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

(Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh

118 3 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

Tiêu đề Thiết Kế Hệ Thống Đóng/Mở Cửa Thông Minh
Tác giả Lý Thắng Huy, Võ Trí Long
Người hướng dẫn GVC.ThS. Thái Hoàng Linh
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Viễn Thông
Thể loại Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản 2022
Thành phố Tp. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 118
Dung lượng 5,02 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN (15)
    • 1.1 GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH HIỆN NGHIÊN CỨU HIỆN NAY (15)
      • 1.1.1 Đặt vấn đề (15)
      • 1.1.2 Tính cấp thiết của đề tài (16)
    • 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU (17)
    • 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU (17)
    • 1.4 BỐ CỤC ĐỒ ÁN (18)
  • CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT (19)
    • 2.1 GIỚI THIỆU (19)
      • 2.1.1 RFID (19)
      • 2.1.2 Arduino MEGA (20)
      • 2.1.3 Phương thức giao tiếp I2C (25)
      • 2.1.4 Phương thức giao tiếp SPI (31)
      • 2.1.5 Phương thức UART (32)
      • 2.1.6 Phần mềm Arduino IDE (35)
      • 2.1.7 Phần mềm Proteus (36)
      • 2.1.8 Các tập lệnh AT (37)
  • CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG (39)
    • 3.1 YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG (39)
      • 3.1.1 Yêu cầu của hệ thống (39)
      • 3.1.2 Chức năng từng khối (39)
      • 3.1.3 Hoạt động của hệ thống (40)
    • 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG (41)
      • 3.2.1 Khối RFID (41)
      • 3.2.2 Khối hiển thị (LCD) (42)
      • 3.2.3 Khối cảm biến vân tay (AS608) (44)
      • 3.2.4 Khối nút nhấn (Keypad) (45)
      • 3.2.5 Khối báo hiệu (46)
      • 3.2.6 Khối động cơ (47)
      • 3.2.7 Khối giao tiếp Module Sim (47)
      • 3.2.8 Khối xử lý trung tâm: (Arduino MEGA) (49)
      • 3.2.9 Khối nguồn (50)
    • 3.3 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG (52)
  • CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THỰC HIỆN (53)
    • 4.1 KẾT QUẢ PHẦN MỀM (53)
      • 4.1.1 Lưu đồ khi sử dụng RFID (53)
      • 4.1.2 Lưu đồ khi sử dụng cảm biến vân tay (Module AS608) (55)
      • 4.1.4 Lưu đồ chính cho chương trình (58)
    • 4.2 KẾT QUẢ PHẦN CỨNG (59)
    • 4.3 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN (72)
      • 4.3.1 Kết nối cảm biến vân tay với Arduino (77)
      • 4.3.2 Kết nối module RFID với Arduino (82)
  • CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN, HẠN CHẾ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN (87)
    • 5.1 KẾT LUẬN (87)
    • 5.2 HẠN CHẾ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG (87)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (89)

Nội dung

TỔNG QUAN

GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH HIỆN NGHIÊN CỨU HIỆN NAY

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật Đặc biệt trong lĩnh vực điện tử viễn thông đã tạo nên một động lực thúc đẩy và phát triển các ngành công nghiệp khác nhằm phục vụ và đáp ứng được nhu cầu của con người trong cuộc sống Con người với sự trợ giúp của máy móc, những công cụ thông minh đã không phải trực tiếp làm việc, hay những công việc mà con người không thể làm được với khả năng của mình mà chỉ việc điều khiển chúng hay chúng làm việc hoàn toàn tự động đã mang lại những lợi ích hết sức to lớn, giảm nhẹ và tối ứu hóa công việc. Với sự tiến bộ này đã đáp ứng được những nhu cầu của con người trong cuộc sống hiện đại nói chung và trong sự phát triển hơn nữa của những ứng dụng trong việc nghiên cứu, phát triển của khoa học kĩ thuật nói riêng. Đối với những sinh viên điện tử chúng ta thì việc nghiên cứu, tìm hiểu các đặc tính của công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến RFID và sinh trắc học có ý nghĩa thực tế hết sức quan trọng Nó không những trang bị cho chúng ta những kiến thức sâu rộng hiện đại mà còn tạo cho chúng ta những kĩ năng làm việc trong lĩnh vực điện tử viễn thông để theo kịp với sự phát triển của khoa học kĩ thuật ngày nay khi tốt nghiệp ra trường.

Ngày nay gia đình nào cũng hướng đến một cuộc sống tiện nghi và an toàn Ta có thể thấy việc bảo mật được thúc đẩy và phát triển một cách mạnh mẽ Từ các hệ thống khóa cửa cao siêu của các cơ quan, trụ sở tối cao hay đến những ổ khóa cửa thông thường ở các hộ gia đình bình thường Với việc khoa học kỹ thuật phát triển không ngừng, giá thành các linh kiện điện tử dễ dàng đến với người dùng, nên các hệ thống bảo mật càng ngày càng được nâng cao mà chi phí lại thấp Hệ thống bảo vệ có thể là một ổ khóa thông minh được người dùng cài mật khẩu bằng dãy số, hay hệ thống đó dựa trên công nghệ sinh trắc học: vân tay, võng mạc,…hay các hệ thống AI nhận diện giọng nói.

Công nghệ RFID và công nghệ bảo mật vân tay quang học tuy đã được ứng dụng khá lâu và phổ biến ở nhiều nước trên thế giới nhưng đối với Việt Nam thì vẫn còn khá mới mẻ Đất nước chúng ta đang nắm bắt và triển khai các công nghệ mới này để tận dụng các ưu điểm nổi trội của nó Ở Việt Nam, công nghệ RFID đang trong bước đầu được ứng dụng trong các lĩnh vực: kiểm soát vào-ra, chấm công điện tử, quản lý phương tiện qua trạm thu phí, kiểm soát bãi đỗ xe tự động Với công nghệ bảo mật vân tay cũng đang phát triển mạnh với các ứng dụng trong lĩnh vực: mở khóa bằng vân tay,

Bên cạnh đó, việc công nghệ RFID và công nghệ bảo mật vân tay xuất hiện ngày càng nhiều đặt hệ thống công nghiệp nước ta vào thách thức nâng cao chất lượng và tự động hóa, hiện đại hóa nền công nghiệp.

Ngày nay, với sự phát triển của xã hội, nhu cầu bảo vệ, an toàn nhà cửa của con người càng phát triển, đặc biệt là nhu cầu về hệ thống khóa cửa thông minh Từ đó các chung cư, nhà ở hiện nay ngày càng xuất hiện nhiều các hệ thống khóa cửa thông minh tiện lợi Lựa chọn hệ thống đóng/mở của thông minh sẽ tăng sự an ninh, bảo mật cho mái ấm của mọi người.

Chính vì thế, chúng em thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÓNG/MỞ CỦA TỰ ĐỘNG THÔNG MINH” nhằm sử dụng công nghệ RFID và công nghệ bảo mật vân tay vào một đề tài thực tế, kết hợp kiến thức đã học sử dụng các module LCD, servo, arduino, vào hệ thống trở nên hiện đại hơn.

1.1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Thẻ RFID có kích thước rất nhỏ, dùng để gắn lên vật thể cần quản lý như hàng hóa, người Thẻ RFID chứa các chip silicon và các anten cho phép nhận lệnh và đáp ứng lại bằng tần số vô tuyến RF từ một đầu đọc RFID Tín hiệu được ghi vào thẻ và được đọc không phụ thuộc vào hướng của thẻ mà chỉ cần thẻ đó nằm trong vùng phủ sóng của thiết bị là được Khi một thẻ RFID tiến đến gần một thiết bị đọc ghi thẻ, năng lượng sóng điện từ đủ để cung cấp cho thẻ và từ đó quá trình trao đổi dữ liệu giữa thẻ và thiết bị đọc ghi thẻ bắt đầu Trong quá trình này, thiết bị có thể đọc ghi thông tin trên thẻ, sau khi kết thúc quá trình trao đổi dữ liệu, chiếc thẻ đó được chỉ thị không tiếp nhận thêm thông tin gì nữa cho đến khi được lọt vào vùng phủ sóng tiếp theo Cộng thêm dấu vân tay là một công nghệ bảo mật sử dụng dấu vân tay của một người để xác định danh tính một cá nhân 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 Dấu vân tay của một người giống như một thẻ nhận dạng, và đây cũng là nền tảng cốt lõi để sáng tạo ra công nghệ bảo mật vân tay thêm vào đó cảnh báo khi nhập vân tay, rfid hoặc mật khẩu sai nhiều lần về điện thoại chúng ta giúp cải thiện an ninh, bảo mật hơn và kịp thời xử lý các trường hợp khi bị kẻ gian đột nhập.

Vì vậy, em đã thực hiện đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÓNG/MỞ THÔNGMINH” để đảm bảo sự an ninh, bảo mật cho nhà cửa thông minh.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Tại Việt Nam, nhu cầu bảo mật và tiện ích ngày càng nhiều và mở ra một thị trường đầy tiềm năng cho các nhà nghiên cứu và sản xuất Tuy nhiên, để đón nhận, vận dụng và phát triển 1 hệ thống mới này, chúng ta cần có sự hiểu biết nhất định về chúng Công nghệ RFID và bảo mật vân tay chưa được triển khai rộng rãi ở Việt Nam là do chi phí còn cao và chưa khai thác được nhiều ứng dụng của công nghệ này Khóa thông minh cung cấp giải pháp bảo mật cao, giúp kiểm soát việc ra vào được tốt hơn so với khóa cửa truyền thống rất dễ bị bẻ gãy bởi kết cấu vô cùng thô sơ, vì thế không hiếm gặp nhiều vụ mất trộm xảy ra liên tục Ngày nay các quốc gia phát triển rất ưa chuộng khóa cửa dùng vân tay, nhận dạng thông qua sinh trắc học.Công nghệ này giúp cho việc mở khóa trở nên phức tạp hơn nhiều Đối với việc ứng dụng công nghệ vân tay là cách mà nhà sản xuất đã cá nhân hóa cho việc mở cửa.Hơn nữa người dùng có thể kiểm tra được ai đã vào nhà và vào bằng cách nào.Phương thức mở khóa này rất an toàn và đáng tin cậy Việc ứng dụng một loại khóa thông minh cho ngôi nhà sẽ giúp chúng ta yên tâm hơn để lo những công việc khác trong cuộc sống Chúng ta sẽ cảm thấy vô cùng thuận tiện không chỉ độ an toàn.Không còn cảnh phải mất công đi tìm chìa khóa Không còn hốt hoảng khi bị làm rơi chìa khóa Nếu như việc sử dụng khóa truyền thống khiến cho tội phạm trộm cắp gia tăng thì giờ đây xã hội có thể giảm thiểu được việc đó bằng một cách dễ dàng hơn.Việc phá một chiếc khóa thông minh là vô cùng khó khăn mà không phải ai cũng có thể làm được Nhận định được những điều đó và thấy được tiềm năng ứng dụng của công nghệ tiên tiến em làm đề tài: “Thiết kế hệ thống đóng/mở cửa thông minh”.

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Module cảm biến nhận diện vân tay AS608

BỐ CỤC ĐỒ ÁN

Chương 1: Tổng quan: Trong chương này, chúng em thực hiện đề tài trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu về công nghệ RFID và công nghệ nhận diện vân tay hiện nay Mục tiêu, đối tượng và mục tiêu nghiên cứu của đề tài.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Trong chương này, em thực hiện đề tài sẽ giới thiệu về sơ lược về module RFID, LCD I2C, Servo, module cảm biến nhận diện vân tay, module sim 800A,…

Chương 3: Thiết kế và thi công: Trong chương này, em thực hiện đề tài sẽ đưa ra các yêu cầu khi thiết kế, các thiết kế về phần cứng và phần mềm.

Chương 4: Kết quả thi công: Trong chương này, em thực hiện đề tài sẽ đưa ra kết quả mà đạt được, video, hình ảnh hệ thống sau khi thi công.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển: Trong chương này, em sẽ đưa ra kết luận, những hạn chế và hướng phát triển của đề tài.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

GIỚI THIỆU

Với chương này, nội dung chủ yếu giới thiệu khái niệm của các linh kiện sử dụng và các phương thức giao tiếp.

Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) - là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến, cho phép một thiết bị đọc có thể đọc thông tin chứa trong một thiết bị khác ở một khoảng cách gần mà không cần phải có một sự tiếp xúc vật lý nào Một hệ thống RFID thường bao gồm 2 thành phần chính là thẻ tag (chip RFID chứa thông tin) và bộ đọc (reader) đọc các thông tin trên chip.

Dạng đơn giản và phổ biến nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động Trong đó bộ đọc truyền một tín hiệu tần số vô tuyến thông qua anten đến một con chip, sau đó bộ đọc sẽ nhận lại thông tin phản hồi từ chip và gửi đến máy tính để xử lý thông tin Các con chip từ các thẻ Tag này không cần nguồn nuôi, chúng sử dụng năng lượng phát ra từ tín hiệu được gửi bởi bộ đọc.

Thẻ RFID gồm chip bán dẫn nhỏ (bộ nhớ của chip có thể chứa từ 96 đến 512 bit dữ liệu, nhiều gấp 64 lần so với mã vạng) và anten được thu nhỏ trong một số hình thức đóng gói Vài thẻ RFID giống như những nhãn giấy và được ứng dụng để bỏ vào hộp và đóng gói Một số khác được sản xuất thành các miếng da bao cổ tay. Mỗi thẻ được lập trình với nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đối tượng hoặc con người đang gắn thẻ đó Khi thẻ đi vào sóng điện từ, nó sẽ phát hiện ra tín hiệu kích hoạt từ đầu đọc và sẽ phát thông tin nhận dạng đến đầu đọc Đầu đọc giải mã dữ liệu được mã hóa trong chip (sóng vô tuyến phản xạ từ thẻ) và gửi vào hệ thống để xử lý.

Thiết bị RFID reader phát ra sóng điện từ ở một tần số nhất định, khi thiết bị RFID tag trong vùng hoạt động sẽ cảm nhận được sóng điện từ này và thu nhận năng lượng từ đó phát lại cho thiết bị RFID Reader biết mã số của mình Từ đó thiết bị RFID reader nhận biết được tag nào đang trong vùng hoạt động.

Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm Board Arduino có rất nhiều phiên bản với hiệu năng và mục đích sử dụng khác nhau như: Arduino MEGA, Arduino LilyPad Trong số đó, Arduino Mega 2560 Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vi điều khiển:

Arduino Mega2560 khác với tất cả các vi xử lý trước giờ vì không sử dụng FTDI chip điều khiển chuyển tín hiệu từ USB để xử lý Thay vào đó, nó sử dụng ATmega16U2 lập trình như là một công cụ chuyển đổi tín hiệu từ USB Ngoài ra, Arduino Mega2560 cơ bản vẫn giống Arduino MEGA, chỉ khác số lượng chân và nhiều tính năng mạnh mẽ hơn, nên các ta vẫn có thể lập trình cho con vi điều khiển này bằng chương trình lập trình cho Arduino MEGA.

Vì đây là một bo mạch được tích hợp nhiều tính năng nổi bật Tính năng đầu tiên là thiết kế hệ thống I / O lớn với 16 bộ chuyển đổi tương tự và 54 bộ chuyển đổi digital hỗ trợ UART và các chế độ giao tiếp khác Thứ hai, Arduino Mega 2560 có sẵn RTC và các tính năng khác như bộ so sánh, timer, ngắt để điều khiển hoạt động, tiết kiệm điện năng và tốc độ nhanh hơn với xung thạch anh 16Mhz.

Các tính năng khác bao gồm hỗ trợ JTAG để lập trình, gỡ lỗi và xử lý sự cố.Với bộ nhớ FLASH lớn và SRAM, bo này có thể xử lý chương trình hệ thống lớn một cách dễ dàng Nó cũng tương thích với các loại bo mạch khác nhau như tín watchdog giúp hệ thống đáng tin cậy và mạnh mẽ hơn Nó hỗ trợ ICSP cũng như lập trình vi điều khiển USB với PC.

Bảng 2 1 Thông số kĩ thuật Arduino Mega

Vi điều khiển AVR ATmega2560 (8 bit) Điện áp hoạt động 5V Điện áp đầu vào (khuyên dùng) 7-12V Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V

USB (Lập trình với Atmega), ICSP (Lập trình), SPI, I2C và UART

Bộ TIMER 2 (8 bit) + 4 (16 bit) = 6 Timer

RESET: Arduino Mega Mega 2560 có sẵn mạch reset với nút ấn để thiết lập lại hệ thống và chân này có thể được sử dụng khi kết nối các thiết bị khác để thiết lập lại bộ điều khiển.

XTAL1, XTAL2: Thạch anh(16Mhz) được kết nối với xung clock cung cấp cho bộ điều khiển.

AREF: Chân này được dùng khi sử dụng ADC để chuyển đổi tín hiệu với điện áp tham chiếu bên ngoài mà không muốn sử dụng điện áp tham chiếu nội bộ

Chân số: Từ 0-53 (số) và 0-15 (tương tự) có thể được sử dụng làm đầu vào hoặc đầu ra cho thiết bị được thiết lập bằng các hàm Mode (), digtalWrite (), digitalRead (). Ứng dụng: Thiết bị đầu ra: Relay, LED, buzzer, LCD và các thiết bị khác. Thiết bị đầu vào: Nút ấn, cảm biến siêu âm, cần điều khiển và các thiết bị khác

Từ 0-15 (analog) có thể được sử dụng như chân đầu vào tương tự cho bộ ADC, nếu không sử dụng nó hoạt động như chân digital bình thường Nó được thiết lập bởi các hàm pinMode () khai báo chân, analogRead () để đọc trạng thái chân và nhận giá trị kỹ thuật số cho tín hiệu analog Lưu ý phải cẩn thận để lựa chọn điện áp tham chiếu bên trong hoặc bên ngoài và chân Aref. Ứng dụng : Thiết bị đầu vào: Cảm biến nhiệt độ, cảm biến (như ldr, irled và độ ẩm) và các thiết bị khác

Chân có chức năng thay thế:

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

Các chân này được sử dụng cho giao tiếp nối tiếp với giao thức SPI để liên lạc giữa 2 thiết bị trở lên SPI cho phép bit phải được thiết lập để bắt đầu giao tiếp với các thiết bị khác. Ứng dụng: Lập trình điều khiển AVR, giao tiếp với những người khác ngoại vi như LCD và thẻ SD.

Chân I2C: Chân 20 cho SDA và 21 cho SCL (Tốc độ 400khz) để cho phép liên lạc hai dây với các thiết bị khác Hàm được sử dụng là wire.begin () để bắt đầu chuyển đổi I2C, với wire.Read () để đọc dữ liệu i2c và wire.Write () để ghi dữ liệu i2c. Ứng dụng: Thiết bị đầu ra: LCD và liên lạc giữa nhiều thiết bị với hai dây. Thiết bị đầu vào: RTC và các thiết bị khác.

Chân PWM : Chân 2-13 có thể được sử dụng như đầu ra PWM với hàm analogWrite () để ghi giá trị pwm từ 0-255. Ứng dụng: Thiết bị đầu ra: Điều khiển tốc độ của động cơ, ánh sáng mờ, pid cho hệ thống điều khiển hiệu quả.

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG

YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG

3.1.1 Yêu cầu của hệ thống

 Hệ thống có các chức năng sau:

Quét thẻ RFID hoặc quét vân tay hoặc nhập mật khẩu để mở cửa.

Hiển thị trạng thái cửa trên LCD.

Cảnh báo về điện thoại khi quét sai thẻ hoặc vân tay hoặc nhập mật khẩu nhiều lần.

Báo hiệu bằng còi khi mở/đóng cửa hoặc khi quẹt sai thẻ.

Mở khóa cửa khi nhận được đúng vân tay, thẻ tag hoặc mật khẩu.

Hình 3 1 Sơ đồ khối hệ thống

 Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối:

Khối xử lý trung tâm: Truyền dữ liệu và hiển thị lên LCD, đồng thời truyền dữ liệu đến khối báo hiệu và nhận tín hiệu điều khiển từ khối RFID, khối cảm biến nhận diện vân tay và keypad.

Khối hiển thị: Nhận dữ liệu từ khối xử lý trung tâm để hiển thị trạng thái cửa

Khối cảm biến nhận diện vân tay: Truyền dữ liệu tín hiệu đến khối xử lý trung tâm để thực hiện thao tác mở cửa và hiển thị trạng thái mở cửa trên LCD.

Khối RFID: Truyền dữ liệu điều khiển đến khối xử lý trung tâm để chuyển đổi trạng thái cửa và hiển thị trên LCD.

Khối nút nhấn: Truyền mật khẩu đến khối xử lý trung tâm để chuyển đổi thành trạng thái mở cửa.

Khối báo hiệu: Tiếp nhận dữ liệu từ khối xử lý trung tâm để báo hiệu khi cửa mở/đóng và khi dùng sai thẻ, sai vân tay

Khối Module Sim: Tiếp nhận dữ liệu từ khối xử lý trung tâm để báo hiệu khi hệ thống bị nhập sai vân tay, mật khẩu hoặc thẻ RFID quá 3 lần Sau đó gọi điện và nhắn tin về số điện thoại đã thiết lập sẵn

Khối động cơ: Nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm để thực hiện mở/đóng cửa. Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho các khối: hiển thị LCD, khối báo hiệu, trung tâm xử lý,…

3.1.3 Hoạt động của hệ thống

Khi hệ thống được cấp nguồn hệ thống sẽ hoạt động theo trình tự như sau:

Bước 1: Khi được cấp nguồn toàn bộ hệ thống sẽ khởi động, các khối như khối hiển thị và khổi báo hiệu sẽ đợi tín hiệu từ khối xử lý trung tâm.

Bước 2: Khối xử lý trung tâm sẽ bắt đầu nhận dữ liệu từ khối RFID và khối cảm biến nhận diện vân tay khi được cấp nguồn hoạt động Nếu thẻ tag RFID quét mã hợp lệ thì Servo sẽ thực hiện mở cửa Hoặc khi quét vân tay hợp lệ thì Servo sẽ mở cửa Sau khi đọc dữ liệu, khối xử lý trung tâm sẽ gửi dữ liệu đến khối hiển thị và hiển thị trạng thái cửa mở/đóng lên LCD.

Bước 3: Nhập mật khẩu từ ma trận phím sau đó khối xử lý sẽ nhận dữ liệu và truyền đến khối hiển thị và đồng thời Servo sẽ thực hiện mở cửa nếu mật khẩu đúng.

Bước 4: Khối báo hiệu sẽ nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm và báo hiệu khi cửa mở/đóng hoặc dùng sai thẻ.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG

Hình 3 2 Sơ đồ nguyên lý của khối RFID

Yêu cầu thiết kế: Khối RFID có nhiệm vụ đọc mã UID từ thẻ RFID sau đó chuyển mã UID thành chuỗi số rồi gửi về Arduino

Phương án chọn phần cứng: Trên thị trường hiện nay, có rất nhiều loại RFID như: RC522, RC531, PN512, Với đề tài này của em, để thực hiện đóng/mở cửa bằng thao tác quẹt thẻ tiện lợi, bảo mật Em đã lựa chọn sử dụng IC RC522 để làm việc này.

Mô tả hoạt động: Đây là đầu đọc thẻ 13.56MHz với khoảng cách không cần xa, mức giá rẻ thiết kế nhỏ gọn, module này rất phù hợp cho mô hình điện tử nhỏ Dùng giao tiếp SPI kết nối với Arduino, kết nối qua 4 chân: SCK, MISO, MOSI, SS(SDA):

SCK: Xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI, vì SPI là chuẩn truyền đồng bộ nên cần 1 đường giữ nhịp, mỗi nhịp trên SCK báo 1 bit dữ liệu đến hoặc đi.

MISO - Master Input / Slave Output: nếu là chip Master thì đây là đường Input còn nếu chip Slaves thì MISO là Output MISO của Master và các Slaves được nối trực tiếp với nhau.

MOSI - Master Ouput / Slave Input: nếu là chip Master thì đây là đường Output còn nếu là chip Slave thì MOSI là Input MOSI của Master và các Slaves được nối trực tiếp với nhau.

SS(SDA) - Slave Select: đường chọn Slave cần giao tiếp, tích cực mức thấp.

Dòng ở chế độ chờ: 1013mA.

Dòng ở chế độ nghỉ: 127 và làm như trên.

Sau khi học vân tay xong chúng ta mở code fingerprint để kiểm tra các vân tay vừa học:

Hình 4 30 Code fingerprint vân tay đăng kí

Sau khi nạp code, mở Serial chọn baud: 9600 Đặt ngón tay mà ta lưu là ID 1: nếu đúng Serial sẽ báo Found ID #1

Hình 4 31 Kết quả vân tay đăng kí

Khi ta đặt 1 ngón tay khác mà ta chưa học vào cảm biến, cổng Serial sẽ báo Did not find a match:

Hình 4 32 Thử vân tay chưa đăng kí

Như vậy là chúng ta đã kiểm tra được cảm biến vân tay hoạt tốt, từ đó ta có thể kết hợp với các linh kiện khác để tạo thành một sản phẩm hoàn chỉnh theo ý muốn.

4.3.2 Kết nối module RFID với Arduino

Sử dụng module RC522 kết nối với Arduino để đọc dữ liệu thẻ từ RFID

Tiến hành kết nối cảm biến với Arduino:

Hình 4 33 Arduino kết nối với Module RC522

Sau khi các mạch đã sẵn sàng, hãy vào File> Ví dụ> MFRC522> DumpInfo và tải lên arduino Mã này sẽ có sẵn trong IDE Arduino của ta (sau khi cài đặt các thư việnRFID).

Sau đó, mở màn hình nối tiếp Ta sẽ thấy như hình bên dưới:

Hình 4 35 Serial Monitor RFID Để gần các thẻ RFID hoặc keychain với thẻ đọc Hãy để thẻ đọc gần hơn cho đến khi tất cả các thông tin được hiển thị.

Hình 4 36 ID của từng thẻ đã quét Đây là thông tin mà ta có thể đọc từ thẻ, bao gồm UID thẻ được đánh dấu màu vàng Các thông tin được lưu trữ trong bộ nhớ được chia thành các phân đoạn và khối như ta có thể thấy trong hình ảnh trước đó.

Ta đã 1024 byte dung lượng lưu trữ dữ liệu chia thành 16 ngành, từng lĩnh vực được bảo vệ bởi hai khóa khác nhau, A và B.

Ngày đăng: 15/11/2023, 06:08

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 2. 7. Hình minh họa Master gửi địa chỉ cho Slave - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 2. 7. Hình minh họa Master gửi địa chỉ cho Slave (Trang 28)
Hình 2. 9. Hình minh họa truyền dữ liệu giữa thiết bị Master và Slave - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 2. 9. Hình minh họa truyền dữ liệu giữa thiết bị Master và Slave (Trang 29)
Hình 2. 8. Hình minh họa Slave gửi về ACK - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 2. 8. Hình minh họa Slave gửi về ACK (Trang 29)
Hình 2. 17. Giao diện phần mềm Arduino IDE - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 2. 17. Giao diện phần mềm Arduino IDE (Trang 36)
Hình 3. 5. Sơ đồ nguyên lý của bàn phím - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 3. 5. Sơ đồ nguyên lý của bàn phím (Trang 45)
Hình 3. 9. Khối xử lý trung tâm sử dụng board Arduino - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 3. 9. Khối xử lý trung tâm sử dụng board Arduino (Trang 49)
Hình 3. 10. Sơ đồ nguyên lí khối nguồn - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 3. 10. Sơ đồ nguyên lí khối nguồn (Trang 51)
Hình 3. 11. Sơ đồ nguyên lí toàn mạch - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 3. 11. Sơ đồ nguyên lí toàn mạch (Trang 52)
Hình 4. 2. Lưu đồ khi tác động vào cảm biến vân tay - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 2. Lưu đồ khi tác động vào cảm biến vân tay (Trang 55)
Hình 4. 3. Lưu đồ khi sử dụng bàn phím - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 3. Lưu đồ khi sử dụng bàn phím (Trang 57)
Hình 4. 4. Lưu đồ chương trình chính - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 4. Lưu đồ chương trình chính (Trang 58)
Hình 4. 6. Trạng thái chờ của mạch - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 6. Trạng thái chờ của mạch (Trang 61)
Hình 4. 7. LCD hiển thị mở khóa bằng RFID - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 7. LCD hiển thị mở khóa bằng RFID (Trang 62)
Hình 4. 8. LCD hiển thị mở khóa bằng Password - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 8. LCD hiển thị mở khóa bằng Password (Trang 63)
Hình 4. 9. LCD hiển thị mở khóa bằng vân tay - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 9. LCD hiển thị mở khóa bằng vân tay (Trang 64)
Hình 4. 10. LCD hiển thị khi quẹt sai thẻ - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 10. LCD hiển thị khi quẹt sai thẻ (Trang 65)
Hình 4. 11. LCD hiện thị nhập sai Password - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 11. LCD hiện thị nhập sai Password (Trang 66)
Hình 4. 12. LCD hiển thị quét sai vân tay - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 12. LCD hiển thị quét sai vân tay (Trang 67)
Hình 4. 13. Tin nhắn cảnh báo - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 13. Tin nhắn cảnh báo (Trang 68)
Hình 4. 14. Cuộc gọi cảnh báo thực tế - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 14. Cuộc gọi cảnh báo thực tế (Trang 69)
Hình 4. 15. Hộp thoại tin cảnh báo - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 15. Hộp thoại tin cảnh báo (Trang 70)
Hình 4. 16. Cuộc gọi cảnh báo - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 16. Cuộc gọi cảnh báo (Trang 71)
Hình 4. 17. Sơ đồ mạch in PCB của hệ thống - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 17. Sơ đồ mạch in PCB của hệ thống (Trang 72)
Hình 4. 19. Giao diện Examples menu arduino IDE - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 19. Giao diện Examples menu arduino IDE (Trang 74)
Hình 4. 20. Giao diện Sketch Menu Arduino IDE - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 20. Giao diện Sketch Menu Arduino IDE (Trang 74)
Hình 4. 21. Giao diện edit menu arduino IDE - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 21. Giao diện edit menu arduino IDE (Trang 75)
Hình 4. 26. Code enroll để đăng ký vân tay - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 26. Code enroll để đăng ký vân tay (Trang 78)
Hình 4. 33. Arduino kết nối với Module RC522 - (Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống đóng mở cửa thông minh
Hình 4. 33. Arduino kết nối với Module RC522 (Trang 83)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w