Đồ án 2 thiết kế cửa tự động dùng rfid

Hệ thống cho phép mở khóa và điều khiển cửa một cách tự động khi phát hiện thẻ RFID được cấp cho người dùng.. Đồ án được thực hiện với mục tiêu ứng dụng công nghệ RFID vào thiết kế hệ th

MÔN HỌC : ĐỒ ÁN 2

Thiết kế cửa tự động dùng RFID

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường Phát – 20161058

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đình Phú

LỜI NÓI ĐẦU

Cửa tự động là một công nghệ quan trọng được sử dụng rộng rãi trong nhiều tòa nhà và không gian công cộng hiện đại ngày nay Các hệ thống cửa tự động giúp tăng tiện lợi, an toàn và hiệu quả thay vì sử dụng cửa truyền thống phải mở và đóng bằng tay Trong đồ án này, chúng tôi đề xuất thiết kế và thực hiện mô hình hệ thống mở cửa tự động không tiếp xúc bằng công nghệ nhận diện tần số vô tuyến RFID Hệ thống cho phép mở khóa và điều khiển cửa một cách tự động khi phát hiện thẻ RFID được cấp cho người dùng.

Đồ án được thực hiện với mục tiêu ứng dụng công nghệ RFID vào thiết kế hệ thống mở cửa thông minh, giúp nâng cao tính tiện dụng, bảo mật và phù hợp với xu thế tự động hóa trong tương lai Nội dung báo cáo gồm 3 chương :

CHƯƠNG 1 : DẪN NHẬP CHƯƠNG 2 : THI CÔNG MẠCH CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ Để hoàn thành đề tài chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Đình Phú - Giảng viên khoa Điện-Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh

Trong quá trình thực hiện đề tài vì kiến thức và kinh nghiệm thực tế của chúng em còn nhiều hạn chế nên đề tài của chúng em không thể tránh khỏi có những sai sót Nhóm chúng em hi vọng nhận được ý kiến , đánh giá và góp ý của thầy để đề tài của nhóm chúng em được hoàn thiện hơn.

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

•Sự phổ biến của cửa tự động: Cửa tự động đã trở thành một phần quan trọng của cuộc sống hàng ngày, từ cửa ra vào trong các tòa nhà văn phòng, trường học, nhà ga, nhà hàng, và nhiều nơi khác Việc nghiên cứu và phát triển cửa tự động sẽ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về tiện lợi và an toàn trong cuộc sống hàng ngày.

•Tiện lợi và an toàn: Sử dụng công nghệ RFID để điều khiển

cửa tự động mang lại nhiều lợi ích Người dùng có thể mở cửa một cách nhanh chóng và dễ dàng mà không cần sử dụng chìa khóa hoặc thẻ từ truyền thống Hơn nữa, hệ thống RFID có thể cải thiện tính an toàn bằng cách kiểm soát việc ra vào của người dùng.

•Sự kết hợp của công nghệ: Dự án này kết hợp hai lĩnh vực

công nghệ quan trọng là cửa tự động và RFID Sự kết hợp này sẽ tạo ra một hệ thống hoàn hảo để nghiên cứu và phát triển, cung cấp sự hiểu biết sâu rộng về cả hai lĩnh vực.

•Sự phát triển của công nghệ RFID: Công nghệ RFID đang

ngày càng phát triển và trở nên phổ biến trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ quản lý hàng hóa đến quản lý an ninh Nghiên cứu về cách sử dụng RFID trong cửa tự động có thể đóng góp vào việc phát triển và cải tiến hệ thống này.

•Thực tiễn trong ngành công nghiệp: Các ứng dụng cửa tự

động sử dụng RFID đã được triển khai trong nhiều ngành công nghiệp như khách sạn, trường học, bệnh viện và doanh nghiệp Việc nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này có thể mang lại lợi ích kinh tế lớn cho các doanh nghiệp và tổ chức.

•Thách thức và cơ hội nghiên cứu: Dự án này đặt ra nhiều

thách thức kỹ thuật, như thiết kế phần cứng và phần mềm, tích hợp RFID và cảm biến, cũng như đảm bảo tính an toàn và bảo mật Nghiên cứu và giải quyết những thách thức này có thể mang lại những cơ hội nghiên cứu quý báu cho sinh viên

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Thiết kế cửa tự động dung RFID

+ LY-03 Khóa Chốt Điện 12VDC

+ Proteus: Proteus là một phần mềm mô phỏng hệ thống điện tử được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp và giáo dục Nó cho phép người dùng thiết kế, mô phỏng và kiểm tra các mạch điện tử trước khi triển khai thực tế Proteus cung cấp một giao diện đồ họa thân thiện và hỗ trợ nhiều thành phần điện tử

khác nhau, cho phép người dùng kiểm tra hoạt động của mạch trước khi xây dựng nó.

+ Arduino IDE (Integrated Development Environment): Đây là môi trường lập trình tích hợp cho việc viết và tải chương trình vào các bo mạch Arduino Arduino IDE được hỗ trợ trên nhiều hệ điều hành, bao gồm Windows, macOS và Linux.

+ Vận dụng các kiến thức về vi xử lý, kỹ thuật số, điện tử cơ bản.

CHƯƠNG 2 : THI CÔNG

2.1 MẠCH HỆ THỐNG

2.2 THÔNG TIN LINH KIỆN

• Nguồn sử dụng: Arduino có thể được cấp nguồn thông qua

- Vin: Cấp nguồn cho Arduino - GND: chân nối mass.

- Reset: chân thiết lập lại hoạt động từ đầu cho board khi nhận

Biên độ âm thanh: >80 dB

Nhiệt độ hoạt động: -20•°C•đến +70•°C Kích thước: Đường kính 12mm, cao 9,7mm

2.2.3 KEYPAD 4x4

+ Bàn phím ma trận mềm 4x4 là một loại bàn phím điện tử sử dụng 4 hàng và 4 cột phím Mỗi phím được kết nối với hai chân, một chân cho hàng và một chân cho cột Khi một phím được nhấn, nó sẽ đóng mạch giữa hai chân đó Mạch này sau đó được đọc bởi vi điều khiển để xác định phím nào đã được nhấn +Thông số kỹ thuật:

Module bàn phím ma trận 4x4 loại phím mềm Độ dài cáp: 88mm.

Nhiệt độ hoạt động 0 ~ 70oC Đầu nối ra 8 chân.

Cuộn dây: Cuộn dây là một thành phần điện từ tạo ra từ trường khi dòng điện chạy qua nó.

Khóa: Khóa là một thành phần cơ học được sử dụng để đóng/mở mạch điện.

+ Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, từ trường sẽ tạo ra lực hút lên khóa Lực hút này sẽ kéo khóa về phía cuộn dây và đóng mạch điện Khi dòng điện bị ngắt, từ trường sẽ biến mất và lực hút trên khóa cũng biến mất Khóa sẽ trở về vị trí ban đầu và mở

+ Màn hình LCD 1602 xanh lá là một loại màn hình tinh thể lỏng có 16 ký tự trên mỗi dòng và 2 dòng Màn hình này có kích thước 80 x 36 x 12,5 mm và sử dụng điện áp hoạt động là 5 V.

+ Màn hình LCD 1602 xanh lá có cấu tạo gồm các thành phần chính sau:

Màn hình tinh thể lỏng: Đây là thành phần chính của màn hình, chịu trách nhiệm hiển thị các ký tự và hình ảnh.

Mạch điều khiển: Mạch điều khiển chịu trách nhiệm điều khiển hoạt động của màn hình, bao gồm bật/tắt màn hình, điều khiển độ sáng và giao tiếp với các thiết bị khác.

Nguồn điện: Nguồn điện cung cấp điện năng cho màn hình Giao tiếp: I2C hoặc SPI Độ phân giải: 128 x 64 pixel

SDA: kết nối với chân SPI_SDA của vi điều khiển để lựa chọn chip khi giao tiếp SPI (Kích hoạt ở mức thấp).

SCK: Kết nối với chân SPI_SCK của vi điều khiển để tạo xung trong chế độ

truyền SPI.

MIS0: Kết nối với chân SPI _MISO của vi điều khiển có chức năng Master Data

+ Out- Slave In trong chế độ giao tiếp SPI.

M0SI: Kết nối với chân SPI_MOSI của vi điều khiển có chức năng Master Data

+ In- Slave Out trong chế độ giao tiếp SPI.

+ Gồm có: Relay 5V

Relay 5V là một loại relay hoạt động ở điện áp 5VDC Nó có cấu tạo gồm một cuộn dây và một bộ tiếp điểm Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây sẽ tạo ra một từ trường làm cho bộ tiếp điểm chuyển trạng thái.

Opto (optocoupler) là một linh kiện quang điện tử có chức năng truyền tín hiệu điều khiển giữa hai mạch hoạt động ở

Điện áp Collector-Emitter max: 35V Điện áp Emitter-Collector max: 6V Điện áp rơi trên transistor: 0.1V-0.2V Tiêu hao công suất trên transistor: 150mW Thời gian đáp ứng: 3-4 micro giây

BJT là viết tắt của Bipolar Junction Transistor, là một loại linh kiện bán dẫn có cấu trúc 2 tiếp xúc của 3 khối chất bán dẫn có đặc tính dẫn điện khác nhau Từ ba khối có ba điện cực nối ra.

Transistor C1815 NPN 0.15A-50V là một linh kiện điện tử có thể sử dụng cho các ứng dụng chung cũng như ứng dụng riêng như một bộ khuếch đại tần số âm thanh.

Thông số kỹ thuật :

Dòng điện cực đại: Ic= 150mA Công suất cực đại: Pc= 400mW Điện áp cực đại Transistor :

Diode là một linh kiện điện tử hai đầu cho phép dòng điện chạy qua theo một chiều chính, và hạn chế dòng điện chạy qua theo chiều ngược lại Cấu tạo thường gặp của diode gồm một lớp semiconductor loại p và một lớp semiconductor loại n ghép nối với nhau, tạo thành một "junction" (ngã ba) Thông số kỹ thuật :

Loại diode: diode ứng dụng chung chỉnh lưu silicon Điện áp ngược lặp lại tối đa là: 1000 V

Dòng Fwd trung bình: 1000mA Dòng Fwd tối đa không lặp lại: 30A Công suất tiêu thụ tối đa là: 3W

Nhiệt độ lưu trữ và hoạt động phải là: -55 đến +175 độ

IV của led phủ màu phi 5: const byte ROWS = 4; //four rows const byte COLS = 4; //three columns

HƯỚNG PHÁT TRIỂN :

1 Tích hợp hệ thống quản lý sinh viên: Tạo liên kết giữa

hệ thống cửa tự động và hệ thống quản lý sinh viên của trường để đảm bảo rằng chỉ các sinh viên đã đăng ký và có quyền truy cập mới có thể sử dụng cửa.

2 Mở rộng tích hợp nhiều yếu tố an ninh: Kết hợp RFID

với các yếu tố an ninh khác như camera giám sát, hệ thống báo động, hoặc cảm biến vân tay để tăng cường bảo mật và kiểm soát truy cập.

3 Sử dụng ứng dụng di động: Phát triển ứng dụng di động

dành riêng cho sinh viên để họ có thể sử dụng điện thoại di động của mình để mở cửa bằng cách sử dụng công nghệ Bluetooth hoặc NFC, cùng với kiểm tra và ghi lại lịch sử truy cập.

4 Tích hợp hệ thống ghi lại lịch sử truy cập: Lưu trữ lịch

sử truy cập để có khả năng theo dõi và kiểm tra ai đã truy cập vào cửa và vào thời gian nào.

5 Phân quyền truy cập: Xây dựng hệ thống phân quyền truy

cập để cho phép quản trị viên cấp quyền truy cập khác nhau cho từng nhóm sinh viên hoặc mục đích sử dụng khác nhau.

6 Tích hợp thông tin thư viện hoặc tài khoản sinh viên:

Khi cửa được mở, hiển thị thông tin thư viện hoặc thông tin cá nhân của sinh viên trên màn hình, giúp họ tiện lợi hơn.

7 Sử dụng nguồn năng lượng tiết kiệm: Xem xét việc sử

dụng nguồn năng lượng tiết kiệm, chẳng hạn như pin mặt trời hoặc hệ thống năng lượng tái tạo khác để cung cấp năng lượng cho hệ thống cửa tự động.

8 Thiết kế giao diện người dùng thân thiện: Đảm bảo

rằng giao diện người dùng của hệ thống cửa tự động dễ sử dụng và hiểu, đặc biệt đối với sinh viên và quản trị viên.

9 Kiểm tra và đảm bảo tính bảo mật: Liên tục kiểm tra và

nâng cấp tính bảo mật của hệ thống để ngăn chặn việc truy cập trái phép.

từ sinh viên và người dùng để cải thiện và tối ưu hóa hệ thống theo thời gian