Thiết kế mô hình máy dò kim loại

Máy dò kim loại trong sân bay, trường học, công sở, văn phòng chính phủ, nhà tù,.... Giúp ta đảm bảo rằng không ai có thể mang các loại vũ khí vào trong. Các loại máy dò kim loại dân dụng mang lại cho hàng triệu người trên thế giới cơ hội để khám phá những kho báu bị chôn giấu dưới nhiều bãi rác. Từ những nhu cầu sản xuất thực tế và quá trình học tập, nghiên cứu tại trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội. Em mạnh dạn xin đưa ra đề tài thiết kế mô hình máy dò kim loại. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là thiết kế mô hình máy dò kim loại trên cơ thể người trong lĩnh vực giám sát an ninh, dò tìm thiết bị kim loại trên cơ thể người. Mục đích nghiên cứu Để kiểm tra an ninh tại các điểm ra vào trong nhà tù, tòa án và các sân bay để có thể phát hiện vũ khí hay kim loại giấu trên cơ thể của người thăm tù, nhân chứng, hành khách, các nhân viên an ninh cũng có thể sử dụng máy dò kim loại cầm tay để xác định chính xác vị trí vật kim loại trên người và hơn thế nữa giúp em phát triển bản thân, có sự tìm tòi ứng dụng của đề tài vào thực tiễn. Chứng minh khả năng và sự hiểu biết cũng như những kiến thức đã được dậy từ các thầy cô trong nhà trường để hoàn thiện đề tài của mình và giúp ích cho xã hội. Phạm vi nghiên cứu Chính vì vậy đề tài thiết kế máy dò kim loại sẽ đi sâu vào những vấn đề chính sau đây: - Dò kim loại trên cơ thể người. - Dò những kim loại có diện tích và bề mặt tiếp xúc lớn. - Tìm hiểu về vi điều khiển mà trọng tâm là IC AT mega328P trong arduino nano ở phần cứng và tập lệnh. - Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình C, C++, Asembly…. Viết chương trình cho IC AT mega328P. - Tìm hiểu về khối truyền thông dùng modul LC12S.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY DÒ KIM LOẠI CBHD : TS Nguyễn Đắc Hải Sinh Viên : Nguyễn Thị Huệ Mã sinh viên : 1041050142 Hà Nội, năm 2019 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, Ngày … Tháng … Năm… Ng ười nh ận xét Mục Lục DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MƠ HÌNH MÁY DỊ KIM LOẠI .8 1.1 Giới thiệu máy dò kim loại .8 1.2 Ứng dụng máy dò kim loại 1.2.1 Khảo sát địa lý, khảo cổ 1.2.2 Trong ngành công nghiệp sản xuất chế biến 1.2.3 Trong dệt may 1.2.4 Trong xây dựng 10 1.2.5 Giám sát an ninh .11 1.3 Máy dò kim loại sử dụng phổ biến 11 1.3.1 Một số sản phẩm thực tế 11 1.3.2 Vấn đề tồn 13 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 Sơ lược arduino 14 2.1.1 Khái niệm Arduino 14 2.1.2 Lý chọn Arduino 14 2.1.3 Lịch sử 16 2.2 Một số loại arduino thị trường 16 2.2.1 Arduino Uno R3 16 2.2.2 Arduino Pro Mini ( board Arduino nhỏ, sử dụng chip ATmega328 SMD) 18 2.2.3 Arduino Mega 2560 19 2.2.4 Arduino nano ( Nhỏ, tiện lợi, mang tinh hoa Arduino Uno) 19 2.2.4.1 Sơ đồ nguyên lý 20 2.2.4.2 Cổng kết nối với Arduino Nano .22 2.2.4.3 Lập trình cho Arduino Nano 22 2.2.4.4 Giới thiệu cấu trúc phần cứng Atmega328P 22 2.2.4.5 Nhiệm vụ vi điều khiển atmega328p .23 2.2.4.6 Ứng dụng arduino nano 24 2.3 Sơ lược modul lc12s .25 2.3.1 Giới thiệu 25 2.3.2 Tính 25 2.3.3 Giao diện 26 2.3.4 Cài đặt tham số 27 2.4 Kết test modul lc12s 29 2.5 Cách giao tiếp vi điều khiển với modul lc12s 32 CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ MẠCH 33 3.1 Xây dựng sơ đồ khối .33 3.2 Xây dựng lưu đồ thuật toán .34 3.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 36 3.4 Khối nguồn 37 3.5 Khối xử lý trung tâm .38 3.6 Khối dò kim loại 39 3.7 Khối truyền thông 39 3.8 Thiết kế mạch 40 3.8.1 Phần mềm 40 3.8.2 Phần cứng 44 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ 48 4.1 Kết đạt 48 4.2 Kết chưa đạt .50 4.3 Đánh giá 50 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 53 DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ADC: Analog Digital Converter DC: Direct Current USB: Universal Serial Bus ID: Dentification I/O: Input/ output SRAM: Static Random Access Memory EEPROM Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory USART: Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter PWM: Pulse width modulation PCB: Printed circuit board DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Máy dò kim loại cầm tay garret Hình 1.2: Máy dị kim loại th ực phẩm 10 Hình 1.3: Máy dị kim loại dệt may Needlechek 11 Hình 1.4: Máy dò kim loại mặt đất 11 Hình 1.5: Máy dị kim loại MD - 3003B1.[9] .13 Hình 1.6: Smart Sensor AR934.[8] 14 Hình 2.1: Arduino UNO (Fritzing tool) 18 Hình 2.2: Arduino Pro Mini 19 Hình 2.3: Arduino Mega 2560 20 Hình 2.4: Arduino nano 21 Hình 2.5: Sơ đồ khối xử lý trung tâm 22 Hình 2.6: Sơ đồ chân atmega328p 24 Hình 2.7: Xe tăng mini 25 Hình 2.8: Quadroter 25 Hình 2.9: LC12S 26 Hình 2.10: Cấu hình pinLC 27 Hình 2.11: Kết test modul LC12S .31 Hình 2.12: Kết test modul LC12S máy tính 32 Hình 2.13: Kết thí nghiệm truyền nhận LC12S .33 Hình 3.1: Mơ hình hóa hệ thống điều khiển 34 Hình 3.2: Sơ đồ thuật toán 36 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 37 Hình 3.4: Sơ đồ nguồn cung cấp hệ thống 38 Hình 3.5: Sơ đồ khối xử lí trung tâm .39 Hình 3.6: Sơ đồ khối dò kim loại .40 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý khối truyền thông 41 Hình 3.8: Sơ đồ mạch in 42 Hình 3.9: Mạch in vừa in 45 Hình 3.10: Mạch in hồn chỉnh 46 Hình 3.11: Mạch thiết kế 47 Hình 3.12: Mơ hình hồn chỉnh 48 Hình 3.13: Khi bật nguồn 50 Hình 3.14: Bắt đầu dị kim loại có kết máy tính 51 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Một vài thông số Arduino nano 22 Bảng 2.2: Ngõ module 26 Bảng 2.3: Thông số.[2]_(trang 5) 27 Bảng 2.4: Thông số nguồn RF.[2]_(trang 6) 29 Bảng 2.5: Thông số tốc độ truyền 29 LỜI CAM ĐOAN Để hoàn thành đề tài em có tham khảo số tài liệu liên quan đến hệ thống thiết kế mơ hình máy dị kim loại Em xin cam đoan đồ án em th ực hiện, s ố liệu k ết nghiên cứu đề tài trung th ực Mọi giúp đỡ cho báo cáo cảm ơn thông tin trích dẫn báo cáo ghi nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, tháng năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Thị Huệ LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, lời em xin cảm ơn chân thành đến toàn thể thầy cô trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội thầy cô khoa Điện Tử, môn vi điều ển nói riêng, người tận tình hướng dẫn, dạy dỗ trang bị cho em nh ững kiến thức bổ ích bốn năm vừa qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Đắc Hải hướng dẫn cho em kiến th ức, kỹ cần có đ ể hồn thành đề tài nghiên cứu Sau em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, cổ vũ đóng góp ý kiến q trình h ọc t ập, nghiên c ứu trình làm đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên trình nghiên cứu đề tài, kiến th ức chun ngành cịn hạn chế nên em cịn nhiều thiếu sót tìm hi ểu, đánh giá trình bày đề tài Rất mong nhận quan tâm, góp ý thầy cô giảng viên môn để đề tài em đ ược d ầy đ ủ hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! 43 Serial.print(0x00); Serial.print(0x00); Serial.print(0x00); Serial.print(0x12); Serial.print(0x00); Serial.print(0x06); _1(set); delay(500); } void loop() { if(R(kim_loai)==1) Serial.println("ok"); //gui toi module thu ket noi voi may tinh thong diep ok bao hieu la phat hien thay kim loai delay(300); } 44 3.8.2 Phần cứng Mạch in thực tế Hình 3.9: Mạch in vừa in 45 Hình 3.10: Mạch in hồn chỉnh 46 Mạch thiết kế Hình 3.11: Mạch thiết kế 47 Hình 3.12: Mơ hình hồn chỉnh 48 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ 4.1 Kết đạt - Thiết kế mơ hình hồn thành phần khí máy dị kim loại dò thể người - Hiểu sâu arduino họ arduino vi ều khiển atmega328P mạch arduino nano - Sử dụng thiết bị kết nối LC12S để giao tiếp với máy tính - Dùng máy dị kim loại để áp dụng vào sống hàng ngày nh tìm chìa khóa nhà, tìm đồ trang sức - Lắp ráp mạch theo yêu cầu đảm bảo tính kỹ thu ật tính thẩm mỹ Kết test 49 Hình 3.13: Khi bật nguồn 50 Hình 3.14: Bắt đầu dị kim loại có kết máy tính 4.2 Kết chưa đạt - Khả nhận biết kim loại không nhạy bén - Phần khí chưa đẹp ngồi thị trường 4.3 Đánh giá - Phát tất loại vật kim loại Độ nhạy thiết lập mức tối ưu Độ bền cao Kiểu dáng nhỏ gọn Thuận tiện mang theo người 51 KẾT LUẬN Ưu điểm, nhược điểm sản phẩm  Ưu điểm  Chuông báo to, rõ  Trọng lượng nhẹ dễ cầm tay  Chi phí đầu tư thấp  Mơ hình chắn, đảm bảo hình dáng lẫn kết cấu  Nhược điểm  Không chịu va đập mạnh  Nguồn pin dự phịng hay phải sạc nhiều lần Hướng phát triển đề tài  Nghiên cứu, tích hợp thêm nhiều tính khác như: quét kim loại nhỏ, nguồn pin đủ dùng sạc nhiều lần, thay đổi chế độ còi kêu thành chế độ rung  Thiết kê mơ hình, nhỏ, gọn, nhẹ, đẹp tiện lợi 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO GIÁO TRÌNH THAM KHẢO [1] Jorge R Castro, Building A Home Security System With Arduino, (2015) [2] H-2 Tecnik, LC12S Datasheet, (9/2017) [3] Bách khoa toàn thư mở Wikipedia, Arduino, (21/12/2018) WEBGSITE THAM KHẢO [4] https://www.arduino.cc/en/guide/introduction# [5]https://drive.google.com/file/d/0BwJmY0TV86JwSmdtYXNPUG x6azA/view [6] http://arduino.vn/bai-viet/273-arduino-nano-nho-tien-loi- mang-tren-minh-tinh-hoa-cua- arduino-uno _ [7] https://linhkienbandan.com/shop/atmega328-vi-dieu-khien-8bit/ [8] https://shoponlinegiagoc.com/shop/may-do-kim-loai/may-dokim-loai-cam-tay/may-do-kim-loai-cam-tay-smart-sensor-ar934/? gclid=Cjw [9] https://nguonmay.com/may-do-kim-loai-an-ninh-cam-tay-giare-id348.html 53 PHỤ LỤC Code arduino #define _1(a) digitalWrite(a, HIGH) #define _0(a) digitalWrite(a, LOW) #define _clear lcd.clear() #define R(a) digitalRead(a) #define set #define kim_loai 11 void setup() { pinMode(set, OUTPUT); pinMode(kim_loai, INPUT); Serial.begin(9600); _0(set); //cau hinh ID,mang cho module LC12S /* * Host sending: 0xaa + 0x5a + module(self) ID + network ID (ID must be the same) + 0x00(RF transmit power) + 0x00(serial port rate) + 0x00( RF channel selection) + 0x00 + 0x00 + 0x12 (byte length) + 0x00 (check sume byte) */ Serial.print(0xAA); Serial.print(0x5A); Serial.print(0x22); Serial.print(0x33); 54 Serial.print(0x11); Serial.print(0x22); Serial.print(0x00); Serial.print(0x00); Serial.print(0x00); Serial.print(0x04); Serial.print(0x00); Serial.print(0x64); Serial.print(0x00); Serial.print(0x00); Serial.print(0x00); Serial.print(0x12); Serial.print(0x00); Serial.print(0x06); _1(set); delay(500); } void loop() { if(R(kim_loai)==1) Serial.println("ok"); //gui toi module thu ket noi voi may tinh thong diep ok bao hieu la phat hien thay kim loai delay(300); } Code Visual Studio using System; 55 using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using System.Windows.Forms; namespace WindowsFormsApp1 { public partial class Form1 : Form { string temp = ""; public Form1() { InitializeComponent(); } private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { serialPort1.PortName = textBox1.Text; serialPort1.Open(); if (serialPort1.IsOpen) { MessageBox.Show("Đã kết nối v ới " + textBox1.Text); textBox1.BackColor = Color.LightGreen; } else 56 { MessageBox.Show("Kết nối không thành công t ới " + textBox1.Text); textBox1.BackColor = Color.White; } } private void button4_Click(object sender, EventArgs e) { textBox3.Text = ""; } Action data2; private void serialPort1_DataReceived(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e) { data2 = hien_thi; this.BeginInvoke(data2, serialPort1.ReadExisting()); } private void hien_thi(string dat) { temp += dat; if (temp == "ok") { textBox3.Text += "Phát Hiện " + DateTime.Now + "\r\n"; 57 temp = ""; } } private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { } } } ... 25 Hình 2. 8: Quadroter 25 Hình 2. 9: LC12S 26 Hình 2. 10: Cấu hình pinLC 27 Hình 2. 11: Kết test modul LC12S .31 Hình 2. 12: Kết test modul LC12S máy. .. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Máy dị kim loại cầm tay garret Hình 1 .2: Máy dò kim loại th ực phẩm 10 Hình 1.3: Máy dị kim loại dệt may Needlechek 11 Hình 1.4: Máy dị kim loại mặt... .22 2. 2.4.3 Lập trình cho Arduino Nano 22 2. 2.4.4 Giới thiệu cấu trúc phần cứng Atmega 328 P 22 2. 2.4.5 Nhiệm vụ vi điều khiển atmega 328 p .23 2. 2.4.6 Ứng dụng arduino nano 24 2. 3