nghiên cứu khoa học điện tử về tủ bảo mật bằng vân tay sử dụng wifi và các thiết bị giá rẻ đáp ứng cho yêu cầu của hệ thống vận hành Khoá tủ vân tay là một loại khoá được thiết kế đặc biệt để sử dụng trên các loại tủ quần áo, tủ đồ, ngăn kéo hoặc tủ bếp giúp bảo vệ đồ đạc hoặc tài liệu cá nhân quan trọng. Không chỉ nhận dạng bằng vân tay, chúng còn có thể sử dụng mã số, thẻ từ giúp cho người dùng có thể mở tủ một cách chính xác, thuận tiện và không lo bị mất chìa khóa. Ngoài ra, khoá vân tay còn có tính năng chống trộm và bảo vệ đồ đạc an toàn. Khoá tủ vân tay hiện có đa dạng kiểu dáng và thiết kế đến từ các thương hiệu Homekit, Hafele,..đáp ứng nhu cầu và phong cách thiết kế của người dùng. DigiOne cung cấp dịch vụ lắp đặt tận nhà, đảm bảo thẩm mỹ
BỘ CÔNG THƯƠNG KHOA ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM 2022 - 2023 Tên đề tài: “Thiết kế tủ đựng vật dụng bảo mật bằng công nghệ cảm biến vân tay” Giảng viên hướng dẫn: ………………………… Chủ nhiệm đề tài: Tên SV chủ nhiệm đề tài Lớp …… Thành viên: Tên…………………… Lớp…… HÀ NỘI 04/2023 1 BỘ CÔNG THƯƠNG KHOA ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM 2022 - 2023 Tên đề tài: “Thiết kế tủ đựng vật dụng bảo mật bằng công nghệ cảm biến vân tay” Giảng viên hướng dẫn: ………………………… Chủ nhiệm đề tài: Tên SV chủ nhiệm đề tài Lớp …… Thành viên: Tên…………………… Lớp…… HÀ NỘI 04/2023 2 DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN STT Họ và Tên Lớp Khoa Chức danh 1 2 3 4 DANH SÁCH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN STT Họ và Tên Chức vụ Khoa Nhiệm vụ 1 Trần Thị Hường Giảng viên Điện tử GV hướng dẫn 3 MỤC LỤC MỤC LỤC .i DANH MỤC BIỂU, BẢNG .iii DANH MỤC HÌNH ẢNH iv CÁC TỪ VIẾT TẮT v LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TỦ ĐỒ BẢO MẬT VÀ CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÂN TAY 2 1.1 Tổng quan về tủ đồ bảo mật .2 1.1.1 Giới thiệu tủ đồ bảo mật và đặc điểm của tủ bảo mật .2 1.1.2 Ứng dụng của tủ đồ bảo mật 3 1.2 Tổng quan về công nghệ nhận dạng vân tay 4 1.2.1 Lịch sử ra đời nhận dạng vân tay 4 1.2.2 Hệ thống nhận dạng vân tay 5 1.2.3 Ứng dụng công nghệ nhận dạng vân tay hiện nay .6 1.3 Công nghệ IoTs 7 1.3.1 Khái niệm IoTs 8 1.3.2 IoTs từ góc nhìn kỹ thuật .9 1.3.3 Đặc điểm cơ bản và yêu cầu ở mức cao của một hệ thống IoT 11 1.3.4 Mô hình của một hệ thống IoT 12 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 15 2.1 Cảm biến vân tay 15 2.1.1 Giới thiệu cảm biến vân tay .15 2.1.2 Giao tiếp phần cứng 16 2.1.4 Giao thức truyền thông giao tiếp 19 2.1.5 Giới thiệu các tập tin giao tiếp giữa Module và MCU .21 2.2 Arduino UNO R3 .24 Phần cứng của Adruino Uno R3: .25 2.3 Node MCU ESP8266 28 2.3.1 Giới Thiệu 28 2.3.2 ESP8266-12 29 2.3.3 Kit thu phát wifi esp8266 nodemcu lua d1 mini 30 2.4 Module rơ-le 1 kênh 5V 32 4 2.5 Khóa chốt điện 33 2.6 Module LCD I2C 34 2.8 Cảm biến mở cửa 36 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, LẮP RÁP VÀ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG .37 3.1 Thiết kế hệ thống 37 3.2 Lập trình hệ thống 38 3.2.1 Lưu đồ giải thuật 38 3.2.3 Chương trình hệ thống .39 3.3 Thi công mô hình hệ thống .47 3.3.1 Thiết kế mạch in 47 3.3.2 Thi công mô hình hệ thống 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 KẾT LUẬN 51 KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 5 DANH MỤC BIỂU, BẢNG Bảng 2 1: Kết nối phần cứng của cảm biến AS608 16 Bảng 2 2: Thanh ghi trạng thái của Module 18 Bảng 2 3: Định dạng gói dữ liệu truyền và nhận của cảm biến vân tay 19 Bảng 2 4: Ý nghĩa của gói dữ liệu truyền của cảm biến vân tay 19 Bảng 2 5: Mã xác nhận gửi về từng Module khi tiến hành giao tiếp .20 Bảng 2 6: 23 mã Introduction code của các gói dữ liệu 21 Bảng 2 7: Các gói dữ liệu tương ưng với từng mã Introduction Code .22 Bảng 2 8: Định dạng gói trả về từ cảm biến về MCU 23 Bảng 2 9: Các mã Confirmation code mở rộng 24 Bảng 2 10: Thông số của Arduino UNO R3 .28 Bảng 2 11: Sơ đồ chân của kit thu phát wifi esp8266 nodemcu lua d1 mini 31 6 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 1: Tủ đồ bảo mật bằng vân tay .2 Hình 1 2: Tủ đồ bảo mật bằng mật mật khẩu và khóa 3 Hình 1 3:Một số hình ảnh vân tay được sử dụng thời xưa 4 Hình 1 4: Cấu trúc cơ bản của hệ thống nhận dạng vân tay 5 Hình 1 5: Thanh toán mua hàng bằng dấu vân tay 6 Hình 1 6: Máy chấm công 7 Hình 1 7: Khóa cửa bảo mật vân tay 7 Hình 1 8: Kết nối mọi vật 9 Hình 1 9: Hệ thống IoT từ góc nhìn kỹ thuật 9 Hình 1 10: Các loại thiết bị khác nhau và mối quan hệ [2] .11 Hình 1 11: Mô hình IoTs 13 Hình 2 1: Cảm biến vân tay AS608 15 Hình 2 2: Các ngõ ra giao tiếp của cảm biến AS608 .16 Hình 2 3: Khung dữ liệu truyền đi của cảm biến AS608 17 Hình 2 4: Phần cứng của Arduino UNO R3 .25 Hình 2 5: Các chân vào ra của Arduino Uno 27 Hình 2 6: Một số chức năng của các chân trên Arduino (PinOut) 28 Hình 2 7: ESP8266 và sơ đồ chân 29 Hình 2 8: Kit thu phát wifi esp8266 nodemcu lua d1 mini .31 Hình 2 9: Module rơ-le 1 kênh 5V 33 Hình 2 10: Khóa chốt điện LY-03 12V .33 Hình 2 11: Hình dáng của loại LCD 16x2 34 Hình 2 12: Sơ đồ chân của LCD .34 Hình 2 14: Module I2C LCD 35 Hình 2 15: Kết nối Module I2C với LCD 16x2 35 Hình 2 16: Cảm biến mở cửa 36 Hình 3 1: Sơ đồ khối của hệ thống 37 Hình 3 2: Sơ đồ khối hệ thống thiết bị thực tế 37 Hình 3 3: Lưu đồ giải thuật chương trình nhập dấu vân tay và quét dấu vân tay bảo mật39 Hình 3 4: Lưu đồ giải thuật chương trình gửi cảnh báo khi cửa mở .39 Hình 3 5: Mạch CPU sử dụng Arduino 48 Hình 3 6: Mạch in khối giao tiếp Wifi 48 Hình 3 7: Bố trí thiết bị trên mô hình .49 Hình 3 8: Mô hình hoàn thiện 49 Hình 3 9: Hiển thị thông báo trên mô hình .50 Hình 3 10: Giao diện cảnh báo trạng thái cửa 50 7 CES CÁC TỪ VIẾT TẮT PC UART Consumer Electronic Show SPI Personal Computer RFID Universal Asynchronius serial Receiver and Transmit USB Serial Peripheral Interface ICSP Radio Frequency Identification AC Universal Serial Bus DC In-Circiut Serial Programming PWM Alternating Current LED Direct Current TCP Pulse Width Modulation UDP Light Emitting Diode GPIO Transfer Control Protocol CSS User Datagram Protocol IP General Purpose Input Output SRAM Cascading Style Sheets EEPROM Internet Protocol TTL Static Random Access Memory MOSI Electrically Erasable Programmable MISO Transistor- Transistor Logic SCK Master Out Slave In SDA Master In Slave Out IRQ Serial Clock Serial Data Interrupt Request 8 LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, công nghệ bảo mật vân tay đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống Nhận thấy việc lưu trữ vật dụng của tổ chức hoặc gửi đồ của cá nhân như giảng viên, sinh viên hiện nay chưa được đề cao về sự thuận tiện cũng như tính bảo mật Từ những vấn đề trên, nhóm nghiên cứu đề xuất đề tài: “Thiết kế tủ đựng vật dụng bảo mật bằng công nghệ cảm biến vân tay” Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ cảm biến vân tay và IoTs nhằm xây dựng hệ thống bảo mật và giám sát tủ đựng vật dụng ở mọi nơi 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TỦ ĐỒ BẢO MẬT VÀ CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÂN TAY 1.1 Tổng quan về tủ đồ bảo mật 1.1.1 Giới thiệu tủ đồ bảo mật và đặc điểm của tủ bảo mật Tủ đồ bảo mật đang dần trở thành thiết bị phổ biến và được ứng dụng ở nhiều nơi bởi mỗi cá nhân, gia đình hay tập thể đều có những giấy tờ, vật dụng quan trọng cần được bảo mật Tủ bảo mật là loại tủ có kích thước, hình dáng giống như tủ đựng hồ sơ, tài liệu bình thường nhưng có tính bảo mật cao hơn Tủ thường được dùng để cất giữ những giấy tờ hồ sơ quan trọng, tài sản riêng Tủ bảo mật được thiết kế tiêu chuẩn với các loại phổ biến là tủ 2 cánh, 4 cánh và 6 cánh Ngoài ra, tủ còn được thiết kế theo yêu cầu, mục đích và nhu cầu cụ thể của từng người sử dụng Hiện nay có nhiều công nghệ bảo mật được tích hợp trong tủ đồ để nâng cao khả năng bảo vệ cho tài sản như mật khẩu số, thẻ RFID, vân tay sinh trắc học,…mà phổ biến nhất là mật khẩu số và thẻ RFID vình sự đơn giản và giá thành phù hợp với đại đa số người sử dụng Công nghệ vân tay cũng đã được ứng dụng nhiều trong các sản phẩm máy chấm công, cửa thông minh, tủ thông minh,…tuy nhiên giá thành cao hơn khiến cho chúng chỉ được sử dụng trong các cơ quan, môi trường đặc thù chứ chưa quá phổ biến cho người dùng thông thường Hình 1 1: Tủ đồ bảo mật bằng vân tay 10