửi lời cảm ơn tới người thân bạn bè giúp đỡ, động viên em trình học tập làm đồ án tốt nghiệp Em xin chúc thầy cơ, anh chị tồn thể bạn bè sức khỏe dồi đạt nhiều thành công công việc, học tập nghiên cứu Nghệ An, Ngày 18 tháng 01 năm 2015 Sinh viên thực Lữ Thanh Nghị i MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển vượt bậc ngành khoa học nhằm mục đích phục cho lợi ích người Điện tử lĩnh vực có đóng góp lớn cải thiện đời sống người Với ý tưởng chế tạo khóa cửa tự mở thẻ từ RFID để phục vụ cho đời sống, em chọn đề tài Ứng Dụng Mở Khóa Cửa Bẳng Thẻ Từ RFID với mong muốn áp dụng kiến thức học vào thực tế Điện tử trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Nó đáp ứng nhu cầu cần thiết hoạt động đời sống ngày.Một nhu cầu vấn đề bảo mật Mỗi cá nhân, gia đình, hay quan có vấn đề cần bảo mật Và để bảo mật phải có hệ thống bảo mật Trước nhu cầu khóa cửa điện tử giải pháp dùng để bảo mật hiệu tiện lợi Chính em chọn đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cửa tự động sử dụng RFID” hệ thống cửa hoạt động hai chế độ chế độ mật chế độ sử dụng thẻ RFID Về nội dung đồ án chia thành chương: Chương 1: Tổng quan công nghệ nhận dạng Chương : Vi diều khiển AT89S52 Chương 3: Thiết kế thi công hệ thống khóa cửa tự động sử dụng RFID Mặc dù hoàn thành kiến thức vi xư lý, khả thiết kế lập trình có hạn nên khơng tránh khỏi sai xót Em mong phản hồi đóng góp thầy bạn để đề tài thêm hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! ii TÓM TẮT ĐỒ ÁN Ở Việt Nam, công nghệ RFID ứng dụng lĩnh vực: kiểm sốt vào - ra; chấm cơng điện tử; quản lý phương tiện qua trạm thu phí; kiểm soát bãi đỗ xe tự động; logistics Tuy nhiên, lợi ích mà RFID đem lại thể rõ hệ thống theo dõi, giám sát truy xuất sản phẩm (traceability system), đóng mở cửa tự động Đề tài em tìm hiểm tổng quan hệ thống đóng mở cửa tự động hai chế độ đóng mở cửa mật thẻ RFID, sử dụng vi điều khiển 8051 để lập trình cho hệ thống đóng mở cửa tự động Hệ thống RFID gồm phận chính: thẻ RFID (tag), thiết bị đọc thẻ RFID (hay gọi đầu đọc – reader) phần mềm vi tính hệ thống khóa cửa tự động tạo giao diện dễ sử dụng trang bị hình LCD hiệu khả bảo mật mật tạo nên tin tưởng người dùng, qua đề tài thấy rõ cần thiết hệ thống khóa cửa tự động, đồ án em trình bày chi tiết cơng nghệ RFID hệ thống đóng mở cửa tự động ABSTRACT In Vietnam, the RFID technology is being applied in the fields of control in out; electronic timekeeping; facility management through toll booths; controlled automatic parking; logistics However, the benefits that RFID can bring is most evident in the tracking system, monitor and retrieve product (traceability system), the door opens automatically This topic they seek insurance overview of opening and closing system with dual-mode automatic opening and closing it with a password and RFID card, using 8051 microcontroller to program the system opens the door itself this RFID system consists of three main parts: RFID tags (tag), RFID card reader (also known as reader - the reader) and computer software automatic door locking system to create user-friendly interface equipped with LCD screen and the ability to effectively secure password-created trust for users, through this subject clearly see the necessity of a automatic door locking system, in this project you have presented details of RFID technology in the system opens the door automatically iii C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Đặc điểm cách lấy dấu vân tay Bảng 2.1 Chức chân Port 18 Bảng 2.2 Trạng thái ghi sau reset vi điều khiển 20 Bảng 2.3 Các bit lựa chọn bank ghi .31 Bảng 3.1 Chức chân port 40 Bảng 3.2 Chức chi tiết chân LCD HD44780 49 Bảng 3.3 Các mẫu kí tự LCD 51 Bảng 3.4 Hoat động chân Relay 5VDC 54 iv Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ nhận dạng vân tay .1 Hình 1.2 Đặc điểm dấu vân tay Hình 1.3 Sơ đồ kết nối máy chấm công .4 Hình 1.4 Thẻ từ - Magnetic stripe card Hình 1.5 Thẻ khơng tiếp xúc - Thẻ cảm ứng - Thẻ RFID Hình 1.6 vi mạch kết hợp với ăng-ten 10 Hình 1.7 Thẻ RFID 11 Hình 2.1 Sơ đồ chân AT89C52 17 Hình 2.2 Sơ đồ kết nối mạch reset cho vi điều khiển 8051 .20 Hình 2.3 Sơ đồ kết nối mạch dao động dùng thạch anh cho vi điều khiển 8051 .21 Hình 2.4 Các vùng nhớ 89C51 22 Hình 2.5 Khơng gian nhớ chip 89S52 23 Hình 2.6 Bộ nhớ liệu chíp 89S52 25 Hình 2.7 Sự khác đa hợp khơng đa hợp bus địa bus liệu 26 Hình 2.8 Sự kết nối phần cứng nhớ EPROM .26 Hình 2.9 Giản đồ thời gian chu kỳ nạp lệnh nhớ chương trình ngồi .27 Hình 2.10 Sự kết nối phần cứng nhớ RAM 27 Hình 2.11 Giản đồ thời gian chu kỳ nạp lệnh nhớ liệu 28 Hình 2.12 Khơng gian nhớ chương trình liệu gối 29 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 33 Hình Sơ đồ khối chip 89S52 .37 Hình 3 Sơ đồ chân chip 89S52 38 Hình Sơ đồ mạch Reset .42 Hình Khơng gian nhớ chip 89S52 43 Hình Bộ nhớ liệu chip 89S52 .43 Hình 3.7 Sự khác đa hợp không đa hợp bus địa bus liệu 44 Hình 3.8 Sự kết nối phần cứng nhớ EPROM .45 Hình 3.9 Giản đồ thời gian chu kỳ nạp lệnh nhớ chương trình ngồi 45 Hình 3.10 Sự kết nối phần cứng nhớ RAM 46 v Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình 3.11 Giản đồ thời gian chu kỳ tìm nạp lệnh nhớ liệu ngồi 46 Hình 3.12 Khơng gian nhớ chương trình liệu gối 47 Hình 3.13 Hình dáng LCD HD44780 thực tế 48 Hình 3.14 Sơ đồ chân LCD HD44780 .48 Hình 3.15 DDRAM LCD 50 Hình 3.16 Relay 5VDC thực tế 52 Hình 3.17 Led thực tế .53 Hình 3.18 Transistor c1815 53 Hình 3.19 Sơ đồ kết nối Relay 5VDC thực tế 53 Hình 3.20 Sơ đồ chức chân RFID ACE630 55 Hình 21 Giao diện bàn phím ma trận 4x4 56 Hình 22 Mạch nguyên lý bàn phím ma trận 4x4 58 Hình 23 khối ma trận phím 58 Hình 24 Một dạng keypad thực tế mà em sử dụng .59 Hình 3.25 Sơ đồ thuật toán .59 Hình 3.26 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển 60 Hình 3.27 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý hiển thị 60 Hình 3.28 Sơ đồ mạch in khối điều khiển 61 Hình 3.29 Sơ đồ mạch in khối xử lý hiển thị 61 Hình 3.30 Mơ hình thực tế .62 vi Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AFIS Fingerprint Vân tay tự động Hệ thống Automated Indentification System Xác FAR False Accept Rate Chấp nhận sai Rate PCA Principal component analysis Phân tích thành phần RFID Radio-frequency identification RFID IC Integrated circuit Vi mạch tích hợp PSEN Program Store Enable Chương trình hàng Kích hoạt ALE Address Latch Enable Địa Latch Enable EA External Access Truy cập từ bên RST Reset Thiết lập lại LED Light Emitting Diode Điốt phát quang EPROM erasable programmable read lập trình xóa nhớ only memory đọc ROM Read-Only Memory Bộ nhớ đọc CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm Vi xử lý VXL RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên LCD Liquid crystal display Màn hình tinh thể lỏng PCON Power Control ghi PCON LDA Latent Dirichlet allocation Phân bổ Dirichlet tiềm ẩn vii Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an P2_6=0; TMOD=0x20; //Enable Timer TH1=0XFD; SCON=0x50; TR1=1; EA=1; ES=1; // Trigger Timer lcd1602_init(); lcd1602_clear(); lcd1602_gotoxy(0,0); lcd1602_puts("51K2_DHV"); lcd1602_gotoxy(0,1); lcd1602_puts("DO AN TOT NGHIEP"); delay_ms(2000); lcd1602_clear(); lcd1602_gotoxy(0,0); lcd1602_puts("GVHD:DANGTHAISON"); lcd1602_gotoxy(0,1); lcd1602_puts("SVTH:LUTHANHNGHI"); delay_ms(2000); /////////////// lcd1602_clear(); lcd1602_gotoxy(0,0); lcd1602_puts(" MENU "); lcd1602_gotoxy(0,1); lcd1602_puts("1.OPEN 2.EDIT"); /////////////// while(1) { 85 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an l=1;t=1; //bien de thoat vong lap while(1) { Key = mtp_quetphim();// l=1;c=0;t=1; if(Key=='1'||Key=='2') {break;} } // Key = mtp_quetphim(); // Gan gia tri ky tu tra ve cho bien Key /////////////////////////DANG NHAP////////////////////////////////////// if(Key=='1') { lcd1602_clear(); lcd1602_gotoxy(0,0); lcd1602_puts(" _OPEN _"); lcd1602_gotoxy(0,1); lcd1602_puts("1.PASS 2.EXIT"); while(l) { Key=mtp_quetphim(); if(Key=='1') { lcd1602_clear(); lcd1602_gotoxy(0,0); lcd1602_puts(" NHAP PASS "); mk=nhapmk(); for(i=0;i