Báo cáo Thiết kế mạch giám sát số lượng xe ra vào bãi đỗ xe quản lí bằng RFID

MỞ ĐẦU Tóm tắt: Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, đặc biệt lĩnh vực điện tử tạo nên động lực thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp khác nhằm phục vụ đáp ứng nhu cầu người sống Con người với trợ giúp máy móc, cơng cụ thơng minh trực tiếp làm việc, hay công việc mà người làm với khả mà việc điều khiển chúng hay chúng làm việc hoàn toàn tự động mang lại lợi ích to lớn, giảm nhẹ tối ưu hóa cơng việc Với tiến đáp ứng nhu cầu người sống đại nói chung phát triển khoa học kỹ thuật nói riêng Đối với sinh viên điện tử việc nghiên cứu, tìm hiểu đặc tính loại cảm biến, nghiên cứu thiết bị giao tiếp thẻ từ RFID thực tế có ý nghĩa thực tế quan trọng Nó khơng trang bị cho kỹ làm việc lĩnh vực điều khiển tự động, điện tử mà giúp theo kịp với phát triển khoa học kĩ thuật ngày tốt nghiệp trường Do vậy, đề tài ĐỒ ÁN em xin tìm hiểu khảo sát đặc tính hệ tự động hóa với đề tài: “Thiết kế mạch giám sát số lượng xe vào bãi đỗ xe” Đây sở để thiết kế hệ thống tự động hóa đơn giản, phức tạp ứng dụng rộng rãi khoa học đời sống Từ khóa: bãi đỗ xe, RFID LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Hoàng Thế Phương người trực tiếp định hướng giảng dạy hướng dẫn em từ môn học hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô trường Công Nghệ Giao Thơng Vận Tải nói chung thầy ngành điện tử nói riêng tận tình giảng dạy trang bị kiến thức bổ ích thời gian học trường Em xin cảm ơn tất bạn bè động viên, góp ý giúp đỡ em nhiều trình học tập thực đồ án Trong trình thực đồ án làm báo cáo đồ án môn học, khó tránh khỏi sai sót mong quý thầy thơng cảm bỏ qua Đồng thời trình độ lý luận kinh nghiệm thực tế hạn chế nên báo cáo thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp q thầy để em tích lũy thêm kinh nghiêm cho thân Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… tháng… năm 2021 Sinh viên thực MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .1 1.1 Lịch sử công nghệ RFID 1.2 Các đặc điểm hệ thống RFID .2 1.2.1 Tần số hoạt động 1.2.2 Phạm vi đọc 1.2.3 Phương pháp ghép nối vật lý 1.3 Các thành phần hệ thống RFID 1.4 Phương thức làm việc RFID 1.5 Các tiêu chuẩn công nghệ 1.5.1 Tiêu chuẩn ANSI 1.5.2 Tiêu chuẩn EPCglobal 1.6 Các ứng dụng RFID 10 1.6.1 RFID việc xử phạt 10 1.6.2 RFID an ninh quốc gia 10 1.6.3 Điều khiển truy nhập 10 1.7 Nhược điểm RFID .11 1.8 Kết luận chương 12 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13 2.1 Vi điều khiển .13 2.1.1 Các tính Atmega8 13 2.1.2 Sơ đồ chân .15 2.1.3 Vào vi điều khiển 16 2.1.4 Bộ Timer/Counter 16 2.1.5 Chuẩn giao tiếp UART (Bộ truyền nhận không đồng bộ) 17 2.2 Bộ RFID RC522 18 2.3 Màn hình hiển thị LCD .19 2.3.1 Mô tả chân LCD 19 2.3.2 Bảng mã HEX .21 2.3.3 Sơ đồ mạch hiển thị LCD 16x2 .22 2.4 Các linh kiện khác 22 2.4.1 LED 22 2.4.2 Điện trở 23 2.4.3 Transistor .25 2.4.4 Nút bấm 27 2.5 Kết luận 29 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 30 3.1 Sơ đồ khối, chức khối 30 3.1.1 Khối nguồn 30 3.1.2 Khối nút bấm 30 3.1.3 Khối xử lý trung tâm .30 3.1.4 Khối cảm biến .30 3.1.5 Khối chấp hành 31 3.1.6 Khối hiển thị 31 3.2 Sơ đồ mạch nguyên lý 31 3.2.1 Khối nguồn 31 3.2.2 Khối nút bấm 32 3.2.3 Khối xử lý trung tâm .32 3.2.4 Khối cảm biến .33 3.2.5 Khối hiển thị 34 3.2.6 Khối chấp hành 34 3.2.7 Nguyên lý toàn mạch .35 3.3 Sơ đồ mạch in .36 3.3.1 Sơ đồ mạch in lớp TOP 36 3.3.2 Sơ đồ mạch in lớp BOTTOM 37 3.3.3 Sơ đồ mạch dạng 3D .38 3.4 Chu trình hoạt động hệ thống 39 3.5 Sản phẩm hoàn thiện 40 3.6 Kết luận chương 40 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 41 PHỤ LỤC 42 DANH MỤC HÌNH Ả Hình 1 Sơ đồ khối hệ thống RFID Hình Hoạt động tag reader RFID Hình Ứng dụng thẻ truy nhâp 11 Y Hình Vi điều khiển Atmega8 13 Hình 2 Sơ đồ chân Atmega8 .15 Hình Module RFID RC522 18 Hình Sơ đồ chân LCD 19 Hình Sơ đồ mạch hiển thị LCD 22 Hình LED 22 Hình Điện trở 23 Hình Vòng màu điện trở 24 Hình 10 Cách mắc điện trở 24 Hình 11 Transistor PNP .25 Hình 12 Cấu tạo transistor 25 Hình 13 Nguyên lý hoạt động Transistor 26 Hình 14 Nút bấm .27 Hình 15 Nút bấm thường 6mm 12mm 28 Hình 16 Nút bấm dán 28 Hình 17 Nút bấm PLC .29 Hình Sơ đồ khối thiết bị 30 Hình Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 31 Hình 3 Sơ đồ nguyên lý khối nút bấm .32 Hình Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm 32 Hình Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến .33 Hình Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị 34 Hình Sơ đồ nguyên lý khối chấp hành 34 Hình Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 35 Hình Sơ đồ mạch in lớp TOP 36 Hình 10 Sơ đồ mạch in lớp BOTTOM 37 Hình 11 Sơ đồ mạch dạng 3D 38 Hình 12 Lưu đồ thuật tốn 39 Hình 13 Hình ảnh sản phẩm 40 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Tóm tắt trình phát triển RFID Bảng Ý nghĩa chân LCD 19 Bảng 2 Bảng mã hex điều khiển LCD .21 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADC Analog-to-Digital Converter Chuyển đổi tín tín hiệu tương tự sang số AREF Analog Reference chân pin mạch arduino ARM Advanced RISC Machine Hãng thiết kế vi xử lý AVR Chip điều khiển hãng Atmel COM Communication port Cổng giao tiếp DC Direct Current Điện chiều EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory Chip nhớ đọc xóa liệu EXT_PW R External Power Nguồn điện bên FSK Frequency Shift Keying Điều chế số theo tần số tín hiệu FTDI Future Technology Devices Intergrated Cơng nghệ thiết bị tích hợp GND Ground Đất (cực âm điện) I2C Inter-Intergrated Circuit Một loại Bus nối tiếp IC Integrated Circuit Chip vi mạch ICSP In-Circuit Serial Programming Lập trình nối tiếp IDE Integrated Development Environment Mơi trường phát triển tích hợp IoT Internet of Things Internet vạn vật ITS Intelligent Transportation System Hệ thống giao thông thông minh LoRa Long Range Radio Sóng radio tầm xa LPWAN Low-power Wide-Area Network Mạng diện rộng công suất thấp OS Operating System Hệ điều hành PWM Pulse Width Modulation Điều chế xung PWR Power Nguồn điện RH Ralative Humidity Độ ẩm tương đối RXD Receive Data Nhận liệu SCL Serial Clock Xung nhịp đồng hồ SDA Serial Data Dữ liệu nối tiếp SRAM Static Random-Access Memory Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh TXD Transmit Data Truyền liệu VCC Voltage Collecter to Collector Điện + cho cực C BJT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lịch sử công nghệ RFID RFID công nghệ việc nhận dạng đối tượng, tương tự mãvạch có nhiều ưu điểm hiệu Hệ thống RFID lần sử dụng vào năm 1940 quân đội sử dụng để phân biệt máy bay máy bay địch Các thẻ RFID đặt máy bay đồng minh thẻ gửi thơng tin nhận dạng máy bay hàm ý “quân đồng minh” truy vấn tín hiệu radar Hệ thống gọi IFF (Identify: Friend or Foe) Sau vòng xoay phát triển RFID lặp lại Năm 1950 thời đại việc khảo sát kỹ thuật RFID theo phát triển sóng radio radar vào năm 1930 1940 Năm 1960 mở đầu cho việc khảo sát RFID năm 1970 Các hoạt động thương mại diễn vào năm 1960 công nghệ cảm biến điểm kiểm tra (checkpoint) tìm vào cuối năm 1960 Các cơng ty phát triển kỹ thuật sử dụng thiết bị giám sát sản phẩm điện tử (EAS) để chống lại việc trộm cắp EAS người ta cho sử dụng rộng rãi thương mại RFID triển khai cách rộng rãi phát triển nhiều dạng khác đặc biệt Mỹ sử dụng việc vận chuyển, kiểm tra nhân với phạm vi nhỏ cho việc giám sát động vật Còn châu âu quan tâm lớn cho hệ thống giám sát động vật khoảng cách ngắn, công nghệp ứng dụng liên quan phát triển rộng rãi Ý, Pháp, Tây Ba Nha, Thổ Nhĩ Kỳ…Đến năm 1990 thập niên quan trọng cho RFID trọng tâm triển khai hệ thống tính cước điện tử Mỹ Hệ thống tính cước điện tử đường cao tốc dduowjjc hình thành giới vào năm 1991 Oklahoma, nơi xe cộ qua điểm tính cước điện tử để nộp phí đường mà khơng bị cản trở trạm tính cước camera theo dõi để cưỡng chế Tập hợp hệ thống tính cước quản lí giao thơng giới thiết lập gần vùng Houston vào năm 1992 Sự quan tâm đến RFID cho ứng dụng châu âu suốt năm 1990 Cả công nghệ viba cảm ứng tìm sử dụng cho việc tính cước, điều khiển truy nhập đa dạng hóa ứng dụng thương mại Bảng 1 Tóm tắt q trình phát triển RFID ... khảo sát RFID năm 1970 Các hoạt động thương mại diễn vào năm 1960 công nghệ cảm biến điểm kiểm tra (checkpoint) tìm vào cuối năm 1960 Các cơng ty phát triển kỹ thuật sử dụng thiết bị giám sát. .. nghệ RFID thí nghiệm phịng thí nghiệm Sự phát triển lí thuyết RFID bắt đầu thử nghiệm ứng dụng trời Sự bùng nổ RFID Kiểm tra gia tăng RFID, thi hành ứng dụng RFID Những xu hướng ứng dụng RFID. .. vấn tín hiệu radar Hệ thống gọi IFF (Identify: Friend or Foe) Sau vịng xoay phát triển RFID lặp lại Năm 1950 thời đại việc khảo sát kỹ thuật RFID theo phát triển sóng radio radar vào năm 1930