Nghiên cứu thiết kế mô hình thẻ nhận diện RFID để đóng mở cửa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH BỘ MƠN KỸ THUẬT ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Giáo viên hướng dẫn : ThS Đinh Hải Lĩnh : KS Nguyễn Thành Trung Sinh viên thực : Nguyễn Hữu Huy Mã sinh viên : 1451081709 Lớp : K59 - CĐT Khóa : 2014 - 2018 Hà Nội - 2018 NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN LỜI N I ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật Đặc biệt lĩnh vực tự động hóa tạo nên động lực thức đẩy phát triển ngành công nghiệp khác nhằm phục vụ đáp ứng nhu cầu người sống Với tiến đáp ứng nhu cầu người sống đại nói chung phát triển khoa học kỹ thuật nói riêng Đối với sinh viên c điện t việc nghiên cứu, tìm hiểu đặc tính cơng nghệ “Nghiên cứu, thiết kế mơ hình thẻ nhận diện on m ”có ý nghĩa thực tế quan trọng Nó khơng trang bị cho kỹ làm việc lĩnh vực điều khiển tự động, điện t mà giúp theo kịp với phát triển khoa học kĩ thuật ngày có ích h n cho cơng việc học tập sau này.Do sinh viên lựa chọn đề tài ” Nghiên cứu, thiết kế mơ hình thẻ nhận diện on m ” Xây Sinh viên xin chân thành cảm n thầy cô, đặc biệt ThS.Đinh Hải Lĩnh KS Nguyễn Thành Trung hướng dẫn tận tình truyền đạt nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu vi điều khiển Arduino, với hỗ trợ tiến hành thiết kế mơ hình nhận diện thẻ RFID để đóng /mở c a n n n m Sinh viên thực n M CL C PHẦN 1: TỔNG QUAN VẤ Ề NGHIÊN C U 1A Tình hình nghiên cứu n ồi n ớc 1A Tình hình nghiên cứu tron n ớc 1A Mục tiêu củ ề tài 2A Nội dung nghiên cứu 2A Đối t ợng nghiên cứu 3A Ph n pháp n hiên ứu 3A PHẦ Ổ Ề 1.1Khái niệm công nghệ RFID 1.2 u tru 1.3 Thẻ u mot h thon (T ) 1.3.1 un l ợn ủ thẻ 1.3.2 thành phần ủ thẻ 1.3.3 Hình dạn kí h th thẻ 1.3.4 Tần số hoạt ộn 1.4 Ph n thức làm việc RFID 1.4.1 Modulated backscatter 1.4.2 Kiểu máy phát 1.5 Các ứng dụng RFID 1.6 Hệ thống RFID 1.7 Ưu, nh ợ iểm hệ thống RFID Ấ 10 2.1 Các yêu cầu kĩ thuật 10 2.2 Thi t k kh 10 2.2.1 hon ph n m m thi t k 2.2.2 hon v t li u 11 2.2.3 Thiết kế 10 khí mơ hình ửa 11 2.3 Thi t k bo i u n 12 2.3.1 2.3.2 u tru h thon 12 th nh ph n u h thon i u n 12 2.3.3 Thi t k m h i u n 12 X 3.1 Ầ Ề 29 u thuật toán 29 3.2 Lựa chọn phần mềm viết h n trình 29 3.2.1 Lựa chọn phần mềm 29 3.2.2 b ớc thực lập trình 30 37 4.1 Lắp ặt 37 4.2 Chạy thực nghiệm 40 K T LU N 42 NH M C C C H NH V Hình 1.1 Hệ thốn Hình 1.2: S khối hip PU tron thẻ Hình 1.3: Một số hình dạn ủ thẻ Hình 1.4: hế truyền tr ờng gần, tr ờng xa thẻ reader Hình 1.5: hế truyền thông Modulation Backscatter thẻ thụ ộng Hình 1.6: hế truyền kiểu máy phát thẻ tích cực Hình 2.1: i o di n l m vi ti 11 Hình 2.2: Mo h nh v 11 Hình 2.3: Mo h nh th t 12 Hình 2.4: S cấu trúc iều khiển hệ thốn Hình 2.5: S khối biến ổi iện áp 14 Hình 2.6: Mạch hạ áp chỉnh l u Hình 2.7: S ón mở cửa 13 u 14 nguyên lý mạch ổn ịnh iện cho iều khiển 15 Hình 2.8: Arduino Uno R3 16 Hình 2.9: Chip Atmega328 18 Hình 2.10: Màn hình LCD 16X2 20 Hình 2.11: S kết nối chân LCD 1602 với nguồn mạ h iều khiển 20 Hình 2.12: S nguyên lý khối hiển thị dùng LCD 1602 22 Hình 2.13: Module RFID-RC522 23 Hình 2.14: Chân kết nối RC522 23 Hình 2.15: Modul I2C 24 Hình 2.16: Cấu tạo ộn b Hình 2.17: Cấu tạo củ lo iện ộng 25 Hình 2.18: S 25 nguyên lý hệ thống loa báo 25 Hình 2.19: o b o 26 Hình 2.20: i o di n l m vi H nh 2.21: S ltium 26 o n uy n ly 27 Hình 2.22: Mạch in 28 Hình 2.23: H n m h in 28 Hình 2.24: Mạ h in ho n thi n 28 Hình 3.1: u thuật tốn ón mở cửa RFID 29 Hình 3.2: Giao diện Arduino IDE 30 Hình 3.3: Kết nối rduino với máy tính 32 Hình 3.4: Tìm kiếm vi M n r bằn sổ un 33 Hình 3.5: i o diện Hình 3.6: Kiểm tr vi M n r 33 ổn kết nối rduino 34 Hình 3.7: Vị trí ủ phần mềm rduino 34 Hình 3.8: họn loại mạ h ruino phần mềm 35 Hình 3.9: họn ổn làm việ ho rduino 35 Hình 3.10: h xá nhận ổn làm việ phần mềm 36 Hình 3.11: họn h nạp hip 36 H nh4.1: n rduinoUno v o m h in 37 Hình4.2: Lắp ặt khối on b 37 Hình 4.3: Lắp ặt khối RFID 38 Hình 4.4: Lắp ặt khối LC 38 Hình 4.5: Lắp ặt khối lo b o 39 Hình 4.6: Lắp ặt hồn thiện mơ hình 39 Hình 4.7: Mơ hình h qt thẻ 40 Hình 4.8: Mo h nh qu t un th 40 Hình 4.9: Mơ hình qt sai thẻ 40 NH M C C C ẢNG Bản 1.1: Khoản tần số Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật Arduino Uno R3 16 Bảng 2.2: Chứ năn hân LCD 1602 21 GVHD : ThS.Đinh Hải Lĩnh KS Nguyễn Thành Trung SV: Nguyễn Hữu Huy Hình 3.4: Tìm kiếm Device Manager cửa sổ Run S u ó bấm Ent r, sổ Device Manager lên: Hình 3.5: Giao diện Device Manager Mở mụ Ports (COM & LPT), t thấy ổn nối 33 OM rduino Uno n kết Hình 3.6: Kiểm tra cổng kết nối Arduino ổn kết nối ây OM3 Thôn th ờn , tron nhữn lần kết nối tiếp th o, Windows sử dụn lại ổn thêm th o tá tìm ổn OM3 ể kết nối nên t khôn OM nữ  Khởi động Arduino IDE: Hình 3.7: Vị trí phần mềm Arduino  Cấu hình phiên làm việc cho Arduino IDE: Vào menu Tools Board họn Arduino Uno 34 ần thự Hình 3.8: Chọn loại mạch Aruino phần mềm Vào menu Tools Serial Port họn ổn rduino n kết nối với máy tính: Hình 3.9: Chọn cổng làm việc cho Arduino Xá nhận ổn OM ủ rduino E ó d ới ùn bên phải sổ làm việ : 35 Hình 3.10: Cách xác nhận cổng làm việc phần mềm Vào menu Tools Programmer họn AVR ISP: Hình 3.11: Chọn cách nạp Chip  Mở nạp mã nguồn chư ng trình: Mở h tải h n trình iều khiển (Phụ lụ 1) s u óbấm tổ hợp phím Ctrl + U ể n trình lên mạ h Arduino Uno R3 Arduino ó dịn E xá nhận nạp thành ôn hữ “Done uplo din ” Một số lỗi khơng nạp chư ng trình ta nên kiểm tra cổng COM máy tính xem cài đặt chưa khơng chọn tên cổng Ngồi cịn chip Atmega328 bị treo ta nên nạp thông qua chuẩn SPI 36 : N 4.1 Lắp đặt Sau thiết kế thành công ta tiến hành lắp ráp khối để hoàn thiện mo h nh th nh n di n th on m th o tr nh t s u: Bước 1: Gắn Arduino Uno R3 vào mạch in,cố định mạch in Hình4.1: G n ArduinoUno R3 vào mạch in Bước 2: Gắn động c Servo vào mạch in Hình4.2: L p đặt khối động bước 37 Bước 3: Gắn Mudule RFID vào mạch in Hình 4.3 ắp đặt kh i RFID Bước 4: Gắn hình LCD vào mạch in Hình 4.4: L p đặt khối LC 38 Bước 5: Gắn loa báo vào mạch in Hình 4.5 ắp đặt kh i loa báo Bước 6: Cố định khối vào phần c khí Hình 4.6:Lắp đặt hồn thi n mơ hình 39 4.2Chạy thực nghiệm Bước 1: Cấp nguồn cho mơ hình Hình 4.7: Mơ hình chưa qt thẻ Bước 2: quét thẻ mở c a  Thẻ đúng: Hình 4.8: Mơ hình qt đ ng thẻ 40  Thẻ sai: Hình 4.9: Mơ hình qt sai thẻ 41 K T LUẬN Trải qua thời gian tìm hiểu nghiên cứu, xây dựng ý tưởng bắt tay thi cơng Sinh viên hồn thành đề tài “N hi n th on m u, thi t k mo h nh th nh n di n ” Mơ hình thiết kế chế tạo vật liệu Alu, vận hành tảng điều khiển động c bước cách s dụng Arduino x lý phân tích tín hiệuvà chuyển đến c cấu chấp hành Chế tạo thành cơng mơ hình nhận diện RFID để đóng/mở c a chạy th nghiệm phịng thí nghiện kỹ thuật điện tự động hóa khoa c điện cơng trình Kết mơ hình vận hành theo yêu cầu Trong thời gian tới, bên cạnh việc khắc phục tồn đề tài, em hi vọng ứng dụng cơng nghệ RFID việc thiết kế khóa bảo mật, thư ng mại hóa ứng dụng đời sống hàng ngày khơng đ n mơ hình 42 TÀI LIỆU TH M KHẢO Nguyễn Khánh An - Trư ng Quốc Dũng (2009), p sử dụn côn n ên v ế kế Mod le ệ RFID, NXB ĐH SPKT TPHCM Nguyễn Thanh Thủy, p môn lâp Phạm Quang Huy - Lê Cách Trung, học kỹ thuật 4.http://www.Arduino.com 5.http://www.dientuvietnam.net/forums n C, NXB khoa học kỹ thuậtĐH BKHN p n đ ề k ển v d no, NXB khoa PHỤ LỤC C n n đ ề k ển mô n cửa #include #include #include #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); #define SS_PIN 10 #define RST_PIN Servo myservo; RFID rfid(SS_PIN, RST_PIN); unsigned char reading_card[4]; // Mảng đọc mã card unsigned char master[4] = { 29, 172, 66, 233 }; // Mã Card phù hợp để mở cửa unsigned char i, j; void setup() { pinMode(2,OUTPUT);// LOA digitalWrite(2,LOW);// LOA myservo.attach(3); Serial.begin(9600); lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.print(" NGUYEN HUU HUY"); lcd.setCursor(3,1); lcd.print("141081906"); delay(2000); lcd.clear(); SPI.begin(); rfid.init(); myservo.write(30); } void loop() { lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" NGUYEN HUU HUY"); lcd.setCursor(3,1); lcd.print("141081906"); if (rfid.isCard()) { if (rfid.readCardSerial()) { for (i = 0; i < 4; i++) { reading_card[i] = rfid.serNum[i]; Serial.print(rfid.serNum[i] < 0x10 ? " 0" : " "); Serial.print(rfid.serNum[i]); } Serial.println(); //verification for (i = 0; i < 4; i++) { if (reading_card[i] != master[i]) { break; } } } if (i == 4) {lcd.clear(); lcd.setCursor(1,1); lcd.print(reading_card[0]); lcd.print("-"); lcd.print(reading_card[1]); lcd.print("-"); lcd.print(reading_card[2]); lcd.print("-"); lcd.print(reading_card[3]); lcd.setCursor(4,0); lcd.print("MOI VAO!"); digitalWrite(2,HIGH);// LOA delay(50); digitalWrite(2,LOW); delay(50); digitalWrite(2,HIGH);// LOA delay(50); digitalWrite(2,LOW); delay(50); digitalWrite(2,HIGH);// LOA delay(50); digitalWrite(2,LOW);// LOA myservo.write(180); // đóng cửa delay(5000); myservo.write(30); delay(1000); lcd.clear(); } if (i != ) { lcd.clear(); lcd.setCursor(1,1); lcd.print(reading_card[0]); lcd.print("-"); lcd.print(reading_card[1]); lcd.print("-"); lcd.print(reading_card[2]); lcd.print("-"); lcd.print(reading_card[3]); lcd.setCursor(3,0); // lcd.print("SAI MA!!!"); digitalWrite(2,HIGH);// LOA delay(2000); digitalWrite(2,LOW);// LOA lcd.clear(); } } rfid.halt(); } } ... tron Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu kiến thức tổng quan hệ thống RFID 2A on m - Thiết kế c khí viết chư ng trình mơ hình nhân diện thẻ RFID để đóng mở c a Đối tượng nghiên cứu Thẻ ê ứu - Phân... hành thiết kế mơ hình nhận diện thẻ RFID để đóng /mở c a n n n m Sinh viên thực n M CL C PHẦN 1: TỔNG QUAN VẤ Ề NGHIÊN C U 1A Tình hình nghiên cứu n ồi n ớc 1A Tình hình nghiên. .. Catia: Hình 2.2 Mơ hình v 3D 11  Mơ hình thực tế: Hình 2.3 Mơ hình thực tế 2.3 ộ 2.3.1 C u tr c h th ng Để thực thiết kế chế tạo hệ thống đóng mở c a tự động s dụng công nghệ RFID em đưa s đồ thiết