(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế bãi giữ xe ứng dụng công nghệ nhận dạng dấu vân tay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ BÃI GIỮ XE ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG DẤU VÂN TAY GVHD: ThS ĐẬU TRỌNG HIỂN SVTH: NGUYỄN NHẬT MINH MSSV: 11141132 SVTH: DƯƠNG LÂM DUY MSSV: 11141269 SKL003882 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 07 năm 2015 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Nhật Minh Họ tên sinh viên: Dương Lâm Duy Giảng viên hướng dẫn: ThS Đậu Trọng Hiển Ngày nhận đề tài: 20/3/2015 MSSV: 11141132 MSSV: 11141269 ĐT: 0983 712 862 Ngày nộp đề tài: 20/7/2015 Tên đề tài: THIẾT KẾ BÃI GIỮ XE ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG DẤU VÂN TAY Các số liệu, tài liệu ban đầu:  Các giáo trình lập trình C#, lập trình Arduino Nội dung thực đề tài:  Tìm hiểu, nghiên cứu Kit Arduino UNO R3, module cảm biến vân tay R305  Thiết kế, xây dựng hệ thống giữ xe ứng dụng công nghệ nhận dạng dấu vân tay Sản phẩm:  Thiết kế máy quét vân tay  Thiết kế phần mềm quản lý xe ra/vào TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MSSV: 11141132 Họ tên Sinh viên: Nguyễn Nhật Minh MSSV: 11141269 Họ tên Sinh viên: Dương Lâm Duy Ngành: CNKT Điện Tử, Truyền Thông Tên đề tài: THIẾT KẾ BÃI GIỮ XE ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG DẤU VÂN TAY Họ tên Giáo viên hướng dẫn: ThS Đậu Trọng Hiển NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MSSV: 11141132 Họ tên Sinh viên: Nguyễn Nhật Minh MSSV: 11141269 Họ tên Sinh viên: Dương Lâm Duy Ngành: CNKT Điện Tử, Truyền Thông Tên đề tài: THIẾT KẾ BÃI GIỮ XE ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG DẤU VÂN TAY Họ tên Giáo viên phản biện 1: ThS Nguyễn Ngô Lâm Họ tên Giáo viên phản biện 2: TS Võ Minh Huân NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Người thực báo cáo xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Đậu Trọng Hiển tận tình giúp đỡ, bảo, hướng dẫn người thực báo cáo thực suốt trình thực đề tài Trong thời gian làm việc với thầy, người thực báo cáo tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu thầy điều cần thiết cho người thực báo cáo trình học tập công tác sau Đồng thời người thực báo cáo xin cảm ơn thầy cô Khoa Điện Điện Tử tạo điều kiện, cung cấp cho người thực báo cáo kiến thức bản, cần thiết để người thực báo cáo có điều kiện đủ kiến thức để thực trình nghiên cứu Đồng thời, người thực báo cáo xin cảm ơn thành viên lớp 11141CLDT1 có ý kiến đóng góp, bổ sung, giúp người thực báo cáo hoàn thành tốt đề tài Ngoài ra, người thực báo cáo nhận sự bảo anh (chị) trước Các anh (chị) hướng dẫn giới thiệu tài liệu tham khảo thêm việc thực nghiên cứu Trân trọng Nhóm thực đồ án Dương Lâm Duy Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Nguyễn Nhật Minh Trang iv TÓM TẮT Trong thời đại kỷ 21, với sự phát triển nhảy vọt trình độ khoa học kỹ thuật, người tạo nên phát triển nhiều cơng trình khoa học mang tính tầm cỡ Với sự thay dần máy móc cho người nhiệm vụ mang tính xác tập trung cao kết đạt hoàn toàn tin cậy đánh giá cao Điều thực sự có ý nghĩa to lớn góp phần tăng thêm giá trị chất lựợng sống Trong đồ án tốt nghiệp này, xây dựng hệ thống giữ xe ứng dụng công nghệ nhận dạng dấu vân tay khơng nằm ngồi ý nghĩa Đây đề tài ứng dụng thú vị mà nhiều nhà khoa học đã, không ngừng nghiên cứu nhu cầu thực tiễn đa dạng phương pháp tiếp cận Trong đề tài trình bày vấn đề liên quan tới kiến thức tảng xây dựng nên đồ án Người thực báo cáo sử dụng cơng cụ Visual C#.NET để lập trình cho phần mềm mơi trường lập trình Arduino IDE để lập trình cho phần cứng Ngồi người thực báo cáo quan sát trực tiếp số hệ thống giữ xe thông minh để tham khảo thực đề tài Hệ thống giữ xe ứng dụng công nghệ nhận dạng dấu vân tay hệ thống kết hợp kỹ thuật nhận dạng dấu vân tay nhận dạng bán tự động qua camera quan sát Trải qua khoảng thời gian nghiên cứu thực hiện, người thực báo cáo xây dựng hệ thống giữ xe ứng dụng công nghệ nhận dạng dấu vân tay với nguyên tắc hoạt động sau: Khi xe vào - ra: Hệ thống nhận dạng so khớp biển số (bán tự động), quét so khớp mã vân tay (tự động), đồng thời nhân viên đối chiếu hình ảnh người gửi xe biển số xe lưu hệ thống với hình ảnh Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Bố cục đồ án Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Kit Arduino Uno R3 2.1.1 Lịch sử đời Arduino 2.1.2 Các loại board mạch Arduino 2.1.3 Một số ứng dụng bật Board Arduino 2.1.4 Tổng quan Kit Arduino Uno R3 2.1.4.1 Thông số Arduino Uno R3 2.1.4.2 Cấu tạ 2.1.4.3 Vi điề 2.1.4.3.1 Vi điều khiển ATmega328 2.1.4.3.2 Các thông số Atmega 328 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 2.1.4.3.3 2.1.4.4 Năng lượng chân lượng 2.1.4.4.1 2.1.4.4.2 Các chân lượng Arduino Uno R3 2.1.4.5 2.1.4.6 2.1.4.7 Cấu trúc phần mềm lập trình cho Arduino 2.1.4.7.1 Download cài cài đặt Arduino IDE 2.1.4.7.2 Lập trình cho Arduino 2.2 Module cảm biến vân tay R305 2.2.1 Giớ 2.2.1.1 2.2.1.2 Kết nối với vi điều khiển 2.2.1.3 Các thông số kỹ thuật 2.2.2 2.2.3 Giao tiếp với vi điều khiển thông qua UART 2.2.4 Giao thức truyền gói liệu 2.3 Chuẩn truyền liệu 2.4 Giao tiếp máy tính sở liệu 2.4.1 Giao tiếp máy tính 2.4.1.1 Giới thiệu chuẩn giao tiếp USB 2.4.1.2 Mơ hình Bus USB 2.4.1.3 2.4.1.4 Giao diện vật lý Bus USB 2.4.1.5 2.4.2 Hệ quản trị sở liệu Microsoft Access 2.4.2.1 Định nghĩa HQT CSDL 2.4.2.2 Cơ sở liệu (Database) 2.4.2.2.1 2.4.2.2.2 Các loại mô hình CSDL 2.4.2.2.2.1 Mơ hình CSDL mức khái niệm 2.4.2.2.2.2 Mơ hình CSDL mức thể Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Ngu 2.4.2.3 Phần mềm Microsoft Access 2.4.2.3.1 2.4.2.3.2 Các đối tượng Micosoft Access 2.4.2.3.3 Định nghĩa số thuật ngữ 2.4.3 Công cụ sử dụng 2.4.3.1 Microsoft Visual Studio 2013 2.4.3.2 2.4.3.3 2.4.3.3.1 2.4.3.3.2 Chương CÔNG NGHỆ SINH TRẮC HỌC TRONG NHẬN DẠNG DẤU VÂN TAY 41 3.1 Công nghệ sinh trắc học 3.2 Công nghệ sinh trắc học nhận dạng dấu vân tay 3.2.1 Lý chọn dấu vân tay 3.2.2 Lịch sử công nghệ vân tay 3.2.3 Nguyên lý hoạt đ 3.2.3.1 3.2.3.2 3.2.4 Ứng dụng Chương THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4.1 Sơ đồ khối hệ thống 4.1.1 Yêu cầu hệ thống 4.1.2 Sơ đồ khối chức khối 4.1.2.1 4.1.2.2 4.1.3 Hoạt động hệ thống 4.1.4 Tính hệ thống 4.1.5 Lợi ích hệ thống 4.1.6 Cấu hình hệ thống 4.2 Thiết kế, tính tốn hệ thống Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 4.2.1 Khối 1: Xử lý trung tâm 4.2.1.1 P 4.2.1.1.1 4.2.1.1.1.1 4.2.1.1.1.2 4.2.1.1.1.3 4.2.1.1.2 4.2.2 Khối 2: Module cảm biến vân tay R305 4.2.3 Khối 3: LED đơn 4.2.3.1 P 4.2.3.2 T 4.2.4 K 4.2.5 Giao tiếp máy tính 4.2.5.1 Y 4.2.5.2 P 4.2.5.2.1 4.2.5.2.2 4.2.5.3 Thiết kế giao diện chủa chương trình 4.2.5.4 Thiết kế mơ hình CSDL (Microsoft Access) 4.2.5.4.1 4.2.5.4.2 4.2.5.4.3 4.2.5.4.4 4.2.5.4.5 4.2.5.4.6 4.2.6 Mơ hình triển khai thực tế Chương KẾT QUẢ 5.1 Kết nghiên cứu 5.1.1 5.1.2 Kết phần mềm 5.1.2.1 Chức đăng nhập Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp K Chương 5: Kết Khi khởi động chương trình tự động kết nối tới CSDL, giao diện đăng nhập Người dùng nhập tên đăng nhập, sau điền mật ấn Đăng nhập chương trình kiểm tra mật Nếu đăng nhập thành cơng chương trình cho phép đăng nhập vào giao diện Tên đăng nhập mật đăng ký tương ứng với nhân viên khác 5.1.2.2 Chức (Quản lý xe ra/vào) Chức ghi danh: Hình 5.5: Giao diện chức (Ghi danh) Ở giao diện ghi danh chương trình cho phép lấy ID tự động sau nhấn nút OK để gửi mã cho máy quết vân tay thực hiện, sau lấy mẫu thành cơng tồn thơng tin khách hàng như: hình ảnh mặt trước, biển số xe, thời gian vào, loại xe,… lưu vào CSDL Ngoài giao diện có chức chọn thời gian giữ xe ngày đêm để tính tiền cho hợp lý Chế độ kiểm tra: Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 72 Chương 5: Kết Hình 5.6: Giao diện chức (Kiểm tra) Ở chế độ kiểm tra ta nhấn nút Kiểm tra máy quét vân tay tự động bật cho phép ta quét vân tay, mẫu vân tay trùng khớp có hệ thống loa thông báo đồng thời thông tin khách hàng lúc vào kèm theo số tiền phải tốn Quy trình thực tuần hồn, ta muốn dừng kiểm tra nhấn nút Dừng KT chương trình lại chế độ ghi danh Hình ảnh lúc vào cho phép nhân viên trực đối chiếu so sánh Ngồi ra, giao diện cịn có menu chức tương ứng:  File Thốt: chương trình chạy thoát - Lưu trữ: lưu trữ liệu đuoiạng file Excel  Công cụ - Camera: Form camera - Tìm kiếm: Form tìm kiếm  Quyền Admin - Xóa liệu: Form xóa liệu - Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 73 Chương 5: Kết Doanh thu: Form doanh thu - Thống kê: Form thống kê - Quản lý tiền xe: Form quản lý giá xe - Chấm công: Form chấm công  Danh sách nhân viên: Form danh sách nhân viên  Thông tin - Tác giả: Form tác giả - Hướng dẫn: Form hướng dẫn - 5.1.2.3 Chức tìm kiếm Hình 5.7: Giao diện chức tìm kiếm Chức tìm kiếm cho phép ta tìm kiếm thơng tin khách hàng số ID khách hàng lấy trước trường hợp không kiểm tra vân tay khách hàng nhiều nguyên nhân khách quan khác Khi tìm kiếm thành cơng, tồn thơng tin khách hàng Nút Thêm cho phép ta thêm thông tin cách thủ công vào CSDL tình trạng lấy xe, thời gian ra, … Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 74 Chương 5: Kết 5.1.2.4 Giao diện chức tính doanh thu Hình 5.8: Giao diện chức tính doanh thu Chức tính doanh thu cho phép tính tổng số lượt xe ngày, đồng thời tính tổng doanh thu ngày dựa vào số lượng xe 5.1.2.5 Giao diện chức thống kê Hình 5.9: Giao diện chức thống kê Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 75 Chương 5: Kết Có chức thống kê: thống kê theo doanh thu (đồng), số lượng lượt xe Kết hiển thị theo biểu đồ cột Muốn thống kê chế độ ta phải nhấn nút Xóa liệu để xóa biểu đồ trước 5.1.2.6 Giao diện chức quản lý giá giữ xe Hình 5.10: Giao diện chức quản lý giá giữ xe Chức quản lý giá giữ xe cho phép sửa, thêm loại xe, giá giữ xe ngày, đêm Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 76 Chương 5: Kết 5.1.2.7 Giao diện chức chấm công nhân viên Hình 5.11: Giao diện chức chấm cơng nhân viên Chức chấm cơng nhân viên cho phép tính thời gian làm việc ngày nhân viên trực dựa vào thời gian đăng nhập đăng xuất nhân viên Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 77 Chương 5: Kết 5.1.2.8 Giao diện chức quản lý nhân viên Hình 5.12: Giao diện chức quản lý nhân viên Chức quản lý nhân viên cho phép thêm thông tin cho nhân viên hay sửa hay xóa thơng tin cho nhân viên Ngồi chức cịn cho phép tìm kiếm theo họ tên, ngày sinh, địa chỉ, … để truy xuất thơng tin nhân viên cần tìm kiếm Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 78 Chương 5: Kết 5.1.2.9 Chức lưu trữ Hình 5.13: Lưu trữ liệu dạng Excel Chương trình cịn cho phép lưu trữ liệu dạng file Excel nhằm phục vụ cho mục đích muốn lưu trữ liệu thời gian dài 5.2 Phân tích ưu, nhược điểm Ngày hệ thống giữ xe thông minh ứng dụng rộng rãi công ty, siêu thị, trung tâm thương mại, Ưu điểm:  Mạch đơn giản, dễ thi công, giá thành rẻ, sử dụng phù hợp  Hệ thống hoạt động tốt điều kiện thử nghiệm cho phép  Độ xác ổn định tốt, ứng dụng sống  Trên sở hệ thống hồn tất, phát triển, mở rộng thêm với nhiều ứng dụng hữu ích lý thú khác phục vụ cơng tác học tập, nghiên cứu sâu ứng dụng thực tiễn Nhược điểm:  Thời gian thực không nhanh phải lấy mẫu vân tay lần Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 79 Chương 5: Kết  Trong q trình ghi danh địi hỏi khách hàng phải nhớ số ID mình, để tìm kiếm lại thơng tin trường hợp khơng kiểm tra mẫu vân tay (nhưng trường hợp xảy ra) Điều bất tiện  Hệ thống áp dụng nơi có lưu lượng giữ xe vừa phải, không ạt tịa nhà lớn, cơng ty với quy mơ nhân viên vừa trung bình, … Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 80 Chương 6: Kết luận hướng phát triển Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Qua trình nghiên cứu, thử nghiệm, thực đề tài thời gian cho phép với cơng cụ lập trình hỗ trợ, nhóm thực đề tài hoàn thành đề tài “ THIẾT KẾ BÃI GIỮ XE ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG DẤU VÂN TAY ” với kết cụ thể 6.1.1 Kết đạt Lựa chọn thực thành công hệ thống giữ xe ứng dụng công nghệ nhận dạng dấu vân tay với ngơn ngữ lập trình cho Arduino Visual C# ngơn ngữ lập trình mới, theo xu hướng phát triển phần mềm tảng NET Framework Phối hợp tương đối tốt ngôn ngữ lập trình Visual C# NET thị giác máy tính với ngơn ngữ C C++ ngơn ngữ lập trình cho Arduino Là hội tốt mà qua nhóm thực đề tài có tìm hiểu thêm về phần cứng module cảm biến vân tay R305, Arduino UNO R3, thị giác máy tính cách ứng dụng vào thực tế Học hỏi nhiều kinh nghiệm thực tế chuyên môn kỹ mềm thực đề tài 6.1.2 Ý nghĩa Mơ hình hóa mức sở hệ thống giữ xe ứng dụng công nghệ nhận dạng dấu vân tay cơng cụ lập trình tiên tiến kèm theo Từ đó, nhóm thực đề tài dễ dàng tiếp cận cơng nghệ kiến thức tương lai Hệ thống phát triển thêm cấp độ cao với cách bố trí lệnh hợp lý nhằm tăng tốc độ cho hệ thống, bên cạnh phải đảm bảo độ tin cậy xác cho hệ thống, nhằm đáp ứng nhu cầu nghiên cứu học thuật áp dụng thực tế 6.2 Hướng phát triển Phát triển thêm chức tự động nhận dạng biển số xe nhằm tăng tính an toàn cho hệ thống Sử dụng thêm máy in (máy in hóa đơn) nhằm mục đích in số ID cho khách hàng Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 81 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Nguyễn Ngọc Bình Phương, Thái Anh Phong (2006), “Các giải pháp lập trình C#”, Nhà xuất Giao thơng vận tải, Tp Hồ Chí Minh, Việt Nam, 85 trang Tiếng Anh: [2] Brian Evans, “Beginning Arduino Programming”, pp 1-200 Địa Web: [3] http://arduino.vn/reference Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 82 Phụ lục 1: Chương trình PHỤ LỤC 1: CHƯƠNG TRÌNH Code chương trình bao gồm phần cứng phần mềm đính kèm CD Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 83 Phụ lục 2: Hướng dẫn sử dụng PHỤ LỤC 2: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG Phần cứng:  Kết nối Máy quét vân tay với máy tính qua cổng USB  Kết nối camera Phần mềm: Hình 1: Đăng nhập vào hệ thống Muốn đăng nhập vào hệ thống, cần nhập tên đăng nhập mật  Tên đăng nhập: Admin  Mật khẩu: 123456 Sau đăng nhập thành công vào hệ thống, form xuất Sau tiến hành chọn cổng COM (COM1) nhấn nút Kết nối Lúc chức chương trình cho phép nhận cảm biến, bật camera, … Tùy theo mục đích sử dụng mà người dùng chọn lựa chức khác nhau: ghi danh, kiểm tra, tìm kiếm, … Nếu muốn ghi danh nhấn nút Ghi danh, chọn loại xe sau nhấn nút OK hệ thống thực trình ghi danh lấy mẫu Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 84 Phụ lục 2: Hướng dẫn sử dụng Nếu người dùng khơng cịn cầu sử dụng nhấn Đăng xuất khỏi chương trình Sau ngắt thiết bị phần cứng máy quét vân tay, camera, … Hình 2: Form hệ thống Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 85 ... module cảm biến vân tay R305  Thiết kế, xây dựng hệ thống giữ xe ứng dụng công nghệ nhận dạng dấu vân tay Sản phẩm:  Thiết kế máy quét vân tay  Thiết kế phần mềm quản lý xe ra/vào TRƯỞNG... Board Arduino ứng dụng Tìm hiểu thực trạng bãi giữ xe  Trên sở đề xuất phương pháp thiết kế hệ thống giữ xe ứng dụng công nghệ nhận dạng dấu vân tay nhằm cải thiện bất cập bãi giữ xe 1.5 Đối... Chương CÔNG NGHỆ SINH TRẮC HỌC TRONG NHẬN DẠNG DẤU VÂN TAY 41 3.1 Công nghệ sinh trắc học 3.2 Công nghệ sinh trắc học nhận dạng dấu vân tay 3.2.1 Lý chọn dấu vân tay