đồ án cơ sở 2 nghiên cứu và ứng dụng module rfid vào hệ thống mở chốt cửa

Nên những nơi có điều kiện kinh tế họ sẽ lắp đặt một hệ thống mở cửa bằng cách dùng dấu vân tay hoặc nhập mật khẩu rất hiện đại và an toàn, Tuy nhiên không phải ai cũng có đủ điều kiện k

TRUONG DAI HOC CONG NGHE THONG TIN VA TRUYEN THONG VIET- HAN

KHOA KY THUAT MAY TINH VA DIEN TU

Giảng viên hướng dẫn : ThS Phan Thi Quynh Huong

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2023

LOI CAM ON

Chúng em xin trân trọng cảm ơn chân thành đến ban giám hiệu nhà trường, cùng các thầy cô đã tận tình chỉ bảo giảng đạy, cung cấp kiến thức nền tảng tạo điều kiện tốt nhất đề chúng em học tập trau dồi

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô Phan Thị Quỳnh Hương đã nhiệt tình hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình xây dựng đề tài

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã rất có gắng nồ lực tuy nhiên không tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận được sự góp ý của thầy cô giáo và từ phía hội đồng nhà trường đề có thê thực hiện hoàn chỉnh hơn ở những chủ đề

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

NHAN XET CUA GIANG VIEN

Giảng viên hướng dân

MUC LUC

LỜI CẢM ƠN 52 5-2221 21222121112112211221121211211212212122212 rau 1 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN . - 5-22 2122212211211121211211222221 reo 2 MỤC LỤC 252222 221222121121112112211 2112112212212 cr ru 3 DANH MỤC HÌNH ẢNH 52 22 221271221122112221211121122112 222221121 eerreg 4 MỞ ĐẦU 2 2522222122112 1121112122112121212 2121212212121 12tr 5 CHUONG 1 TONG QUAN VE MODULE RFID-RC522 VÀ CÁC LINH KIỆN THANH PHAN ooo ccccccccscscsssesssesssessesesesseerisesreseressictansereesestasetsessressesisearessseranesiesenetes 7 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYÊẾT MODULE RFID-RC522 5s ca 7 1.1.1 Giới thiệu về module RFID-RC522 - 525522 22222225252 zze2 7 1.1.2 Cấu tạo Module RFID-RCS522 2-5222 E112212122121121211 211 ce 7

1.1.3 Đặc tính của Module RFID-RC522 - - Q Q0 020111 11155155511 55111 xxx 8

1.1.4 Thông 36 ky thudat oo cccccccecscsecsesecssscseesesessessesessesesseseeseseesetees 8

1.1.5 Cách thức hoạt động và tính bảo mật cua module RFID-RC522 8

1.2 CÁC LINH KIỆN THÀNH PHẦN 5-5-2 1.2121.211 1221 1 yeg 9

1.2.1 Mạch Arduino UNO RỔ3 cccccccceeceseseesesetesettttttnettececesaueeaes 9

1.2.2 Mạch chuyên đổi I2C cho màn hình LCD 55- 525222 s2 10 1.2.3 Màn hình LCD I602 2 222222222122215112221212211522112111 1e II

1.2.4 DOng nhan ch 6G A 12

1.2.5 Các linh kiện thành phần khác 5 1S SE 55111521 1211212xze 13 ICNG4:70/9:i0i9)xqttdiẳảắẮẮ 14 CHUONG 2 PHAN TICH HE THONG MG CHOT CU'A BẰNG RFID 15 2.1 PHAN TICH SO DO MACH VA Y NGHIA CUA CAC THANH PHAN CÓ TRONG MẠCH 22-2221 112221211271111121112112121222122212 c1 xe 15 2.2 PHẦN TÍCH CODE ĐIÊU KHIÊN SẼ SỬ DỤNG - sec 15

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CODE HE THONG MG CHOT CUA VÀ CÁC BƯỚC LẮP RÁP MẠCH - 2 22121222112112211211121122211211122112121121122 21c 18 3.1 NẠPCODE - 55212221 112221211.211221122112112121121221121 22kg 18 3.2 CAC BUGC LAP RAP MACH CHO HE THONG MG CHOT CUA 19 KẾT LUẬN 5-2222 22211 2122212112211211211 0112212121121 eo 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52-222 212221212221111122112111211211212222212 re 22

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ chân REID-RC522 55: 2221122221122211122211112111112 11 7

Hình 1.2 Sơ đồ miêu tả nguyên lý hoạt động của module RFID-RC522 9 Hình 1.3 Mạch Arduino UNO R3 - HT HT TH HH HT ng 1kg 2111121111121 22xx6 10

Hình 1.4 Mach chuyển đổi I2C - - St E111 21E1121111211112112111121 1111 118g trai II

Hình 1.7 Động cơ Servo SG9Ô L n1 H1 1011011111111 1011190111 11111111111 khay 13

Hình 1.8 Bộ chốt cửa .: 222 2222112221112 13

Hình I.9 Đoạn dây thép - L2 0201022011201 1121111211 1111111111 1111 111111011111 1111k nh và 13

Hình 1.10 Dây nối 5-5 21 2211211112111 121121121 211112121 101011211111 cg ung 13

Hình 2.1 Sơ đổ mạchh 55:-222222211122111122211122121122.111.111.1110111 1e 15

Hình 3.1 Cài đặt thư vién Liquid Crystal 12C ooo ccccccccceccteccteesccsteececteeeesnsseeees 18

Hình 3.3 Chọn Board - Ă 1111111211111 1119511111111 1 1111111111111 T510 1 1111111 xa 19 Hình 3.4 Chọn đầu ra Pord tương ứng . c- c1 E 1112112111121 122112121 1 tran 19 Hinh 3.5 Đây code qua mạch - 2 12012201120 111211 112111511 11111 15211111111 H1 211k ray 19

Hình 3.6 Nối đây vào chân mạch Arduino ƯNO R3 5-21 2221 12m 20 Hình 3.7 Nối đây vào chân module RFID-RC522 52-2 E111 E1511 11551152122 20

Hình 3.9 Có định động cơ Servo vào chốt cửa . 2 2a S25 5121215111112 eecse 20

MO DAU

1 Giới thiệu Hiện nay tinh trạng trộm cắp vào nhà là một vấn đề rất phô biến và gây không ít sự lo lắng cho mọi người dân

Nên những nơi có điều kiện kinh tế họ sẽ lắp đặt một hệ thống mở cửa bằng cách dùng dấu vân tay hoặc nhập mật khẩu rất hiện đại và an toàn, Tuy nhiên không phải ai cũng có đủ điều kiện kinh tế dé lắp đặt các loại hệ thống đó nên chúng em đã tiến hành nghiên cứu và thiết kế ra một hệ thống chốt cửa sử đụng công nghệ RFID hiện nay đang khá phố biến giúp chung ta có thể mở ra và đóng vào chỉ với một tắm thẻ được găn chip đặc biệt thay vì những chiếc ô khóa thông thường mọi người hay sử dụng để có thê đơn giản hóa việc mở cửa cũng như là nâng cao việc bảo vệ an toàn cho nhà cửa va tal san của mọi nĐười

2 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu của đề tài là giúp cho chúng ta có thể mở chốt cửa một cách đơn giản và tiện lợi hơn bằng loại thẻ từ, nó có thê thay thế cho những ô khóa rườm rà và bất tiện ngoài ra tính an toàn của việc sử dụng thẻ từ cũng cao hơn là đùng ô khóa va chúng em muốn mọi người biết đến công nghệ RFID nhiều hơn vì đây là một công nghệ đang khá phô biến trong cuộc sống

Ngoài ra đề tài còn giúp sinh viên hiểu sâu hơn về đặc điểm cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động của các loại linh kiện điện tử, làm quen với các loại cảm biến, kĩ năng tra cứu thông tin, kĩ năng thiết kế và xây dựng một hệ thống mạch và nâng cao

kỹ năng làm việc đội nhóm

3 Nội dung và kế hoạch thực hiện

, | Thành viên trong nhóm sẽ tự nghĩ và tìm hiểu ý

tưởng trên các nguồn trong vòng | tuần sau đó tiên

hành lên kê hoạch thực hiện đề tài

Tham khảo giá trên các shop điện tử và tìm shop tại địa phương dựa trên các tiêu chí:G1á cả - Độ tin cậy Tìm nguồn linh kiện

— Tính đa dạng

Làm đề cương đồ án và tiếp | Liên hệ trực tiếp giảng viên hướng dẫn đề lăng nghe

nhận ý kiên của giảng viên góp ý về do an, hướng phat trién,

Chương 3 Xây dựng code hệ thống mở chốt cửa băng thẻ RFID và các bước lắp

ráp mạch

Cuối cùng là Kết luận, Tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài

CHUONG 1 TONG QUAN VE MODULE RFID-RC522

VA CAC LINH KIEN THANH PHAN

1.1 COSO LY THUYET MODULE RFID-RC522 1.1.1 Giới thiệu về cơng nghệ REID-RC522

Cơng nghệ RFID (Radio Frequency Identification) cho phép một thiết bị đọc thơng tin chứa trong chip khơng cân tiếp xúc trực tiệp ở khoảng cách xa, khơng thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc giữa hai vật khơng nhìn thấy Cơng nghệ này cho ta phương pháp truyền , nhận đữ liệu từ một điểm đến một điểm khác

Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thơng khơng dây trong dải tần sĩng vơ tuyến để truyền dữ liệu từ các tag(thẻ) đến các reader (bộ đọc) Tag cĩ thế đước đính kèm hoặc gan vào đối tượng được nhận dang chang hạn sản phâm, hộp hoặc giá kê (pallet) Reader scan đữ liệu của tag và gửi thơng tin đến cơ sở đữ liệu cĩ lưu trữ đữ liệu của tà Ví dụ : các tap cĩ thế được đặt trên kính chắn giĩ xe hơi để hệ thơng thu phí đường cĩ thê nhanh chĩng nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường

Module RFID RC522 str dung IC MFRC522 cua Phillip ding dé doc va ghi dir

liệu cho thẻ NFC tan s6 13.56mhz, module nay là sự lựa chọn hàng đầu cho các Ứng dụng về ghi doc the RFID

1.1.2 Cau tao Module RFID-RC522

Một hệ thống hay một thiét bi RFID được cấu tạo từ hai thành phần cơ bản khơng thê thiếu đĩ chính là thiết bị phát mã RFID thường hay được nhắc đến với cái tên thẻ RFID và phần thiết bị đọc Thiết bị đọc nảy sẽ được gan antenna phat song dién tir, thiét bi phát RFID sẽ được gan với vật cần nhận dang, mỗi thiết bị REID tag chira một mã số nhất định và khơng trùng nhau

+IRQ: Chân ngắt + MISO: Kết nối với Arduino/ Ví điều khiến đề giao tiếp SPI Truyền dữ liệu từ module sang Arduino

+ MORSI: chân đầu vào dữ liệu module RFID khi giao tiếp SPI

+ §CK: Chân xung trong chế độ SPI +SS: Chân kích hoạt giao tiếp SPI Nhận tín hiệu khi Arduino giao tiếp SPI 1.1.3 Dac tinh cua Module RFID-RC522

Hệ thống RFID sử dụng hệ thống không dây thu phát sóng radio, không sử dụng tia sáng như mã vạch

Các tần số thường được sử dụng trong hệ thống RFID la 125Khz hoadc 900Mhz Thông tin có thể được truyền qua những khoảng cách nhỏ mà không cần một tiếp xúc vật lý nào

Có thê đọc được thông tin xuyên qua các môi trường, vật liệu như: bê tông, tuyết, sương mù, băng đá, sơn và các điều kiện môi trường thách thức khác mà mã vạch và các công nghệ khác không thê phát huy hiệu quả

- Có khả năng đọc và ghi 1.1.5 Cách thức hoạt động và tính bảo mật của Module RFID-RC522

Một hệ thống RFID bao gồm hai linh kiện chính, thẻ được đặt

trên đối tượng mà chúng ta muốn xác định và bộ thu phát hoặc

dau doc

Ngoài ra còn có một cách truyền đữ liệu khác giữa đầu đọc và thẻ, được gọi là khớp nối tán xạ ngược Trong trường hợp này, thẻ sử dụng một phần năng lượng nhận được để tạo ra một trường điện từ khác sẽ được chọn bởi ăng ten của bộ đọc

Tính bảo mật:

Thẻ chip RFID_ chứa rất nhiều mã nhận dạng khác nhau, thông thường là 32 bít tương

ứng với hơn 4 tỷ mã số khác nhau Ngoài ra, khi xuất xuong moi the chip RFID duoc găn với một mã số khác nhau Do vậy khi một vật duge gan chip RFID thi kha nang nhan dang nhằm vật đó với I thẻ RFID khác là rat thấp, xác suất la | phần 4 ty Nói chung với cách thức hoạt động như trên thì RFID có độ bảo mật và an toàn rất cao, chúng ta có thê yên tâm sử dụng trong các bài toán giám sát đôi tượng

1.2 CÁC LINH KIỆN THÀNH PHẢN

1.2.1 Mạch Arduino UNO R3 Arduino là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng dé xây dựng các dự án điện tử Arduino bao gồm cả bảng mạch lập trình ( thường được gọi là vi điều khiển) và một phần mềm hoặc IDE ( môi trường phát triển tích hợp ) chạy trên máy tính, được sử dụng để viết và tải mã code từ máy tính lên bo mạch

UỦno là một lựa chọn tuyệt vời nếu bạn mới làm quen với arduino Nó có mọi thứ cần thiết đề bạn bắt đầu Nó có 14 chân đầu vào / đầu ra digital (trong đó 6 chân có thé duoc sur dung lam dau ra PWM), 6 dau vao analog, kết nỗi USB, giắc cắm nguồn, nút reset và nhiều thứ khác nữa Nó chứa mọi thứ cần thiết đề hỗ trợ vi điều khiển; chỉ cần kết nối nó với một máy tính bằng cáp USB hoặc cấp điện cho nó bằng bộ chuyến đôi

dòng xoay chiều thành dòng một chiều hoặc pin

Hình 1.3 Mạch Arduino UNO R3

1.2.1.1 Thông số kỹ thuật

Điện áp hoạt động: 5V Điện áp vào khuyên dùng: 7-12V

Điện áp vào giới hạn: 6-20V

Digital I/O pin: 14 (trong đó 6 pin có khả năng băm xung) PWM Digital I/O pins: 6

Analog Input pins: 6 Cường độ dòng điện trên mỗi I/O pin: 20mA Cường độ dòng điện trên mỗi 3.3V pin: 50mA Bộ nhớ Flash: 32 KB voi 0.5 KB dung boi bootloader SRAM: 2 KB

EEPROM: | KB

Tốc dé: 16 MHz

Chiéu dai: 68.6 mm Chiéu rong: 53.4 mm Trọng lượng: 25g

1.2.1.2 Khả năng kết nổi

Arduino có thê hoạt động độc lập Arduino có thê kết nỗi với một máy tính Máy tính của bạn được phép truy cập dữ liệu cảm biến từ thế giới bên ngoài và cung cấp thông tin phản hồi Cac Arduino cé thé két nối với nhau

Arduino có thê kết noi với thiết bị điện tử khác Arduino có thê kết nối với các chip điều khiến 1.2 2 Mạch chuyển đối I2C cho màn hình LCD LCD có quá nhiều chân gây khó khăn trong quá trình kết nối và chiếm dụng nhiều

10

chân của vi điều khiến? Module chuyên đôi I2C cho LCD sẽ giải quyết vẫn đề này cho bạn, thay vì sử dụng tối thiêu 6 chân của vi điều khiến đề kết nối với LCD (RS, EN,

D7, D6, D5 và D4) thì với module chuyền đổi bạn chỉ cần sử dụng 2 chân (SCL, SDA) đề kết nỗi Module chuyên đối I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD

1602, LCD 2004, ), kết nối với vi điều khiển thông qua giao tiếp I2C, tương thích với hầu hết các vị điêu khiên hiện nay

Giao tiếp: I2C

Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thê điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2)

Kích thước: 41.5mm(L)xI9mm(W)x15.3mm(H) Trọng lượng: 5ø

Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD 1.2.3 Màn hình LCD 1602

Màn hình text LCD 1602 sử dụng driver HD44780, có khả năng hiền thị 2 dong với mỗi dòng l6 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phố biến, nhiều code mẫu va dé str dụng thích hợp cho những người mới học và làm dự án

Màn hình rất dễ giao tiếp va hién thi thông số theo bảng ma ASCII Ngoài ra còn có thê thêm hiển thị thông tin bằng các kỹ tự tự tạo

Hình 1.5 Màn hình LCD 1602

1.2.3.1 Thông số kỹ thuật

Điện áp MAX : 7V Dién ap MIN : - 0,3V Hoạt động ôn định : 2.7-5.5V Điện áp ra mức cao : > 2.4 Điện áp ra mức thấp : <0.4V

Dòng điện cấp nguồn : 350uA - 600uA

Nhiệt độ hoạt động : - 30 - 75 độ C 1.2.3.2 Sơ đồ và chức năng các chân trên màn hình LCD 1602

- - VỤ: Chỉnh tương phản

- RS: Lua chon thanh ghi

- RW: Chon thanh ghi doc/viét - EN: Chan cho phép - D0-7: Duong truyén dé liu trong tng 0-7 - A: Chan dén man hinh duong

- K: Chan dén man hinh 4m

1.2.4 Dong co Servo SG90 Động cơ Servo SG90 có kích thước nhỏ, là loại được sử dụng nhiều nhất dé làm các mô hình nhỏ hoặc các cơ cầu kéo không cần đến lực nặng

Động cơ servo SG90 180 độ có tốc độ phản ứng nhanh, các bánh răng được làm bằng nhựa nên cần lưu ý ý khi nâng tai nang vi có thê làm hư bánh răng, động cơ RC Servo 9G có tích hợp sẵn Driver điều khiến động cơ bên trong nên có thê đễ dàng điều khiên góc quay bằng phương pháp điều độ rộng xung PWM