THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TỦ ĐỰNG VẬT DỤNG CỦA GIẢNG VIÊN BẢO MẬT BẰNG VÂN TAY.......................................................................................................................................................................................................................................................
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 TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TỦ ĐỰNG VẬT DỤNG CỦA GIẢNG VIÊN BẢO MẬT BẰNG VÂN TAY GVHD: ThS Nguyễn Văn Hiệp SVTH: MSSV: Dương Quốc Trung 15141316 Nguyễn Văn Phong 15141237 TP Hồ Chí Minh - 12/2019 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 TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TỦ ĐỰNG VẬT DỤNG CỦA GIẢNG VIÊN BẢO MẬT BẰNG VÂN TAY GVHD: ThS Nguyễn Văn Hiệp SVTH: MSSV: Dương Quốc Trung 15141316 Nguyễn Văn Phong 15141237 TP Hồ Chí Minh - 12/2019 i TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o Tp HCM, ngày 20 tháng 11 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Dương Quốc Trung Nguyễn Văn Phong Điện tử công nghiệp MSSV: 15141316 MSSV: 15141237 Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2015 Lớp: 15141DT1B Họ tên sinh viên: I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TỦ ĐỰNG VẬT DỤNG CỦA GIẢNG VIÊN BẢO MẬT BẰNG VÂN TAY II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: - Vi điều khiển: Arduino mega 2560, ESP8266 - Các loại module: DS1307, Relay - Cảm biến: Vân tay R305 - Màn hình hiển thị: LCD TFT 3.2 inches touch screen - Nguồn: Tổ ong 12V, ổn áp LM2596, UPS12V, Pin Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động cảm biến vân tay R305 - Tìm hiểu chuẩn truyền thông USART, SPI - Thiết kế thi công tủ đựng vật dụng thô - Thiết kế thực dây thiết bị tủ - Thiết kế phần mềm thông báo điện thoại Android - Viết chương trình điều khiển cho Arduino ESP8266, nạp code chạy thử nghiệm sản phẩm - Chỉnh sửa hoàn thiện hệ thống - Thực viết luận văn báo cáo - Tiến hành báo cáo đề tài tốt nghiệp III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 26/8/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/12/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Văn Hiệp CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii 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 o0o Tp HCM, ngày 20 tháng 10 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Dương Quốc Trung Lớp: 15141DT1B MSSV: 15141316 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Văn Phong Lớp: 15141DT1B MSSV: 15141237 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TỦ ĐỰNG VẬT DỤNG CỦA GIẢNG VIÊN BẢO MẬT BẰNG VÂN TAY Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tuần Tìm hiểu cảm biến vân tay R305 09/09/2019 Tìm hiểu Arduino Mega 2560 R3 LCD TFT cảm Tuần 16/09/2019 ứng 3.2 inch Giao tiếp module cảm biến vân tay R305 Tuần 23/08/2019 Arduino Giao tiếp LCD TFT cảm ứng, cảm biến thời gian Tuần 30/09/2019 thực DS1307 Arduino Tuần 07/10/2019 Kết hợp giao tiếp trao đổi liệu R305, LCD Tuần TFT cảm ứng, DS1307 Arduino 14/10/2019 Tuần Tìm hiểu Firebase cập nhật liệu điều khiển 21/10/2019 Firebase ESP8266 Tuần 10 Thiết kế ứng dụng điện thoại android 28/10/2019 Thiết kế sơ đồ nguyên lý phần cứng hệ thống Tuần 11 Thiết kế mạch PCB cho hệ thống 04/11/2019 Viết chương trình arduino ESP8266 Tuần 12 Thiết kế thi công tủ đựng vật dụng 11/112019 Tuần 13 18/11/2019 Tiến hành chạy thử nghiệm phần cứng Tuần 14 Lắp ráp phần cứng vào tủ, dây hoàn thiện 25/11/2019 Tuần 15 Kiểm tra lại phần cứng, giao tiếp phần cứng 02/12/2019 ứng dụng điện thoại Tuần 16 Kiểm tra lại toàn hệ thống 09/12/2019 Tiến hành viết báo cáo cho đề tài Tuần 17 Hoàn thiện đề tài 16/12/2019 GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) iii LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm tự thực hướng dẫn giảng viên ThS Nguyễn Văn Hiệp Đề tài dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Nhóm thực đề tài Dương Quốc Trung Nguyễn Văn Phong iv LỜI CẢM ƠN Nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Hiệp, người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ tạo điều kiện để nhóm hồn thành tốt đề tài Mặc dù kiến thức nhóm cịn hạn chế thầy nhiệt tình giúp đỡ, vạch hướng cho phù hợp Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Giảng viên khoa Điện - Điện Tử, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM giúp đỡ nhóm q trình thực đồ án Ngồi nhóm cịn nhận quan tâm, giúp đỡ gia đình, bạn bè, anh chị trường để hoàn thành đồ án Do kiến thức cịn hạn chế nên q trình thực khơng tránh khỏi sai sót mong thầy bạn góp ý để nhóm hồn thành đồ án tốt Xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực đề tài Dương Quốc Trung Nguyễn Văn Phong v MỤC LỤC Trang bìa i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v MỤC LỤC vi LIỆT KÊ HÌNH ix LIỆT KÊ BẢNG xii TÓM TẮT xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC .2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .4 2.1 TỔNG QUAN VỀ TỦ ĐỒ BẢO MẬT .4 2.1.1 Giới thiệu tủ đồ bảo mật đặc điểm tủ bảo mật 2.1.2 Ứng dụng tủ đồ bảo mật 2.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÂN TAY 2.2.1 Lịch sử đời nhận dạng vân tay 2.2.2 Hệ thống nhận dạng vân tay 2.2.3 Ứng dụng công nghệ nhận dạng vân tay 2.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID 10 2.3.1 Khái niệm hệ điều hành android 10 2.3.2 Giao diện 11 2.3.3 Ứng dụng 12 2.3.4 Ưu nhược điểm hệ điều hành Android 13 2.4 TỔNG QUAN VỀ FIREBASE 14 2.4.1 Lịch sử khái niệm 14 2.4.2 Các tính 15 2.4.3 Ưu nhược điểm Firebase 17 2.5 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU 18 2.5.1 Chẩn giao tiếp I2C 18 vi 2.5.2 Chuẩn truyền thông UART 20 2.5.3 Chuẩn truyền thông SPI 21 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 22 3.1 GIỚI THIỆU 22 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 22 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 22 3.3 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 23 3.3.1 Khối cảm biến vân tay 23 3.3.2 Vi điều khiển 26 3.3.3 Khối module thời gian thực 28 3.3.4 Khối module wifi 29 3.3.5 Khối điều khiển hiển thị 31 3.3.6 Khối module relay 34 3.3.7 Khóa chốt điện 35 3.3.8 Khối nguồn 36 3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH 40 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 41 4.1 GIỚI THIỆU 41 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG .41 4.2.1 Thi công Board mạch 41 4.2.2 Lắp ráp kiểm tra .42 4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 43 4.3.1 Đóng gói điều khiển 43 4.3.2 Thi công tủ 44 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 49 4.4.1 Lưu đồ giải thuật 49 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 57 4.4.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại, máy tính .58 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 61 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 69 5.1 GIỚI THIỆU 69 5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 69 5.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .70 5.3.1 Thiết kế thi công tủ .70 5.3.2 Phần cứng, giao diện điều khiển 72 vii 5.3.3 App android 78 5.4 NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ 80 5.4.1 Nhận xét 80 5.4.2 Đánh giá 80 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 82 6.1 KẾT LUẬN 82 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC .84 viii LIỆT KÊ HÌNH Hình Trang Hình 2.1 Tủ đồ bảo mật vân tay Hình 2.2 Tủ đồ bảo mật mật mật khóa .5 Hình 2.3 Một số hình ảnh vân tay sử dụng thời xưa .7 Hình 2.4 Cấu trúc hệ thống nhận dạng vân tay Hình 2.5 Thanh tốn mua hàng dấu vân tay Hình 2.6 Máy chấm công 10 Hình 2.7 Khóa cửa bảo mật vân tay .10 Hình 2.8 Logo hệ điều hành Android 11 Hình 2.9 Giao diện thiết bị chạy hệ điều hành Android 11 Hình 2.10 Thanh trạng thái thiết bị chạy hệ điều hành Android 12 Hình 2.11 Kho ứng dụng Google Play Store 13 Hình 2.12 Biểu tượng tảng Firebase 14 Hình 2.13 Cây Json Realtime Database 15 Hình 2.14 Các thiết bị tương tác với Realtime Database .16 Hình 2.15 Xác thực người dùng qua Authentication 17 Hình 2.16 Các thiết bị gửi nhận tin nhắn qua Firebase Cloud Messaging 17 Hình 2.17 Giao diện hiển thị project Firebase 18 Hình 2.18 Bus I2C thiết bị ngoại vi 18 Hình 2.19 Trình tự truyền bit đường truyền 19 Hình 2.20 Truyền thơng UART 20 Hình 2.21 Giao tiếp SPI 21 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống .22 Hình 3.2 Module cảm biến vân tay R305 .23 Hình 3.3 Hình dạng bên ngồi kích thước module R305 24 Hình 3.4 Các chân kết nối module cảm biến vân tây R305 25 Hình 3.5 Sơ đồ kết nối cảm biến vân tay với vi điều khiển 25 Hình 3.6 Board arduino mega 2560 .26 Hình 3.7 Sơ đồ kí hiệu chân arduino mega 2560 .28 Hình 3.8 Mạch thời gian thực RTC I2C DS1307 28 Hình 3.9 Sơ đồ kết nối module DS1307 với vi điều khiển 29 Hình 3.10 Module Wifi NodeMCU ESP8266 29 Hình 3.11 Sơ đồ kết nối module ESP8266 với vi điều khiển .30 Hình 3.12 Màn hình LCD TFT 3.2 Inches 31 Hình 3.13 Shield LCD TFT 3.2 Inches cho Arduino Mega 33 Hình 3.14 Sơ đồ kết nối Shield LCD TFT với vi điều khiển .33 Hình 3.15 Module relay kênh 34 Hình 3.16 Sơ đồ kết nối relay với vi điều khiển 35 Hình 3.17 Khóa chốt điện LY-03 12V 35 Hình 3.18 Nguồn tổ ong 12V-5A 36 Hình 3.19 Mạch ổn áp LM2596 37 Hình 3.20 Mạch chuyển nguồn tự động UPS 12V .37 Hình 3.21 Pin Cell 18650 4200mAh 3.7V 38 Hình 3.22 Mạch chuyển nguồn UPS ổn áp LM2596 39 ix PHỤ LỤC myGLCD.print("GUI DO THANH CONG!", CENTER, 107); myGLCD.print("MO TU", CENTER, 127); myGLCD.setFont(SevenSegNumFont); myGLCD.printNumI(i + 1, CENTER, 147); } // void drawTRANG3_GUIDO() { myGLCD.setColor(255, 255, 255); myGLCD.fillRoundRect (1, 1, 319, 239); myGLCD.setColor(0, 0, 0); myGLCD.setFont(BigFont); myGLCD.setBackColor(255, 255, 255); myGLCD.print("KHONG CON TU TRONG", CENTER, 107); myGLCD.print("HAY QUAY LAI SAU.", CENTER, 127); } // void drawTRANG1_THEMVANTAY() { myGLCD.setColor(255, 255, 255); myGLCD.fillRoundRect (1, 1, 319, 239); myGLCD.setColor(255, 0, 0); myGLCD.fillRoundRect (10, 10, 60, 36); myGLCD.setColor(0, 0, 0); myGLCD.drawRoundRect (10, 10, 60, 36); myGLCD.setFont(BigFont); myGLCD.setBackColor(255, 0, 0); myGLCD.setColor(255, 255, 255); myGLCD.print("