Nghiên cứu, thiết kế mô hình chốt khóa điện tử tự động rfid – solenoid
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA CƠ KHÍ - CƠNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỒ ÁN MÔN KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN Đồ án: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH CHỐT KHĨA ĐIỆN TỬ TỰ ĐỘNG RFID – SOLENOID Giáo viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN VÕ NGỌC THẠCH Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2016 NHĨM THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TÓM TẮT Tên đồ án: Nghiên cứu, thiết kế mơ hình chốt khóa điện tử tự động rfid – solenoid Trong thực tế có ứng dụng thẻ từ RFID cụ thể bãi xe tự động, gian hàng tự động, văn phòng, khách sạn Để hiểu rõ cách thức hoạt động giao tiếp thẻ từ RFID – Solenoid Bộ xử lý sử dụng vi điều khiển Arduino Nano, thực truyền tín hiệu đến phận cơng tác lưu liệu EEPROM Arduino – Bộ nhớ không mất nguồn cấp Từ lý thuyết nhận tín hiệu từ nút nhấn, cảm biến, xuất tín hiệu đến phận cơng tác, ứng dụng điện tử cơng suất tính tốn thiết kế mạch nguồn, xuất thông tin LCD gửi trả liệu Serial Monitor trìLâm phát triển (dev) gỡ lỗi (debug) Từ học đưa Trường Đạitrong học Nơng TRƯỞNG NHĨM kiến thức vào thực tiễn, giúpChí sinh viên nắm bắt kiến thức thực tế, vận dụng Thành phố Hồ Minh phát triển tương lai Tiến hành chế tạo thử nghiệm từ khảo nghiệm sơ đánh giá khả làm việc thiết bị Thời gian thực hiện: tháng, từ tháng 01/12/2016 đến tháng 31/12/2016 Cấp quản lý: Khoa – Bộ môn Lớp: DH14CD Khoa /Bộ môn: Khoa Cơ khí – Cơng nghệ/Bộ mơn Cơ điện tử Họ tên giáo viên hướng dẫn (học hàm, học vị): ThS Nguyễn Võ Ngọc Thạch Đơn vị chủ trì: Khoa Cơ khí – Cơng nghệ, Trường Đại học Nơng Lâm Tp.HCM Mục đích: Hiện thị trường có nhiều ứng dụng từ vi điều khiển, thiết kế mô hình giúp sinh viên nắm bắt vận dụng kiến thức có phát triển kĩ làm việc thực tế Từ đưa sản phẩm ngày hoàng thiện giá thành cho sản xuất rẻ hơn, thiết bị trở nên nhỏ gọn, dễ đặt MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Ngày phát triển nghành vi điều khiển, kỷ thuật số hệ thống điều khiển tự động hoá Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lý, vi mạch số ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm xác thay bằng hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Vi điều khiển thành phần để cỗ máy vận hành cần có thiết bị ngoại vi đầu vào đầu cảm biến, nút nhấn, LCD, hình, bàn phím, van điện,v.v… Để tìm hiểu kỹ vi điều khiển từ chất đến cách thức hoạt động, bảo trì, nhóm thực đồ án mơ hình nhận dạng khóa cửa tự động thơng qua thẻ từ RFID – dùng khóa điện Solenoid lưu trữ liệu nhớ EEPROM Vì nhóm lại chọn nhớ EEPROM thay sử dụng chíp nhớ ngồi nêu rõ trình thực đồ án 1.2 Mạch vi điều khiển arduino Arduino bước ngoặc lớn ngành điện tử toàn giới kể từ đời Số lượng người dùng cực lớn đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học Arduino bo mạch xử lý dùng để nạp tương tác với thiết bị phần cứng cảm biến, động cơ, đèn thiết bị khác Đặc điểm nổi bật Arduino môi trường phát triển ứng dụng dễ sử dụng, với ngôn ngữ lập trình tiếp cận cách nhanh chóng Và điều làm nên tượng Arduino mức giá thấp tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm… Arduino đời thị trấn Ivrea thuộc nước Ý đặt theo tên vị vua vào kỉ thứ 19 King Arduin, Arduino thức đưa giới thiệu vào năm 2005 công cụ dành cho sinh viên Mặc dù khơng tiếp thị cả, tin tức Arduino vẩn lan truyền cách mạnh mẽ với lời nhận xét tích cực Arduino từ người sử dụng qua IC Mega328P AU 1632 Arduino Nano board Arduino nhỏ, sử dụng IC Mega328 AU 1632, phần quan trọng mạch Arduino Nano Hình 1: ATMEGA328P + VCC: cung cấp điện áp + GND: nối mass + Port B (PB7:0): 8-bit bi-directional cổng I / O với điện trở kéo lên bên (được chọn cho bit) + Port C (PC5:0): 7-bit bi-directional cổng I / O với điện trở kéo lên bên (được chọn cho bit) + PC6/RESET: Nếu RSTDISBL Fuse lập trình, PC6 sử dụng I / O pin Lưu ý rằng đặc tính điện PC6 khác với chân khác Port C Nếu RSTDISBL Fuse chưa lập trình, PC6 sử dụng đầu vào Reset + Port D: 8-bit bi-directional cổng I / O với điện trở kéo lên bên + AREF: cổng tương tự cho chuyển đổi AD + AVCC: AVCC điện áp cung cấp pin cho chuyển đổi AD IC Mega328P AU 1632 chip Atmel 8-bit AVR RISC AVR chip vi điều khiển bits với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa-RISC(Reduced Instruction Set Computer), kiểu cấu trúc thể ưu xử lí AVR có nhiều đặc tính hẳn, tính ứng dụng (dễ sử dụng) đặc biệt chức năng: - Không cần mắc thêm linh kiện phụ sử dụng AVR, chí khơng cần nguồn tạo xung clock cho chip (thường khối thạch anh) - Thiết bị lập trình (mạch nạp) cho AVR đơn giản, có loại mạch nạp chỉ cần vài điện trở làm Một số AVR hỗ trợ lập trình on – chip bằng bootloader khơng cần mạch nạp… - Bên cạnh lập trình bằng ASM, cấu trúc AVR thiết kế tương thích C Arduino Nano Board Arduino Nano 5V 16MHz mặc định sử dụng nguồn 5V IC ATmega328 chạy xung nhịp 16MHZ Nhưng board có sẵn ngõ vào VIN (RAW) để cấp nguồn thông qua mạch điều áp Nguồn vào cho ngõ RAW từ 3.3V - 12V (max 12V) + RAW: cấp nguồn thông qua mạch điều áp + Vcc: cấp nguồn 5V 3.3V Thông số nhớ + Flash: 32k Bytes + EEPROM: 1K Bytes + RAM: 2K Bytes Vì sử dụng chung dòng chip ATmega328 nên việc lập trình thiết kế ứng dụng hồn tồn tương tự board Arduino Uno R3 Ngồi có khác biệt nhỏ board Arduino Nano có tới cổng analog Khi cần nạp code cho board chỉ cần sử dụng dây nối USB Type B để kết nối với máy tính board tính hợp sẵn mạch nạp giao tiếp sang chuẩn Serial UART để nạp cho board Arduino Nano sau nạp xong, rút dây cáp cấp nguồn cho board tự hoạt động độc lập Cách kết nối board Arduino Nano: Khi sử dụng nguồn ngoài, cấp nguồn 6V – 9V vào chân “RAW” để cấp nguồn nuôi cho board, ý chân “RAW” khơng phải chân “VCC” chân VCC ngõ vào điện áp 5V mạch, cấp nhầm nguồn > 5V vào chân VCC gây cháy Chip Atmega328-AU board Arduino Nano có 30 cởng với: + Cởng Digital: 2-13 + Analog: AD0-AD7 + Chân nguồn: +9V, +5V, Ground + RX, TX Cũng board Arduino Pro Mini, board Arduino Nano có thêm chân Analog A6 A7 giúp tăng số chân đọc Analog cho ứng dụng cần đến nhiều chân Analog Lưu ý: chân A6 A7 chỉ đọc khơng thể xuất Hình 2: Sơ đồ chân Arduino Nano 1.3 Giới thiệu Arduino IDE ngơn ngữ lập trình cho Arduino Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị nhiều tính thông dụng mang lại nhiều lợi cho Arduino, nhiên sức mạnh thực Arduino nằm phần mềm 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 mở lớn Arduino IDE phần mềm dủng để lập trình cho Arduino, mơi trường lập trình Arduino IDE chạy ba tảng phổ biến Window, Mac 10 Hình 18: Quá trình đo đạc thử nghiệm lại kết làm mạch Cuối kết nối vi điều khiển Arduino Nano nạp chương trình, hồn 25 thiện mạch điều khiển Hình 19: Mạch điều khiển sau gắn vi điều khiển nạp code Code Arduino hoàn thiện #include #include #include #include #define SS_PIN 10 #define RST_PIN MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); boolean programMode = false; int successRead; byte readCard[4]; byte Max_ROM = 126; void RemoveID(byte idReadCard[4]) { for (int id = 2; id