[123doc] - thiet-ke-va-thi-cong-he-thong-diem-danh-nhan-vien-su-dung-vi-dieu-khien-arm

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày 07 tháng 01 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Trần Thị Linh Đa Nguyễn Châu Ngân Điện Tử Cơng Nghiệp Đại học quy 2014 MSSV: 14141053 MSSV: 14141207 Mã ngành: D510302 Mã hệ: I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH NHÂN VIÊN SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ARM II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: Kiến thức môn Mạch điện, Điện tử bản, Điện tử thông tin, Vi xử lý, C/C# Giáo trình vi điều khiển PIC16F887; Giáo trình thực hành vi điều khiển PIC; Đồ án môn học 1; Đồ án môn học 2 Nội dung thực hiện: Thiết kế mơ hình máy điểm danh nhân viên lưu trữ liệu vào SD_Card Giám sát thống số hoạt động web server III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 22/09/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/01/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.S Nguyễn Ngô Lâm CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH TH.S NGUYỄN NGÔ LÂM i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM Khoa Điện - Điện Tử Bộ Môn Điện Tử Công Nghiệp – Y Sinh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 01 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Thị Linh Đa Lớp:14141DT3A MSSV:14141053 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Châu Ngân Lớp:14941DT MSSV:14141207 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH NHÂN VIÊN SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ARM Tuần/ngày Tuần 05 17/09/2018 Tuần 06 24/09/2018 Tuần 07 01/10/2018 Tuần 09 15/10/2018 Tuần 10 22/10/2018 Tuần 11 29/10/2018 Tuần 13 12/11/2018 Tuần 14 19/11/2018 Tuần 16 03/12/2018 Tuần 17 10/12/2018 Tuần 18 17/12/2018 Tuần 20 31/12/2018 Nội dung Xác nhận GVHD Tìm hiểu KIT VĐK STM32F103VET6 Tìm hiểu cảm biến vân tay R305 RFID RC522 Giao tiếp module cảm biến vân tay R305 RFID RC522 với VĐK ARM Giao tiếp (đọc ghi liệu) VĐK ARM SD_Card, module thời gian thực DS1307 để xây dựng CSDL cho hệ thống Trao đổi liệu R305, RC522, SD card, DS1307 thông qua VĐK ARM Xây dựng sở liệu giao diện Web Server để đưa liệu từ Sdcard lên Web Server Thiết kế sơ đồ nguyên lý phần cứng hệ thống Thiết kế mạch PCB cho phần cứng Lắp ráp khối chức vào mơ hình Tiến hành chạy thử nghiệm phần cứng Kiểm tra lại phần cứng tiến hành kết nối phần cứng Web Server Kiểm tra lại toàn hệ thống Tiến hành viết báo cáo cho đề tài Hoàn thiện đề tài GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) TH.S NGUYỄN NGÔ LÂM ii LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm chúng tơi thực dựa vào nguồn tài liệu, giáo trình học khơng có chép từ tài liệu hay cơng trình có sẵn nào, tài liệu tham khảo nhóm trích dẫn nguồn đầy đủ Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 01 năm 2019 Nhóm thực đề tài Trần Thị Linh Đa Nguyễn Châu Ngân iii LỜI CẢM ƠN Nhóm xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô khoa Điện – Điện tử, quý Thầy Cô thuộc môn Điện Tử Công Nghiệp tận tình dạy kiến thức từ đến chuyên sâu để nhóm tiến hành thực hồn tất đồ án Đặc biệt nhóm chúng em gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Ngô Lâm Thầy trực tiếp giảng dạy tận tình hướng dẫn đồng thời tạo điều kiện tốt cho nhóm thời gian thực đồ án Đồng cảm ơn đến anh chị, bạn khóa san sẻ giúp đỡ hợp tác trình thực để đồ án, để đồ án hồn thành nhanh thời gian quy định Mặc dù trải qua giải khó khăn thử thách kiến thức hạn chế nên đồ án chúng em cịn nhiều thiếu sót nội dung hình thức Nhóm chúng em hy vọng q Thầy Cơ thơng cảm tận tình đóng góp ý kiến quý báu để chúng em tiến hành cải tiến mơ hình sau cho tồn diện Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực đề tài Trần Thị Linh Đa Nguyễn Châu Ngân iv MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v LIỆT KÊ HÌNH viii LIỆT KÊ BẢNG x TÓM TẮT xi LỜI MỞ ĐẦU xii Chương GIỚI THIỆU YÊU CẦU, GIỚI HẠN ĐỀ TÀI .1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC .2 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU VỀ VI XỬ LÝ ARM .4 2.1.1 Lịch sử phát triển ARM 2.1.2 Kiến trúc ARM .5 2.1.3 Giới thiệu ARM Cortex .5 2.1.4 Giới thiệu ARM Cortex M3 2.1.5 Giới thiệu dòng chip STM32 .7 2.1.6 Giới thiệu chip STM32F103XXX 2.1.7 Kiến trúc chip ARM STM32F103XXX 2.1.8 Cấp xung Clock cho STM32 2.1.9 Cấu hình BOOT cho STM32 .10 2.1.10 Các chuẩn giao tiếp 11 2.1.10.1 SPI 11 2.1.10.2 USART 13 2.1.10.3 I2C 14 2.2 CÔNG NGHỆ RFID 15 2.2.1 Giới thiệu công nghệ RFID 15 2.2.2 Cấu trúc hệ thống RFID .15 2.2.3 Ứng dụng công nghệ RFID 15 2.3 MODULE RFID RC522 16 2.3.1 Giới thiệu module RFID RC522 16 2.3.2 Giao tiếp phần cứng 16 2.4 CÔNG NGHỆ SINH TRẮC HỌC VÀ CẢM BIẾN VÂN TAY 17 v 2.4.1 Giới thiệu công nghệ sinh trắc học 17 2.4.2 Lịch sử công nghệ sinh trắc học .17 2.4.3 Ứng dụng công nghệ sinh trắc học 18 2.5 CẢM BIẾN VÂN TAY .20 2.5.1 Giới thiệu cảm biến vân tay 20 2.5.2 Giao tiếp phần cứng 21 2.5.3 Tài nguyên hệ thống cảm biến vân tay 22 2.5.4 Giao thức truyền thông giao tiếp .24 2.5.5 Giới thiệu tập tin giao tiếp Module MCU .26 2.6 SD CARD 29 2.6.1 Sơ lược SD Card 29 2.6.2 Cấu trúc thẻ nhớ SD 29 2.6.3 Cấu trúc file ghi thẻ nhớ SD .30 2.6.3.1 Cấu trúc lưu file chung thẻ nhớ .30 2.6.3.2 Cấu trúc file phân vùng 32 2.7 MÀN HÌNH TFT LCD TOUCH SCREEN 35 2.7.1 Giới thiệu 35 2.7.2 Giao tiếp .36 2.7.3 Khảo sát vi mạch điều khiển hình Touch 37 2.7.3.1 Giới thiệu .37 2.7.3.2 Cấu trúc ADS7843 39 2.7.3.3 Ứng dụng vi mạch ADS7843 39 2.8 MODULE WIFI ESP 8266 .39 2.8.1 Giới thiệu 39 2.8.2 Module wifi ESP 8266 Node MCU 40 2.9 CẢM BIẾN THỜI GIAN THỰC RTC DS1307 .40 2.9.1 Giới thiệu 40 2.9.2 Thông số kỹ thuật 40 2.10 MẠCH NẠP ST-LINK V2 41 2.10.1 Công dụng 41 2.10.2 Thông số kỹ thuật 41 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ .43 3.1 YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG 43 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 43 3.1.2 Sơ đồ khối chức khối 43 3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG 44 3.2.1 Khối điều khiển hiển thị hình Touch 44 3.2.2 Khối lưu trữ SD Card 45 3.2.3 Khối RFID 46 3.2.4 Khối thời gian thực .46 3.2.5 Khối cảm biến vân tay 47 3.2.6 Khối Module Wifi .48 3.2.7 Khối xử lý trung tâm 48 3.2.8 Khối nguồn 50 vi 3.2.9 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 51 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 52 4.1 THI CÔNG HỆ THỐNG 52 4.1.1 Thi công mạch in .52 4.1.2 Lắp ráp kiểm tra .53 4.2 ĐÓNG GÓI THI CƠNG MƠ HÌNH 55 4.3 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 56 4.3.1 Lưu đồ giải thuật 56 4.3.1.1 Chương trình 56 4.3.1.2 Chương trình menu .57 4.3.3.3 Chương trình điểm danh RFID 58 4.3.3.4 Chương trình điểm danh vân tay 59 4.3.3.5 Chương trình thêm vân tay .60 4.3.2 Phần mềm lập trình 61 Chương KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 66 5.1 KẾT QUẢ 66 5.2 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 73 5.3 GIỚI HẠN 73 Chương KẾT LUẬN - HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74 6.1 KẾT LUẬN 74 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 1: TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 75 PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 75 vii LIỆT KÊ HÌNH Hình 2.1 Một số ứng dụng ARM .4 Hình 2.2 Kiến trúc vi xử lý ARM Hình 2.3 Sơ đồ khối ARM Cortex–M3 Hình 2.4 Mô tả chân Hình 2.5 Hình ảnh thực tế Hình 2.6 Kiến trúc ARM STM32F103xxx Hình 2.7 Cách kết nối nguồn xung 8MHz Hình 2.8 Sơ đồ xung Clock Hình 2.9 Kết nối nguồn xung cho RTC 10 Hình 2.10 Cấu trúc SPI ARM 11 Hình 2.11 Giao thức Master – Slave giao tiếp SPI 11 Hình 2.12 Ghép nối thiết bị 12 Hình 2.13 Ghép nối nhiều thiết bị 12 Hình 2.14 Cấu trúc USART ARM 13 Hình 2.15 Hỗ trợ giao tiếp chế độ hafl-duplex dựa đường truyền 13 Hình 2.16 Giao tiếp smartcard hồng ngoại 14 Hình 2.17 Hỗ trợ giao tiếp đồng SPI 14 Hình 2.18 Giao tiếp I2C 14 Hình 2.19 Cấu trúc hệ thống RFID 15 Hình 2.20 Module RFID RC522 16 Hình 2.21 Sơ đồ chân module RFID RC522 .16 Hình 2.22 Ứng dụng cơng nghệ sinh trắc học 17 Hình 2.23 Sinh trắc học vân tay .18 Hình 2.24 Sinh trắc học bàn tay .18 Hình 2.25 Sinh trắc học khn mặt 18 Hình 2.26 Sinh trắc học dựa vào hành vi người 19 Hình 2.27 Dựa vào nhịp tim để tốn hóa đơn 19 Hình 2.28 Sinh trắc học mắt Nhận diện võng mạc 19 Hình 2.29 Cảm biến vân tay R305 20 Hình 2.30 Các ngõ giao tiếp cảm biến R305 .21 Hình 2.31: Khung liệu truyền cảm biến R305 21 Hình 2.32 Cấu trúc thẻ nhớ SD 29 Hình 2.33 Mơ tả kích thước GLCD 35 Hình 2.34 Hình ảnh thực tế sơ đồ chân ADS7843 .37 Hình 2.35 Sơ đồ khối IC 7843 39 Hình 2.36 ESP 8266 Node MCU .40 Hình 2.37 RTC DS1307 41 Hình 2.38 Mạch nạp ST_Link V2 42 Hình 3.1 Sơ đồ khối tồn hệ thống 43 Hình 3.2 Sơ đồ kết nối với LCD Touch 44 Hình 3.3 Sơ đồ kết nối SD Card với vi điều khiển 45 Hình 3.4 Sơ đồ kết nối module RFID với vi điều khiển 46 Hình 3.5 Sơ đồ kết nối module RFID với vi điều khiển 46 Hình 3.6 Sơ đồ kết nối cảm biến vân tay với vi điều khiển 47 Hình 3.7 Sơ đồ kết nối module wifi với vi điều khiển 48 Hình 3.8 Sơ đồ Kit phát triển STM32F103VET6 .49 viii Hình 3.9 Adapter cấp nguồn cho toàn hệ thống 51 Hình 4.1 Mạch in lớp Top 52 Hình 4.2 Mạch in lớp Bottom 52 Hình 4.3 Sơ đồ bố trí linh kiện mạch 53 Hình 4.4 Lắp hoàn tất linh kiện 55 Hình 4.5 Mơ hình sau hoàn chỉnh .55 Hình 4.6 Lưu đồ chương trình 56 Hình 4.7 Lưu đồ chương trình menu 57 Hình 4.8 Lưu đồ chương trình điểm danh chế độ RFID 58 Hình 4.9 Lưu đồ chương trình điểm danh chế độ vân tay .59 Hình 4.10 Lưu đồ chương trình thêm vân tay 60 Hình 4.11 Chạy file setup MDK520 61 Hình 4.12 Giao diện cài đặt phần mềm MDK520 61 Hình 4.13 Giao diện cài đặt MDK520 .61 Hình 4.14 Chọn nơi lưu file cài đặt MDK .62 Hình 4.15 Quá trình cài đặt thực 62 Hình 4.16 Quá trình cài đặt kết thúc 62 Hình 4.17 Bắt đầu với Keli C 63 Hình 4.18 Tạo Project 63 Hình 4.19 Tạo file tên Project 63 Hình 4.20 Chọn chip muốn viết chương trình 64 Hình 4.21 Tạo file c để viết chương trình .64 Hình 4.22 Add thêm file c thư mục gốc để tiến hành biên dịch 64 Hình 4.23 Biên dịch kiểm tra lỗi 65 Hình 4.24 Chọn mạch nạp 65 Hình 5.1 Giao diện ban đầu 66 Hình 5.2 Giao diện chọn chế độ RFID …………… 67 Hình 5.3 Thao tác quẹt thẻ RFID……… ……………………………………… 67 Hình 5.4 Kết điểm danh RFID 67 Hình 5.5 Chế độ điểm danh vân tay 68 Hình 5.6 Thao tác điểm danh vân tay 68 Hình 5.7 Kết có vân tay ……… 69 Hình 5.8 Kết khơng có vân tay 69 Hình 5.9 Giao diện chế độ thêm vân tay 69 Hình 5.10 Lấy vân tay lần đầu 70 Hình 5.11 Xác nhận vân tay 70 Hình 5.12 Kết chế độ thêm vân tay .71 Hình 5.13 Giao diện trang chủ 71 Hình 5.14 Giao diện trang đăng nhập 72 Hình 5.15 Giao diện trang dành cho quản lý 72 Hình 5.16 Giao diện trang dành cho nhân viên 72 ix LIỆT KÊ BẢNG Bảng 2.1 Các chế độ BOOT STM32 10 Bảng 2.2 Kết nối phần cứng 305 .21 Bảng 2.3 Thanh ghi trạng thái Module 23 Bảng 2.4 Định dạng gói liệu truyền nhận cảm biến vân tay 24 Bảng 2.5 Ý nghĩa gói liệu truyền cảm biến vân tay .24 Bảng 2.6 Mã xác nhận gửi Module tiến hành giao tiếp 25 Bảng 2.7 23 mã Introduction code gói liệu 26 Bảng 2.8 Các gói liệu tương ưng với mã Introduction Code .27 Bảng 2.9 Định dạng gói trả từ cảm biến MCU .27 Bảng 2.10 Các mã Confirmation code mở rộng 28 Bảng 2.11 Mô tả chức chân SD card 30 Bảng 2.12 Các ghi thẻ nhớ SD .30 Bảng 2.13 Cấu trúc ổ đĩa 30 Bảng 2.14 MBR SD card .30 Bảng 2.15 Thông tin phân vùng 31 Bảng 2.16 Cấu trúc chung phân vùng 32 Bảng 2.17 Thông tin chứa Boot secsor 32 Bảng 2.18 Giá trị mục nhập FAT 34 Bảng 2.19 Cấu trúc Directory Table 34 Bảng 2.20 Các thơng số hình LCD 35 Bảng 2.21 Mô tả chức chân GLCD 36 Bảng 2.22 Chức ADS7843 .38 Bảng 3.1 Công suất hệ thống 50 Bảng 4.1 Danh sách linh kiện 53 x ... ARM-Cortex-R5, ARM-Cortex-R7 ARMv7-A 32 ARM-Cortex-A5, ARM-Cortex-A7, ARM-Cortex-A8, ARM- Cortex-A9, ARM-Cortex-A12, ARM-Cortex: A15 A17 ARMv8A 64/32 ARM-Cortex-A53, ARM-Cortex-A57 ARMv7-R Trải qua nhiều... NGHIỆP - Y SINH CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT ARMv6 32 ARM11 ARMv6-M 32 ARMv7-M 32 ARM-Cortex-M0, ARM-Cortex-M0+, ARM-CortexM1 ARM-Cortex-M3 ARMv7EM 32 ARM-Cortex-M4 32 ARM-Cortex-R4, ARM-Cortex-R5, ARM-Cortex-R7... dịng chính: Cortex-A: Bộ xử lý dành cho hệ điều hành ứng dụng phức tạp Hỗ trợ tập lệnh ARM, thumb, thumb-2 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cortex-R: Bộ xử lý dành cho