Thiết kế và thi công mô hình cửa tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG Ngành: CƠ - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Giảng viên hướng dẫn : T.S TRẦN VIẾT THẮNG Sinh viên thực : BẠCH THANH SƠN MSSV : 1311010177 Lớp : 13DDT01 TP Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 12 năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: - Những nội dung luận văn thực hướng dẫn thầy Trần Viết Thắng - Mọi tham khảo luận văn trích dẫn rõ ràng - Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá xin chịu trách nhiệm Sinh viên thực LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập trường đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q thầy cơ, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý thầy cô Viện Kỹ thuật Hutech – Trường ĐH Công nghệ TP.HCM với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Và đặc biệt, học kỳ Nếu khơng có lời hướng dẫn, dạy bảo thầy em nghĩ thu hoạch em khó hồn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Bài báo cáo thực tập thực khoảng thời gian gần tháng Bước đầu em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do vậy, khơng tránh khỏi thiếu sót điều chắn, em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý thầy cô bạn học lớp để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Em xin gởi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc thầy Trần Viết Thắng tạo điều kiện cho em hồn thành tốt báo cáo tốt nghiệp Và em xin chân thành cám ơn thầy Trần Viết Thắng nhiệt tình hướng dẫn Trong trình làm luận văn khó tránh khỏi sai sót, mong thầy, bỏ qua Đồng thời trình độ lý luận kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên báo cáo tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy, để em học thêm nhiều kinh nghiệm quý báu Em xin chân thành cảm ơn! Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮC EEPROM: Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory EPCCE: Electronic Product Code Network GND: Ground HF: High Frequency IDE: Intergrated Development Environment IRQ: Interupt request ISO/IEC: International Organization for Standardization/ International Electrotechnical Commission LF: Low Frequency LAB: Laboratory MISO: Master Input Slave Output MOSI: Master Ouput Slave Input PWM: Pulse Width Modulation RAM: Random Access Memory RFID: Radio Frequency Identification RF: Radio Frequency RST: Reset SCK: Serial Clock SCL: System Control Language I Bạch Thanh Sơn Page I Đồ án tốt nghiệp SRAM: Static Random Access Memory SPI: Serial Peripheral Bus SS: Slave Select USB: Universal Serial Bus I Bạch Thanh Sơn Page II Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cửa kéo Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Cửa Error! Bookmark not defined Hình 1.3: Cửa trượt Error! Bookmark not defined Hình 1.4: Cửa cảm ứng thẻ từ Error! Bookmark not defined Hình 1.5: Cửa cảm ứng vân tay Error! Bookmark not defined Hình 1.6 Sơ đồ hoạt động hệ thống thẻ từ khách sạn.Error! Bookmark not defined Hình 2.1: Một số chức chân board mạch Arduino 14 Hình 2.2: Sơ đồ chân Arduino Uno 17 Hình 2.3: Module RFID-RC522 thẻ từ 21 Hình 2.4: Sơ đồ chân RFID-RC522 23 Hình 2.5: Động Servo SG90 24 Hình 2.6: LM7809 25 Hình 4.1: Sơ đồ khối 30 Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 32 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý Arduino UNO .33 Hình 4.4: Sơ đồ ngun lý mạch mơ fritzing khối điều khiển Arduino UNO 34 Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý mạch RFID-RC522 35 I Bạch Thanh Sơn Page III Đồ án tốt nghiệp Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý mạch mô Fritzing khối cảm ứng RFIDRC522 36 Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý mạch mô Fritzing động Servo SG90 37 Hình 4.8: Sơ đồ chân Động Servo SG90 37 Hình 4.9: Cấu tạo thẻ RFID tag .38 Hình 4.10: Sơ đồ mơ tồn mạch dùng chương trình Fritzing .39 Hình 4.11: Sơ đồ nối dây 40 Hình 4.12: Phần mềm Arduino IDE 42 Hình 4.13: Lưu đồ giải thuật 43 Hình 4.14: Layout mạch nguồn 45 Hình 4.15: Mạch in khối nguồn .45 Hình 4.16: Mơ hình cửa tự động 46 I Bạch Thanh Sơn Page IV Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Bảng thông số kĩ thuật Arduino Uno .15 Bảng 4.1: Bảng nối dây chân 41 I Bạch Thanh Sơn Page V Đồ án tốt nghiệp I Bạch Thanh Sơn Page VI MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮC…………… ………………… .I DANH MỤC HÌNH ẢNH III DANH MỤC BẢNG .V LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 1.1 Các loại cửa tự động .5 1.1.1.Cửa kéo: 1.1.2 Cửa 1.1.3.Cửa trượt: 1.1.4.Cửa cảm ứng thẻ từ vân tay: 1.2 Khảo sát loại cửa đóng mở tự động CHƯƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT .13 2.1 Giới thiệu Arduino Arduino UNO: 14 2.1.1 Giới thiệu chung Arduino: .14 2.1.2 Arduino UNO: 15 2.2 RFID (Radio Frequency Identification) Module RFID-RC522: 19 2.2.1 Giới thiệu sơ lược RFID: 19 2.2.2 Module RFID-RC522 21 2.3 Động Servo SG90: 24 2.4 LM7809 .25 CHƯƠNG 3:CÁC YÊU CẦU VÀ MỤC ĐÍCH CHẾ TẠO MƠ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG .26 Đồ án tốt nghiệp 4.5 Sơ đồ nối dây Hình 4.11: Sơ đồ nối dây Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 40 Đồ án tốt nghiệp Màu dây Arduino UNO RFID-RC522 Xanh 11 MOSI Xanh chuối 12 MISO Đỏ 13 SCK Nâu 10 SDA Vàng RST Cam 3.3V 3.3V Xanh dương GND GND Tím 5V 5V (dây đỏ) Xám Digital (dây cam) Đen GND GND (dây nâu) Servo SG90 Bảng 4.1: Bảng nối dây chân dựa theo hình 4.11 Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 41 Đồ án tốt nghiệp 4.6 Lập trình cho hệ thống Sử dụng phần mềm Arduino IDE để lập trình cho hệ thống điều khiển Mơi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngơn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu dựa tảng C/C++ quen thuộc với người làm kỹ thuật Và quan trọng số lượng thư viện code viết sẵn chia sẻ cộng đồng nguồn mở lớn Hình 4.12: Phần mềm Arduino IDE Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 42 Đồ án tốt nghiệp 4.7 Lưu đồ giải thuật Hình 4.13: Lưu đồ giải thuật Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 43 Đồ án tốt nghiệp * Giải thích lưu đồ giải thuật: - Khi khởi động điều khiển có hai trường hợp: chưa có thẻ điều khiển trạng thái đợi đến có thẻ - Khi có thẻ RFID module RFID RC522 phát tín hiệu cảm ứng cung cấp lượng cho chip thẻ RFID hoạt động sau phát tín hiệu chứa thơng tin thẻ cho nhận RFID Sau module RFID gửi thông tin thẻ RFID cho điều khiển: + Nếu thẻ xử lý delay 0.5s sau điều khiển động mở cửa với góc quay -900 sau 5s điều khiển động đóng cửa lại với góc quay 900 + Nếu thẻ sai trạng thái ban đầu Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 44 Đồ án tốt nghiệp 4.8 Thi cơng mơ hình cửa tự động: 4.8.1 Mạch in Hình 4.14: Layout mạch nguồn Hình 4.15: Mạch in khối nguồn Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 45 Đồ án tốt nghiệp 4.8.2 Mạch thi cơng Hình 4.16: Mơ hình cửa tự động 4.9 Kết thực nghiệm: 4.9.1 Kết đạt Mơ hình hoạt động cấp nguồn điện 9VDC Bộ cảm ứng RFIDRC522 hoạt động có thẻ tag phạm vi cảm ứng 5cm Nếu thẻ tag có nhớ cửa tự động mở với góc quay -900 sau 5s cửa tự động đóng lại với góc quay 900 Nếu thẻ tag khơng có nhớ cửa khơng mở cửa 4.9.2 Ưu khuyết điểm * Ưu điểm: - Hệ thống hoạt động ổn định Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 46 Đồ án tốt nghiệp - Mạch điện hoạt động với điện áp dòng điện nhỏ nên dể sử dụng sửa chữa - Có thể thêm thẻ * Khuyết điểm: - Mơ hình đơn sơ - Không thể thêm thẻ cách trực tiếp 4.10 Phương hướng phát triển: - Phân quyền quản lý riêng, thẻ mở khóa phạm vi cho phép, gồm loại thẻ sau: Master Card (mở tất trường hợp, không quy định thời gian), Guest Card (thẻ vào có danh sách ghi) - Chế tạo mơ hình thon gọn phù hợp với khiếu thẩm mỹ nhu cầu thị trường - Thêm vào hình LCD với password để phòng ngừa thẻ khách hàng sử dụng nhà riêng - Thiết kế thêm hệ thống điều khiển từ xa khơng có Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 47 Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN Cuối cùng, sau 15 tuần làm đồ án, hướng dẫn tận tình TS Trần Viết Thắng thầy cô giáo tổ môn cộng với nỗ lực cố gắng thân, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế thi cơng mơ hình cửa tự động” Về em tìm hiểu khái quát cấu tạo nguyên lý hoạt động, ứng dụng số thiết bị, linh kiện thực tế Do thời gian làm đề tài trình độ kiến thức thân có hạn đồ án nhiều thiếu sót, dừng lại việc thiết kế điều khiển cửa tự động cảm ứng đơn giản, chưa giải triệt để vấn đề điều chỉnh tốc độ, đóng mở, gia tốc, giảm tốc cho cửa, vấn đề để truyền thông ghép nối trực tiếp với máy tính, giám sát, lưu trữ trạng thái đóng mở cửa dùng giải pháp bảo mật dùng thẻ đầu đọc thẻ Hướng phát triển đề tài tương lai, em cố gắng hồn thiện vấn đề để phát triển thành sản phẩm thương mại, triển khai lắp đặt thực tế Để đề tài hoàn thiện chi tiết phần cứng phần điều khiển em mong muốn nhận nhiều góp ý ủng hộ từ khoa điện tự động công nghiệp, giảng viên bạn sinh viên Cuối cùng, lần em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Viết Thắng người hướng dẫn giúp em hoàn thành tốt đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giảng viên trường, bạn sinh viên, anh chị kỹ sư trang bị cho em đủ kiến thức chuyên môn trước trường làm Em xin chân thành cảm ơn! Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 48 Đồ án tốt nghiệp Danh mục tài liệu tham khảo http://www.rfid-handbook.de/ http://www.eecs.harvard.edu/cs199r/readings/rfid-article.pdf http://www.sciencedirect.com/ http://www.autoidlabs.org/single-view/dir/article/6/171/page.html http://www.alldatasheet.com/Atmega328 http://www.rfid.org/ http://www.rfidjournal.com/ http://www.hightechaid.com/tech/rfid/rfid_technology.htm http://citeseerx.ist.psu.edu 10 http://arduino.vn/gioi-thieu-ve-arduino 11 http://www.zebra.com/id/zebra/na/en/index/rfid.html 12 http://www.defenseindustrydaily.com/RFID-Technology-Keeping-Track-ofDoDs-Stuff-05816/ 13 http://www.rfidc.com 14 http://www.intermec.com/products/rfid/index.aspx 15 http://banlinhkien.vn/goods-1188-dong-co-servo-sg90.html 16 https://sites.google.com/site/lapdatkhoacuakhachsan/home/nguyen-ly-hoatdong-khoa-cua-khach-san 17 http://doc.edu.vn/search/?q=arduino%20 18 http://www.ti.com/rfid/shtml/apps.shtml 19 http://www.bin95.com/case_studies/RFID_Technology_Applications.htm * 20 http://www.edi-center.com/rfid.htm 21 http://orbitavn.com/ 22 http://www.google.com.vn/ 23 http://www.authorstream.com/Presentation/hatim221-172492-rfidentertainment-ppt-powerpoint/ Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 49 Đồ án tốt nghiệp 24 http://www.rfidtech.com/Education/Courses.asp 25 http://www.zebra.com/id/zebra/na/en/index/rfid.html 26 http://en.wikipedia.org/wiki/Radio-frequency_identification 27 http://www.emmicroelectronic.com/webfiles/product/rfid 28 http://www.dientuvietnam.net/forums/showthread.php?30190-RFID-125k Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 50 Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC * Code điều khiển #include #include #include #define SS_PIN 10 #define RST_PIN MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); // Create MFRC522 instance Servo myServo; //define servo name void setup() { Serial.begin(9600); // Initiate a serial communication SPI.begin(); // Initiate SPI bus mfrc522.PCD_Init(); // Initiate MFRC522 myServo.attach(3); //servo pin myServo.write(0); //servo start position Serial.println("Put your card to the reader "); Serial.println(); } void loop() { // Look for new cards if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 51 Đồ án tốt nghiệp return; } // Select one of the cards if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) { return; } //Show UID on serial monitor Serial.print("UID tag :"); String content= ""; byte letter; for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) { Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " "); Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX); content.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ")); content.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX)); } Serial.println(); Serial.print("Message : "); content.toUpperCase(); if (content.substring(1) == "6B E7 E4 AB") //change here the UID of the card/cards that you want to give access { Serial.println("Authorized access"); Serial.println(); delay(500); myServo.write(-90); delay(5000); Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 52 Đồ án tốt nghiệp myServo.write(90); } else { Serial.println(" Access denied"); } if (content.substring(1) == "80 9D 6D 8B") //change here the UID of the card/cards that you want to give access { Serial.println("Authorized access"); Serial.println(); myServo.write(-90); delay(5000); myServo.write(90); } else { Serial.println(" Access denied"); } } * Code đọc mã thẻ RFID #include #include constexpr uint8_t RST_PIN = 9; constexpr uint8_t SS_PIN = 10; Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 // Configurable, see typical pin layout above // Configurable, see typical pin layout above Page 53 Đồ án tốt nghiệp MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); // Create MFRC522 instance void setup() { Serial.begin(9600); // Initialize serial communications with the PC while (!Serial); // Do nothing if no serial port is opened (added for Arduinos based on ATMEGA32U4) SPI.begin(); mfrc522.PCD_Init(); // Init SPI bus // Init MFRC522 mfrc522.PCD_DumpVersionToSerial(); // Show details of PCD - MFRC522 Card Reader details Serial.println(F("Scan PICC to see UID, SAK, type, and data blocks ")); } void loop() { // Look for new cards if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { return; } // Select one of the cards if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) { return; } // Dump debug info about the card; PICC_HaltA() is automatically called mfrc522.PICC_DumpToSerial(&(mfrc522.uid)); } Bạch Thanh Sơn Lớp 13DDT01 Page 54 ... Chương 1: Giới thi u chung cửa đóng mở tự động - Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Chương 3: Các yêu cầu mục đích chế tạo mơ hình cửa tự động - Chương 4: Thi t kế thi công mô hình cửa tự động Bạch Thanh... hoạt động cửa tự động để ngày đại hơn, tiện ích Để nghiên cứu cách xác cụ thể cửa tự động, cần thi t phải chế tạo mơ hình cửa đóng mở tự động, mơ tả hoạt động, hình dáng, cấu tạo cửa tự động. .. dụng là: cửa thường đóng mở dược có tác động người vào Việc thi t kế loại cửa tiện ích hơn, đa hơn, phục vụ tốt cho đời sống người tất yếu vô cần thi t Do vậy, cần thi t kế loại cửa tự động khắc