Đồ án môn học đề tài điểm danh sinh viên sử dụng công nghệ rfid

LỜI CAM ĐOANĐề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó.Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ

MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

-ĐỒ ÁN MÔN HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN

THÔNG

ĐỀ TÀI: ĐIỂM DANH SINH VIÊN SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ

RFID GVHD: ThS Nguyễn Thanh Nghĩa

SVTH: Phạm Nguyên Luân MSSV:

20161228

Đinh Ngọc Hải MSSV: 20161185

Nguyễn Đức Minh Sang MSSV: 20161253

Tp Hồ Chí Minh – 5/2023

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ

CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG

NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP TỰ DO -HẠNH PHÚC

Tp HCM, ngày 9 tháng 5 năm 2023

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Họ tên sinh viên: Phạm Nguyên Luân MSSV: 20161228

Đinh Ngọc Hải MSSV: 20161185

Nguyễn Đức Minh Sang MSSV: 20161253

Chuyên ngành:Kỹ thuật Điện Tử - Viễn Thông Mã ngành:

hệ:

TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỂM DANH SINH VIÊN SỬ DỤNG CÔNG

NGHỆ RFID

II. II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

(ghi những thông số, tập tài liệu tín hiệu, hình ảnh,…)

2 Nội dung thực hiện: (ghi những nội dung chính cần thực hiện như trong phần tổng quan)

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP TỰ DO -HẠNH PHÚC

Tp HCM, ngày 09 tháng 5 năm 2023

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Xác nhận GVHD

GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên)

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó

Chương 1:

GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 GIỚI THIỆU

Đề tài nghiên cứu xây dựng và triển khai một hệ thống điểm danh tự động sử dụng công nghệ sóng vô tuyến không dây Radio Frequency Identification (RFID) nhằm tự động hóa, thay thế hoàn toàn mọi công đoạn điểm danh sinh viên hiện

nay trong Nhà trường, tạo các lợi thế về mặt thời gian, sức lực,

sự tiện lợi, mang lại tính chính xác cao và giải quyết các khuyết điểm mà việc điểm danh thông thường có thể mang lại Hệ thống được xây dựng giới hạn trong phạm vi một phòng học, sử dụng tần số vô tuyến để có thể tự động nhận biết các sinh viên đang, từng tham gia vào một tiết học của phòng học ấy và có thể ghi nhận, lưu trữ, quản lý các hoạt động ra vào của sinh viên

Giải pháp điểm danh học sinh sinh viên bằng công nghệ RFID giúp quá trình quản lý dạy học, quản lý học sinh sinh viên, quản lý mọi diễn biến hiện diện và địa điểm, vị trí của đối tượng quản lý được dễ dàng nhanh chóng và chính xác, giúp nâng cao hiệu quả quản lý của nhà trường đối với học sinh sinh viên về mọi mặt của công tác đào tạo và quản lý con người Các sự kiện vắng mặt, điểm danh, truy xét địa điểm vị trí được dễ dàng hiển thị trên hệ thống một cách tức thời và chính xác Mỗi học sinh sinh viên chỉ cần đeo 1 tag hoặc thẻ RFID, tại các vị trí trong nhà trường phủ sóng RFID là dễ dàng có thể đem lại kết quả quản lý như mong muốn

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện để tài này, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô và bạn bè, vậy nên em xin chân thành cảm ơn:

- Ban giám hiệu nhà trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo điều kiện tốt nhất cho sinh viên học tập và nghiên cứu

- Thầy cô trong trường đã tận tình hưởng dẫn và thư viện trường đã cung cấp giáo trình và tài liệu tham khảo trong suốt quá trình học tập của sinh viên

- Đặc biệt là sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Thanh Nghĩa đã giảng dạy, giúp đỡ và phân tích rõ về những vấn để sinh viên còn khúc mắc

Em đã cố gắng trong quá trình tìm hiều và thực hiện để tài nhưng vì kiến thức còn hạn chế khiến đồ án này không được như ý, rất mong được sự góp ý, nhận xét đánh giá về nội dung và hình thức trình bày từ thầy để có thể hoàn thiện bài báo cáo tốt hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong quá trình học tập và sinh hoạt tại trường, nhận thấy được nhiều khuyết điểm và bất cập mà việc điểm danh thủ công hiện nay trường ta đang thực hiện mang lại, chúng em đặt ra bài toán về vấn đơn giản hóa, tiến tới tự động hóa và khắc phục các nhược điểm vốn có Sẽ thế nào nếu chúng ta có thể thực hiện công việc điểm danh bằng hằng ngày việc đẩy cao tính hữu dụng của tấm thẻ sinh viên của mỗi người, đưa việc điểm danh truyền thống thành điểm danh không chạm, rằng máy móc sẽ tự động hết tất cả ? Quyết định tìm hiểu và đưa ra giải pháp giải quyết các vấn đề trên, nhóm chúng em lựa chọn đề tài “Điểm danh sinh viên sử dụng công nghệ RFID” áp dụng công nghệ RFID Bài nghiên cứu xây dựng một hệ thống điểm danh có thể thu thập tự động các thông tin và hoạt động ra vào lớp của sinh viên bằng sóng vô tuyến thông qua thẻ sinh viên

để xử lý và điểm danh cho từng người

Các hệ thống điểm danh tự động sử dụng sóng vô tuyến hiện nay góp mặt hầu hết trong các công ty, tập đoàn, lớn nhỏ đều hiện hữu và các nơi đông người cần kiểm soát, mà ta có thể biết đến là các máy chấm công Việc thực hiện điểm danh của

hệ thống này thường sẽ theo một quy trình: người dùng đưa thẻ vào đầu đọc; đầu đọc quét thẻ và sẽ ghi nhận thời điểm điểm

danh, sau đó báo hiệu cho người dùng kết quả Đặc điểm của hệ thống điểm danh này là hệ thống được xây dựng dựa trên tần số

LF hoặc HF, khoảng cách đọc thẻ của hệ thống không xa, chi phí xây dựng thấp, người dùng phải chủ động trong quá trình đọc ghi của thẻ, nhưng bù lại có thể chủ động kiểm soát các kết quả của việc điểm danh Đã có nhiều bài nghiên cứu cả trong và ngoài nước về vấn đề nâng cao khả năng hoạt động của hệ thống trên, đưa ra các giải pháp như tăng độ rộng của vùng đọc

dữ liệu, tăng khả năng lưu trữ dữ liệu của các tấm thẻ RFID, cải tiến các công nghệ sử dụng cho hệ thống, … nhưng phần lớn các nghiên cứu lại áp dụng vào các khía cạnh khác của xã hội như định vị, an ninh, kiểm kho, … Rất ít các hệ thống điểm danh

tự động nhận dạng mà không cần quẹt thẻ như đề tài này Thế nhưng nhận biết được sự tương đồng giữa các hệ thống sử dụng tần số vô tuyến để phát hiện đối tượng với nhau, chúng em tìm hiểu, thay đổi, chắt lọc và áp dụng vào bài nghiên cứu của mình Bằng việc đẩy cao tần số sử dụng cho hệ thống để mở rộng diện tích vùng đọc dữ liệu, tìm hiểu cách thức hoạt động, các chức năng của từng loại thiết bị cũng như bố trí sơ đồ lắp đặt hợp lí Hướng tới việc cung cấp tư liệu cơ bản để và xây dựng một hệ thống điểm danh hoàn toàn tự động mà không cần người dùng thực hiện bất kỳ thao tác thủ công nào

1.2 MỤC TIÊU

Mục tiêu chính là tạo ra một hệ thống điểm danh tự động

sử dụng công nghệ thẻ RFID và Arduino Khi sinh viên tiếp cận với thiết bị đầu đọc RFID, thông tin từ thẻ sẽ được đọc và gửi đến ứng dụng trên Visual Studio để xác nhận danh tính của sinh viên

1.3 NỘi DUNG NGHIÊN CỨU

- Hệ thống điểm danh sinh viên sử dụng công nghệ RFID

- Nghiên cứu tài liệu về Kit Arduino UNO R3

- Thiết kế, tính toán và thi công cho phần cứng

- Viết code cho Kit Arduino Uno R3

- Chỉnh sửa các lỗi điều khiển, lỗi lập trình và lỗi của các thiết bị

- Viết báo cáo đồ án

1.4 GIỚI HẠN

Hệ thống đánh giá sinh viên sử dụng công nghệ RFID có thể có một số giới hạn nhất định, bao gồm:

Khả năng phát hiện sai sót: Hệ thống RFID phải được đặt ở

vị trí chính xác để đảm bảo đọc chính xác thẻ RFID của sinh viên Nếu không đặt đúng vị trí hoặc thẻ bị mất hoặc hỏng, hệ thống có thể không phát hiện được và gây ra sai sót trong việc đánh giá

Chi phí đầu tư: Việc triển khai hệ thống RFID đòi hỏi một chi phí đầu tư lớn, bao gồm cả chi phí cài đặt và chi phí duy trì

Vì vậy, việc áp dụng hệ thống này cần được đánh giá kỹ lưỡng

để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả kinh tế

Vấn đề bảo mật: Dữ liệu được thu thập thông qua hệ thống RFID có thể dễ dàng bị đánh cắp nếu không được bảo mật đúng cách Do đó, cần có các biện pháp bảo mật đáng tin cậy để đảm bảo an toàn và bảo mật thông tin của sinh viên

Vấn đề quyền riêng tư: Sử dụng hệ thống RFID để đánh giá sinh viên có thể dẫn đến việc thu thập thông tin cá nhân của sinh viên một cách liên tục và tự động Điều này có thể gây tranh cãi về quyền riêng tư và đạo đức

Hạn chế trong việc đánh giá hiệu quả: Hệ thống RFID chỉ

đo lường việc tham gia và rời khỏi lớp học, còn việc đánh giá hiệu quả của sinh viên trong mỗi buổi học thì không phải là điều

dễ dàng Việc đánh giá hiệu quả của sinh viên cần có sự đánh giá từ giảng viên hoặc một hệ thống đánh giá khác để đảm bảo tính chính xác và công bằng

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

II.1 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG

II.1.1 Vi điều khiển[1]

Giới thiệu về Arduino

Arduino là một board mạch vi xử lý dùng đê lập trình xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Ưu điềm của Arduino là ngôn ngữ cực kì dễ học (giống C/C++), cấp ngoại vi trên bo mạch đều đã được chuẩn hóa, nên không cần biết nhiều về điện tử chúng ta cũng có thể lập trình được Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit Những model hiện tại được trang bị gồm 1 công giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board

mở rộng khác nhau

Arduino Uno R3 SMD

Thông số kỹ thuật

Bảng 2.1: Bảng thông số kĩ thuật Arduino Uno R3

Nguồn sử dụng: Arduino có thể được cấp nguồn thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài thông qua jack cắm 2.1mm, cũng có thể sử dụng 2 chân Vin và GND để cấp nguồn cho Arduino

Chức năng các chân:

- Chân 5V và chân 3.3V: các chân này dùng để lấy nguồn ra tương ứng 5V

và 3.3V

- Vin: Cấp nguồn cho Arduino

- GND: chân nối mass

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

2.1.2 Công nghệ RFID và Module MFRC522

Giới thiệu công nghệ RFID [12]

Công nghệ RFID là công nghệ nhận dạng đối tượng băng sóng vô tuyến Công nghệ này cho phép nhận biết các đối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio, từ đó có thể giám sát, quan lý từng đối tượng

Một thiết bị hay một hệ thống RFID được cấu tạo bởi hai thành phần chính là thiết bị đọc (reader) và thiết bị phát mã RFID có gắn chip Thiết bị đọc được gắn anten để thu

-phát sóng điện từ, thiết bị -phát mã RFID được gắn với vật cản nhận dạng, mỗi thiết bị RFID chứa một mã số nhất định và không trùng lặp nhau

Các tần số thường được sử dụng trong hệ thống RFID:

LF: 125 kHz – 34.2 kHz (low frequencies): ứng dụng nhiều cho hệ thống quản lý nhân sự, chấm công, cửa bảo mật, bãi giữ xe

HF: 13.56 MHz (high frequencies): ứng dụng nhiều cho quản lý nguồn gốc hàng hóa, vận chuyển hàng hóa, cửa bảo mật, bãi giữ xe UHF: 860 MHz - 960 MHz (ultra high frequencies): ứng dụng nhiều trong các hệ thống kiểm soát như thu phí đường bộ tự động, kiểm kê kho hàng, kiểm soát đường đi của hàng hóa

SHF: 2.45 GHz: (super high frequencies): ứng dụng nhiều trong các hệ thống kiểm soát như thu phí đường bộ tự động, kiểm soát lưu thông hàng hóa, kiểm soát hàng hóa, kiểm kê kho hàng

Module RFID MFRC522 [2]

Hình 2.4: Hình thực tế Module RFID RC522 Hình 2.5: Kí hiệu

MFRC522

Thông số kỹ thuật

Bảng 2.2: Bảng thông số kĩ thuật MFRC 522

Chức năng các chân:

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

IRQ: Chân ngắt

GND: Chân nối mass

RST: Chân Reset

VCC: Chân cấp nguồn

2.2.3 Giới thiệu về Visual studio code 2022

Visual Studio Code 2022 là một phiên bản mới nhất của phần mềm Visual Studio Code - một trình biên tập mã nguồn mở và miễn phí được phát triển bởi Microsoft Visual Studio Code được thiết kế để hỗ trợ các nhà phát triển trong quá trình viết code, sửa lỗi và triển khai các ứng dụng

Visual Studio Code 2022 có nhiều tính năng mới, cải tiến và bổ sung so với các phiên bản trước đó, bao gồm:

- Cải tiến tính năng IntelliSense: IntelliSense giúp đề xuất mã, các thông tin

hỗ trợ về cú pháp và các đối tượng trong code khi nhập liệu, từ đó giúp giảm thời gian nhập code và tăng độ chính xác của code Phiên bản mới cải tiến và tối ưu hóa IntelliSense, giúp các nhà phát triển viết code nhanh hơn và dễ dàng hơn

- Hỗ trợ đa nền tảng: Visual Studio Code 2022 được hỗ trợ trên các nền tảng khác nhau như Windows, MacOS và Linux, cho phép các nhà phát triển làm việc trên nhiều hệ điều hành khác nhau một cách dễ dàng

- Cải tiến tính năng Debugging: Tính năng Debugging cho phép các nhà phát triển kiểm tra và sửa lỗi code một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn Phiên bản mới cải tiến tính năng này và bổ sung nhiều tính năng mới, cho phép các nhà phát triển tìm kiếm lỗi, chạy từng bước một code và kiểm tra các giá trị biến

- Công cụ tìm kiếm nhanh: Visual Studio Code 2022 cung cấp công cụ tìm kiếm nhanh để tìm kiếm các file, dòng code, biến và tên hàm trong project một cách dễ dàng

- Hỗ trợ Git: Visual Studio Code 2022 tích hợp với Git và cung cấp tính năng quản lý mã nguồn như push, pull, commit và merge code từ các repository Git khác nhau

Visual Studio Code 2022 là một trình biên tập mã nguồn rất mạnh mẽ và tiện ích cho các nhà phát triển Nó có nhiều tính năng mới và cải tiến giúp tăng tính hiệu quả và tiết kiệm thời gian trong quá trình phát triển ứng dụng

Hình 2.4: Logo phần mềm Visual Studio Code 2022