Thiết bị kiểm soát số lượng xe ra vào của học sinh

Khi thẻ RFID nằm trong phạm vi của Môđun đầu đọc RFID (bộ thu phát), nó sẽ quét thẻ và đọc giá trị. Sau đó, bo mạch Arduino Nano đọc giá trị này từ đầu đọc RFID và khớp giá trị này với giá trị được xác định trước trong mã. Chúng ta đã lưu giá trị của thẻ trong mã. Nếu giá trị thẻ khớp, thì Arduino sẽ tạo ra đầu ra PWM từ Chân 6 để kích hoạt còi và đèn LED màu xanh lá cây bắt đầu nhấp nháy và còi phát ra âm thanh “Bíp bíp”. Nếu giá trị thẻ không khớp thì Arduino sẽ kích hoạt còi kêu đèn không sáng.

I PHẦN MỞ ĐẦU 2

1 Tính cấp thiết và lí do chọn đề tài: 2

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Giả thiết khoa học: 2

4 Câu hỏi nghiên cứu: 3

5 Mục tiêu kĩ thuật: 3

6 Tính mới, tính khoa học và khả năng áp dụng của đề tài: 3

7 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

8 Phương pháp nghiên cứu 4

II TIẾN TRÌNH NGHIÊN CỨU 4

1 Kế hoạch nghiên cứu 4

2 Trình tự thực hiện 5

3 Quy trình chế tạo ra sản phẩm 6

3.1 Thiết kế sơ đồ cấp nguồn điện đến các thiết bị kiểm soát lượng xe ra vào của trường THCS D’Ran 6

3.2 Nguyên lý hoạt động: 6

3.3 Tiến hành lắp ráp các thiết bị 6

4 Kết luận và kiến nghị 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

Page | 1

I PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết và lí do chọn đề tài:

Khi kinh tế phát triển bắt kịp thời đại 4.0 thì học sinh đến trường không chỉ bằng xe đạp và chúng được thay thế bằng những chiếc xe đạp điện đắt tiền hơn Tại trường THCS D’Ran, theo thống kê của trường năm học 2023-2024 lượng xe đăng kí giữ tại trường bằng phương tiện xe đạp và xe đạp điện chiếm đến số lượng 200 trong tổng số 467 học sinh của toàn trường

Bên cạnh đó, thời gian đến trường của học sinh được quy định từ 6h30 đến 6h50 vào buổi sáng và ra về từ 11h00 buổi trưa Như vậy sẽ có một lượng lớn phương tiện vào và ra khỏi trường trong khoản thời gian nói trên Khi có quá nhiều xe cùng lúc di chuyển trong không gian hẹp sẽ tăng khả năng xảy ra va chạm và gây nguy hiểm cho học sinh

Không những vậy không gian đỗ xe tại trường còn hạn chế, gây khó khăn trong việc tìm chỗ đỗ xe và tạo ra tắc nghẽn

Bên cạnh đó xe học sinh ra vào không được nhận dạng nên khó khăn trong việc dõi thời gian học sinh đến trường, người ngoài vào trường làm tăng nguy cơ xâm nhập trái phép và bảo vệ an ninh của học sinh và nhân viên trường

Với những lý do trên nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “Thiết bị

kiểm soát số lượng xe ra vào của học sinh tại trường THCS D’Ran”

Đây là một đề tài thực tiễn, thú vị thể hiện tính khoa học và sáng tạo Mặc

dù đề tài không mới, nhưng với kiến thức chúng em tiếp nhận được tại trường THCS D’Ran chúng em chỉ dừng lại ở việc tạo nên một thiết bị đếm số lượng xe của học sinh đã ra vào trong khu vực nhà trường; Bên cạnh đó còn rèn luyện cho chúng em đức tính quý báu như tinh thần tập thể, ý thức tự giác, sự hứng thú, khéo tay, khả năng tư duy,…

2 Mục tiêu nghiên cứu

Thực tế tại trường THCS D’Ran đa số các bạn đều có ý thức tham gia giao thông và để xe đúng nơi quy định, tuy nhiên thực tế thì các xe lưu thông trong trường khó kiểm soát được giờ đến trường và còn xảy ra tình trạng mất, hư hỏng

Mục tiêu hướng đến của chúng em là tạo một thiết bị kiểm tra được lượng

xe đi ra vào đi vào trong một ngày Khi đó sẽ biết được xe nào đã được vào và xe nào chưa vào hoặc ra trong ngày hôm đó Và mục tiêu xa hơn là xác định được xe

đó của ai qua check in cammera của trường

Mục tiêu nghiên cứu chỉ dừng lại ở mức chỉ cần có thẻ là được vào trường như những bãi giữ xe khác mà còn là bảng danh sách học sinh đã đăng ký đầu năm với nhà trường khi gửi xe

3 Giả thiết khoa học:

Khi xe vào cổng, tới nơi chứa thiết bị nhận thẻ- học sinh đưa thẻ vào bộ nhận thiết bị lúc này thẻ chạm vào thì đèn sáng kèm âm thanh, đồng thời tại máy tính chủ hiện lên tên học sinh đã đăng ký xe

4 Câu hỏi nghiên cứu:

Thiết kế thiết bị như thế nào?

Thiết bị cần làm, mua ở đâu?

Làm thế nào để nó hoạt động được và đạt hiệu quả tối ưu nhất?

Dự án có thể mở rộng và nâng cấp hay không?

5 Mục tiêu kĩ thuật:

Ứng dụng công nghệ cao thời đại công nghệ 4.0 trong hệ thống tự động nhận diện thẻ xe và tên học sinh đăng ký

Cảm biến cho biết xe và học sinh nào đang được đưa vào và ra khu vực trường, đồng thời thống kê số lượng xe đã vào và ra trên tổng số xe mà học sinh

đã đăng ký

6 Tính mới, tính khoa học và khả năng áp dụng của đề tài:

Mô hình thiết bị kiểm soát số lượng xe ra vào nhà xe có thể được mở rộng

và triển khai ở nhiều địa điểm khác nhau Dưới đây là một số ví dụ về các địa điểm mà mô hình này có thể được áp dụng:

Nhà xe công cộng: Mô hình này có thể được triển khai trong các nhà xe công cộng, bãi đỗ xe công cộng hoặc các khu vực đỗ xe công cộng như trung tâm mua sắm, sân bay, ga tàu, bến xe, trung tâm thể thao và giải trí

Nhà xe tư nhân: Các hệ thống kiểm soát số lượng xe ra vào nhà xe cũng có thể được sử dụng trong các nhà xe tư nhân, chẳng hạn như tòa nhà văn phòng, cao

ốc, khu căn hộ, khách sạn, trung tâm thương mại hoặc bất kỳ địa điểm nào có nhu cầu quản lý và kiểm soát số lượng xe

Khu đô thị thông minh: Trong các khu đô thị thông minh, mô hình này có thể được tích hợp vào hệ thống quản lý giao thông để giám sát và điều khiển lưu lượng xe cộ trong khu vực, cung cấp thông tin về tình trạng đỗ xe và hỗ trợ quy hoạch giao thông hiệu quả

Các khu du lịch và điểm tham quan: Các địa điểm du lịch như công viên, khu vui chơi, di tích lịch sử hoặc điểm tham quan có thể triển khai mô hình này

để quản lý số lượng xe và cung cấp thông tin về đỗ xe cho khách du lịch

Các khu vực đô thị đông dân: Trong các khu vực đô thị đông dân, mô hình kiểm soát số lượng xe ra vào nhà xe có thể được sử dụng để giảm tắc nghẽn giao thông, quản lý số lượng xe trong khu vực và tối ưu hóa việc sử dụng không gian

đỗ xe

Ngoài ra, mô hình này cũng có thể được mở rộng và áp dụng tại các địa

điểm khác tùy thuộc vào nhu cầu và yêu cầu cụ thể của từng dự án Với sự kết

hợp thêm các thiết bị cảm biến trên mỗi xe và camera giám sát ta còn nhận dạng

chính xác hơn xe đã vào và ra của học sinh (nội dung này sẽ được nghiên cứu

trong các phiên bản tiếp theo)

7 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Thiết bị kiểm soát lượng xe ra vào của học sinh

- Phạm vi nghiên cứu: tại khuôn viên trường và nhà xe trường THCS D’Ran

8 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp định lượng

- Phương pháp so sánh, đối chứng

- Phương pháp thực nghiệm với mô hình trường THCS D’Ran

- Trực tiếp nghiên cứu các thiết bị tương tự tại các điểm giữ xe máy như

siêu thị; thiết bị chống trộm ở của hàng thời trang

II TIẾN TRÌNH NGHIÊN CỨU

1 Kế hoạch nghiên cứu

Nhóm xây dựng ý tưởng vào giữa tháng 8

Stt Thời gian Công việc

Người thực hiện Ghi chú

2 26/8 – 30/8 - Phác thảo đề cương

nghiên cứu

Cả nhóm

3 1/9 – 20/9 - Tìm kiếm, tham khảo tài

liệu

Xây dựng dàn ý chi tiết báo cáo nghiên cứu

Cả nhóm Nhóm trưởng

4

21/9– 10/10 - Tiếp tục tìm kiếm, tham

khảo tài liệu

- Thiết kế bản vẽ

- Mua thiết bị và lắp đặt theo bản thiết kế

Cả nhóm Nhóm trưởng

Cả nhóm

5 10/10- 20/10 - Thiết kế mô hình

- Mua thiết bị và lắp đặt theo bản thiết kế

Cả nhóm

6 21/10- 23/10 - Hoàn thành bảng thiết kế

- Nhận định, đánh giá nhằm từng bước hoàn thiện báo

Cả nhóm

cáo nghiên cứu.

7 24/10 - 27/10 - Thực nghiệm tại trường

THCS D’Ran trên mô hình

đã hoàn chỉnh

Cả nhóm

8 28/10 - 10/11 - Xây dựng nội dung

thuyết trình bằng file Word

và PowerPoint

-Hoàn thiện báo cáo nghiên cứu

- Tham gia cuộc thi cấp trường

Cả nhóm

9 11/11 - 23/11 - Hoàn thành báo cáo

nghiên cứu và các thủ tục tham gia cuộc thi KH- KT cấp Huyện

Cả nhóm

2 Trình tự thực hiện

- Tìm hiểu, phân tích để tìm ra thiết kế phù hợp cho mô hình

- Tìm hiểu các thiết bị phù hợp để lắp vào mô hình

- Thiết kế và tiến hành lắp ráp các bộ phận

- Thử nghiệm trên thiết bị đã được chế tạo

- Thực nghiệm tại trường, lấy ý kiến đánh giá từ người dùng

- Khắc phục hạn chế mà người dùng đưa ra

- Hoàn thiện sản phẩm

3 Quy trình chế tạo ra sản phẩm

3.1 Thiết kế sơ đồ cấp nguồn điện đến các thiết bị kiểm soát lượng xe ra vào

của trường THCS D’Ran.

Thiết bị kiểm soát

Hệ thống cấp nguồn điện 5v cấp nguồn cho bộ điều khiển còi để cấp nguồn cho module RFID522 và mạch Arduino Qui trình cấp nguồn được mô tả như hình bên trên

3.2 Nguyên lý hoạt động:

- Khi thẻ RFID nằm trong phạm vi của Mô-đun đầu đọc RFID (bộ thu phát), nó sẽ quét thẻ và đọc giá trị. Sau đó, bo mạch Arduino Nano đọc giá trị này từ đầu đọc RFID và khớp giá trị này với giá trị được xác định trước trong

mã. Chúng ta đã lưu giá trị của thẻ trong mã

Nếu giá trị thẻ khớp, thì Arduino sẽ tạo ra đầu ra PWM từ Chân 6 để kích hoạt còi và đèn LED màu xanh lá cây bắt đầu nhấp nháy và còi phát ra âm thanh

“Bíp bíp”

Nếu giá trị thẻ không khớp thì Arduino sẽ kích hoạt còi kêu đèn không sáng

.3 Tiến hành lắp ráp các thiết bị

2.3.1 Thiết bị

Thiết

Còi

 Điện áp sử dụng: 3-12VDC

 Dòng tiêu thụ: <25mA

 tần số âm thanh: 2300H z ± 500

 Âm thanh đầu ra: Bíp bíp

 Biên độ âm thanh: > 80dB

 Nhiệt độ hoạt động: -20 đến 70 độ C

 Màu sắc: Đen

 Kích thước: 9.5x12mm

 2 cực: Cực âm, cực dương

 Chân dài: cực dương

 Chân ngắn: Cực âm

2 cái 20.000 đồng

Arduino

Nano

V3.0

ATmega

328P

 Thiết kế theo đúng chuẩn chân, kích thước của Arduino Nano chính hãng.

 IC chính: ATmega328P-AU.

 IC nạp và giao tiếp UART: CH340.

 Điện áp cấp: 5VDC cổng USB hoặc 6-9VDC chân Raw.

 Mức điện áp giao tiếp GPIO: TTL 5VDC.

 Dòng GPIO: 40mA.

 Số chân Digital: 14 chân, trong đó có

6 chân PWM.

 Số chân Analog: 8 chân (hơn Arduino Uno 2 chân).

 Flash Memory: 32KB (2KB

1 cái 180.000 đồng

 SRAM: 2KB

 EEPROM: 1KB

 Clock Speed: 16Mhz.

 Tích hợp Led báo nguồn, led chân D13, LED RX, TX.

 Tích hợp IC chuyển điện áp 5V LM1117.

 Kích thước: 18.542 x 43.18mm

Mạch

RFID

NFC

13.56M

HZ

RC522

 Nguồn sử dụng: 3.3VDC

 Dòng điện:13~26mA

 Tần số hoạt động: 13.56Mhz

 Khoảng cách hoạt động:

0~60mm（mifare1 card（

 Chuẩn giao tiếp: SPI

 Tốc độ truyền dữ liệu: tối đa 10Mbit/s

 Các loại card RFID hỗ trợ: mifare1 S50, mifare1 S70, mifare UltraLight, mifare Pro, mifare Desfire

 Kích thước: 40mm × 60m

1 cái 100.000 đồng

Nguồn

5V - 1A,

 Điện áp vào 220V Điện áp ra 5VDC.

 Dòng ra: 1A.

 Đầu cắm kết nối: đầu cắm to 

1 cái 80.000 đồng

 Số lượng : 10 cái 10 cái 150.000

đồng

Mô hình  Chất liệu : gỗ công nghiệp , giấy dán 1 cái

100.000 đồng

Tổng chi phí lắp đặt hệ thống thiết bị là

3.3.2 Tiến hành lắp ráp

Bước 1 Hoàn thành mô hình cổng trường THCS D’Ran

Bước 2 Gắn nguồn điện và các vi mạch xử lý

Bước 3 Cố định các mạch điện và dây điện trên mô hình

MỘT SỐ HÌNH ẢNH HOẠT ĐỘNG

Thiết bị điều khiển trung tâm của hệ thống

Hình 3: Bộ nguồn nối hệ thống

Hình 2 Bộ thẻ

Hình 4 Xây dựng mô hình cổng trường THCS D'Ran

Hình 5 Lắp thiết bị vào mô hình

Hình 6 Thử nghiệm chạy code

Hình 7 Sản phẩm hoàn thiện

Lắp đặt thử nghiệm thiết bị kiểm tra lượng xe ra vào Sử dùng thẻ cho một

xe bất kỳ đi vào cổng trường

Xin ý kiến của thầy cô, người thân, bạn bè để phát triển thiết bị sao cho tối

ưu nhất

Một số rủi ro trong quá trình lắp đặt và sử dụng

+ Rủi ro: Hiện tại chưa có rủi ro, nếu có rủi ro thì chủ yếu là do thao tác mắc điện hoặc thiết bị có thể bị hư hỏng, cháy do chất lượng của nhà sản xuất

Giải pháp: Các mối nối cần đảm bảo, mua thiết bị ở nơi uy tín

+ An toàn: Thiết bị an toàn đến hiện tại

4 Kết luận và kiến nghị

a Kết luận

Qua quá trình hình thành ý tưởng, nghiên cứu thực tế, lên thiết kế, tiến hành chế tạo thiết bị Tuy gặp một số khó khăn về mặt kĩ thuật song bằng say mê nghiên cứu và sự tận tình của giáo viên hướng dẫn, chúng em đã tìm ra giải pháp

và lắp đặt khá thành thiết bị và bước đầu nhận được kết quả như mong đợi

Ưu điểm của thiết bị

- Khi sử dụng thiết bị này sẽ ghi nhận số lượng xe một cách tự động và nhanh chóng Điều này giúp bác bảo vệ đỡ vất vã, tiết kiệm chi phí và thời gian thủ công đếm số lượng xe ra vào hàng ngày

- Tính minh bạch và trách nhiệm được đảm bảo khi dữ liệu về lượng xe ra vào được ghi lại, giúp giải quyết các tranh chấp hoặc khiếu nại liên quan đến việc

sử dụng xe, đăng ký và bảo quản xe trong thời gian học

- Tích hợp công nghệ: Nhiều thiết bị kiểm soát lượng xe hiện đại có khả năng tích hợp với các công nghệ khác như hệ thống điều khiển thông minh, hệ thống thông tin giao thông, hoặc ứng dụng di động Điều này cung cấp tính linh hoạt và tiện ích cho việc quản lý lượng xe và giao thông

b Kiến nghị

- Hiện tại do thời gian hình thành ý tưởng và thời gian thực hiện làm sản phẩm ngắn nên sản phẩm chưa được hoàn thiện với các ý tưởng ban đầu

- Kinh phí thực hiện còn hạn hẹp chưa thực hiện được một số yêu cầu về kĩ thuật và vật liệu

- Sản phẩm sẽ hoàn thiện hơn trong các phiên bản tiếp theo như:

+ Nhận diện xe và thẻ đồng nhất bằng một con chip được gắn lên mỗi xe + Lắp đặt thêm camera quan sát hình ảnh

+ Xuất bảng thống kê theo ngày, giờ mong muốn

+ Tạo hộp bảo vệ thiết bị bằng kính trong suốt.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Sách giáo khoa công nghệ 8 – Nhà xuất bản Giáo dục

2 Sách giáo khoa vật lý 9 - Nhà xuất bản Giáo dục

3 Sách công nghệ điện 9 - Nhà xuất bản Giáo dục

4 Truy cập vào trang web http://arduino.cc/en/Main/Software