Báo cáo vi điều khiển đề tài khóa cửa điện tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ  KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ -››&š› - BÁO CÁO VI ĐIỀU KHIỂN   ĐỀ TÀI KHÓA CỬA ĐIỆN TỬ    GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN   ĐƯỜNG KHÁNH SƠN         SINH VIÊN THỰC HIỆN Trương Lý Khiêm MSSV: 2101513 Lai Phước Hữu MSSV: 2101207 Trương Quốc Khởi MSSV: 2100212 Lê Triệu Luân MSSV: 2100311 Nguyễn Gia Minh MSSV: 2100296 Cần Thơ, Tháng 10 năm 2023 ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………   XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN   MỤC TIÊU MỤC TIÊU ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN MỤC TIÊU LỜI MỞ ĐẦU TÓM TẮT ĐỀ TÀI YÊU CẦU CHUNG VÀ CÁC CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG PHƯƠNG ÁN VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ LINH KIỆN SỬ DỤNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA NGHIÊN CỨU 1.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÓA HIỆN NAY 1.3.1 Khóa bấm-khóa chốt 1.3.2 Khóa cửa tay nắm trịn 1.3.3 Khóa cửa 1.3.4 Khóa cửa điện tử 1.4 TỔNG KẾT CHƯƠNG CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT ARDUINO 2.1 Khái niệm 2.2 Lịch sử đời 2.3 Kiến trúc phần cứng arduino 2.4 Thiết kế nguồn 2.4.1 Thiết kế mạch dao động 2.4.2 Thiết kế mạch reset 2.4.3 Thiết kế mạch giao tiếp vs máy tính 2.5 Môi trường phát triển phần mềm arduino 2.6 Tổng kết chương CHƯƠNG : PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 3.2 Thiết kế phần cứng 3.2.1 Arduino Uno R3 3.2.2 Giới thiệu module bàn phím ma trận 4x4 3.2.3 Giới thiệu MH LCD 16X2 3.2.4 Giới thiệu mạch chuyển đổi i2c 3.3 Thiết kế phần mềm 3.3.1 Sơ đồ tổng quát 3.3.2 Đặc tả 3.3.3 Sơ đồ thuật toán 3.3.4 Mô tả quy trình 3.4 Kết thực nghiệm 3.4.1 Chương trình Arduino 3.4.2 Mơ hình thử nghiệm 3.5 Kết thử nghiệm CHƯƠNG : TỔNG KẾT CHƯƠNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO   LỜI MỞ ĐẦU  Ngày với phát triển xã hội đại số cần thiết bị bảo vệ tài sản nhà khoá cửa, thiết bị cảnh báo chống trộm hay camera có lẽ thiết bị sử dụng nhiều khố cửa Hiện thị trường có nhiều loại khố hầu hết khố khí, khố cơ  khí gặp vấn đề lớn tính bảo mật loại khố khơng cao, nên dễ dàng bị phá chìa khố đa Đa số khố kỹ thuật số có bán thị trường có giá bán cao chủ yếu loại khoá tay nắm ta thường thấy khách sạn hộ chung cư Khoá sử dụng phương pháp cài đặt mã số để khoá mở người sử dụng cài đặt số Hệ thống số khoá thiết kế phim bấm số nên khả tiện lợi sử dụng Bên cạnh loại có chức khố mã số, cịn có loại kèm theo khố thẻ Nếu bạn trót qn mã số dùng thẻ đề mở khố Vì để nâng cao yêu cầu tính bảo mật để bảo vệ tài sản giao diện trực quan dễ sử dụng Nhóm chúng em định thực đề tài thiết kế “Hệ thống khóa cửa thơng minh” Để thực báo cáo nhóm sử dụng phần cứng board Arduino Uno nạp sẵn chương trình, kết hợp với thiết bị khố mật khẩu, vân tay thẻ chip RFID (Radio Frequency Identification)  Nội dung báo cáo gồm phần: Chương : Tổng quan đề tài Chương : Cơ sở thuyết Arduino Chương : Phân tích thiết kế hệ thống Chương : Tổng kết chương hướng phát triển Trong trình làm báo cáo, trình độ chun mơn cịn hạn chế điều kiện không thuận lợi nên tránh khỏi sai sót, mong đóng góp thầy bạn để báo cáo hoàn thiện Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Arduino Chương 3: Phân tích thiết kế hệ thống Chương 4: Tổng kết chương hướng phát triển    Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Arduino Chương 3: Phân tích thiết kế hệ thống Chương 4: Tổng kết chương hướng phát triển   Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Arduino Chương 3: Phân tích thiết kế hệ thống Chương 4: Tổng kết chương hướng phát triển        TÓM TẮT ĐỀ TÀI Yêu cầu chung chức hệ thống Yêu cầu chung : Yêu cầu chung - Tính thực thi cao, có khả phát triển - Đảm bảo chất lượng, độ xác cao, làm việc lâu dài, bền bỉ - Tiết kiệm chi phí, linh kiện dễ kiếm dễ sử dụng dễ dàng thay xảy cố - Giảm thiểu chi phí, thời gian vận hành, bảo dưỡng sửa chữa Chức hệ thống : Chức năng: Hệ thống khóa cửa thơng minh - Mở keypad - Mở thẻ từ RFID - Mở vân tay Phương án nhiệm vụ thiết kế -Thực mở khóa cách: mật khẩu, thẻ PFID vân tay -Có ma trận phím 4x4 chọn chức năng(mở khóa mật ,vân tay, RFID, thay mật khẩu, thêm vân tay) -Có thể thay đổi password thêm vân tay với yêu cầu nhập mật cũ -Hiển thị thơng báo kết lên hình lcd dịng -Nếu mật khẩu, thẻ, vân tay điều khiển mở khóa thơng báo thành cơng hình LCD -Khóa lại sau 5s -Nếu qt thẻ RFID,vân tay sai lần, hệ thống chuyển sang chế độ nhập mật  -Nếu mật sai thơng báo hình LCD đưa báo động (LED,LOA) -Nếu nhập sai mật lần vơ hiệu hóa thiết bị cho phép thực mở khóa lại sau thời gian setup Linh kiện sử dụng Board Arduino uno R3 Breadboard Module bàn phím ma trận 4x4 Màn hình LCD 16X2 Module chuyển đổi giao tiếp I2C Module relay 5v:2 kênh Khóa chốt điện từ 12v Chương I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 Đặt vấn đề: Với phát triển xã hội đại thiết bị bảo vệ tài sản nhà khố cửa phần khơng thể thiếu Hầu hết thị trường khoá khí, khố khí gặp vấn đề lớn tính bảo mật khơng cao, nên dễ dàng bị phá  bởi chìa khố đa Phát triển, thiết kế “hệ thống khóa cửa điện tử” đóng vai trị quan trọng 1.2 Mục tiêu tính cấp thiết nghiên cứu Cùng với gia tăng phức tạp loại tội phạm (như ấu dâm, trộm cắp giết người, lửa đảo bán hàng ) nhu cầu chọn khóa an tồn, thơng minh bảo vệ trẻ em tài sản khu nhà riêng khỏi hiểm họa làm cho nhu cầu khóa điện tử tăng vọt Mặc dù giá giảm với thu nhập  bình quân đầu người năm 2017 khoảng 2,200 USD (khoảng 50 triệu đồng/năm ) việc đầu tư từ 7-15 triệu đồng vào khóa cửa thơng minh lựa chọn khó khăn, loại khóa phổ thơng rẻ lại cồng kềnh, khó bảo quản (hay chìa khóa chẳng hạn), chọn nhầm hàng chất lượng gây hậu khôn lường Nhận thấy thực trạng tình trạng an ninh nay, nhóm chúng em hướng dẫn tận tình thầy góp ý bạn, anh/chị khóa thực đề tài “hệ thống khóa thơng minh” phù hợp nhu cầu người tiêu dùng 1.3 tổng quan hệ thống khóa Trên thị trường Việt Nam xuất số khóa cửa đơn giản điều kiện tài người dân nhu cầu bảo mật nhà cửa chưa cao nên thấy chúng đâu số loại khóa sau : 1.3.1 khóa bấm-khóa chốt Khóa bấm loại khóa có kích thước, hình dáng nhỏ vừa lịng bàn tay, có loại  bám vào khóa hay cần phải có chìa khóa khóa Đây loại khóa thường sử dụng cho khóa cửa gỗ, khóa cửa sắt, cửa xếp Khóa bấm chia thành loại khóa loại khóa bấm chống cắt loại thơng thường Hình 1.khóa bấm Khóa chốt loại khóa với khả chống trộm, tính bảo mật cao Đặc điểm khóa có then chốt ngang qua cầu khóa vặn chìa khóa để rút chốt khỏi cầu để mở khóa Hình 2.khóa chốt 1.3.2 Khóa cửa tay nắm trịn Khóa tay nắm trịn loại khóa thưởng lắp đặt cho cửa gỗ hay cửa nhơm kính Chúng ta mở khóa cách vặn quay phải quay trái để đóng vào mở  Nó thiết kế với bên cửa thường có nút bấm bên chỗ cắm chìa khóa bên ngồi Hình 3.khóa cửa tay nắm trịn 1.3.3 Khóa cửa Đối với khóa cửa có nhiều chủng loại thị trường, khóa cửa Trung Quốc giá rẻ khách hàng sử dụng nhiều, nhiên hỏng khơng có đồ thay thế, việc sửa chữa loại phức tạp Khóa cửa thiết kế có khóa chốt ngang chừng, thường áp dụng cho cửa liền, có mẫu khóa khóa chìa cưa, chìa vi tính, khóa cạnh Khi sử dụng nên mở chiều, hướng, bị kẹt khơng nên cố vặn bị gãy chìa 10 Hình 4.Khóa cửa 1.3.4 Khóa cửa điện tử  1.3.4.1 khái niệm Khóa cửa điện tử loại khóa cửa đại cao cấp, tính bảo mật, an tồn cao Để mở cửa sử dụng thẻ từ, mã số vân tay, thông thường lắp đặt cho cửa gỗ cửa kính, cửa kính thủy lực  Nó loại khóa cửa tay gạt sử dụng phần mềm để khóa cửa mỹ hóa thẻ từ, mật khẩu, tay nhập mật hay tay chủ cửa tự động mở Khi sử dụng khóa cửa điện tử thường hay bị hết pin cần ý kiểm tra bị loạn mã ta bấm mã số nhiều lần khơng Đây loại khóa cửa xuất Việt Nam chục năm chưa phổ biển giá thành cao, nhiên năm gần thu nhập người dân tăng kiến thức người dân ngày cao Loại cửa dần phổ biến Hình 5.Khóa cửa điện tử 11 1.3.4.2 Cách thức hoạt động khóa cửa điện tử Khóa cửa điện tử hoạt động nhờ phận gọi “bộ truyền động”, kết nối bu lông xi lanh với động nhỏ chơn hồn tồn bên cửa khung Động điều khiển xung điện, kích hoạt theo số cách: + Bằng đầu đọc thẻ điện tử + Bằng bàn phím + Bằng cảm biến điều khiển từ xa không dây Dù cách nào, khóa cửa điện tử cấu hình để khởi động truyền động động nhận đầu vào điện tử Khóa làm hợp kim nhơm kẽm chịu lực tác động mạnh Phần thân khóa gồm mặt trước khóa, mặt sau khóa phận chìm Mặt trước khóa cấu tạo mặt cảm biến vân tay, mặt cảm ứng mã số, thẻ từ, tay cầm mặt trước, nắp đậy chìa khóa Mặt sau có nắp đậy pin, nơi chứa pin khô AA, tay cầm mặt sau, chốt khóa trong, phần chìm nơi đặt chốt, khóa cơ… Nhờ cơng nghệ sinh trắc học, phần cảm biến vân tay đại hơn, nhạy độ xác cao Trên hầu hết ổ khóa cửa điện tử,bạn tìm thấy kết hợp kiểm sốt khóa vật lý điện tử cánh cửa Ví dụ: bạn có chìa khóa để cài đặt lưu khẩn cấp, bình thường sử dụng điều khiển từ xa bàn phím để khóa mở khóa cửa Điều cung cấp thêm lớp bảo mật thuận tiện an toàn cho người dùng đồng thời cung cấp thêm nhiều chức 1.3.4.3 Ưu nhược điểm khóa cửa điện tử Ưu điểm Với khóa cửa điện tử, việc thay đổi mã số; thêm/xóa mã vân tay; hay thêm/ vơ hiệu hóa mã thẻ từ việc đơn giản nhanh chóng mà người dùng muốn Trong việc thay đổi phần cứng khóa (ổ khóa cố định cánh cửa) vấn đề lớn; đòi hỏi chi phí; thời gian; thuê thợ chuyên nghiệp Mất điện khơng phải vấn đề khóa điện tử Vì dịng khóa sử dụng Pin để vận hành chủ yếu  Ngoài hầu hết loại khóa điện tử khóa thẻ từ khách sạn; khóa cửa vân tay; khóa mã số; bạn tìm thấy kết hợp khóa khóa điện tử ổ khóa Như  bạn mở chìa kim loại gặp trường hợp khẩn cấp Điều cung cấp thêm  phương thức mở khóa thuận tiện an tồn cho người dùng 12 Với hệ thống tự động tinh vi, khóa cửa điện tử kiểm sốt giám sát từ xa Dù hộ gia đình hay doanh nghiệp tính vơ quan trọng Các hệ thống có ứng dụng giám sát từ xa cho phép người dùng sử dụng điện thoại thông minh để mở khóa kiểm tra xem có vào nhà hay khơng Ở trường hợp xấu hỏa hoạn mà gia chủ khơng có mặt nhà; mở khóa từ xa để lực lượng chức giải cứu nhà Nhược điểm Các loại khóa truyền thống sử dụng chìa khóa kim loại thường hay xảy cố người dùng quên làm chìa khóa; khóa dùng lâu ngày nên phận han gỉ nên khóa bị giắt lần đóng/ mở Khóa truyền thống có nguy bị “hack” trộm tinh ranh nhiều khóa điện tử Trong đó, người dùng khóa cửa điện tử gặp phải số trường hợp làm thẻ từ mở khóa, quên mã số, đầu ngón tay bị thương khơng thể dùng để qt mã vân tay 1.4 Tổng kết chương Với tình hình nghiên cứu với tính cấp thiết đề tài “mạch khóa cửa điện tử ’’được nghiên cứu thực nghiệm để tìm giải pháp lựa chọn phù hợp với người Nhóm chúng em thực đề tài với cách thực mở mật   13