4.4.1 Chuẩn RS232
Cổng nối tiếp được sử dụng để truyền dữ liệu hai chiều giữa máy tính và ngoại vi, cĩ các ưu điểm sau:
- Khoảng cách truyền xa hơn truyền song song. - Số dây kết nối ít.
- Cĩ thể truyền khơng dây dùng hồng ngoại.
- Cĩ thể ghép nối với vi điều khiển hay PLC (Programmable Logic Device). - Cho phép nối mạng.
- Cĩ thể tháo lắp thiết bị trong lúc máy tính đang làm việc. - Cĩ thể cung cấp nguồn cho các mạch điện đơn giản\ RS232C là chuẩn đang được áp dụng hiện nay.
Điện áp sử dụng là ±12V. Trong đĩ: -12V là mức logic 1 (HIGH)
GVHD: Lưu Văn Đại 48 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
Cụ thể:
+3V -> +12V là mức 0.
+5V -> +12V là mức tin cậy (của mức 0). -3V -> -12V là mức 0.
-5V -> -12V là mức tin cậy (của mức 1).
Bằng việc thu hẹp giới hạn điện áp đường truyền, tốc độ truyền dữ liệu được tăng lên đáng kể. Ngồi ra chuẩn RS232C cũng quy định trở kháng tải, giá trị này thuộc phạm vi 3KΩ đến 7KΩ; đồng thời bộ đệm phải duy trì tăng điện áp tương đối lớn khoảng 30V/μs. Các yêu cầu về mặt điện được quy định trong chuẩn RS232C như sau:
1. Mức logic 1(mức dấu) nằm trong khoảng -3V -> -12V; Mức logic 0 (Mức trống) nằm trong khoảng +3V -> +12V.
2. Trở kháng tải về phía bộ nhận của mạch phải nằm trong khoảng 3KΩ - 7KΩ.
3. Tốc độ truyền nhận cực đại 100 Kbit/s.
4. Các lối vào của bộ nhận phải cĩ điện dung <2500pF.
5. Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ghép nối qua cổng nối tiếp khơng thể vượt quá 15 máy nếu khơng sử dụng modem.
6. Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn là 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 28800, ..., 56600 baud (bit/s).
Chương 4: Khảo sát linh kiện
GVHD: Lưu Văn Đại 49 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
Hình 4.9 Cổng COM DB-9 Male và Female Bảng 4.4 Mơ tả chân của cổng COM DB-9 Chân
(25 chân)
Chân (9 chân)
Lối
vào/ra Tên gọi Chức năng
1 - - FG, Frame Ground Đất vỏ máy
8 1 DCD, Data Carrier
detect
Phát hiện tín hiệu mang dữ liệu
3 2 RxD, Receive Data Nhận dữ liệu
2 3 TxD, Transmit Data Truyền dữ liệu
20 4 DTR,Data terminal
ready
Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng; tính hoạt động giống với RTS nhưng được kích hoạt bởi bộ nhận khi muốn truyền dữ liệu
7 5 SG, Signal Ground Đất của tín hiệu
6 6 DSR, Data Set
Ready
Dữ liệu sẵn sàng; tính hoạt động giống với CTS nhưng được kích hoạt bởi bộ truyền
GVHD: Lưu Văn Đại 50 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
khi nĩ sẵn sàng nhận dữ liệu
4 7 RTS, Request to
Send
Yêu cầu gửi; bộ truyền đạt đường này lên mức hoạt động khi sẵn sàng truyền dư liệu
5 8 CTS, Clear to Send
Xĩa để gửi; bộ nhận đặt đường này lên mức hoạt động để thơng báo cho bộ truyền là nĩ sẵn sàng nhận dữ liệu
22 9 RI, Ring indicate
Báo chuơng cho biết là bộ phận đang nhận tín hiệu rung chuơng
Chương 4: Khảo sát linh kiện
GVHD: Lưu Văn Đại 51 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
4.4.2 Max232
Vi mạch MAX 232 của hãng MAXIM là một vi mạch chuyên dùng trong giao diện nối tiếp với máy tính. Chúng cĩ nhiệm vụ chuyển đổi mức TTL ở lối vào thành mức +10V hoặc –10V ở phía truyền và các mức +3…+15V hoặc -3…-15V thành mức TTL ở phía nhận.
Hình 4.10 Sơ đồ chân max232
Vi mạch MAX 232 cĩ hai bộ đệm và hai bộ nhận. Đường dẫn điều khiển lối vào CTS, điều khiển việc xuất ra dữ liệu ở cổng nối tiếp khi cần thiết, được nối với chân 9 của vi mạch MAX 232. Cịn chân RST (chân 10 của vi mạch MAX ) nối với đường dẫn bắt tay để điều khiển quá trình nhận. Thường thì các đường dẫn bắt tay được nối với cổng nối tiếp qua các cầu nối, để khi khơng dùng đến nữa cĩ thể hở mạch các cầu này. Cách truyền dữ liệu đơn giản nhất là chỉ dùng ba đường dẫn TxD, RxD và GND (mass).
GVHD: Lưu Văn Đại 52 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÍ HỌC SINH
5.1 Sơ đồ khối hệ thống:
Hình 5.1: Sơ đồ khối hệ thống
Nguyên lí hoạt động của hệ thống RFID: Hệ thống RFID bao gồm RFID Tag được tạo nên bằng vi chip cĩ gắn antenna và bộ đọc (Reader) cĩ gắn antenna. Bộ Reader phát ra sĩng điện từ, antenna của Tag thu các sĩng điện từ; các RFID Tag thụ động hấp thụ năng lượng từ trường điện từ do Reader tạo nên và sử dụng năng lượng đĩ nuơi các mạch vi chip; Chip trên thẻ nhãn RFID được gắn kèm với một ăngten chuyển tín hiệu đến một máy cầm tay hoặc máy đọc cố định. Các máy này sẽ chuyển đổi sĩng radio từ thẻ RFID sang một mã liên quan đến việc xác định các thơng tin trong một cơ sở dữ liệu máy tính do ta kiểm sốt. Vi chip sau đĩ điểu chế sĩng để Tag phát lại về phía Reader và Reader biến đổi các sĩng đĩ thành tín hiệu số và từ đĩ hiển thị thơng tin.
ANTEN
KHỐI GIAO TIẾP MÁY TÍNH TAG KHỐI READER KHỐI CƠNG SUẤT KHỐI XỬ LÍ TRUNG TÂM KHỐI HIỂN THỊ KHỐI NGUỒN
Chương 5: Thiết kế hệ thống quản lí học sinh
GVHD: Lưu Văn Đại 53 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi
Nguyễn Trung Nhân
Chức năng của từng khối trong hệ thống: 5.1.1 Khối xử lí trung tâm:
phần này chịu trách nhiệm thực hiện các giao thức của reader để liên lạc với từng loại thẻ phù hợp. Nĩ sẽ thực hiện giải mã và kiểm tra lỗi của các tín hiệu tương tự từ bộ nhận tín hiệu. Ngồi ra, nĩ cịn bao gồm thêm logic tùy chỉnh để lọc mức thấp và xử lí dữ liệu đọc được từ thẻ.
5.1.2 Khối nguồn :
Nhiệm vụ của khối cấp nguồn là cung cấp nguồn 1chiều ổn định cho máy hoạt động, điện áp đầu vào là nguồn xoay chiều 220V AC khơng ổn định. Và cho ra điện áp thích hợp là 12V, 5V, 3,3V cung cấp cho mạch.
5.1.3 Tag
Tag về cơ bản là mở rộng quan hệ cho các bài viết bằng việc cung cấp các từ khĩa liên quan (relative keywords). Tag là một từ khĩa khơng cĩ thứ tự hay một thuật ngữ nhằm chỉ một mẫu thơng tin (như một bookmark trên internet, hình ảnh kỹ thuật số, hoặc một tệp tin máy tính). Loại dữ liệu biến đổi này giúp miêu tả một mục tin và cho phép người sử dụng tìm lại mục đĩ bằng cách trình duyệt hay dị tìm. Từ khĩa được chọn dựa vào thơng tin của người tạo mục tin hoặc lượng người xem, tùy vào hệ thống.
5.1.4 Anten
Thiết bị đọc thẻ (reader) liên lạc với thẻ thơng qua anten của nĩ, đĩ là một thiết bị riêng biệt được gắn kết vật lí với nĩ, tại một trong các cổng anten. Khối phát tín hiệu trên reader sẽ điều khiển anten phát đi tín hiệu RF ra bên ngồi xung quanh nĩ nhận về thơng tin phản hồi từ thẻ. Do đĩ anten cĩ một vị trí quan trọng tương đương với reader trong hệ thống RFID. Thơng thường trong thực tế anten thường được chế tạo theo cách quấn dây theo dạng h.nh vuơng, hoặc cũng cĩ thể chế tạo theo kiểu các đường mạch PCB. Các thẻ RFID thụ động sẽ sử dụng cảm ứng từ do điện áp cuộn dây anten sinh ra để hoạt động. Cảm ứng từ của điện áp xoay
GVHD: Lưu Văn Đại 54 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
chiều này được chỉnh lưu để cung cấp một nguồn điện áp cho thẻ. Khi điện áp một chiều đĩ đạt đến một mức nhất định,thì thẻ bắt đầu hoạt động.
5.1.5 Reader:
Một RFID reader truyền một tín hiệu tần số vơ tuyến điện từ qua anten của nĩ đến một con chip khơng tiếp xúc. Reader nhận thơng tin trở lại từ chip và gửi nĩ đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thơng tin tìm được từ con chip. Các con chip khơng tiếp xúc khơng tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng chúng nhận từ tín hiệu được gửi bởi một Reader
5.1.6 Khối giao tiếp máy tính.
Kết nối với máy tính cá nhân qua chuẩn giao tiếp USB2.0 , để thực hiện truyền dữ liệu mã số thẻ lưu trữ trong bộ nhớ ROM về máy tính, để cho phần mềm quản lí trên máy tính thực hiện khâu tiếp theo.
5.1.7 Khối hiển thị
Hiển thị thơng tin của học sinh
Chương 5: Thiết kế hệ thống quản lí học sinh
GVHD: Lưu Văn Đại 55 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi
Nguyễn Trung Nhân
Y1 12M R1 10K P1 CONNECTOR DB9 5 9 4 8 3 7 2 6 1 U2 EM4095 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Vss RDY/CLK ANT1 DVDD DVSS ANT2 VDD DEMOOD_IN CDEC_OUT CDEC_IN AGND MOD DEMOD_OUT SHD FCAP DC2 U2 7805 1 3 2 VIN VOUT GN D R9 R J1 AC_IN 1 2 Q1A 2 1 3 C13 1uF VCC R5 10k VCC R13 R R6 R R12 4.7 VCC C2 104 R1 10 RESET VCC C3 10nF R7 R C17 10uf Q2A 2 1 3 R2 1K Vcc R8 R RC2 R3 1K C4 10nF VCC J4 CON2 1 2 RC3 C12 1uF - + D3 DIODE BRIDGE 1 2 3 4 R4 100K U7 LCD16X2 14 123 456 78910111213 D7 VSSVD D1 D5 D VEE RSRWE D0 D2D3D4 D6 16F877A U1 29 30 20 31 19 18 9 39 38 37 36 35 34 33 32 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 40 RD6 RD7 RD1 VSS RD0 RC3 RE1 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0 VD D MCLR RA0 RA1 RA2 RA3 RA4 RA5 RE0 RD2 RD3 RC4 RC5 RC6 RC7 RD4 RD5 RE2 VC C GN D OSC1 OSC2 RC0 RC1 RC2 RB7 RC1 D1 LED VCC C6 100nF RC0 J5 CON2 1 2 D6 LED 2 U3 MAX232 1 3 4 5 16 15 2 6 12 9 11 10 13 8 14 7 C1+ C1- C2+ C2- VC C GND V+ V- R1OUT R2OUT T1IN T2IN R1IN R2IN T1OUT T2OUT D4 LED 1 RxD C31 33P C32 33P VCC C7 1.8nF TxD J3 ANTEN 1 2 C5 100nF C15 1uF R11 4.7 D7 LED C9 1.8nF C10 1.8nF C1 1000uF C11 1.8nF C8 1.8nF C14 1uF Hình 5.2: Sơ đồ nguyên lí
GVHD: Lưu Văn Đại 56 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
5.3 Lưu đồ giải thuật chương trình chính:
Hình 5.3 Lưu đồ giải thuật chương trình chính
Đ
Khai báo hàm EM 4095 và EM 4102
Thiêt lập giao thức truyền thơng nối tiếp
RS232
Khởi tạo Port,LCD,Ngắt
Kiểm tra cĩ tag read_4102(msg) =1
Ngắt LCD
Hiển thị mã số thẻ lên LCD
Hiển thị thơng tin học sinh lên phần mềm Bắt Đầu Đ S Đ S
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài
GVHD: Lưu Văn Đại 57 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 Kết luận:
Sau quá trình nghiên cứu và thi cơng chúng em đã hồn thành đồ án. Tất cả các khối đều hoạt động. Phần cứng hoạt dộng vẩn chưa ổn định khi giao tiếp với phần mềm. Riêng về phần mềm vẫn cịn chưa được hồn chỉnh.
6.2 Hướng phát triển:
Quản lý kiểm sốt ra vào,quản lý học sinh, chấm cơng nhân viên trong cơng ty, thu phí xe…
Tăng khoảng cách giao tiếp giữa tag và anten.
Dùng thẻ để điều khiển các các tay cửa khi nhận thẻ để mở cửa.
Đề tài này cĩ thể ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Nĩ mạng lại cho chúng ta rất nhiều tiện lợi.
GVHD: Lưu Văn Đại 58 SVTH:Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1) Đậu Quang Tuấn -Tự học lập trình Visual Basic.net,NXB Giao Thơng Vận
Tải năm 2005,Xí nghiệp in Người Lao Động,399 trang (cả bìa)
2) Giáo trình Vi Xử Lý của thầy Nguyễn Trọng Khanh trường CĐKT Cao Thắng
3) Giáo trình Vật Liệu Linh Kiện điện tử của cơ Bùi Thị Kim Chi trường CĐKT
Cao Thắng.
4) Giáo trình Điện Tử Căn Bản của thầy Thượng Văn Bé trường CĐKT Cao
Thắng CÁC WEBSITE: http://www.mcselec.com/ http://www.caulacbovb.com http://www.dientuvietnam.net/ http://www.diendandientu.com/ http://picvietnam.com/forum/ www.hocavr.com www.alldatasheet.com EM4102 datasheet EM4095 datasheet
Phụ Lục
GVHD: Lưu Văn Đại 59 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
Code Pic 16f877a:
#include <16f877a.h> //#include <def_16f877a.h>
#fuses HS,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP,NOBROWNOUT,PUT
#define RF_RDY_CLK PIN_C0 // External interrupt used to read clock #define RF_SHD PIN_C1 // High disables the antenna signal
#define RF_MOD PIN_C3 // High does 100% modulation
#define RF_DEMOD_OUT PIN_C2 // Data read in interrupt servicroutine #include <em4095.c> // Controls the reader IC
#include <em4102.c> // Allows reading 4102 transponders #use delay(clock=12000000)
//#use rs232(baud=9600, xmit=PIN_c6,rcv=PIN_c7)
#use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,bits=8)
#define LCD_ENABLE_PIN PIN_B3 ////
#define LCD_RS_PIN PIN_B1 ////
#define LCD_RW_PIN PIN_B2 ////
#define LCD_DATA4 PIN_B4 ////
#define LCD_DATA5 PIN_B5 ////
#define LCD_DATA6 PIN_B6 //// #define LCD_DATA7 PIN_B7
GVHD: Lưu Văn Đại 60 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
//#byte trisb = 0x86 //#bit trisb5 = trisb.5 //#byte PORTB = 0x6 //#bit rb5 = PORTB.5 #Byte PORTA = 0x5 #bit Butt1 = PORTA.0 #bit Butt2 = PORTA.1 #bit Butt3 = PORTA.2 #bit Led1 = PORTA.3 #bit Led2 = PORTA.4 #bit Led3 = PORTA.5 #byte PORTE = 0x9 #bit Tran1 = PORTE.0 #bit Tran2 = PORTE.1 #define x_ON 1 #define x_OFF 0 int8 msg[32] void main() { int8 customerCode; int32 tagNum; //trisb5=0;
Phụ Lục
GVHD: Lưu Văn Đại 61 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
lcd_init(); set_tris_a(0x7); Set_tris_e(0);
rf_init(); // Initialize the RF reader rf_powerUp(); // Power up the antenna printf(lcd_putc,"\fSystem ready..."); delay_ms(1000); while(true) { if(read_4102(msg)) { customerCode = msg[0]; tagNum = make32(msg[1], msg[2], msg[3], msg[4]); //sprintf(msg,"%u\n\r", customerCode); // puts(msg); printf(lcd_putc,"\fC Code:%u\n",customerCode); // sprintf(msg,"%lu\n\n\r", tagNum); putc(customerCode); printf(lcd_putc,"T No:%lu",tagNum); Led1 = x_ON; Tran1 = x_ON; Tran2 = x_ON; delay_ms(1000);
GVHD: Lưu Văn Đại 62 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
Led1 = x_OFF; Tran1 = x_OFF; Tran2 = x_OFF; putc(customerCode); } } }
Phụ Lục
GVHD: Lưu Văn Đại 63 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
Code chương trình Visual Basic:
Dim nd As Integer Dim n As Integer
Private Sub Form_Load() n = 0
MSComm1.CommPort = 1 'Chon Port
MSComm1.Settings = "9600,n,8,1" 'Thiet lap thong so: toc do baud (11.0592 MHz), bit chan le (non), 8 bit du lieu, 1 bit
MSComm1.InputLen = 0 'do dai du lieu
MSComm1.RThreshold = 1 'ngatnhan(1)(2 truyen) MSComm1.PortOpen = True 'Mo Port
End Sub
Private Sub MSComm1_OnComm()
If MSComm1.CommEvent = 2 And n > 1 Then nd = Asc(MSComm1.Input)
If nd = 192 Then
Label1.Caption = "MSSV: " + Str(nd)
Label2.Caption = "Họ và tên: Nguyễn Trung Nhân" Label4.Caption = "Ngày sinh: 20/04/1992"
Label5.Caption = "Điểm môn 1: 8" Label6.Caption = "Điểm môn 2: 9.5" Else
GVHD: Lưu Văn Đại 64 SVTH: Nguyễn Tấn Lợi Nguyễn Trung Nhân
Label1.Caption = "MSSV: " + Str(nd)
Label2.Caption = "Họ và tên: Trần Thị Thu" Label4.Caption = "Ngày sinh: 10/04/1992" Label5.Caption = "Điểm môn 1: 10" Label6.Caption = "Điểm môn 2: 9.5" End If
End If End If n = n + 1 End Sub
Đ
Khai báo hàm EM 4095 và EM 4102
Thiêt lập giao thức truyền thơng nối tiếp
RS232
Khởi tạo Port,LCD,Ngắt
Kiểm tra cĩ tag read_4102(msg)=1
Ngắt LCD
Hiển thị mã số thẻ lên LCD
Hiển thị thơng tin học sinh lên phần mềm Bắt Đầu Đ S Đ S