1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

(Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng

108 1 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 108
Dung lượng 5,38 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN (16)
    • 1.1 ĐẶ T V Ấ N Đ Ề (16)
    • 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU (16)
    • 1.3 N Ộ I DUNG NGHIÊN C Ứ U (17)
    • 1.4 GIỚI HẠN (17)
    • 1.5 BỐ CỤC (17)
  • CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT (19)
    • 2.1 GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM (19)
      • 2.1.1 Lịch sử phát triển của Arduino (19)
      • 2.1.2 Giới thiệu Arduino Mega 2560 R3 (20)
      • 2.1.3 Cấu hình chân của Arduino Mega 2560 (22)
      • 2.1.4 Cấu trúc chip ATmega 2560 (26)
      • 2.1.5 Các chuẩn giao tiếp (26)
    • 2.2 CÔNG NGHỆ RFID (34)
      • 2.2.1 Giới thiệu về công nghệ RFID (34)
      • 2.2.2 Cấu trúc hệ thống RFID (35)
      • 2.2.3 Ứng dụng của công nghệ RFID (36)
    • 2.3 MODULE RFID RC522 (37)
      • 2.3.1 Giới thiệu module RFID RC522 (37)
      • 2.3.2 Giao tiếp với phần cứng (38)
    • 2.4 CÔNG NGHỆ BẢO MẬT VÂN TAY (38)
      • 2.4.1 Giới thiệu công nghệ bảo mật vân tay (38)
      • 2.4.2 Ứng dụng công nghệ vân tay (39)
    • 2.5 CẢM BIẾN VÂN TAY (40)
      • 2.5.1 Giới thiệu cảm biến vân tay (40)
      • 2.5.2 Giao tiếp phần cứng (41)
      • 2.5.3 Tài nguyên c ủ a h ệ th ố ng trong c ả m bi ế n vân tay (42)
      • 2.5.4 Các giao thức truyền thông giao tiếp (44)
    • 2.6 MODULE SIM (0)
      • 2.6.1 Giới thiệu (0)
      • 2.6.2 Giao tiếp phần cứng (50)
    • 2.7 MÀN HÌNH LCD 1602 – MODULE I2C (51)
      • 2.7.1 Giới thiệu (51)
    • 2.8 BÀN PHÍM MA TRẬN 4X4 (52)
      • 2.8.1 Giới thiệu (52)
      • 2.8.2 Giao ti ế p ph ầ n c ứ ng (53)
    • 2.9 KHÓA CHỐ T ĐI Ệ N T Ừ (54)
      • 2.9.1 Giới thiệu (54)
      • 2.9.2 Giao tiếp phần cứng (55)
  • CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ (18)
    • 3.1 YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG (57)
      • 3.1.1 Giới thiệu (57)
      • 3.1.2 Yêu cầu của hệ thống (57)
      • 3.1.3 Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối (57)
    • 3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG (59)
      • 3.2.1 Kh ố i x ử lý trung tâm (59)
      • 3.2.2 Khối cảm biến vân tay (60)
      • 3.2.3 Khối ma trận phím (61)
      • 3.2.4 Khối chấp hành (62)
      • 3.2.5 Khối báo động (64)
      • 3.2.6 Kh ố i module SIM (65)
      • 3.2.7 Khối hiển thị (66)
      • 3.2.8 Khối nguồn (67)
      • 3.2.9 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch (71)
  • CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG (18)
    • 4.1 GIỚI THIỆU (72)
    • 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG (72)
      • 4.2.1 Thi công mạch (72)
      • 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra (76)
    • 4.3 L Ậ P TRÌNH H Ệ TH Ố NG (78)
      • 4.3.1 Chương trình chính (78)
      • 4.3.2 Chương trình kiểm tra bảo mật bằng RFID (80)
      • 4.3.3 Chương trình kiểm tra bảo mật bằng vân tay (80)
      • 4.3.4 Chương trình thêm vân tay (82)
  • CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ, NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ (83)
    • 5.1 GIỚI THIỆU (83)
    • 5.2 KẾT QUẢ (83)
      • 5.2.1 Mô hình (83)
      • 5.2.2 Kiểm tra và hoạt động của mô hình (83)
    • 5.3 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC (89)
  • CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN (18)
    • 6.1 K Ế T LU Ậ N (90)
    • 6.2 H ƯỚ NG PHÁT TRI Ể N (90)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 73 (92)
  • PHỤ LỤC........................................................................................................ 75 (94)

Nội dung

TỔNG QUAN

ĐẶ T V Ấ N Đ Ề

Trong những năm gần đây, dịch vụ cho thuê các loại tủ khóa, két sắt đang được các ngân hàng thương mại ở Việt Nam triển khai Loại hình này đang dần trở nên quen thuộc với đối tượng khách hàng muốn đảm bảo sự an toàn cho những tài sản có giá trị như: trang sức, đá quý, các giấy tờ quan trọng, giấy tờ có giá trị… của riêng cá nhân hoặc các tổ chức…

Cùng lúc đó, với việc phía ngân hàng đặt khách hàng vào trung tâm, bằng cách cung cấp cho khách hàng có quyền kiểm soát dữ liệu của họ, mang lại lợi ích cho khách hàng, ngân hàng và bao gồm cả các nhà cung cấp dịch vụ vì nhu cầu mở rộng số hóa gia tăng Tuy nhiên, điều này lại vô tình tạo ra môi trường cho các mối đe dọa liên quan đến tội phạm tài chính Việc chuyển đổi sang ngân hàng số đã làm ra hoàn cảnh thuận lợi cho tội phạm mạng gia tăng cơ hội trộm cắp danh tính và nhiều gian lận trực tuyến khác nhau trong không gian số Vì vậy, nếu không có sự quản lý thích hợp, các mối đe dọa trực tuyến này sẽ làm ảnh hưởng niềm tin vào mối quan hệ ngân hàng giữa người tiêu dùng và doanh nghiệp.

Do đó, bắt buộc phải có một hệ thống đảm bảo người dùng được trải nghiệm với các giao thức bảo mật tốt nhất khi sử dụng ngân hàng số Và xác thực thích ứng là một trong những tùy chọn như vậy, nó cho phép người dùng lựa chọn giữa nhiều phương pháp chứng minh danh tính của họ.

Nhận thấy những vấn đề trên, nhóm chúng em đã lên ý tưởng thực hiện đề tài

“Thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng bảo mật” trong đồ án tốt nghiệp lần này, nhằm mục đích đóng góp vào một phần nhỏ giải pháp giúp bảo đảm an toàn thông tin trong một hệ thống bảo mật.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Tìm hiểu về board Arduino Mega và giao tiếp với các ngoại vi, tìm hiểu về cảm biến vân tay, thẻ từ RFID và đặc biệt là điều khiển hoạt động của module SIM.

Từ đó thiết kế nên mô hình tủ khóa ký gửi dùng trong ngành ngân hàng, có thể bảo mật bằng 2 lớp: xác nhận bằng thẻ từ, xác nhận được vân tay đã đăng ký trên hệ thống, từ đó điều khiển cửa tủ mở khóa Ngược lại nếu một trong các bước bảo mật bị nhập sai quá số lần quy định, tủ sẽ bị khóa mặc định, có còi báo động và gửi tin nhắn SMS thông báo về cho người quản lý hệ thống.

N Ộ I DUNG NGHIÊN C Ứ U

● Tìm hiểu cách thức hoạt động, các giao tiếp đối với board Arduino Mega 2560

● Tìm hiểu và giao tiếp cảm biến vân tay R305, module thẻ từ RFID, bàn phím ma trận cùng một số module và ngoại vi khác với board Arduino Mega 2560

● Tính toán, thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, thi công phần cứng, phần mềm.

● Thiết kế mô hình thực tế và kiểm tra, chạy thử sản phẩm.

● Đánh giá kết quả thực hiện.

● Viết báo cáo các nội dung thực hiện.

GIỚI HẠN

Mô hình sử dụng 1 cảm biến vân tay R305, 1 module RFID RC522, và module SIM 800C gửi tin nhắn báo động có đột nhập để tiến hành bảo mật cho hệ thống.

Giao tiếp giữa cảm biến vân tay R305 và module RFID RC522 với Arduino Mega 2560 R3.

Giao diện hướng dẫn các bước thao tác được hiển thị trực tiếp trên màn hình LCD 1602.

BỐ CỤC

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.

Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế.

Chương 4: Thi Công Hệ Thống Mô Hình Điều Khiển Hệ Thống Điện Có

Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét Và Đánh Giá.

Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển.

Trình bày tình hình nghiên cứu, đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn đề tài và bố cục đồ án.

Trình bày lý thuyết cơ sở làm tiền đề để thực hiện đồ án, sử dụng các đề tài đã được nghiên cứu làm cơ sở để tham khảo.

Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế

Từ những cơ sở lý thuyết có được tiến hành đưa ra sơ đồ khối, tính toán và thiết kế các khối có trong hệ thống, thiết kế các lưu đồ giải thuật.

Chương 4: Thi Công Hệ Thống Mô Hình Điều Khiển Hệ Thống Điện Có Bảo Mật.

Trình bày quá trình thi công phần cứng hệ thống và xây dựng phần mềm điều khiển.

Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét Và Đánh Giá.

Trình bày kết quả của thiết kế mô hình và lập trình Nhận xét đánh giá mức độ hoàn thiện của mô hình đồng thời nêu những giới hạn của mô hình.

Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển.

Tổng kết kết quả của toàn bộ mô hình, đưa ra các hướng phát triển cho sản phẩm sau này.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

Hiện nay, vi điều khiển rất được lựa chọn trong nhiều đề tài với mục đích làm bộ xử lý trung tâm Vi điều khiển có rất nhiều phân loại và cách lập trình khác nhau, được chia theo một số thông số cơ bản, bao gồm kích thước bộ nhớ Flash, kích thước bộ nhớ RAM, số lượng các đầu vào/đầu ra, giá trị điện áp, giá trị dòng cung cấp, tốc độ,… Các vi điều khiển đều có thiết kế chung gồm chân đầu vào/đầu ra Ở đầu vào, các chân đầu vào có thể được sử dụng để đọc các tín hiệu từ bên ngoài hoặc các cảm biến tác động lên vi xử lý Trong khi đó, các chân đầu ra được kết nối với thiết bị hiển thị kết quả bên ngoài như màn hình LED, LCD và động cơ,… Một số loại vi điều khiển có thể đề cập như: dòng vi điều khiển STMicroelectronics với các ngoại vi phổ biến (ADC, Timer, I2C,…), dòng vi điều khiển Arduino có cấu hình đa dạng và dễ sử dụng (Arduino Nano, LiLyPad,…), PIC họ vi điều khiển RISC thông dụng (8 bit, 16 bit,…).

Hình 2.1: Một số loại board Arduino

Qua quá trình nghiên cứu tìm hiểu về hướng đề tài thực hiện, dựa trên yêu cầu điều khiển và giao tiếp của các ngoại vi, module, linh kiện,… nhóm đã quyết định lựa chọn dùng Arduino Mega 2560 R3 làm vi điều khiển chính cho mô hình.

2.1.1 Lịch sử phát triển của Arduino

Arduino là một nền tảng mã nguồn mở với phần cứng và phần mềm, nó là một loại dự án dành cho sinh viên Interaction Design Institute Ivrea (Viện thiết kế tương tác Ivrea) tại Ivrea, Italy được khởi động vào năm 2005 Cái tên "Arduino" đến từ một quán bar tại Ivrea, nơi những nhà sáng lập nên dự án này thường xuyên

Lý thuyết phần cứng Arduino được đóng góp nhờ một sinh viên người Colombia tên là Hernando Barragan Dựa vào đó, sau khi nền tảng Wiring được hoàn thành, các nhà nghiên cứu đã làm việc với nhau để giúp mạch gọn nhẹ hơn, rẻ hơn, và khả dụng trong cộng đồng mã nguồn mở.

Về phần cứng của mạch Arduino gốc được sản xuất bởi một công ty Italy tên là Smart Projects Một vài board dẫn xuất từ Arduino cũng được thiết kế bởi công ty của Mỹ có tên là SparkFun Electronics.

Một khía cạnh quan trọng của Arduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, chúng cho phép người dùng kết nối với CPU của board với các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi là shield Các shield có thể là module điều khiển cho động cơ, GPS, ethernet, LCD, hoặc cũng có thể là breadboard Một số lượng lớn các shield cũng có thể được chế tạo bởi những người thích tự làm lấy các ứng dụng cho riêng họ.

Hiện tại có một số board Arduino mẫu chính thức, hiện đang được thương mại hóa như sau: Arduino Diecimila in Stoicheia, Arduino Duemilanove (rev 2009b), Arduino UNO R3, Arduino Leonardo, Arduino Mega, Arduino MEGA 2560 R3, Arduino Nano, Arduino Due (nền tảng ARM), LilyPad Arduino (rev 2007).

Arduino Mega 2560 thế hệ thứ 3 (R3) là một trong những sản phẩm tiêu biểu cho dòng mạch Mega, là dòng board mạch có nhiều cải tiến hơn so với phiên bản trước là Arduino Mega 2560 Đặc biệt bộ nhớ Flash của Mega được tăng lên một cách đáng kể, tăng gấp 4 lần so với những phiên bản Arduino cũ trước đó Nhờ vào đó, Arduino Mega còn giúp cho các kỹ thuật viên phát triển khả năng viết nhiều chương trình lập trình phức tạp hơn để điều khiển các thiết bị lớn như máy in 3D,điều khiển robot, đèn giao thông, máy điều khiển nhiệt độ và mở rộng hơn nữa với các ứng dụng IOT khác.

Vi điều khiển chính: ATmega2560

IC nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2

Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn

DC (nếu sử dụng nguồn ngoài từ giắc tròn DC nên cấp nguồn giới hạn từ 6- 24VDC, nguồn đề nghị khoảng 7-15VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt)

Số chân Digital I/O: 54 (trong đó 15 chân có khả năng xuất xung PWM)

Dòng điện DC trên mỗi chân I/O: 40mA

Dòng điện DC trên chân 3.3V: 50mA

Flash Memory: 256 KB trong đó 8 KB sử dụng cho bootloader.

Một Arduino thường được lập trình sẵn với một boot loader có sẵn, cho phép upload chương trình một cách vào bộ nhớ flash on-chip, so với các thiết bị khác thường phải cần một bộ nạp bên ngoài Điều này giúp cho việc sử dụng Arduino được trực tiếp hơn bằng cách cho phép sử dụng một máy tính gốc như là một bộ nạp chương trình.

2.1.3 Cấu hình chân của Arduino Mega 2560

Board Arduino Mega 2560 R3 có 70 chân, nó bao gồm chân kỹ thuật số và chân tương tự (54 chân digital I/O và 16 chân analog I/O), kèm theo các tính năng bổ sung của các bộ PWM, ADC, USART, RTC,

Cấu hình chân của board Arduino Mega 2560 này được hiển thị ở hình 2.3 bên dưới Mỗi chân đều đi kèm với một chức năng cụ thể.

Hình 2.3: Sơ đồ chân của board Arduino Mega 2560 R3

● VIN: Cung cấp điện áp (7-12V).

● Nguồn 5V: Cung cấp cho thiết bị phần cứng bên ngoài.

● Nguồn 3.3V: Cung cấp cho thiết bị phần cứng có điện áp thấp bên ngoài.

● Chân RESET: Arduino Mega 2560 đã được thiết kế sẵn mạch reset. Với nút ấn có thể tách động để thiết lập lại hệ thống Chân này dùng khi thiết bị bị lỗi Reset hoàn toàn hệ thống về Home.

● Chân XTAL1, XTAL2: Thạch anh (16MHz) kết nối với xung clock

● Chân AREF: dùng để chuyển đổi tín hiệu điện áp tham chiếu bên ngoài khi sử dụng ADC Từ đó không cần sử dụng điện áp nội bộ 1.1V và

● Chân số: Từ 0-53 (số) và 0-15 (tương tự) Chúng có thể sử dụng làm đầu vào hoặc ra Được thiết lập bằng các hàm Mode (), digitalRead (), digitalWrite (). Các chân tương tự (16):

● Chân số 0-15 (analog) có thể dùng làm chân đầu vào tương tự cho bộ ADC Ngoài ra chúng hoạt động như 1 chân Digital bình thường.

● Nó được hai báo bằng hàm pinMode () Đọc trạng thái chân bằng hàm analogRead ().

Các chân có chức năng thay thế:

● Chân SPI: Chân 25-MISO, chân 22-SS, chân 23_SCK, chân 24-MOSI.

Các chân này dùng để liên lạc giữa 2 thiết bị nhờ giao thức SPI SPI là hình thức cho phép các bit phải 2 thiết bị giao tiếp với nhau (được nhắc đến rõ hơn ở phần giao thức).

● Chân I2C: Chân 20 dành cho SDA chân 21 cho SCL có tốc độ 400KHZ.Chúng cũng cho phép liên lạc với các thiết bị khác Để chuyển đổi I2C người ta dùng hàm wire.begin () Đọc dữ liệu I2C dùng wire.Read (), wire.Write () để thêm dữ liệu.

Những chân này có tác dụng chia sẻ dữ liệu từ Board mạch đến máy tính các thiết bị khác và ngược lại Nó có thể cài đặt được tốc độ truyền dữ liệu bằng hàm serial.Begin ().

● Chân 2-13 được sử dụng làm đầu ra PWM.

Hàm analogWrite () dùng để nhập giá trị pwm từ 0-255.

● Các chân này được dùng để ngắt thiết bị.

Các chân ngắt phần cứng:

Những chân này dùng để ngắt phần cứng từ các thiết bị khác

Một số thành phần khác của board Arduino Mega:

● USB: Arduino Mega dùng cáp USB để giao tiếp với máy tính, tải lên chương trình cho Arduino, còn có thể cấp nguồn cho Arduino hoạt động

CÔNG NGHỆ RFID

2.2.1 Giới thiệu về công nghệ RFID

RFID – Radio Frequency Identification Detection là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến Công nghệ này cho phép nhận biết các đối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio, từ đó có thể giám sát, quản lý hoặc lưu thông tin từng đối tượng, có nhiều ưu điểm vượt trội Với công nghệ này cho phép dữ liệu trên một con chip được đọc một cách “không tiếp xúc” qua đường sóng vô tuyến và tùy theo từng loại thẻ RFID được sử dụng, phạm vi đọc thẻ có thể ở khoảng cách từ vài cm tới hơn 20m trong không gian 3 chiều.

2.2.2 Cấu trúc hệ thống RFID

Hình 2.12: Một hệ thống RFID

Là một phương pháp nhận dạng tự động dựa trên việc lưu trữ dữ liệu từ xa, sử dụng 2 thiết bị: 1 là Thẻ RFID và 1 Reader hay còn gọi là đầu đọc RFID, công nghệ RFID hoạt động theo nguyên lý khá đơn giản.

Thiết bị RFID đọc được đặt cố định ở một vị trí Chúng sẽ phát ra sóng vô tuyến điện ở một tần số nhất định để phát hiện thiết bị phát xung quanh đó Khi RFID phát đi vào vùng sóng vô tuyến điện mà RFID đọc phát ra, hai bên sẽ cảm nhận được nhau RFID phát sẽ nhận sóng điện tử, thu nhận và phát lại cho RFID đọc về mã số của mình Nhờ vậy mà RFID đọc biết được thiết bị RFID phát nào đang nằm trong vùng hoạt động.

Bên trong thẻ chip của công nghệ RFID chứa các mã nhận dạng Đối với thẻ 32bit có thể chứa tới 4 tỷ mã số Khi sản xuất, mỗi một thẻ chip RFID sẽ được gắn 1 mã số hoàn toàn khác nhau Điều này sẽ giúp cho RFID đọc nhận dạng chính xác mà không bị nhầm lẫn Chính nhờ điều này giúp cho các thiết bị đã được gắn RFID mang lại độ an toàn, tính bảo mật cao.

Các thiết bị đọc RFID rất đa dạng, nhiều chủng loại, có thể kể đến một số loại tiêu biểu như:

R10C RFID 125Khz (một loại đầu đọc thẻ thông minh nhưng chỉ đọc tần số thấp, với thiết kế hình hộp chữ nhật có kích thước 110×80×26 mm, giá thành khá cao).

NFC-RFID CR95HF Module (đây là một sản phẩm được thiết kế để giới thiệu các tính năng nổi bật của IC giao tiếp gần NFC-RFID CR95HF của hãng STMicroelectronics, kích thước gọn nhẹ, hỗ trợ nhiều loại tag NFC, và tính năng vượt trội, tuy nhiên giá thành lại rất

RC522 Mạch Đọc Ghi IC RFID (hoạt động với tần số 13.56mhz không tiếp xúc, sử dụng chip tiêu thụ điện năng thấp và kích thước nhỏ gọn, là sự lựa chọn tốt nhất trong sự phát triển các ứng dụng thông minh như máy đo và thiết bị cầm tay di động, , thường được sử dụng cho dữ án của sinh viên nên rất dễ dàng tìm thấy ở các cửa hang bán linh kiện điện tử, và giá thành cũng phù hợp hơn nhiều).

Qua nhiều cân nhắc nhóm đã lựa chọn Module RFID RC522 vì nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với những sản phẩm đọc ghi RFID tương tự Ngoài ra nhóm cũng giới thiệu các tần số thường được dùng trong hệ thống RFID, từ đó lựa chọn tần số sử dụng với module đã chọn.

- Tần số thấp: 125KHz – 134.2KHz.

- Tần số cực cao: 860MHz - 960MHz.

- Tần số siêu cao: 2.45GHz

2.2.3 Ứng dụng của công nghệ RFID

Những ứng dụng công nghệ RFID được sử dụng rất phổ biến trong đời sống hiện nay, ví dụ như trong hệ thống quản lý hàng hóa, quản lý kho, quản lý thu phí đường bộ từ động, bãi giữ xe,

MODULE RFID RC522

2.3.1 Giới thiệu module RFID RC522

Module RFID RC522 được dùng để đọc và ghi dữ liệu cho thẻ NFC với tần số 13.56mhz Với thiết kế nhỏ gọn, linh hoạt module này là sự lựa chọn thích hợp cho các ứng dụng đọc – ghi thẻ NFC, còn có thể kết hợp với Arduino.

RC522 Thông số kỹ thuật:

Tần số sóng hoạt động: 13.56MHz.

Khoảng cách hoạt động: 0 ~ 60 mm.

Cổng giao tiếp: SPI, tốc độ tối đa 10Мbps.bps.

2.3.2 Giao tiếp với phần cứng

Hình 2.14: Sơ đồ chân của module RFID RC522

GND: kết nối với GND của nguồn.

RST: chân Reset khi thiết bị không bất kỳ phản hồi.

VCC: kết nối với nguồn 3.3V để cấp nguồn cho module hoạt động Chân giao tiếp SPI và UART

SS/SDA/RX: Chân SS là chân kích hoạt giao tiếp SPI Nhận tín hiệu khi Master (Arduino) giao tiếp SPI Chân SS của RFID có thể được sử dụng như một chân thứ hai (SDA) của giao tiếp I2C Cũng là chân nhận dữ liệu RX trong quá trình giao tiếp UART.

SCK: Các chân xung clock khi giao tiếp SPI.

MOSI: Là chân đầu vào dữ liệu module RFID khi giao tiếp SPI.

MISO/SCL/TX: Chân này kết nối với Arduino / Vi điều khiển để giao tiếp SPI, truyền dữ liệu từ module sang Arduino Chân MISO có thể sử dụng cho các chức năng khác thay vì SPI Cũng có thể giao tiếp I2C và UART Serial với module.

IRQ: Linh kiện có thể chuyển sang chế độ ngủ để tiết kiệm điện năng và chân IRQ sẽ khởi động lại.

CÔNG NGHỆ BẢO MẬT VÂN TAY

2.4.1 Giới thiệu công nghệ bảo mật vân tay

Thực tế, dáng đi, gương mặt, hoặc chữ ký có thể thay đổi với thời gian và có thể được làm giả hoặc mô phỏng theo, nhưng vân tay là duy nhất hoàn hảo theo từng cá nhân và cố định không thay đổi theo thời gian Tính riêng biệt này đã minh chứng rằng nhận dạng vân tay là chính xác và hiệu quả hơn các phương pháp nhận dạng khác.

Quét vân tay là một công nghệ bảo mật sử dụng dấu vân tay của một người để xác định danh tính của người đó Như chúng ta đều biết mỗi người sẽ sở hữu những cấu trúc vân tay riêng biệt, hay nói cách khác dấu vân tay của chúng ta hoàn toàn không giống nhau.

Hình 2.15: Ứng dụng của công nghệ vân tay trong xác thực tài khoản ngân hàng 2.4.2 Ứng dụng công nghệ vân tay

Công nghệ vân tay đã không còn là điều gì quá mới mẻ, không chỉ dừng lại ở bước bảo mật trong chiếc điện thoại thông minh đắt tiền như trước, bảo mật vân tay ngày nay dần trở thành một công nghệ bổ sung không thể thiếu của bất kỳ một sản phẩm điện tử hay hệ thống an ninh nào.

Các ứng dụng của công nghệ bảo mật vân tay đang áp dụng hiện nay phần lớn được sử dụng trong các lĩnh vực an ninh (đặc biệt với tỷ lệ trùng dấu vân tay là 1/64 tỷ dấu vân tay), ví dụ như: điện thoại di động, hệ thống khóa cửa, hệ thống máy chấm công, phục vụ cho các ứng dụng sinh trắc học,…

Trong công nghệ vân tay thì thành phần quan trọng không thể thiếu đó chính là cảm biến, trên thị trường ngày nay cung cấp nhiều loại cảm biến vân tay khác nhau, một số loại như cảm biến quang học, cảm biến sóng siêu âm, cảm biến điện dung,… Nổi bật như sản phẩm bộ giải mã vân tay R305 mà nhóm đã lựa chọn sử dụng làm cảm biến vân tay cho lớp bảo mật thứ hai của hệ thống Bởi vì đây là một sản phẩm thường xuyên được sử dụng, có thể tìm hiểu thông số kỹ thuật và cách hoạt động với nguồn tài liệu rộng rãi trên các trang mạng, lại có giá thành khá thấp so với các sản phẩm cùng chức năng.

MODULE SIM

đã được nghiên cứu làm cơ sở để tham khảo.

Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế

Từ những cơ sở lý thuyết có được tiến hành đưa ra sơ đồ khối, tính toán và thiết kế các khối có trong hệ thống, thiết kế các lưu đồ giải thuật.

Chương 4: Thi Công Hệ Thống Mô Hình Điều Khiển Hệ Thống Điện Có Bảo Mật.

Trình bày quá trình thi công phần cứng hệ thống và xây dựng phần mềm điều khiển.

Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét Và Đánh Giá.

Trình bày kết quả của thiết kế mô hình và lập trình Nhận xét đánh giá mức độ hoàn thiện của mô hình đồng thời nêu những giới hạn của mô hình.

Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển.

Tổng kết kết quả của toàn bộ mô hình, đưa ra các hướng phát triển cho sản phẩm sau này.

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

Hiện nay, vi điều khiển rất được lựa chọn trong nhiều đề tài với mục đích làm bộ xử lý trung tâm Vi điều khiển có rất nhiều phân loại và cách lập trình khác nhau, được chia theo một số thông số cơ bản, bao gồm kích thước bộ nhớ Flash, kích thước bộ nhớ RAM, số lượng các đầu vào/đầu ra, giá trị điện áp, giá trị dòng cung cấp, tốc độ,… Các vi điều khiển đều có thiết kế chung gồm chân đầu vào/đầu ra Ở đầu vào, các chân đầu vào có thể được sử dụng để đọc các tín hiệu từ bên ngoài hoặc các cảm biến tác động lên vi xử lý Trong khi đó, các chân đầu ra được kết nối với thiết bị hiển thị kết quả bên ngoài như màn hình LED, LCD và động cơ,… Một số loại vi điều khiển có thể đề cập như: dòng vi điều khiển STMicroelectronics với các ngoại vi phổ biến (ADC, Timer, I2C,…), dòng vi điều khiển Arduino có cấu hình đa dạng và dễ sử dụng (Arduino Nano, LiLyPad,…), PIC họ vi điều khiển RISC thông dụng (8 bit, 16 bit,…).

Hình 2.1: Một số loại board Arduino

Qua quá trình nghiên cứu tìm hiểu về hướng đề tài thực hiện, dựa trên yêu cầu điều khiển và giao tiếp của các ngoại vi, module, linh kiện,… nhóm đã quyết định lựa chọn dùng Arduino Mega 2560 R3 làm vi điều khiển chính cho mô hình.

2.1.1 Lịch sử phát triển của Arduino

Arduino là một nền tảng mã nguồn mở với phần cứng và phần mềm, nó là một loại dự án dành cho sinh viên Interaction Design Institute Ivrea (Viện thiết kế tương tác Ivrea) tại Ivrea, Italy được khởi động vào năm 2005 Cái tên "Arduino" đến từ một quán bar tại Ivrea, nơi những nhà sáng lập nên dự án này thường xuyên

Lý thuyết phần cứng Arduino được đóng góp nhờ một sinh viên người Colombia tên là Hernando Barragan Dựa vào đó, sau khi nền tảng Wiring được hoàn thành, các nhà nghiên cứu đã làm việc với nhau để giúp mạch gọn nhẹ hơn, rẻ hơn, và khả dụng trong cộng đồng mã nguồn mở.

Về phần cứng của mạch Arduino gốc được sản xuất bởi một công ty Italy tên là Smart Projects Một vài board dẫn xuất từ Arduino cũng được thiết kế bởi công ty của Mỹ có tên là SparkFun Electronics.

Một khía cạnh quan trọng của Arduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, chúng cho phép người dùng kết nối với CPU của board với các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi là shield Các shield có thể là module điều khiển cho động cơ, GPS, ethernet, LCD, hoặc cũng có thể là breadboard Một số lượng lớn các shield cũng có thể được chế tạo bởi những người thích tự làm lấy các ứng dụng cho riêng họ.

Hiện tại có một số board Arduino mẫu chính thức, hiện đang được thương mại hóa như sau: Arduino Diecimila in Stoicheia, Arduino Duemilanove (rev 2009b), Arduino UNO R3, Arduino Leonardo, Arduino Mega, Arduino MEGA 2560 R3, Arduino Nano, Arduino Due (nền tảng ARM), LilyPad Arduino (rev 2007).

Arduino Mega 2560 thế hệ thứ 3 (R3) là một trong những sản phẩm tiêu biểu cho dòng mạch Mega, là dòng board mạch có nhiều cải tiến hơn so với phiên bản trước là Arduino Mega 2560 Đặc biệt bộ nhớ Flash của Mega được tăng lên một cách đáng kể, tăng gấp 4 lần so với những phiên bản Arduino cũ trước đó Nhờ vào đó, Arduino Mega còn giúp cho các kỹ thuật viên phát triển khả năng viết nhiều chương trình lập trình phức tạp hơn để điều khiển các thiết bị lớn như máy in 3D,điều khiển robot, đèn giao thông, máy điều khiển nhiệt độ và mở rộng hơn nữa với các ứng dụng IOT khác.

Vi điều khiển chính: ATmega2560

IC nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2

Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn

DC (nếu sử dụng nguồn ngoài từ giắc tròn DC nên cấp nguồn giới hạn từ 6- 24VDC, nguồn đề nghị khoảng 7-15VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt)

Số chân Digital I/O: 54 (trong đó 15 chân có khả năng xuất xung PWM)

Dòng điện DC trên mỗi chân I/O: 40mA

Dòng điện DC trên chân 3.3V: 50mA

Flash Memory: 256 KB trong đó 8 KB sử dụng cho bootloader.

Một Arduino thường được lập trình sẵn với một boot loader có sẵn, cho phép upload chương trình một cách vào bộ nhớ flash on-chip, so với các thiết bị khác thường phải cần một bộ nạp bên ngoài Điều này giúp cho việc sử dụng Arduino được trực tiếp hơn bằng cách cho phép sử dụng một máy tính gốc như là một bộ nạp chương trình.

2.1.3 Cấu hình chân của Arduino Mega 2560

Board Arduino Mega 2560 R3 có 70 chân, nó bao gồm chân kỹ thuật số và chân tương tự (54 chân digital I/O và 16 chân analog I/O), kèm theo các tính năng bổ sung của các bộ PWM, ADC, USART, RTC,

Cấu hình chân của board Arduino Mega 2560 này được hiển thị ở hình 2.3 bên dưới Mỗi chân đều đi kèm với một chức năng cụ thể.

Hình 2.3: Sơ đồ chân của board Arduino Mega 2560 R3

● VIN: Cung cấp điện áp (7-12V).

● Nguồn 5V: Cung cấp cho thiết bị phần cứng bên ngoài.

● Nguồn 3.3V: Cung cấp cho thiết bị phần cứng có điện áp thấp bên ngoài.

● Chân RESET: Arduino Mega 2560 đã được thiết kế sẵn mạch reset. Với nút ấn có thể tách động để thiết lập lại hệ thống Chân này dùng khi thiết bị bị lỗi Reset hoàn toàn hệ thống về Home.

● Chân XTAL1, XTAL2: Thạch anh (16MHz) kết nối với xung clock

● Chân AREF: dùng để chuyển đổi tín hiệu điện áp tham chiếu bên ngoài khi sử dụng ADC Từ đó không cần sử dụng điện áp nội bộ 1.1V và

● Chân số: Từ 0-53 (số) và 0-15 (tương tự) Chúng có thể sử dụng làm đầu vào hoặc ra Được thiết lập bằng các hàm Mode (), digitalRead (), digitalWrite (). Các chân tương tự (16):

● Chân số 0-15 (analog) có thể dùng làm chân đầu vào tương tự cho bộ ADC Ngoài ra chúng hoạt động như 1 chân Digital bình thường.

● Nó được hai báo bằng hàm pinMode () Đọc trạng thái chân bằng hàm analogRead ().

Các chân có chức năng thay thế:

● Chân SPI: Chân 25-MISO, chân 22-SS, chân 23_SCK, chân 24-MOSI.

Các chân này dùng để liên lạc giữa 2 thiết bị nhờ giao thức SPI SPI là hình thức cho phép các bit phải 2 thiết bị giao tiếp với nhau (được nhắc đến rõ hơn ở phần giao thức).

MÀN HÌNH LCD 1602 – MODULE I2C

Nhóm sử dụng màn hình LCD 1602 thay cho các loại màn hình khác vì yêu cầu hiển thị không cần quá nhiều dòng, kích thước phù hợp và gọn nhẹ khi làm mô hình. Đây là kiểu màn hình tinh thể lỏng, đây là loại thiết bị để hiển thị nội dung, cấu tạo bởi các tế bào (cũng là các điểm ảnh) chứa các tinh thể lỏng (liquid crystal) có khả năng thay đổi tính phân cực của ánh sáng và do đó thay đổi cường độ ánh sáng truyền qua khi kết hợp với các kính lọc phân cực chữ hoặc số trong bảng mã ASCII Màn hình mà nhóm sử dụng là màn hình LCD 16x02 xanh lá, có khả năng hiển thị 2 dòng với mỗi dòng 16 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến, dễ sử dụng thích hợp cho những người mới học và làm dự án.

Hình 2.21: Module chuyển đổi I2C và màn hình LCD

LCD có ưu điểm là phẳng, cho hình ảnh sáng, chân thật và tiết kiệm năng lượng Màn hình LCD có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS, RW, EN), 5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD Các chân điều khiển giúp dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu, cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.

Thông số kỹ thuật màn hình LCD 1602: Điện áp hoạt động: 5V.

Nhiệt độ hoạt động: -20 đến +70°C.

Hiển thị: 16 ký tự x 2 dòng.

2.7.1.2 Module chuyển đổi giao tiếp I2C cho LCD

Module I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780 (LCD 16×2, LCD20×4, …) và tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay Do tính tiện dụng nên thay vì phải mất 6 chân vi điều khiển để kết nối với LCD 16×2 (RS, EN, D7,D6, D5 và D4) thì với module IC2 bạn chỉ cần tốn 2 chân (SCL, SDA) để kết nối.

BÀN PHÍM MA TRẬN 4X4

Bàn phím ma trận thông thường có loại phím mềm và phím nhựa cứng, với chức năng ngang nhau, nhóm lựa chọn bàn phím mềm vì độ gọn nhẹ và kế thừa từ các nghiên cứu trước, giúp tiết kiệm chi phí thực hiện tối ưu.

Bàn phím ma trận 4x4 là tổ hợp của các nút nhấn đơn, được kết nối với nhau theo các hàng và các cột Là loại phím mềm, bao gồm 16 phím, với 4 hàng và 4 cột, thuận tiện cho việc giao tiếp hoặc dùng làm kết nối đầu vào cho nhiều ứng dụng khác nhau Bàn phím sử dụng nguyên tắc ma trận để tìm ra phím được nhấn, có giá thành vừa phải, có thể tìm mua ở các cửa hàng linh kiện điện tử, các phím được bố trí như bàn phím điện thoại, nên người dùng dễ dàng thao tác.

Có hai cách xác định phím nào được nhấn bằng phương pháp quét: quét theo hàng hoặc quét theo cột.

Quét theo hàng: các chân I/O nối với các cột là input , các chân I/O nối với các hàng là ouput sẽ thực hiện việc quét phím.

Quét theo cột: các chân I/O nối với các hàng là input , các chân I/O nối với các cột là ouput sẽ thực hiện việc quét phím.

Thông số kỹ thuật Độ dài cáp: 88mm.

Nhiệt độ hoạt động: 0 ~ 70 độ C.

Gồm 16 phím, đầu nối ra 8 chân

Kích thước bàn phím: 77 x 69 mm

Hình 2.22: Sơ đồ chân của bàn phim ma trận Nguyên lý hoạt động: Đầu tiên kéo các chân kết nối với hàng xuống mức thấp, các chân ở cột lên mức cao Khi đó nếu có phím nào được nhấn thì sẽ bắt đầu tìm vị trí phím.

Lần lượt xét các trường hợp sau : A=0, B=C=D=1 == > đọc tín hiệu vào ở các cột (1,2,3,4), nếu có cột nào được kéo xuống mức thấp thì thực hiện lệnh tương ứng hoặc xuất ra vị trí của phím.

Nếu không có phím nào được nhấn thì tiếp tục cho B=0, A=C=D=1; C=0, A=B=D=1; D=0, A=B=C=1 đến khi tìm được vị trí phím được nhấn.

Tóm lại, ta cho tất cả các hàng xuống mức 0, các cột lên mức 1 để dễ dàng phát hiện có hoặc không có nhấn phím.

Giả sử phím số 6 đang được nhấn, sau đây ta sẽ thực hiện tìm vị trí phím được nhấn, ta đặt tên các cột từ trái sang phải lần lượt là cột 1, 2, 3; tên các hàng từ trên xuống dưới là A, B, C, D Đầu tiên, cho giá trị A=0, B=C=D=1, nếu các chân ở các cột vẫn ở mức cao

=> các phím ở hàng A không được nhấn.

Tiếp theo, cho giá trị B=0, A=C=D=1, nếu chân I/O ở cột thứ 3 được kéo xuống mức thấp => phím 6 được nhấn => xuất ra vị trí phím hoặc thực hiện đoạn lệnh tương ứng với phím.

Do tìm được phím được nhấn nên sẽ không quan tâm các trường hợp còn lại,thoát khỏi chương trình tìm phím và quay trở về chờ tín hiệu nút nhấn kế tiếp.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG

Trong chương này, nhóm sẽ tiến hành tính toán và thiết kế mô hình tủ khóa ngân hàng với 2 loại bảo mật: chế độ xác nhận thẻ khóa từ RFID, xác nhận vân tay, và kèm theo thông báo qua tin nhắn SMS khi phát hiện sai một trong hai lớp bảo mật Bên cạnh đó, để thiết kế và bố trí mô hình sao cho phù hợp nhất, quá trình tính toán và thiết kế được chia làm 2 phần: thiết kế sơ đồ khối hệ thống và tính toán thiết kế mạch, phần mềm.

3.1.2 Yêu cầu của hệ thống

Với mô hình hệ thống tủ khóa điện tử trong phòng kín có bảo mật bởi cảm biến vân tay và thẻ khóa từ với bàn phím sẽ đáp ứng những nhu cầu sau:

Kiểm soát theo thứ tự bằng 2 hình thức: xác nhận thẻ RFID trước, sau đó đến xác nhận vân tay

Có màn hình LCD hiển thị nội dung hướng dẫn chọn và xác nhận các thao tác được thực hiện sao cho phù hợp. Điều khiển được khóa chốt điện đóng mở cửa tủ theo mong muốn.

Khóa chốt điện chống được sự xâm nhập cố ý đối với hệ thống về mọi mặt, thông báo chuông và điện thoại khi phát hiện sự sai lệch trong quá trình mở tủ.

3.1.3 Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối

Từ những yêu cầu và quy trình thực hiện của hệ thống “Thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng”, ta xây dựng nên sơ đồ khối cho toàn hệ thống như sau.

Hình 3.1: Sơ đồ khối toàn hệ thống

- Khối nguồn: cung cấp cho toàn mạch, sau quá trình tính toán nguồn của đề tài nhóm đã sử dụng nguồn: 12VDC - 2A.

- Khối xử lý trung tâm: chịu trách nhiệm điều khiển mọi hoạt động của hệ thống theo chương trình đã nạp Nhận dữ liệu từ khối cảm biến vân tay, khối ma trận phím và khối chấp hành để xử lý rồi gửi tín hiệu đến khối báo động, khối hiển thị và khối sim nếu có yêu cầu.

- Khối cảm biến vân tay: xác nhận vân tay đầu vào và đối chiếu với hệ thống và gửi đến khối xử lý trung tâm.

- Khối ma trận phím: nhận dữ liệu nhập từ bàn phím và chuyển đến khối xử lý trung tâm.

- Khối chấp hành: xác nhận thẻ từ với module RFID, sau đó gửi dữ liệu sang khối xử lý trung tâm.

- Khối báo động: nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm, nếu phát hiện có vấn đề về sai lệch một trong 2 bước bảo mật sẽ báo động nhờ buzzer.

- Khối module sim: nhận dữ liệu từ khối xử lý trung tâm sau đó khối xử lý trung tâm sẽ xử lý và gửi dữ liệu đến điện thoại.

THI CÔNG HỆ THỐNG

GIỚI THIỆU

Trong chương này, nhóm sẽ trình bày quá trình thi công, lắp ráp, kiểm tra phần cứng và quá trình thiết kế các cơ cấu sao cho phù hợp, và thiết kế ứng dụng điều khiển phần mềm cho hệ thống.

Phần cứng: Bao gồm 1 mạch PCB chung cho toàn bộ hệ thống, tiến hành sắp xếp các linh kiện điện tử lên board mạch đã thiết kế, liên kết các khối với vi điều khiển bằng dây điện.

Phần mềm: Xây dựng giải thuật và thiết kế chương trình cho hệ thống.Chương trình được viết dựa vào nguyên lý hoạt động của hệ thống từ khi cấp nguồn cho đến khi hệ thống ngừng hoạt động, áp dụng được giải thuật điều khiển một cách tối ưu nhất

THI CÔNG HỆ THỐNG

Các module chính như board Arduino Mega, module SIM, nút nhấn RESET, module chuyển nguồn cho module SIM, được tích hợp trên một board chính duy nhất.

Phần module còn lại bao gồm 1 nguồn có jack cắm DC; 1 header 8 chân để nối với bàn phím ma trận 4x4; 1 header dây bus 8 chân để nối với module RFID- RC522; 1 header dây bus 4 chân để nối với màn hình LCD 1602 tích hợp module I2C; 1 header dây bus 4 chân để nối với module cảm biến vân tay; 1 header 2 chân để nối với khóa chốt điện.

KHỐI BÁO KHỐI MA ĐỘNG (CÒI) TRẬN PHÍM

KHỐI CHẤP HÀNH ARDUINO MEGA

Hình 4.1: Mạch thi công hoàn chỉnh

Trung tâm của mạch điểu khiển là board Arduino Mega 2560 R3 đặt ở giữa.

Phía bên dưới là khối nguồn module hạ áp Phía dưới bên phải là module SIM, phía trên bên phải lần lượt là màn hình LCD 1602 và module RFID-RC522 Phía bên trên là cảm biến vân tay, nút RESET, còi báo động và bàn phím ma trận.

Hình 4.2: Sơ đồ đi dây mạch in

Hình 4.3: Sơ đồ 3D mạch điều khiển

Dựa vào sơ đồ nguyên lý đã thiết kế, nhóm đã liệt kê danh sách và số lượng các linh kiện được sử dụng trong hệ thống để tiến hành thi công và được mô tả chi tiết trong bảng 4.1.

STT Linh kiện Số lượng Ghi chú

1 Arduino Mega 2560 1 Vi điều khiển Atmega328P

2 Module nhận dạng vân tay 1 Nhận dạng vân tay

3 Bàn phím ma trận 4x4 1 Nhập kí tự, ID cho vân tay

4 Module SIM 800C 1 Gửi tin nhắn

5 Khóa chốt điện 1 Đóng, mở cửa

6 Module RFID-RC522 1 Nhận dạng thẻ RFID

7 Màn hình LCD 1602 1 Hiển thị nội dung hướng dẫn

8 Module chuyển đổi I2C 1 Hỗ trợ cho LCD

9 Module hạ áp LM2596 1 Hạ áp cho module SIM

4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra

Quy trình lắp ráp và kiểm tra mạch sau khi lắp:

Bước 1: Rửa board đồng sạch sẽ bằng nước rửa mạch sau khi ủi mạch, phủ thêm một, hai lớp nhựa thông để tránh mạch bị oxy hóa và tiến hành khoan lỗ bằng khoan mini cầm tay.

Hình 4.4: Trước khi ủi mạch in

Bước 2: Tiến hành khoan lỗ và tiếp tục kiểm tra sau khi khoan với sơ đồ PCB.

Hình 4.5: Trước khi ủi mạch in Hình 4.5: Sau khi khoan lỗ

Hình 4.6: Sau khi ủi mạch in xong

Bước 3: Hàn board Arduino Mega 2560 vào mạch, cùng tất cả các hàng rào, các đầu bus, module vào board đồng Kiểm tra các hàng rào, đầu bus có kết nối với nhau như sơ đồ PCB đúng hay không.

Hình 4.7: Cắm chân và tiến hành hàn các linh kiện

Bước 4: Kết nối các module cảm biến vân tay R305, module thẻ từ RFID, module

SIM800L, màn hình LCD vào mạch Arduino Mega Đo kiểm tra từng chân từ

Arduino Mega 2560 ra từng port của các thiết bị đã kết nối hết chưa.

Bước 5: Cuối cùng nạp chương trình và test chương trình đó có đạt như yêu cầu ban đầu hay không.

L Ậ P TRÌNH H Ệ TH Ố NG

Hình 4.8: Lưu đồ giải thuật chương trình chính

Người dùng cấp nguồn, khai báo và khởi tạo hệ thống Màn hình hiển thị yêu cầu, kiểm tra thẻ RFID trước sau đó mới được quét vân tay xem có đúng người trong hệ thống hay không, nếu không đúng thì không thể giao tiếp được với màn hình LCD tới các bước tiếp theo, phải quay lại kiểm tra lại Ngoài ra còn có chương trình thêm vân tay Đúng thẻ RFID và nhận diện được vân tay chính xác thì người dùng sẽ giao tiếp để điều khiển mở tủ khóa.

4.3.2 Chương trình kiểm tra bảo mật bằng RFID

Hình 4.9: Lưu đồ kiểm tra bảo mật lớp thứ nhất bằng RFID

Màn hình hiển thị yêu cầu quét thẻ, nếu thẻ được nhận dạng thì hệ thống cho phép chuyển sang lớp bảo mật kế tiếp để điều khiển Ngược lại không nhận diện được thẻ hệ thống sẽ yêu cầu kiểm tra quét thẻ lại.

4.3.3 Chương trình kiểm tra bảo mật bằng vân tay

Hình 4.10: Lưu đồ kiểm tra bảo mật lớp thứ hai bằng vân tay

Sau khi cấp nguồn, xác nhận đúng lớp bảo mật thứ nhất, hệ thống sẽ hiển thị yêu cầu xác nhận lớp bảo mật thứ hai là quét vân tay, người dùng quét vân tay vào cảm biến vân của hệ thống Nếu vân tay được nhận dạng thì hệ thống cho phép điều khiển Ngược lại không nhận diện được hệ thống sẽ yêu cầu kiểm tra quét vân tay lại.

4.3.4 Chương trình thêm vân tay

Hình 4.11 : Lưu đồ chương trình con thêm vân tay Giải thích

- Khi nhấn nút từ bàn phím ma trận để chọn chế độ thêm vân tay thì hệ thống sẽ hiển thị yêu cầu đặt vân tay vào để quét, người dùng cần tiến hành lấy mẫu vân tay hai lần.

- Nếu vân tay được nhận dạng thì màn hình sẽ hiển thị thông báo thêm vân tay thành công.

KẾT QUẢ, NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ

GIỚI THIỆU

Sau quá trình tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu, vận dụng các kiến thức đã được học vào đề tài, nhóm đã thiết kế được sản phẩm mô hình tủ khóa trong ngân hàng. Đây là chương trình bày và đánh giá kết quả nhóm đạt được sau quá trình thực hiện đề tài.

KẾT QUẢ

Mạch điều khiển hoàn thành sẽ được đặt trong 1 hình hộp chữ nhật dạng tủ có cánh cửa bằng giấy cứng Mô hình làm hoàn toàn bằng giấy bìa cứng.

Hình 5.1: Mô hình hệ thống hoàn chỉnh 5.2.2 Kiểm tra và hoạt động của mô hình

Giao diện ban đầu, đang kết nối sim

Hình 5.2: Đang kết nối sim

Giao diện cửa tủ đang khóa, module sim đã kết nối, nhấn phím * để tiếp tục thực hiện.

Hình 5.3: Giao diện module sim đã kết nối

Hệ thống nhận dạng đúng

Giao diện cửa tủ đang khóa, chuyển sang nhận diện RFID

Hình 5.4: Giao diệ n nhận dạng RFID

Hình 5.5: Giao diện nhận dạng RFID thành công

Giao diện cửa tủ đang khóa, sau khi nhận dạng RFID thành công, chuyển sang nhận diện vân tay.

Hình 5.6: Xác nhận RFID đúng cho phép chuyển sang vân tay

Hình 5.7: Xác nhận vân tay đúng cho phép mở cửa tủ khóa

Hệ thống nhận dạng sai

Giao diện khi sai nhận dạng vân tay

Hình 5.8: Xác nhận vân tay sai, cửa tủ khóa

Hình 5.9: Hiển thị khóa thiết bị khi sai vân tay Chế độ thêm vân tay

Giao diện khi thêm vân tay, sau khi tủ mở 5s sẽ tự động khóa, người dùng sẽ nhấn phím A trên bàn phím để chuyển sang chế độ thêm vân tay ID nhập trong khoảng từ 001-127.

Hình 5.10: Nhập ID vân tay từ bàn phím

Hình 5.11: Giao diện chờ thêm vân tay, đặt tay scan lần 1

Hình 5.12: Giao diện scan lần 1 thành công, lấy tay ra

Hình 5.13: Giao diện scan vân tay lần 2

Giao diện khi thêm vân tay lần 2 không trùng khớp với lần 1:

Giao diện khi thêm vân tay đúng, vân tay đã được lưu trữ, quay lại các bước ban đầu:

Hình 5.15: Giao diện vân tay đúng Chế độ báo động về điện thoại

Giao diện điện thoại khi một trong hai lớp bảo mật bị sai:

Hình 5.16: Giao diện điện thoại báo có trộm và dùng cú pháp tin nhắn mở khóa sai

Cú pháp điều khiển bằng điện thoại là #mo khoa sau đó gửi đến số điện thoại từ module sim trong mạch, nếu không đúng cú pháp cửa sẽ không mở được Giao diện điện thoại khi mở khóa đúng cú pháp:

Hình 5.17: Giao diện điện thoại báo có trộm và dùng cú pháp tin nhắn mở khóa đúng

Ngày đăng: 15/11/2023, 06:07

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 2.1: Một số loại board Arduino - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 2.1 Một số loại board Arduino (Trang 19)
Hình 2.3: Sơ đồ chân của board Arduino Mega 2560 R3 - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 2.3 Sơ đồ chân của board Arduino Mega 2560 R3 (Trang 23)
Hình 2.7: Ghép nối nhiều thiết bị Một số ưu nhược điểm của giao thức SPI - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 2.7 Ghép nối nhiều thiết bị Một số ưu nhược điểm của giao thức SPI (Trang 28)
Hình 2.10: Giao tiếp I2C - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 2.10 Giao tiếp I2C (Trang 32)
Hình 2.12: Một hệ thống RFID - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 2.12 Một hệ thống RFID (Trang 35)
Hình 2.14: Sơ đồ chân của module RFID RC522 - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 2.14 Sơ đồ chân của module RFID RC522 (Trang 38)
Hình 2.21: Module chuyển đổi I2C và màn hình LCD - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 2.21 Module chuyển đổi I2C và màn hình LCD (Trang 51)
Hình 2.22: Sơ đồ chân của bàn phim ma trận Nguyên lý hoạt động: - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 2.22 Sơ đồ chân của bàn phim ma trận Nguyên lý hoạt động: (Trang 53)
Sơ đồ nguyên lý kết nối giữa khóa với khối xử lý trung tâm - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Sơ đồ nguy ên lý kết nối giữa khóa với khối xử lý trung tâm (Trang 55)
Hình 3.1: Sơ đồ khối toàn hệ thống - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 3.1 Sơ đồ khối toàn hệ thống (Trang 58)
Hình 3.2: Kết nối với vi điều khiển 3.2.2 Khối cảm biến vân tay - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 3.2 Kết nối với vi điều khiển 3.2.2 Khối cảm biến vân tay (Trang 60)
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý kết nối module vân tay với khối xử lý trung tâm - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý kết nối module vân tay với khối xử lý trung tâm (Trang 61)
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý kết nối bàn phím với vi điều khiển - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý kết nối bàn phím với vi điều khiển (Trang 62)
Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý kết nối module RFID với khối xử lý trung tâm - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý kết nối module RFID với khối xử lý trung tâm (Trang 63)
Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý kết nối khối báo động với khối xử lý trung tâm - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý kết nối khối báo động với khối xử lý trung tâm (Trang 65)
Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý kết nối khối hiển thị với khối xử lý trung tâm - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý kết nối khối hiển thị với khối xử lý trung tâm (Trang 67)
Hình 3.11: Module hạ áp LM2596 - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 3.11 Module hạ áp LM2596 (Trang 69)
Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý module hạ áp - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý module hạ áp (Trang 70)
Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống (Trang 71)
Hình 4.1: Mạch thi công hoàn chỉnh - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 4.1 Mạch thi công hoàn chỉnh (Trang 73)
Hình 4.5: Trước khi ủi mạch in Hình 4.5: Sau khi khoan lỗ - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 4.5 Trước khi ủi mạch in Hình 4.5: Sau khi khoan lỗ (Trang 77)
Hình 4.7: Cắm chân và tiến hành hàn các linh kiện - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 4.7 Cắm chân và tiến hành hàn các linh kiện (Trang 78)
Hình 4.8: Lưu đồ giải thuật chương trình chính Giải thích - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 4.8 Lưu đồ giải thuật chương trình chính Giải thích (Trang 79)
Hình 4.9: Lưu đồ kiểm tra bảo mật lớp thứ nhất bằng RFID Giải thích - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 4.9 Lưu đồ kiểm tra bảo mật lớp thứ nhất bằng RFID Giải thích (Trang 80)
Hình 4.10: Lưu đồ kiểm tra bảo mật lớp thứ hai bằng vân tay Giải thích - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 4.10 Lưu đồ kiểm tra bảo mật lớp thứ hai bằng vân tay Giải thích (Trang 81)
Hình 4.11: Lưu đồ chương trình con thêm vân tay Giải thích - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 4.11 Lưu đồ chương trình con thêm vân tay Giải thích (Trang 82)
Hình 5.6: Xác nhận RFID đúng cho phép chuyển sang vân tay - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 5.6 Xác nhận RFID đúng cho phép chuyển sang vân tay (Trang 85)
Hình 5.9: Hiển thị khóa thiết bị khi sai vân tay Chế độ thêm vân tay - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 5.9 Hiển thị khóa thiết bị khi sai vân tay Chế độ thêm vân tay (Trang 86)
Hình 5.10: Nhập ID vân tay từ bàn phím - (Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình tủ khóa ngân hàng
Hình 5.10 Nhập ID vân tay từ bàn phím (Trang 86)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w