Hệ thống bảo mật RFID điều khiển bằng website

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÁO CÁO Hệ thống bảo mật RFID điều khiển bằng website Môn Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Giảng viên Nguyễn Ngọc Minh MỤC LỤC LỜI NÓI.

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của xã hội hiện đại ai trong số chúng ta cũng cần những thiết

bị bảo vệ tài sản trong nhà như khoá cửa, thiết bị cảnh báo chống trộm hay camera nhưng

có lẽ thiết bị được sử dụng nhiều nhất vẫn chính là khoá cửa Hiện nay trên thị trường córất nhiều loại khoá cửa nhưng hầu hết là khoá cơ khí, các khoá cơ khí này gặp vấn đề lớn

đó là tính bảo mật của các loại khoá này là không cao, nên dễ dàng bị phá bởi các chìakhoá đa năng

Đa số khoá kỹ thuật số đang có bán trên thị trường đều có giá bán khá cao và chủ yếu làloại khoá tay nắm ta thường thấy trong khách sạn hoặc các căn hộ chung cư Khoá sửdụng phương pháp cài đặt mã số để khoá hoặc mở và người sử dụng có thể cài đặt số bất

kỳ Hệ thống số của khoá được thiết kế bằng các phím bấm số nên khá tiện lợi khi sửdụng Bên cạnh loại chỉ có một chức năng khoá bằng mã số, còn có loại kèm theo chứcnăng khoá bằng thẻ Nếu như bạn trót quên mã số thì có thể dùng thẻ để mở khoá

Vì vậy để nâng cao yêu cầu về tính bảo mật để bảo vệ tài sản và giao diện trực quan dễ sửdụng Nhóm chúng em đã quyết định thực hiện đề tài hệ thống bảo mật dùng bàn phím4x4 và thẻ chip RFID (Radio Frequency Identification) hiển thị và điều khiển trên web.Trong quá trình thực hiện đồ án này bọn em đã nhận được rất nhiều sự chia sẻ, góp ý vềchức năng, các ứng dụng để hoàn thiện đồ án, đặc biệt là thầy Nguyễn Ngọc Minh

Em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp chúng em làm đồ án này và mong mọi người xemxét và góp ý các lỗi mắc phải trong đồ án, hy vọng các bạn và thầy góp ý cho chúng em

để chúng em có thể chỉnh sửa đồ án được hoàn thiện hơn!

Em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG I: HỆ THỐNG BẢO MẬT RFID ĐIỀU KHIỂN

+ Dùng thẻ quẹt RFID / mật khẩu bàn phím để xác định danh tính

+ Có màn hình LCD1602 hiển thị nội dung cần thiết cho người sử dụng

+Dùng vi điều khiển stm32f103c8t6 xử lý các dữ liệu người dùng

+MCU ESP32 GET/POST dữ liệu lên database

1.3 Linh kiện trong mạch

1.3.1 Module RFID RC522

Hình 24.Module RFID RC522Module đọc thẻ RC522 có thể đọc được các loại thẻ có kết nối không dây như NFC, thẻ từ (loại dùng làm thẻ giảm giá, thẻ xe bus, tàu điện ngầm ) Module có các thông

số chính như:

Điện áp nuôi: 3.3V;

Dòng điện nuôi :13-26mA

Hình 26 sơ đồ nguyên lý của module bàn phím 4x4Với bàn phím này, chúng ta chỉ cần dùng 8 chân (4 chân hàng ngang (row), và 4 chân cột dọc (column))

Để kiểm tra một nút có được nhấn hay không? Họ sẽ sử dụng phương pháp quét được

mô tả bằng đoạn mã giả như sau:

Với mỗi hàng (R1 đến R4), Chọn ra hàng Ri

Cấp cực âm (0v) cho hàng Ri

Nếu điện áp ở chân Cj bất kì là dương (INPUT PULLUP) => chưa nhấn

Nếu điện áp ở chân Cj bất kì là âm (INPUT PULLUP) => đang nhấn

1.3.4 ESP 32 DEVKIT V1

Hình 27 Sơ đồ chân ESP32

✔ DOIT DevKit V1 là board KIT phát triển bởi DOIT, có module điều khiển trungtâm là ESP-WROOM-32 Board dựa trên nền tảng ESP32, hỗ trợ các kết nối Wi-Fi, Bluetooth và các chế độ hoạt động sử dụng năng lượng thấp

✔ Vì vậy, xu hướng sử dụng các chíp WiFi gần đây đang gần hướng tới, do chip

có nhiều yếu tố có lợi trong việc kết nối dữ liệu cơ sở, tham gia vào các hệ thống kiểu truyền thông không dây

1.3.5 STM32F103C8T6

Hình 29 STM32F103C8T6

Sơ lược về Board trên:

1 cổng Mini USB dùng để cấp nguồn, nạp cũng như debug

2 MCU bao gồm 1 MCU nạp và 1 MCU dùng để lập trình

Có chân Output riêng cho các chân mạch nạp trên MCU1

Có chân Output đầy đủ cho các chân MCU2

Chân cấp nguồn ngoài riêng cho MCU2 nếu không sử dụng nguồn từ USB

Thạch anh 32,768khz dùng cho RTC và Backup

Chân nạp dùng cho chế độ nạp boot loader

Nút Reset ngoài và 1 led hiển thị trên chân PB9, 1 led báo nguồn cho MCU2

Cấu hình chi tiết của STM32F103C8T6:

ARM 32-bit Cortex M3 với clock max là 72Mhz

Thạch anh nội dùng dao động RC ở mode 8Mhz hoặc 40khz

Sử dụng thạch anh ngoài 32.768khz được sử dụng cho RTC

Trong trường hợp điện áp thấp:

Có các mode :ngủ, ngừng hoạt động hoặc hoạt động ở chế độ chờ

Cấp nguồn ở chân Vbat bằng pin để hoạt động bộ RTC và sử dụng lưu trữ data khi mấtnguồn cấp chính.

Ra chân đầy đủ tất cả các GPIO và giao tiếp: CAN, I2C, SPI, UART, USB,…

Tích hợp Led trạng thái nguồn, Led PC13, Nút Reset

Sơ đồ chân của LCD1602:

Hình 30 Sơ đồ chân LCD1602

II HỆ THỐNG BẢO MẬT VỚI RFID RC522 ĐIỀU KHIỂN

BẰNG WEBSITE

2.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 31: Sơ đồ nguyên lý của mạch

2.2 Nguyên lý hoạt động của mạch

Mạch có 2 chế độ:

Nhập thẻ từ RFID Các bước:

I2C

KEYPADLCD1602

Hình 32: Sơ đồ trạng thái

Giải thích:

Quá trình quẹt thẻ cần trải qua 3 giai đoạn:

1. Một là chờ cho đến khi có một tín hiệu quẹt thẻ

2. Giai đoạn tiếp theo là STM32 sẽ chuyển mã thẻ vừa nhận được sang kit ESP32 để gửi lên Broker MQTT- nơi các thông tin sẽ được phân tán đến những thiết bị có kết nối chung Topic Server sẽ nhận được thông tin dữ liệucủa thẻ cần kiểm tra có phải là một thẻ chứa mã của người nào đó đã đăng

ký và lưu trong cơ sở dữ liệu hay không và gửi tín hiệu phản hồi sau khi check qua Broker MQTT

3. Giai đoạn cuối là STM32 sẽ chờ phản hồi từ ESP32-thiết bị trung gian nhận dữ liệu kiểm tra mã thẻ vừa rồi có trong hệ thống hay không qua kết nối MQTT với Server để xử lý

Trong trường hợp kết quả trả về là đúng thẻ thì STM32 sẽ đưa ra một lệnh kiểmtra người quẹt thẻ đã ra hay vào chưa thông qua cảm biến khoảng cách Nếu phát hiện là có đi qua cảm biến thì dữ liệu cập nhật thời gian ra vào sẽ được update

2.3 Hình ảnh minh họa

Hình 32: Mạch thực tế.

Hình 33: Chế độ đo khoảng cách

Hình 34: Chế độ quẹt thẻ RFID đang trong chế độ chờ.

Hình 35: Khi có một thẻ được quẹt

Hình 36: Kêt quả trả về thẻ vừa quẹt không có trong hệ thống.

Hình 37 Websize hiển thị lịch sử quẹt thẻ/ và ra/vào theo thời gian thực

LCD_String(0,0, (char*)"1: Nhap password");

LCD_String(1,0, (char*)"2: Nhap RFID");

//Mode nhap password

LCD_String(0,0, (char*)"Password not");

LCD_String(1,0, (char*)" cu phap");

//Lay lai du lieu de xu ly

}

❖ Hàm xử lý yêu cầu xác nhận

if(cJSON_GetObjectItem(quan_ly_data,"yesno")->valuestring != NULL){ if(strcmp(cJSON_GetObjectItem(quan_ly_data,"yesno")->valuestring,

"YES") == 0){

if(cJSON_GetObjectItem(quan_ly_data,"type")->valuestring != NULL){ if(strcmp(cJSON_GetObjectItem(quan_ly_data,"type")->valuestring,

LCD_String(0,0, (char*)"Password Corect");

LCD_String(1,0, (char*)" WELLCOME");

delay(3000);

LCD_Clear();

LCD_String(0,0, (char*)"Password enter");

}

III TỔNG KẾT VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

❖ Ưu điểm của hệ thống

Do mục tiêu của đề tài là áp dụng vào những nơi không cần quá khắt khe nên

xem xét trên mức độ hữu ích thì vẫn có tính ứng dựng cao Ví dụ: trong các siêuthị, khu dân phố…

❖ Nhược điểm của hệ thống

Chưa thực sự bảo mật như các hệ thống có sự góp mặt của chip công nghệ cao tích hợp trong camera để xử lý định danh, hay cảm biến vân tay

❖ Với những ưu điểm vượt trội của khoá cửa bảo mật và thẻ chip RFID như độ antoàn và bảo mật cao, dễ dàng làm quen và sử dụng, chi phí đầu tư và sử dụng

thấp,… Đồng thời khắc phục được những loại khóa cửa truyền thống ngày nay khi mà ngày càng lộ rõ những nhược điểm về vấn đề an ninh, sự bất tiện khi bị kẹt khóa, làm mất chìa…

Hiện nay công nghệ RFID đã được ứng dụng rất phổ biến trên toàn cầu, nó đã giúp

cho việc quản lý, kiểm soát ra vào cửa một cách dễ dàng hơn, RFID là sự thay thế một cách thông minh nhất cho các hệ thống khóa cửa thông thường dùng bằng chìa khóa,

với sự tiện dụng, nhanh chóng, tính thẩm mỹ cao, đặc biệt là sự an toàn tuyệt đối

Tại Việt Nam hiên nay đã có nhiều ứng dụng công nghệ RFID được triển khai:

Trạm thu phí tự động: Trên các cao tốc

Hệ thống đỗ xe tự động: tại Hầm đậu xe tòa nhà chung cư

Bãi giữ xe thông minh: tại các trung tâm thương mại, bệnh viện, siêu thị, …

Sổ khám bệnh điên tử: ứng dụng công nghệ RFID

IV: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỦA NHÓM NGHIÊN CỨU

- Xây dựng mục tiêu đề tài: Hệ thống bảo mật RFID điều

ALL

- Thảo luận linh kiện cần thiết/giá hoàn thành sản phẩm đề

- Xử lý cảm biến siêu âm, bàn phím 4x4, hiển thị LCD(i2c) Hoàn thành Trần Văn Quyến

- Xử lý RFID(giao tiếp spi) Hoàn thành Vũ Văn Minh, Hoàng MinhTân

- Giao thức mqtt, chuẩn dữ liệu json Hoàn thành Nguyễn Ngọc Quang

- Giao tiếp esp32, stm32(giao tiếp uart) Hoàn thành Vũ Văn Minh(trưởng nhóm)

- Front end(html, css, js) Hoàn thành Hoàng Minh Tân

- Back end(database, nodejs) Hoàn thành Vũ Văn Minh(trưởng nhóm)

- Tổng hợp code Hoàn thành Vũ Văn Minh(trưởng nhóm)

- Lắp ráp mô hình/test mạch thực tế Hoàn thành ALL

Nguyễn Ngọc Quang-B18DCDT191 9