Đang tải... (xem toàn văn)
Trần Đình Thông Người thực hiện : Nhóm 15 Thành viên : Đào Tiến Cường - 2019607136 Nguyễn Văn Hải - 2019606348 Ngô Quang Hiếu - 2019606364 Cao Hải Long - 2018606303 Trang 2 LỜI CẢM ƠNTr
lOMoARcPSD|39270540 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BỘ MÔN ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN Đề tài: Thiết kế mô hình khóa cửa thông minh sử dụng RFID và Arduino Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Đình Thông Người thực hiện : Nhóm 15 Thành viên : Đào Tiến Cường - 2019607136 Nguyễn Văn Hải - 2019606348 Ngô Quang Hiếu - 2019606364 Cao Hải Long - 2018606303 Hà Nội, 10 tháng 08 năm 2022 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện Đồ án chuyên ngành điện tử-viễn thông, chúng em đã tìm hiểu bổ sung và học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm về việc thiết kế thực hiện và thi công thiết bị “Hệ thống khóa cửa thông minh sử dụng RFID và Arduino” Do điều kiện về thời gian và quá trình làm việc có nhiều hạn chế nên đề tài của chúng em chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu, thiết kế và mô phỏng bằng mô hình Trong thời gian thực hiện đồ án, chúng em đã tham khảo ý kiến của giảng viên hướng dẫn, tìm hiểu tài liệu và sự hỗ trợ góp ý từ giảng viên cũng như bạn bè và các anh chị đi trước Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi sai sót, chúng em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và các bạn để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn, và tạo lập cho chúng em có một cơ sở nhìn nhận về khả năng, kiến thức, từ đó có hướng phấn tốt hơn cho các đồ án tiếp theo Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện Tử Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã dạy bảo, truyền đạt kiến thức cho chúng em trong suốt quá trình học tập, các thầy cô đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho chúng em trong quá trình thực hiện Đồ án Đặc biệt, chúng em xin gửi lời chân thành cảm ơn đến thầy giáo Trần Đình Thông – Giảng viên trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã trực tiếp hỗ trợ, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và bổ sung kiến thức cho chúng em trong quá trình thực hiện và hoàn thiện đồ án này Trong quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô và các bạn! NHẬN XÉT Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 (Của giảng viên hướng dẫn) …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………… Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn (ký, ghi rõ họ tên) Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1 NHẬN XÉT 2 DANH MỤC BẢNG BIỂU .4 DANH MỤC HÌNH ẢNH 6 LỜI NÓI ĐẦU 7 Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu 8 1.1 Lí do chọn đề tài 8 1.2 Mục tiêu .8 1.3 Nội dung nghiên cứu 9 1.4 Sơ đồ đấu nối .9 Chương 2: Thiết kế phần cứng 10 2.1 Các linh kiện cần thiết .10 2.2 Giới thiệu về linh kiện chính 10 2.3 Một vài thông số của Arduino UNO R3 11 2.4 Lập trình cho Arduino 12 2.5 Ứng dụng RFID RC - 522 .13 2.6 Sơ đồ chân .14 2.7 Các reader hoặc sensor để truy vấn các thẻ .17 2.8 Sơ đồ khối 19 Chương 3: Thiết kế phần mềm 20 3.1 Sơ đồ thuật toán .20 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 3.2 Chương trình chính 20 3.3 Sơ đồ mạch mô phỏng trên altium 26 3.4 Sơ đồ mạch in PCB 26 Chương 4: Đánh giá kết quả 28 4.1 Kết quả đạt được 28 4.2 Đánh giá sản phẩm 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 DANH MỤC BẢNG BIỂU Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Bảng 2 1: Bảng link kiện 10 Bảng 2 2: Bảng thông số của Arduino UNO R3 11 Bảng 2 3: Ý nghĩa của các chân RFID .15 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 DANH MỤC HÌNH Hình 1 1:Sơ đồ đấu nối 8 YHình 2 1: Arduino R3…….………………………………………… 10 Hình 2 2: Ứng dụng lập trình Arduino IDE 11 Hình 2 3: Ứng dụng của RFID 12 Hình 2 4: Bộ ghi đọc thẻ RFID 13 Hình 2 5: Sơ đồ chân RFID 13 Hình 2 6: Mô hình hoạt động RFID 15 Hình 2 7: Đầu đọc RFID 17 Hình 2 8: Sơ đồ khối phần cứng .18 YHình 3 1: Sơ đồ khối thuật toán………………………………… .20 Hình 3 2: Sơ đồ mô phỏng mạch trên alitium 26 Hình 3 3: Mạch PCB 26 Hình 3 4: Mạch mô phỏng 3D 27 Hình 3 5: Mạch in thực tế 27 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực tự động hóa đã tạo nên một động lực thức 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 ưu hóa công việc Đối với những sinh viên khoa 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 có ý nghĩa thực tế hết sức quan trọng Nó không những trang bị cho chúng ta kỹ năng làm việc trong lĩnh vực điều khiển tự động, điện tử mà còn giúp chúng ta theo kịp với sự phát triển của khoa học kĩ thuật ngày nay khi tốt nghiệp ra trường Sau đây em xin tìm hiểu và khảo sát các đặc tính của công nghệ nhận dạng bằng sóng vô tuyến RFID cũng như thiết kế một ứng dụng thực tế là “Nghiên cứu và thiết kế hệ thống khóa cửa thông minh sử dụng công nghệ RFID” Đây là cơ sở để thiết kế những hệ thống tự động hóa đơn giản, cũng như phức tạp được ứng dụng rộng rãi trong khoa học và đời sống Nội dung báo cáo gồm 4 chương được giới thiệu sơ lược sau đây: – Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu – Chương 2: Thiết kế phần cứng – Chương 3: Thiết kế phần mềm – Chương 4: Đánh giá kết quả Do kiến thức còn hạn chế, cộng với thời gian tích lũy chưa nhiều nên báo cáo này không tránh khỏi thiếu sót và một số nội dung chưa được chi tiết, mong các thầy cô giáo góp ý và thông cảm Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 1.1 Lí do chọn đề tài Ngày nay với sự phát triển của xã hội hiện đại ai trong số chúng ta cũng cần những thiết bị bảo về tài sản như khóa cửa, thiết bị cảnh báo chống trộm hay camera nhưng có lẽ những thiết bị được sử dụng nhiều nhất vẫn là khóa cửa Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại khóa cửa nhưng hầu hết vẫn là khóa cơ khí, các khóa này gặp vấn đề lớn là tính năng bảo mật không cao, nên dễ dàng bị phá bởi các khóa đa năng Đa số khóa kỹ thuật đang có bán trên thị trường đề có giá bán khá cao và chủ yếu là khóa tay nắm mà chúng ta thường thấy trong khách sạn hoặc các căn hộ chung cư Khóa sử dụng phương pháp dùng thẻ từ để mở đi kèm với các dãy số bấm nên khá tiện lợi khi sử dụng nếu chúng ta quên thẻ có thể dùng mã số và ngược lại Vì vậy để nâng cao yêu cầu về tính bảo mật để bảo vệ tài sản vào giao diện trực quan dễ sử dụng nhóm chúng em đã quyết định lựa chọn đề tài thiết kế thiết bị khóa thông minh bằng bảo mật và thẻ chip (RFID) 1.2 Mục tiêu - Mục tiêu cá nhân: Nắm bắt được cấu trúc phần cứng, sơ đồ khối, nguyên lý làm việc của mạch điều khiển Tìm hiểu về lập trình Arduino Biết cách làm một đồ án hoàn chỉnh phục vụ cho việc làm đồ án tốt nghiệp về sau - Mục tiêu sản phẩm: Sản phẩm hoạt động ổn định với đầy đủ các chức năng cần thiết Sản phẩm nhỏ, gọn, mang tính thẩm mỹ cao Giá thành sản phẩm phù hợp với người tiêu dùng hiện nay Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 1.3 Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu arduino, module RFID - Thiết kế thi công mạch giao tiếp module RFID với Arduino - Viết chương trình điều khiển mô hình - Thiết kế nguồn cung cấp cho mô hình - Chạy thử nghiệm 1.4 Sơ đồ đấu nối Hình 1 1:Sơ đồ đấu nối Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 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 7: Đầu đọc RFID LCD 16×2 được sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thông số LCD 16×2 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 16×2 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi Khóa Chốt Điện 12V Khóa chốt điện từ LY-03 đi kèm gá chốt, có chức năng hoạt động như một ổ khóa cửa sử dụng Solenoid để kích đóng mở bằng điện, được sử dụng nhiều trong nhà thông minh hoặc các loại tủ, cửa phòng, cửa kho, … khóa sử dụng điện áp 12VDC, là loại thường đóng (cửa đóng) với chất lượng tốt, độ bền cao Khóa chốt điện từ này có thể sử dụng chung với các mạch chức năng tạo thành một hệ thống thông minh Thông số kỹ thuật - Vật liệu: Thép không gỉ - Nguồn điện: 12V DC - Dòng điện làm việc: 0.8A - Công suất: 9.6W - Yêu cầu nguồn cấp: 12VDC/1A - Kích thước: L54 x D38 x H28 - Thời gian cấp nguồn: Nhỏ hơn 10s Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com)