Đồ án thiết kế thiết bị quản lý điểm danh sinh viên bằng rfid và vân tay

Điểm danh sinh viên bằng thẻ RFID quản lý thông qua WEB và App Android

TỔNG QUAN

Đặt vấn đề

Hiện nay, hình thức điểm danh học sinh sinh viên qua mỗi tiết học ở các trường hầu hết vẫn còn theo cách truyền thống, giáo viên sẽ gọi tên học sinh sinh viên và đối chiếu với danh sách để kiểm tra Hình thức này mất khá nhiều thời gian, chưa kể dễ phát sinh những vấn đề gian lận trong điểm danh như điểm danh hộ, tự ý rời lớp học sau khi điểm danh xong, học sinh sinh viên đi trễ, về sớm, … Các hiện tượng trên sẽ làm ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường học tập, và dễ gây mất tập trung, xao nhãng cho các học sinh trong lớp Bên cạnh đó việc kiểm soát của giáo viên với các hiện tượng trên là vô cùng khó khăn và tốn thời gian gây ảnh hưởng đến chất lượng bài giảng.

Thêm vào đó, giáo viên cũng gặp phải nhiều bất tiện khi quản lý danh sách học sinh sinh viên sau mỗi buỗi học, số lượng học sinh sinh viên lớn, thời gian mỗi tiết học khác nhau, và chia ra làm nhiều buổi trong ngày Phương tiện quản lý cũng chưa đa dạng và linh động khi hầu hết được quản lý bằng máy tính với những file danh sách được tạo mẫu và cần ghi chú bổ sung thêm Chính những điều này khiến giáo viên dễ nhầm lẫn và khó theo dõi tình trạng học tập của từng lớp học.

Từ những thực trạng trên thì việc xây dựng một hệ thống quản lí điểm danh online là vô cùng cần thiết Giải pháp điểm danh bằng công nghệ RFID sẽ giúp quá trình quản lý học sinh sinh viên được dễ dàng, nhanh chóng, đồng thời việc xây dựng hệ thống trên nền tảng webserver và giúp cho việc quản lý được thuận tiện, đa dạng, và thực hiện được ở mọi địa điểm.

Tính cấp thiết đề tài

- Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ các thiết bị sử dụng công nghệ RFID (thẻ cảm ứng) và sinh trắc học giờ đây đã không còn quá xa lạ với chúng ta, những thiết bị sử dụng công nghệ này được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống cũng như trong công việc, những thiết bị sử dụng công nghệ này thể hiện được sự ưu việt trong thiết kế cũng như khả năng bảo mật của thiết bị.

- Thiết bị kiểm soát vào ra sử dụng công nghệ RFID và vân tay giờ đây cùng đã không còn quá đắt đỏ, các nhà sản xuất cũng liên tục đưa ra những sản phẩm mới với mẫu mã đa dạng và thêm vào nhiều tính năng tiên tiến Việc kiểm soát vào ra cũng được các nhà quản trị chú ý nhiều hơn Với những lợi ích mà hệ thống này đem lại giải pháp quản lý vào ra bằng thiết bị sử dụng công nghệ RFID và vân tay ngày càng phát triển và được triển khai ở nhiều lĩnh vực.

Mục tiêu của đề tài

- Quét thẻ RFID và vân tay điểm danh sinh viên.

- Xây dựng trang web đăng nhập, thiết lập cơ sở dữ liệu cho quản trị viên.

- Xây dựng hệ thống điểm danh, thiết lập cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin sinh viên.

- Xây dựng app (Android) lấy dữ liệu từ cơ sở dữ liệu của trang web.

- Xây dựng chức năng thêm mới, sửa và xóa thông tin sinh viên khỏi cơ sở dữ liệu.

- Xây dựng chức năng giám sát trạng thái điểm danh của sinh viên và xuất Excel.

Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tài liệu qua sách báo về lĩnh vực IOT

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để thiết kế mạch điều khiển thiết kế mạch điều khiển bằng thẻ RFID và vân tay

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các module và các linh kiện trong mạch

Nội dung nghiên cứu

Tìm hiểu vè tham khảo các tài liệu, giáo trình, nghiên cứu các chủ đề, các nội dung liên quan đến đề tài.

 Lập trình web: ngôn ngữ php, javacript, html, javacript

 Phần mềm mô phỏng: XAMPP

- Thiết kế và thi công hệ thống điểm danh sinh viên

- Chạy thử hệ thống và chỉnh sửa lỗi xuất hiện

- Đánh giá tính ứng dụng của đề tài

Kết thúc chương

Phần này trình bày những kết quả mà nhóm làm được so với mục tiêu đề ra và hướng phát triển của đề tài Kết quả nghiên cứu từ đề tài này sẽ giúp em có nhiều kinh nghiệm để sau khi tốt nghiệp chúng em có đủ khả năng nghiên cứu chế tạo hoàn chỉnh thiết bị điểm danh bằng thẻ RFID và vân tay trên nhiều lĩnh vực đáp ứng được sử dụng yêu cầu trên thị trường với giá thành hợp lý, chất lượng đảm bảo, phù hợp với điều kiện sống tại Việt Nam.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Giới thiệu về công nghệ RF

RFID chính là viết tắt của thuật ngữ Radio Frequency Identification, ta có thể hiểu đây chính là việc nhận dạng qua tần số vô tuyến RFID là một công nghệ dùng kết nối sóng vô tuyến để cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không cần tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa, không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc giữa hai vật không nhìn thấy Công nghệ này cho ta phương pháp truyền , nhận dữ liệu từ một điểm đến một điểm khác.

Lịch sử RFID đánh dấu từ những năm 1930 nhưng có nguồn gốc từ khí Guglielmo Macrconi phát hiện ra sóng radio Và rồi sau đó các ứng dụng của RFID ngày càng được sự dụng nhiều hơn trong các công việc như xác định vật thể, thiết bị giám sát vật thể, theo dõi lưu thông, đánh dấu thú vật,

Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các tag(thẻ) đến các reader (bộ đọc) Tag có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kê Reader scan dữ liệu của tag và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của tag Ví dụ : các tag có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi để hệ thống thu phí đường có thể nhanh chóng nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường.

Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động với nguyên lý hoạt động như sau: thiết bị reader sẽ phát ra sóng điện từ ở một tần số nhất định qua anten của nó đến một con chip Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin lấy được từ chip Các chip không tiếp xúc không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi reader.

Sóng RF và tần số

Có nhiều loại sóng khác nhau tồn tại trong cuộc sống xung quanh chúng ta như sóng âm, sóng điện từ Mỗi loại sóng này lại được chia nhỏ ra thành nhiều loại sóng có những đặc điểm khác nhau.

Sóng cơ là loại sóng chúng ta dễ phát hiện trong cuộc sống Chúng là những dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất Ví dụ như sóng biển, sóng âm, sóng cơ có khả năng lan truyền trong các mỗi trường vật chất như rắn lỏng và khí.

Sóng điện từ là các dao động lặp đi lặp lại và ngày một lan ra xa Sóng điện từ có thể lan truyền trong các môi trường vật chất như chất rắn chất lỏng ,chất khí và đặc biệt nó còn có thể lan truyền trong chân không Sóng điện từ là sóng ngang nghĩa là nó là sự lan truyền của các dao động liên quan đến tính chất có hướng (cụ thể là cường độ điện trường và cường độ từ trường) của các phần tử mà hướng dao động vuông góc với hướng lan truyền sóng.

Sóng vô tuyến là một loại bức xạ điện từ với các bước sóng trong phổ điện từ, dài hơn ánh sáng hồng ngoại Loại sóng này rất phổ biến và thường xuyên được sử dụng trong các công nghệ truyền thông, thiết bị điện tử hiện đại Các thiết bị đó sẽ nhận sóng vô tuyến và chuyển đổi chúng thành các rung động cơ học trong loa và từ đó phát ra sóng âm thanh.

Phổ tần số vô tuyến là một phần khá nhỏ của phổ điện từ EM Phổ điện từ thì thường được chia ra bảy vùng theo thứ tự giảm bước sóng và tăng năng lượng của tần số

Sóng vô tuyến có bước sóng dài nhất trong phổ EM theo NASA và dao động từ khoảng 1mm đến hơn 100km Tần số sóng vô tuyến thấp đó là từ khoảng 3000 chu kỳ cho mỗi giây hoặc 3KHz, lên tới khoảng 300GHz.

Về vận tốc thì sóng vô tuyến sẽ truyền rất nhanh với vận tốc ánh sáng trong môi trường chân không Trong quá trình di chuyển nếu sóng bị va đập vào các vật thể xung

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 Sóng dài: thường có phản xạ tốt qua các tầng điện li Sóng dài thì không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng Fading (ảnh hưởng từ giao thoa sóng).

 Sóng trung: Được dùng để lan tỏa sóng trong các thành phố lớn, phản xạ thì kém hơn sóng dài và bị ảnh hưởng bởi hiện tượng fading.

 Sóng ngắn vô tuyến: Có tần số khá cao và thường bị các vật cản hấp thụ Ưu điểm của sóng ngắn đó là có thể liên lạc rất xa.

 Sóng cực ngắn: Có khả năng xuyên qua mọi tầng và đi vào không gian vũ trụ cực lớn Thường được ứng dụng trong liên lạc, phát thanh truyền hình.

Hình 2 3 Các loại sóng vô tuyến thường gặp

Theo Cục Viễn thông và Thông tin Quốc gia Hoa Kỳ thì thường chia phổ vô tuyến thành 9 dải sóng vô tuyến và được biểu thị thông qua hình ảnh dưới đây.

Hình 2 4 Phổ sóng vô tuyến

Sóng RF là viết tắt của từ Radio Frequency, hay còn gọi là sóng siêu âm vô tuyến điện Đây chính là loại sóng điện từ có tần số bức xạ điện từ trường nằm ở mức thấp nhất trong dãy quang phổ.

Sóng vô tuyến lần đầu được dự báo bởi tác phẩm toán học xuất bản năm 1867 do James Clerk Maxwell viết Maxwell nhận thấy các tính chất giống sóng của ánh sáng và tương đồng trong các quan sát về từ trường và điện trường Sau đó ông đề xuất các phương trình mô tả sóng ánh sáng và sóng vô tuyến như sóng điện từ truyền trong không gian Năm 1887, Heinrich Hertz đã chứng minh tính chính xác sóng điện từ của Maxwell bằng cách thử nghiệm tạo ra sóng vô tuyến trong phòng thí nghiệm của mình Ngay sau đó rất nhiều phát minh đã được khám phá, từ đó sóng vô tuyến đã được sử dụng để truyền thông tin qua không trung.

Các đặc trưng khi truyền của sóng RF (radio frequency):

Do sóng RF có tần số nằm trong dải UHF của sóng điện từ nên thường được dùng để truyền tin trong không khí Loại sóng này này cũng tuân theo các định luật phản xạ, khúc xạ, giao thoa của sóng điện từ và còn có khả năng đâm xuyên (xuyên tường, xuyên vật cản không phải là kim loại) Cự ly truyền phụ thuộc vào nhiều yếu

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2 5 Đặc trưng Loss and gain

Gain – khuếch đại tín hiệu là thuậ ngữ được sử dụng để mô tả sự gia tăng biên độ của tín hiệu RF Gain thường là một quá trình chủ động nghĩa là nó được cấp một nguồn năng lượng điện bên ngoài Ví dụ như bộ khuếch đại sóng RF được sử dụng để khuếch đại tín hiệu hoặc high – gain antenna được sử dụng để tập trung độ rộng của chùm tín hiệu nhằm tăng biên độ của nó.

Tuy nhiên, một số quá trình thụ động cũng có thể gây ra gain Ví dụ như hiện tượng sóng rf phản xạ có thể kết hợp với tín hiệu chính để tăng cường độ của tín hiệu chính Việc tăng cường độ một cách thụ động này có thể gây ra kết quả tốt hoặc tiêu cực Thông thường, nhiều công suất hơn thì sóng sẽ truyền tốt hơn, nhưng có một số trường hợp thì nó có thể gây ảnh hưởng đến việc tiếp nhận tín hiệu từ quá trình thu.

Thành phần của một hệ thống RFID

Hệ thống RFID gồm 4 thành phần chính: thẻ RFID, reader, Antenna và Server

Là một thành phần bắt buộc đối với mọi hệ thống RFID, được lập trình điện tử với thông tin duy nhất, gồm chip và antena

Thẻ RFID là vật được gắn trên các đồ vật để định danh và hỗ trợ theo dõi các vật đó theo nhu cầu của hệ thống Ví dụ: chúng ta có thể gắn thẻ lên tai bò để theo dõi bò ngoài đồng cỏ, gắn lên hàng hóa để hỗ trợ kiểm kho, gắn lên tài liệu để tìm kiếm một cách nhanh chóng

Thẻ RFID tương tác với đầu đọc RFID và ăng ten nhờ sóng điện từ Đầu đọc hoặc ăng ten sẽ phát sóng điện từ tới thẻ RFID gần đó Năng lượng của sóng điện từ sẽ được định hướng nhờ ăng ten, tạo thành dòng điện để cung cấp cho chip bên trong thẻ. Khi chip hoạt động, nó sẽ gửi lại thông tin thẻ về cho ăng ten và đầu đọc Người dùng có thể xử lý thông tin trong thẻ bằng nhiều phương pháp khác nhau.

Thẻ RFID là một thiết bị lưu trữ và truyền dữ liệu đến một đầu đọc trong một môi trường tiếp xúc bằng sóng vô tuyến Thẻ RFID mang dữ liêu một vật một sản phẩm (item…) nào đó và gắn lên sản phẩm đó Mỗi thẻ có các phần lưu trữ dữ liệu bên trong và cách giao tiếp với dữ liệu đó Vài thẻ RFID giống như những nhãn giấy và được ứng dụng để bỏ vào hộp và đóng gói Một số khác được sáp nhập thành vách của thùng chứa plastic được đúc Còn một số khác được xây dựng thành miếng da bao cổ tay Mỗi thẻ được lập trình với một nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đối tượng hoặc con người đang gần thẻ đó Thông thường mỗi thẻ RFID có một cuộn đây hoặc anten nhưng không phải tất cả RFID đều có vi chip và nguồn năng lượng riêng.

Một số thông tin ngắn gọn về thẻ RFID:

 Phần lớn thẻ RFID không sử dụng pin, mà lấy năng lượng từ sóng điện từ.

 Các loại thẻ sử dụng pin có thể truyền phát dữ liệu ở khoảng cách xa hơn rất nhiều so với loại trên

 Thẻ RFID có thể đọc khi bị che bởi vật khác, đây là điểm nổi trội so với mã vạch

 Tầm đọc của thẻ có thể ngắn trong khoảng vài centimet, và cũng có thể kéo dài tới vài chục met

 Mỗi loại thẻ sẽ có cấu tạo ăng ten riêng biệt để tối ưu hóa khả năng đọc

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2 10 Cấu tạo thẻ RFID

Về cơ bản, thẻ RFID sẽ có hai bộ phận quan trọng nhất là chip và ăng ten, trong đó:

 Ăng ten có nhiệm vụ nhận sóng điện từ, cung cấp năng lượng cho chip và gửi lại thông tin về đầu đọc

 Chip có nhiệm vụ xử lý thông tin, chứa dữ liệu độc nhất của thẻ Chỉ có một vài công ty chuyên sản xuất chip RFID, và sự khác biệt giữa các loại chip nằm ở dung lượng bộ nhớ.

Chip của thẻ RFID có 4 Memory Bank, được phân biệt như sau:

 EPC Memory Bank: chứa mã điện tử của sản phẩm (Electronic Product Code), có thể có dung lượng từ 96 tới 496 bit Một số nhà sản xuất sử dụng các dãy chữ số ngẫu nhiên và độc nhất, một số khác lại sử dụng các dãy số ngẫu nhiên nhưng có thể lặp lại.

 User Memory Bank: chứa dữ liệu người dùng, có thể có dung lượng từ 32 bit cho tới 64kbit Không phải chip nào cũng có User Memory Bank, và dữ liệu này có thể cung cấp thông tin chi tiết hơn về sản phẩm như loại hàng hóa, lần bão dưỡng cuối cùng hoặc số Serial.

 Reserved Memory Bank: chứa mã truy cập, cho phép người dùng mã hóa thẻ và phải có mã này thì thẻ mới đọc được.

 TID Memory Bank: chứa định danh thẻ, là một dãy số ngẫu nhiên và duy nhất, được đặt bởi nhà sản xuất và không thể thay đổi Cần cấu hình riêng để đầu đọc có thể đọc TID thay cho EPC.

2.3.2 Thiết bị đọc thẻ Đầu đọc FRlD (hay còn gọi là interrogator) là thiết bị kết nối không dây với thẻ để dễ dàng nhận dạng đối tượng được gắn thẻ Nó là một thiết bị đọc và ghi dữ liệu nên thẻ FRID tương thích Thời gian mà đầu đọc có thể phát năng lượng RF để đọc thẻ được gọi là chu trình làm việc của đầu đọc Đầu đọc có nhiệm vụ kích hoạt thẻ, truyền dữ liệu bằng sóng vô tuyến với thẻ, thực hiện giải điều chế và giải mã tín hiệu nhận được từ thẻ ra dạng tín hiệu cần thiết để chuyển về máy chủ, đồng thời cũng nhận lệnh từ máy chủ để thực hiện các yêu cầu truy vấn hay đọc ghi thẻ. Đầu đọc thẻ là hệ thần kinh trung ương của toàn bộ hệ thống phần cứng RFID thiết lập việc truyền với thành phần này và điều khiển nó, là thao tác quan trọng nhất của bất kỳ thực thể nào muốn liên kết với thiết bị phần cứng này.

 Máy phát: Máy phát của đầu đọc truyền nguồn AC và chu kỳ xung đồng hồ qua anten của nó đến thẻ trong phạm vi được cho phép Đây là một phần của máy phát thu, thành phần chịu trách nhiệm gửi tín hiệu của đầu đọc đến môi trường xung quanh và nhận lại đáp ứng của thẻ qua anten của đầu đọc anten của đầu đọc có thế được gắn với mỗi cổng anten Hiện tại thì một số đầu đọc có thể hỗ trợ lên đến

 Máy thu: Nó nhận tín hiệu tương tự từ thẻ qua anten của đầu đọc Sau đó gửi những tín hiệu này tới vi mạch của đầu đọc và chuyển dữ liệu thành dữ liệu được biểu thị dưới dạng số.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

26 bị hỏng thì dữ liệu cũng không bị mất Tuy nhiên, dung lượng của bộ nhớ sẽ giới hạn số thẻ đọc được trong một khoảng thời gian Nếu trong quá trình đọc mà việc kết nối bị hỏng thì một phần dữ liệu đã lưu sẽ bị mất ( bị ghi đè bởi các thẻ khác được đọc sau nó).

 Các kênh vào ra của cảm biến, cơ cấu chấp hành, bảng tín hiệu điện báo bên ngoài: Có một số loại cảm biến như cảm biến về ánh sáng hoặc chuyển động để phát hiện các đối tượng được gắn thẻ trong phạm vi của đầu đọc Cảm biến này cho phép đầu đọc bật lên để đọc thẻ.

 Mạch điều khiển: Cho phép thành phần bên ngoài là con người hoặc chương trình máy tính giao tiếp, điều khiển với đầu đọc này Nó có thể đi liền với đầu đọc (như phần mềm hệ thống firmware) hoặc được tách riêng thành một phần mềm hoặc phần cứng và phải mua chung với đầu đọc.

 Giao diện truyền thông: Cung cấp các lệnh cho đầu đọc, nó cho phép tương tác với các thành phần bên ngoài qua mạch điều khiển, để truyền dữ liệu của nó, nhận lệnh và gửi lại phản hồi Có thể xem nó là một phần của mạch điều khiển.

 Nguồn năng lượng: Thành phần này cung cấp nguồn năng lượng cho các thành phần của đầu đọc.

Hình 2 12 Các thành phần của một Reader

2.3.3 Anten thu phát sóng vô tuyến

Anten là các phần tử cho phép bức xạ chuyển năng lượng sóng được giữ ở dạng các trường điện, trường từ (trên các ống dẫn sóng) thành sóng điện từ lan truyền trong không gian.

Là thiết bị liên kết giữa thẻ và thiết bị đọc Thiết bị đọc phải xa tín hiệu sóng để kích hoạt và truyền nhận với thẻ.

Có 3 kiểu liên lạc phổ biến giữa thiết bị thu nhận sóng RF:

 Simplex (Đơn công VD: Remote điều khiển từ xa)

 Half-duplex (Bán song công VD: Bộ đàm, tại một thời điểm chỉ có một máy phát và một máy thu)

 Full-duplex (Song công VD: Máy điện thoại vừa phát vừa thu – vừa nói vừa nghe)

Do mỗi đầu chỉ sử dụng 1 anten (vừa phát, vừa thu hoặc chỉ để phát hay thu) nên cũng nói thêm về sơ đồ của những loại này:

 Kiểu liên lạc đơn công, đây chính là kiểu liên lạc của các remote xe hơi, remote cửa cuốn v…

 Cái remote chứa mạch phát tín hiệu chỉ phát RF, còn xe hơi hay cái môtơ chứa mạch chỉ thu RF (Rx-Receiver)

Hình 2 13 Phương thức truyền simplex( đơn công)

Phương thức làm việc

Một hệ thống RFID có ba thành phần cơ bản: thẻ, đầu đọc, và một host computer RFID hoạt động trên nền tảng sóng vô tuyến kết hợp với máy tính quản lý bao gồm thẻ, đầu đọc thẻ và máy tính chủ Thẻ RFID gắn vào sản phẩm được tích hợp chip bán dẫn và ăng-ten thu sóng Đầu đọc thẻ nhận tín hiệu từ thẻ RFID từ xa, có thể lên đến 50m tùy vào nguồn năng lượng được cung cấp cho thẻ RFID, chuyển dữ liệu đến máy tính để phân tích và xử lý thông tin về đối tượng đó.

Hình 2 17 Truyền nhận trong hệ thống RFID

Vài thẻ RFID giống như những nhãn giấy và được ứng dụng để bỏ vào hộp và đóng gói Một số khác được sáp nhập thành các vách của các thùng chứa plastic được đúc Còn một số khác được xây dựng thành miếng da bao cổ tay Mỗi thẻ được lập trình với một nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đối tượng hoặc con người đang gắn thẻ đó Bởi vì các chip được sử dụng trong thẻ RFID có thể giữ một số lượng lớn dữ liệu, chúng có thế chứa thông tin như chuỗi số, hướng dẫn cấu hình, dữ liệu kỹ thuật, sổ sách y học, và lịch trình Cũng như phát sóng tivi hay radio, hệ thống RFID cũng sử dụng bốn băng thông tần số chính: tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) hoặc sóng cực ngắn (viba) Các hệ thống trong siêu thị ngày nay hoạt động ở băng thông UHF, trong khi các hệ thống RFID cũ sử dụng băng thông

LF và HF Băng thông viba đang được để dành cho các ứng dụng trong tương lai.

Các thẻ RFID có thế được cấp nguồn bởi một bộ pin thu nhỏ trong thẻ (các thẻ active) hoặc bởi một RFID reader mà nó “Wake up" thẻ để yêu cầu trả lời khi thẻ đang trong phạm vi (thẻ passive).

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2 18 Hoạt động giữa tag và reader trong hệ thống RFID

Thẻ active RFID có thể được đọc xa 100m từ RFID reader và là thẻ “thông minh" (với bộ nhớ được viết lên và xóa như một ổ cứng máy tính) hoặc là thẻ chỉ đọc.Thẻ passive RFID có thể được đọc xa RFlD reader 10m và nói chung là bộ nhớ chỉ đọc Kích thước thẻ và giá cả, dải đọc, độ chính xác đọc/ghi, tốc độ dữ liệu và chức năng hệ thống thay đổi theo đặc điểm nêu ra trong thiết kế và dải tần hệ thống FRlD sử dụng.

RFID reader gồm một anten liên lạc với thẻ RFID và một đơn vị đo điện tử học đã được nối mạng với host computer Đơn vi đo tiếp sóng giữa host computer và tất cả các thẻ trong phạm vi đọc của anten, cho phép một đầu đọc liên lạc với hàng trăm thẻ đồng thời Nó cũng thực thi các chức năng bảo mật như mã hóa/ giải mã và xác thực người dùng Đầu đọc RFID có thế phát hiện thẻ ngay cả khi không nhìn thấy chúng.

Hầu hết các mạng RFID gồm nhiều thẻ và nhiều đầu đọc được nối mạng với nhau bởi một máy tính trung tâm Host xử lý dữ liệu mà các đầu đọc thu thập từ các thẻ và chuyển tiếp giữa mạng RFID và các hệ thống kỹ thuật thông tin lớn hơn, mà nơi đó quản lý dây chuyền hoặc cơ sở dữ liệu quản lý có thể thực thi “Middleware” phần mềm nối hệ thống RFID với một hệ thống IT (Information Technology) quản lý luồng dữ liệu.

Các tiêu chuẩn công nghệ RFID

Tiêu chuẩn của RFID là những hướng dẫn quan trọng về kỹ thuật hay các đặc điểm chi tiết kỹ thuật của tất cả các sản phẩm RFID Các tiêu chuẩn này nhằm cung cấp thông tin về cơ chế vận hành của hệ thống RFID, thông tin của tần số hoạt động, cách truyền dữ liệu, cách thu – phát tín hiệu giữa đầu đọc RFID và các thẻ từ.

Các tiêu chuẩn RFID có nhiệm vụ đảm bảo rằng các sản phẩm RFID hoạt động với nhau một cách tương thích và hoàn hảo Chúng hoạt động tự động hóa với nhau, không cần phải phụ thuộc vào đại lý hay người tiêu dùng phải tác động vào chúng Đồng thời, các tiêu chuẩn RFID còn cung cấp các thông tin quan trọng, nhằm hướng dẫn các nhà sản xuất hay người chế tạo có thể phát triển bổ sung thêm các sản phẩm khác hay cải tiến sản phẩm hiện có.

Ngoài ra, các tiêu chuẩn RFID còn có giá trị đặc biệt khác, đó là giúp các công ty, các ngành công nghiệp có ứng dụng sản phẩm RFID mở rộng thị trường và tăng tính cạnh tranh hơn, đặc biệt là cạnh tranh về giá Điều này sẽ giúp thúc đẩy các sản phẩm RFID luôn ở trong cuộc đua hạ giá thành và tăng chất lượng.

Tiêu chuẩn RFID còn có giá trị làm tăng tính chính xác, tính ứng dụng và sự phát triển, phổ biến rộng rãi của các sản phẩm công nghệ.

Các tiêu chuẩn RFID được xác lập, hoàn thiện và ban hành bởi các cơ quan thuộc các ngành công nghiệp cụ thể trong phạm vi quốc gia, khu vực hay toàn cầu. Đối với các tiêu chuẩn trong phạm vi quốc tế, thì khung nội dung của các tiêu chuẩn sẽ có nhiều phần hơn Tổ chức quốc tế ban hành tiêu chuẩn RFID hiện nay gồm: EPCglobal (tổ chức liên hợp GS1), Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC), Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) Và Ủy ban Đa kỹ thuật (JTC 1) – một Ủy ban được thành lập bởi ISO và IEC Bên cạnh đó, các đơn vị quy định khu vực sử dụng cũng có vai trò không nhỏ trong việc chi phối giá trị sử dụng của RFID, bao gồm: Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) do Hoa Kỳ phụ trách, Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI) tại Châu Âu Tại các khu vực khác cũng có các cơ quan quy định quy chế tiêu chuẩn riêng của mình.

Các tổ chức giám sát tiêu chuẩn RFID ứng dụng trong các ngành công nghiệp, cụ thể bao gồm các Hiệp hội Đường sắt Mỹ (AAR), Nhóm Tiêu chuẩn Công nghiệp ô tô (AIAG), các Hiệp hội Vận tải đường bộ Mỹ (ATA) và Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế (IATA) Ngoài ra, các nhóm Sáng chế và cải tiến RFID GS1 VICS (VILRI) có nhiệm vụ giám sát các tiêu chuẩn xoay quanh lĩnh vực dán, gắn thẻ, tạo nhãn hiệu và việc ứng dụng công nghệ RFID trong suốt các khâu trong chuỗi kinh doanh bán lẻ.

Hiện tại, hệ thống RFID thụ động UHF là loại hệ thống RFID duy nhất được quy định bởi tiêu chuẩn quốc tế, có phạm vi ứng dụng toàn cầu.

Các hệ thống RFID chủ động, RFID thụ động LF, RFID thụ động HF và loại hệ thống RFID thụ động UHF, tất cả đều có tiêu chuẩn quy định riêng của mình, quyết định đến đặc tính từng sản phẩm ứng dụng có liên quan.

Như đã nói đến ở trên, hệ thống RFID thụ động UHF hiện nay là loại duy nhất được quy định bởi duy nhất một hệ tiêu chuẩn quốc tế Tiêu chuẩn này được gọi là EPCglobal UHF Gen 2 V1 hay UHF Gen 2 UHF Gen 2 được định nghĩa là một loại giao thức truyền thông của một hiện tượng tán xạ ngược thụ động, chúng chỉ nhận dạng được tín hiệu vô tuyến từ đầu đọc RFID có mức dải tần số là 860MHz – 960MHz.

Các bài thử nghiệm kiểm tra chất lượng nhằm chứng nhận EPCglobal bao gồm các nội dung: Kiểm tra sự phù hợp, tương thích của hệ thống; Đảm bảo rằng các sản phẩm RFID đều phù hợp với chế độ, tiêu chuẩn UHF Gen 2; cuối cùng là những bài thử nghiệm nhằm kiểm tra chắc chắn rằng các giao diện của các loại đầu đọc được thiết kế đúng để tương thích hoàn toàn với những sản phẩm Gen 2 khác Trong khi hầu hết các thẻ RFID thụ động lấy tín hiệu sóng tần từ đầu đọc làm năng lượng hoạt

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Phiên bản mới nhất của tiêu chuẩn UHF Gen 2 (hay còn được gọi là UHF Gen

2 V2, gọi tắt là G2) đang trong quá trình chờ kiểm nghiệm và phê duyệt Tiêu chuẩn mới này được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn V1 ban đầu, nhưng được cải tiến hơn về khả năng bảo mật thông tin dữ liệu chia sẻ trong hệ thống RFID được kỹ lưỡng và mạnh mẽ hơn, không chỉ nhằm bải vệ dữ liệu mà còn nhằm ngăn ngừa tình trạng bị thẻ giả trà trộn.

Với tiêu chuẩn G2, người dùng có thể ẩn tất cả, ẩn một phần, hoặc xóa dữ liệu trong bộ nhớ thẻ từ, tùy thuộc vào thiết lập quyền truy cập của đầu đọc và vi mạch. Nhằm khắc phục tình trạng đầu đọc hay thẻ bị truy cập trộm hay thậm chí là sửa đổi dữ liệu trong thẻ Điều này sẽ có tác dụng ngăn cản các hành vi trộm cắp dữ liệu hoặc trà trộn, làm giả thẻ.

Các tiêu chuẩn G2 cũng cung cấp một giải pháp chống hàng giả hữu hiệu liên quan đến lĩnh vực thẻ chứng thực mã hóa Thẻ UHF Gen 2 V1 có cơ chế hoạt động là sẽ tán xạ ngược tín hiệu đến đầu đọc, cho nên chúng có nhược điểm là dễ bị sao chép để làm giả thẻ Còn với phên bản tiêu chuẩn G2 thì khác, mỗi lần đầu đọc gửi một tín hiệu đến vi mạch trong thẻ, nó sẽ gửi kèm lệnh là một dãy số bí mật khác nhau và thẻ từ sẽ nhận lệnh và phản hồi lại đúng mã số chính xác mà đầu đọc cần để nhận dạng được tốt và bảo mật hơn.

Có thể nói, ngày nay, chính công nghệ RFID và hàng loạt ứng dụng bất tận của chúng đã góp phần không nhỏ làm thay đổi bộ mặt thế giới, giúp nâng cao chất lượng sống của con người thêm tiện nghi và hiện đại Hy vọng với những thông tin mà bài viết cung cấp ở trên sẽ giúp bạn có được cái nhìn cơ bản, rõ hơn về tiêu chuẩn RFID cũng như vai trò, tầm quan trọng của chúng trong việc ứng dụng và phát triển hệ thống RFID trong cuộc sống hằng ngày.

Ứng dụng, ưu điểm và nhược điểm của hệ thống RFID

- Ứng dụng: RFID được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:

 Trong giao thông vận tải:

+ Ở các nước phát triển công nghệ RFID được sử dụng để thu phí đường bộ một cách tự động Với tần số là 900 Mhz và 2.45 Ghz, thẻ RFID được gắn trực tiếp trên xe, đầu đọc thẻ sẽ được gắn ở trạm Theo đó khi có xe chạy qua đầu đọc có thể nhận dạng và ngay lập tức tự động trừ phí Phương pháp này giải quyết được tình trạng tắc nghẽn, giúp tránh thất thoát cho công việc thu phí và giảm thiểu tối đa nguồn nhân sự cần sử dụng.

Hình 2 19 Ứng dụng công nghệ RFID

+ Việc quản lí kho bãi và phân phối trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết nhờ công nghệ RFID RFID có thể được gắn trên các đầu máy, toa xe lửa hay RFID được sử dụng để bảo dưỡng máy bay, xác định hành lí, hàng hóa tại sân bay. Các công ty bưu chính viễn thông có thể sử dụng để giám sát các bưu phẩm được vận chuyển quốc tế giữa các trung tâm bưu chính quốc tế với nhau Họ có thể giám sát thời gian vận chuyển các bưu phẩm có gắn thẻ RFID, điều đó giúp các vấn đề quản lý và giải quyết các vấn đề một cách nhanh gọn, tiết kiệm.

+ RFID có thể thay thế kĩ thuật mã vạch hiện nay bởi ngoài việc xác định được nguồn gốc người quản lí còn có thể biết được chính xác mặt hàng trên quầy hay trong kho Việc sử dụng các thẻ RFID mỏng thay cho mã vạch tại các siêu thị lớn giúp đảm bảo an toàn tránh việc thất thoát hàng hóa Việc kiểm kho cũng sẽ được giảm bớt.

+ Hệ thống RFID khắc phục được hạn chế của các phương pháp nhận dạng tự

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

34 trẻ em mới sinh và những người già mất trí Việc quản lí hồ sơ bệnh án cũng có thể sử dụng công nghệ này Ngành giáo dục cũng dần áp dụng công nghệ RFID trong công tác quản lí các thiết bị, tài sản, vật tư.

 Khả năng sử dụng mạnh mẽ: Thẻ RFID được gắn lên đến đối tượng cần theo dõi. Thẻ này có thể đính lên bất cứ sản phẩm nào, từ vỏ hộp, đế giày Một thẻ tag RFID cho phép bạn có thể sửa đổi thông tin của thẻ đó hàng nghìn lần Nghĩa là một thẻ tag RFID có thể sử dụng nhiều lần Một thẻ đã được ghi dữ liệu thì rất có có thể thay đổi.

 Vượt trội công nghệ cũ: Ưu thế của công nghệ RFID so với các mã vạch là các hệ thống RFID không cần đến một tia quét của máy quét mới có thể đọc được mã vạch Các tia quét giữa một thẻ và thiết bị đọc để có thể làm việc vì các sóng vô tuyến có khả năng lan truyền qua nhiều chất liệu rắn khác nhau.

Trong các ứng dụng quản lý tại hầu hết các thời điểm đều có một số lượng lớn hàng hóa di chuyển Nên rất khó để bạn có thể đưa từng mã vạch qua máy quét mã vạch được Đây chính là ưu điểm lớn của công nghệ RFID so với công nghệ mã vạch thông thường.

Phạm vi đọc của mã vạch có thể có được một khoảng khá dài Thông thường các phạm vi đọc đó có giá trị vàokhoảng cỡ vài chục cm Tuy nhiên các phạm vi đọc của các thẻ RFID lại có một khoảng thay đổi khá rộng Chúng bị phụ thuộc vào tần số hoạt động của hệ thống Thông thường, các phạm vi đọc của các thẻ RFID có thể chạy từ vài cm tới vài mét Hệ thống RFID sử dụng dải tần UHF sẽ có khoảng cách đọc lớn hơn.thậm chí có những hệ thống khoảng cách đọc có thể lên tới 300 feet ( 100 m ) phụ thuộc vào từng ứng dụng cụ thể.

 Tính bảo mật nâng cao: Dữ liệu mã vạch có tính bảo mật rất thấp Bởi vì các mã vạch cần thiết phải có một tia quét đi qua nên phải được đặt rõ ràng ở bên ngoài bao bì Do vậy bất cứ ai với một máy quét mã vạch chuẩn hoặc chỉ với một chiếc camera cũng có thể xem trộm hoặc ghi lại dữ liệu trên đó Nhưng với các hệ thống RFID thì lại được cung cấp một mức bảo mật cao hơn rất nhiều.

Việc đọc được các thẻ RFID là không hề dễ dàng bạn cần phải có những thiết bị chuyên dụng mới có thể kết nối được chúng Cũng như các thiết bị phụ trợ để có thể thu thập được dữ liệu đó Không đơn giản là có thể đọc được các ký tự bằng mắt thường một cách dễ dàng.

 Tính ổn định và tương thích môi trường cao: Các thẻ tag RFID có khả năng chịu đựng tốt hơn với bụi bẩn và môi trường khắc nghiệt so với công nghệ mã vạch. Các mã vạch có thể sẽ không đọc được nếu như chúng bị bao phủ bởi bụi bẩn, hoặc là bị rách nát Hay chúng có thể dễ dàng hỏng khi đang hoạt động trong một môi trường với ánh sáng cường độ cao cũng có thể gây trở ngại cho máy quét mã vạch.

Với các mã vạch thực hiện đọc bằng tay đôi khi hiện trạng không thể đọc được mã vạch vẫn diễn ra Rõ ràng như vậy rất bất tiện và ảnh hưởng nhiều tới hoạt động chung của toàn hệ thống Với các hệ thống RFID, các thuật toán và các tính năng RW, có thể loại bỏ được việc sản phẩm phải quét nhiều lần mới thu được dữ liệu.

 RFID vẫn đắt hơn mã vạch Việc gắn thẻ RFID ở cấp độ mặt hàng cho các sản phẩm thành phẩm rẻ tiền là chi phí nghiêm ngặt Tuy nhiên, RFID có thể cung cấp ROI thông qua việc gắn thẻ các bộ phận hoặc hàng hóa đắt tiền hơn và trong trường hợp ứng dụng vòng kín liên quan đến tài sản có thể tái sử dụng (như pallet), chi phí của thẻ có thể được khấu hao trong một thời gian dài.

 Hầu hết các đối tác thương mại không sử dụng RFID Để có được lợi ích đầy đủ của RFID trong sản xuất, các nhà cung cấp và người tiêu dùng sẽ cần khả năng gắn thẻ hàng hóa hoặc đọc thẻ RFID trong cơ sở của riêng họ Nếu không có sự tham gia của họ (phải trả một số chi phí), sẽ có khoảng trống trong tầm nhìn.

 RFID phức tạp hơn mã vạch Đầu đọc RFID phải được định cấu hình cẩn thận để đảm bảo bạn có thể quét thành công 100 phần trăm thẻ Do đó, phải thực hiện nhiều thử nghiệm hơn với RFID so với mã vạch để đảm bảo giải pháp hoạt động bình thường Môi trường sản xuất thường bao gồm rất nhiều kim loại, chất lỏng và hóa chất - tất cả đều có thể cản trở hiệu suất của công nghệ RFID Tuy nhiên, tỷ lệ đọc và hiệu suất khoảng cách cũng có thể khó để hoàn hảo.

Lý thuyết lập trình web

HTML (Hypertext Markup Language) là ngôn ngữ định dạng văn bản siêu liên kết, là ngôn ngữ lập trình Web căn bản, cho phép định dạng văn bản, bổ sung hình ảnh, âm thanh và video, cũng như lưu tất cả vào một tập tin dưới dạng văn bản hay dưới dạng mã ASCII, binary mà bất cứ máy tính nào cũng có thể đọc được thông qua trình duyệt Web (Web browser) HTML có hai đặc tính cơ bản sau:

- Siêu văn bản: Tạo các liên kết trong trang Web, cho phép truy cập thông tin từ nhiều hướng khác nhau thông qua các Hyperlinks.

- Tính tổng quát: Hầu như máy tính nào cũng có thể đọc được thiết kế bằng ngôn ngữ HTML Điều đó là do dữ liệu trong tập tin HTML được lưu dưới dạng văn bản hay dưới dạng mã ASCII.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2 20 Cấu trúc tài liệu HTML

- Thẻ định nghĩa trang HTML kiểu khai báo của HTML 5.

- Thẻ tạo tiêu đề trang trên thanh tiêu đề, đây là thẻ bắt buộc Thẻ title cho phép trình bày chuỗi trên thanh tựa đề của trang web mỗi khi trang Web đó được duyệt trên trình duyệt web.

- Thẻ … tất cả các thông tin khai báo trong thẻ …

đều có thể xuất hiện trên trang web Những thông tin này có thể nhìn thấy trên trang web.

- Thẻ … định nghĩa một nội dung.

- Thẻ

…

tạo một đoạn mới.

- Thẻ … thay đổi phông chữ, kích cỡ và màu kí tự.

- Thẻ … đây là thẻ định dạng bảng trên trang web Sau khi khai báo thẻ này, phải khai báo các thẻ hàng và thẻ cột cùng với các thuộc tính của nó.

- Thẻ cho phép chèn hình ảnh vào trang web Thẻ này thuộc loại thẻ không có thẻ đóng.

- Thẻ … là loại thẻ dùng để liên kết giữa các trang web hoặc liên kết đến địa chỉ Internet, Mail hay Intranet (URL) và địa chỉ trong tập tin trong mạng cục bộ (UNC).

- Thẻ cho phép người dùng nhập dữ liệu hay chỉ thị thực thi một hành động nào đó, thẻ Input bao gồm các loại thẻ như: text, password, submit, button, reset, checkbox, radio, hidden, image.

- Thẻ < textarea> … < \textarea> cho phép người dùng nhập liệu với rất nhiều dòng Với thẻ này không thể giới hạn chiều dài lớn nhất trên trang Web.

- Thẻ … cho phép người dùng chọn phần tử trong tập phương thức đã được định nghĩa trước Nếu thẻ cho phép người dùng chọn một phần tử trong danh sách phần tử thì thẻ sẽ giống như combobox Nếu thẻ cho phép chọn nhiều phần tử cùng một lần trong danh sách phần tử, thẻ đó là dạng listbox.

- Thẻ … khi muốn submit dữ liệu người dùng nhập từ trang web phía Client lên phía Server, có hai cách để làm điều này ứng với hai phương thức POST và GET trong thẻ Trong một trang web có thể có nhiều thẻ khác nhau, nhưng các thẻ này không được lồng nhau, mỗi thẻ sẽ được khai báo hành động (action) chỉ đến một trang khác.

2.7.2 Giới thiệu về CSS và Bootstrap

Css là ngôn ngữ tạo phong cách cho trang web – Cascading Style Sheet language CSS được phát triển bởi W3C (World Wide Web Consortium) vào năm 1996.

Nó dùng để tạo phong cách và định kiểu cho những yếu tố được viết dưới dạng ngôn ngữ đánh dấu, như là HTML Nó có thể điều khiển định dạng của nhiều trang web cùng lúc để tiết kiệm công sức cho người viết web Nó phân biệt cách hiển thị của trang web với nội dung chính của trang bằng cách điều khiển bố cục, màu sắc, và font chữ….

Hình 2 21 CSS có vai trò trang trí cho văn bản viết bằng html

Mối tương quan giữa HTML và CSS rất mật thiết HTML là ngôn ngữ markup(nền tảng của site) và CSS định hình phong cách (tất cả những gì tạo nên giao diện website), chúng là không thể tách rời Các stylesheet ngoài được lưu trữ dưới dạng các

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

38 chuỗi này vào code của mình để nhanh chóng tạo ra loạt tính năng cần thiết cho trang web.

Bootstrap hoàn toàn miễn phí để tải và sử dụng Nhờ bộ sưu tập code được viết sẵn và khả năng tái sử dụng Bootstrap giúp các nhà phát triển tiết kiệm được nhiều thời gian, công sức khi code web.

2.7.3 Ngôn ngữ lập trình PHP

PHP (viết tắt của cụm từ Personal Home Page) là ngôn ngữ lập trình kịch bản (scripting language) mã nguồn mở được dùng phổ biến để ra tạo các ứng dụng web chạy trên máy chủ Mã lệnh PHP có thể được nhúng vào trong trang HTML nhờ sử dụng cặp thẻ PHP

PHP chạy trên môi trường Webserver và lưu trữ dữ liệu thông qua hệ quản trị cơ sở dữ liệu nên PHP thường đi kèm với Apache, MySQL và hệ điều hành Linux (LAMP).

Apache là một phần mềm web server có nhiệm vụ tiếp nhận request từ trình duyệt người dùng sau đó chuyển giao cho PHP xử lý và gửi trả lại cho trình duyệt.

MySQL cũng tương tự như các hệ quản trị cơ sở dữ liệu khác (Postgress, Oracle, SQL server ) đóng vai trò là nơi lưu trữ và truy vấn dữ liệu.

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Yêu cầu thiết kế

Thiết kế hệ thống điểm danh online :

 Quét thẻ RFID và vân tay điểm danh sinh viên.

 Thiết kế mạch nhỏ gọn và dễ dàng sửa chữa

 Xây dựng trang web đăng nhập, thiết lập cơ sở dữ liệu cho quản trị viên.

 Xây dựng hệ thống điểm danh, thiết lập cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin sinh viên.

 Xây dựng app (Android) lấy dữ liệu từ cơ sở dữ liệu của trang web.

 Xây dựng chức năng thêm mới, sửa và xóa thông tin sinh viên khỏi cơ sở dữ liệu.

 Xây dựng chức năng giám sát trạng thái điểm danh của sinh viên và xuất Excel

Dựa trên các yêu cầu trên cũng như các phần lý thuyết đã tìm hiểu ở phần 1 em lựa chọn công nghệ RFID để thiết kế hệ thống điểm danh của mình do công nghệ RFID có những ưu điểm như khả năng sử dụng mạnh mẽ, ổn định, tính bảo mật cao,… hệ thống điểm danh online sẽ sử dụng công nghệ RFID để nhận dữ liệu rồi truyền vềNodeMCU ESP8266 để xử lý và đưa dữ liệu lên server để quản lý.

Sơ đồ khối của hệ thống

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

75 hiển thị do LCD hoạt động ở điện áp 5V cùng với còi báo 5V Khối vi xử lý trung tâm thì điện áp 5V được cấp vào chân Vin và sẽ được điều chỉnh lại trong module MCU Node 8266 để phù hợp với điện áp hoạt động là 3V3 Khối xử lý trung tâm cũng là trung gian cung cấp nguồn 3V3 cho khối RFID.

Linh kiện sử dụng: adapter 5V

Thông số kĩ thuật: o Điện áp đầu vào: AC100-240V 50/60HZ o Điện áp ra: 5VDC o Dòng điện ra: Max 1A o Chiều dài đường dây đầu ra: tổng chiều dài 1,2m o Đóng gói: Hộp trắng o Ổ cắm DC: 5.5 * 2.5mm

Chức năng: nhận dữ liệu từ khối RFID rồi trao đổi dữ liệu với server Truyền thông tin đến LCD để hiển thị và cấp phát xung thông báo đến còi là led của khối thông báo.

Linh kiện sử dụng: Board ESP8266 NodeMCU-Wifi

Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 là kit phát triển dựa trên nền chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là có thể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino để lập trình và nạp code, điều này khiến việc sử dụng và lập trình các ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 được dùng cho các ứng dụng cần kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua sóng Wifi, đặc biệt là các ứng dụng liên quan đến IoT.

Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 sử dụng chip nạp và giao tiếp UART mới và ổn định nhất là CP2102 có khả năng tự nhận Driver trên tất cả các hệ điều hành Window và Linux

Hình 3 3 Sơ đồ chân ESP8266

- Phiên bản firmware: NodeMCU Lua

- Chip nạp và giao tiếp UART: CP2102

- GPIO tương thích hoàn toàn với firmware Node MCU.

- Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin.

- GIPO giao tiếp mức 3.3VDC

- Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash.

- Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino.

Sử dụng phần mềm arduino IDE để lập trình cho esp8266: o Mở chương trình Arduino và cửa sổ Preferences. o Enter http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json vào Additional Board Manager URLs Bạn có thể thêm nhiều URL, cách nhau bằng dấu phẩy.

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Hình 3 4 Hướng dẫn lập trình esp8266 trên arduino IDE o Mở Boards Manager từ Tools > Board menu và tìm esp8266 platform. o Chọn phiên bản bạn cần từ cửa sổ Drop-down. o Click nút install. o Đừng quên chọn loại ESP8266 board từ Tools > Board menu sau khi cài đặt.

Chức năng: hiển thị thông tin điểm danh sinh viên đã thành công hay chưa. Linh kiện: LCD 16x2 và module I2C

Hiện giờ, thiết bị hiển thị LCD 1602 (Liquid Crystal Display) được dùng trong rất nhiều các ứng dụng của VĐK LCD 1602 có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị khác như: khả năng hiển thị kí tự đa dạng (kí tự đồ họa, chữ, số, ); đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau dễ dàng , tiêu tốn rất ít tài nguyên hệ thống, giá thành rẻ,…

Thông số kĩ thuật của mà hình LCD 1602:

- Điện áp ra mức thấp : 2.4

- Dòng điện cấp nguồn : 350uA - 600uA

- Nhiệt độ hoạt động : - 30 - 75 độ C

Chức năng của từng chân LCD 1602:

- Chân số 1 - VSS : chân nối đất cho LCD được nối với GND của mạch điều khiển

- Chân số 2 - VDD : chân cấp nguồn cho LCD, được nối với VCC=5V của mạch điều khiển

- Chân số 3 - VE : điều chỉnh độ tương phản của LCD

- Chân số 4 - RS : chân chọn thanh ghi, được nối với logic "0" hoặc logic "1": + Logic “0”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ

“ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD

- Chân số 5 - R/W : chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write), được nối với logic “0” để ghi hoặc nối với logic “1” đọc

- Chân số 6 - E : chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân này như sau:

+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào thanh ghi bên trong khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E

+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp

- Chân số 7 đến 14 - D0 đến D7: 8 đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này là: Chế độ 8 bit (dữ liệu được

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Nhưng với mạch chuyển đổi giao tiếp I2C cho LCD, các bạn chỉ cần 2 chân (SDA và SCL) của MCU kết nối với 2 chân (SDA và SCL) của module là đã có thể hiển thị thông tin lên LCD Ngoài ra có thể điều chỉnh được độ tương phản bởi biến trở gắn trên module.

THÔNG SỐ MẠCH CHUYỂN ĐỔI GIAO TIẾP I2C

 Kích thước: 41.5mm(L)X19mm(W)X15.3MM(H)

 Jump chốt: Cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt

 Biến trở xoay độ tương phản cho LCD

- Khái niệm giao tiếp I2C o I2C ( Inter – Integrated Circuit) là 1 giao thức giao tiếp nối tiếp đồng bộ được phát triển bởi Philips Semiconductors, sử dụng để truyền nhận dữ liệu giữa các

IC với nhau chỉ sử dụng hai đường truyền tín hiệu. o Các bit dữ liệu sẽ được truyền từng bit một theo các khoảng thời gian đều đặn được thiết lập bởi 1 tín hiệu đồng hồ o Bus I2C thường được sử dụng để giao tiếp ngoại vi cho rất nhiều loại IC khác nhau như các loại vi điều khiển, cảm biến, EEPROM, …

Chức năng: nhận dữ liệu khi quét thẻ và truyền thông tin về khối xử lý trung tâm để xử lý.

Linh kiện: Mạch RFID NFC 13.56MHZ, thẻ RFID

Hình 3 7 Mạch RFID NRF 13.56MHz

Mạch RFID NFC 13.56MHZ RC522 sử dụng IC MFRC522 của NXP được sử dụng để đọc và ghi dữ liệu cho thẻ RFID NFC tần số 13.56Mhz.

MFRC522 là một IC đầu đọc / ghi tích hợp cao để giao tiếp không dây ở tần số 13,56 MHz Đầu đọc MFRC522 hỗ trợ chế độ ISO / IEC 14443 A / MIFARE.

Module có các thông số chính như:

-Tần số hoạt động: 13.56MHz

-Khoảng cách hoạt động: 0 ~ 60 мм

-Cổng giao tiếp: SPI, tốc độ truyền tối đa 10Мbit/sbit/s

-Các loại card RFID hỗ trợ: mifare1 S50, mifare1 S70, mifare UltraLight, mifare Pro, mifare Desfire

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

- Tần số hoạt động: 13.56MHz

- Thời gian đảm bảo không mất dữ liệu: 10 năm

- Kích thước: 0.87 × 85.5 × 54 mm (dày x dài x rộng)

Chức năng thông báo trạng thái hoạt động của hệ thống và thông báo khi nhận được dữ liệu từ thẻ RFID.

Linh kiện: còi báo 5V và led

Thông số kĩ thuật còi chip 5V: o Điện áp hoạt động: 3.5V – 5.5V o Dòng hoạt động: