Hệ thống chống trộm và hệ thống khóa cửa xe thông minh trên ô tô

 Hiện nay nước ta đang trên đà phát triển, đặc biệt là những ngành công nghiệp, hướng tới hiện đại hóa đất nước. Cùng với đố ngành công nghiệp ô tô nước ta cũng có nhiêu cơ hội để phát triển. Nhu cầu mua ô tô của người Việt Nam ngày càng tăng lên. Đất nước phát triển thu nhập đầu người tăng lên nhu cầu sở hưu một chiếc ô tô của các gia đình ngành càng tăng lên. Từ đó số lượng ô tô tại Việt Nam ngày càng tăng, số lương ô tô ngành càng tăng đó kéo theo nhu cầu về vấn đề an ninh bảo vệ cho nhưng chiếc xe khỏi sự can thiệp ngoài ý muốn cung như vấn đề bảo vệ tài sản cá nhân và an toàn của chiếc xe khỏi những người khác không phải chủ sở hữu can thiệp vào ngày càng tăng cao điều này thúc đẩy sự phát triển của hệ thống chống trộm phát triển ngày một càng tăng. Đó cũng là lý do mà em chọn đề tài cho mình là “Hệ thống chống trộm và hệ thống khóa cửa xe thông minh trên ô tô ”.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

Mục đích và ý nghĩa của đề tài 4

1.1 Không gian nội thất xe Kia Optima 2017 5

1.1.1 Giới thiệu về phần không gian nội thất của xe Kia Optima 2017 5

1.1.2 Bảng đồng hồ 5

1.1.3 Bảng điều khiển trung tâm 6

1.1.4 Hệ thống điều hòa 6

1.1.5 Tay lái 7

1.1.6 Tấm ốp cửa 8

1.1.7 Cần số 8

1.1.8 Ghế ngồi 9

1.1.10 Khoang hành lý 10

1.2 Tổng quan về hệ thống chống trộm 13

1.2.3.1 Module cảm biến vân tay r307 14

1.2.3.2 RFID RC522 20

1.2.3.3 Module cảm biến chạm 23

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 25

2.1 Tổng quan về phần mềm Proteus 25

2.2 Các module sử dụng 29

2.2.1 Arduino nano v3.0 29

2.2.2 Relay opto cách ly 31

2.2.3 IC ổn áp LM7805 33

2.2.4 Thạch anh 12mhz 34

2.2.5 Tụ Hoá 35

2.2.6 Tụ gốm 37

2.2.7 : Diode chỉnh lưu 38

2.2.8 Điện trở 39

2.2.9 Cấu tạo của Transistor 44

2.2.10 Phân tích cấu tạo của máy khởi động 48

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MẠCH CHỐNG TRỘM BẰNG MODULE VÂN TAY VÀ THẺ RFID 58

3.1 Mô phỏng phần mềm Proteus 58

3.2 Tiến hành nạp code vào Arduino Leonardo R3 76

3.4 Tiến hành hoàn thành mô hình 80

3.4 : Tiến hành gắn mạch 80

KẾT LUẬN 82

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, nền công nghiệp ôtô đã có sự phát triển mạnh mẽ, hòa nhịp với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp ô tô trên thế giới Việc

Việt Nam gia nhập WTO, chính phủ cho phép nhập khẩu phụ tùng từ nước ngoài, cũngnhư mở cửa hợp tác mạnh mẽ với các quốc gia có nền công nghiệp ô tô phát triển hàngđầu thế giới như Đức, Mỹ, Nhật Bản,…đã tạo điều kiện cho nền công nghiệp ô tô ViệtNam phát triển với việc tiếp thu các dây chuyền công nghệ, ứng dụng các phát minhthiết kế vào sản xuất, lắp ráp cũng như giải quyết hầu hết các vấn đề về sửa chữa bảodưỡng và nâng cấp… ô tô tại Việt Nam, đóng góp không nhỏ vào thu nhập quốc dâncủa đất nước.

Trường Đại học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải là một trong những nơi nghiêncứu, giảng dạy hàng đầu về ô tô tại Việt Nam Sau quá trình học tập 5 năm tại trườngĐại học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải, chúng em đã được tìm hiểu về hầu hết các

hệ thống trên ô tô Trong các hệ thống đó thì hệ thống chống trộm là một hệ thống rấtquan trọng với vai trò như một vệ sĩ của chiếc xe, giúp giảm thiểu được nhưng xâm hạitrái phép đối với chiếc xe cũng như bảo vệ tài sản cho chủ sở hữu xe Với các lý donhư vậy, em đã quyết định chọn hệ thống chống trộm để tìm hiểu và nghiên cứu khilàm đồ án tốt nghiệp, em đi sâu vào tìm hiểu hệ thống chống trộm và khóa cửa xe trên

xe con với đề tài tốt nghiệp là: “Hệ thống chống trộm và hệ thống khóa cửa xe thông minh trên ô tô” Trong quá trình thực hiện đề tài em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Trần Đăng Quốc đồng thời em cũng nhận được ý kiến

đóng góp trong bộ môn ô tô và xe chuyên dụng Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiếnthức có hạn và thời gian làm đồ án tốt nghiệp còn hạn chế nên không tránh khỏi nhữngsai sót, kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy để đề tài của em đượchoàn thiện hơn trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Sinh viên thực hiện

LÊ VŨ THẮNG

Mục đích và ý nghĩa của đề tài.

 Hiện nay nước ta đang trên đà phát triển, đặc biệt là những ngành côngnghiệp, hướng tới hiện đại hóa đất nước Cùng với đố ngành công nghiệp ô

tô nước ta cũng có nhiêu cơ hội để phát triển Nhu cầu mua ô tô của ngườiViệt Nam ngày càng tăng lên Đất nước phát triển thu nhập đầu người tănglên nhu cầu sở hưu một chiếc ô tô của các gia đình ngành càng tăng lên Từ

đó số lượng ô tô tại Việt Nam ngày càng tăng, số lương ô tô ngành càngtăng đó kéo theo nhu cầu về vấn đề an ninh bảo vệ cho nhưng chiếc xe khỏi

sự can thiệp ngoài ý muốn cung như vấn đề bảo vệ tài sản cá nhân và antoàn của chiếc xe khỏi những người khác không phải chủ sở hữu can thiệpvào ngày càng tăng cao điều này thúc đẩy sự phát triển của hệ thống chốngtrộm phát triển ngày một càng tăng Đó cũng là lý do mà em chọn đề tài cho

mình là “Hệ thống chống trộm và hệ thống khóa cửa xe thông minh trên ô tô ”.

 Mục đích của đề tài là:

 Nắm vững các kiến thức về hệ thống chống trộm và khóa cửa trên ô tô

 Trau dồi thêm nhiều kiến thức mới về ô tô

 Tạo ra mô hình mạch hoạt động tốt ,độ sai số nhỏ

 Thông qua việc làm đề tài này đã góp phần cho sinh viên chúng em củng cốlại các kiến thức đã được học và thực tập, giúp cho sinh viên chúng em cáchnghiên cứu, làm việc một cách độc lập Từ đó, tạo điều kiện thuận lợi chocông việc sau này của người kỹ sư tương lai

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM TRÊN Ô TÔ 1.1 Không gian nội thất xe Kia Optima 2017.

1.1.1 Giới thiệu về phần không gian nội thất của xe Kia Optima 2017.

Hình 1.1 Không gian nội thất của xe.

Các kỹ sư tâm huyết đã mang triết lý “Giá trị vượt trên sự mong đợi” vào cả thiết kếnội thất từ sự chăm chút trong từng chi tiết và chất liệu đến sự liền mạch gắn kết củatoàn bộ không gian bên trong Những điểm nhấn trang trí mạ bạc dọc theo bảng táp lô

và hai bên cửa ẩn chứa sự tinh tế, sang trọng Trang bị nội thất xe ô tô khá tương đồng

ở cả 3 phiên bản với ghế xe bọc da, ghế lái chỉnh điện 12 hương có nhớ 2 vị trí, lăng bọc da tích hợp các nút bấm điều khiển và lẫy chuyển số thể thao Hệ thống giảitrí với màn hình trung tâm, các cổng kết nối đa phương tiện, kết nối Bluetooth, hệthống điều hoà tự động, gương chiếu hậu trong xe chống chói Riêng hai phiên bản caocấp trang bị hệ thống âm thanh 10 loa Harman Karrdon, tính năng sạc điện thoạikhông dây, ghế hàng khách phía trước chỉnh điện 10 hướng

1.1.2 Bảng đồng hồ.

Hình 1.2 Bảng đồng hồ.

Bảng đồng hồ tạo hình “phổ thông”, dễ dàng quan sát với hai cụm vòng tua-vận tốcđặt đối xứng qua màn hình LCD đa thông tin Nhìn qua khá đơn giản nhưng bắt mắt vàhiển thị đầy đủ thông tin

1.1.3 Bảng điều khiển trung tâm.

Hình 1.3 Bảng điều khiển trung tâm.

Cụm điều khiển trung tâm ở Kia Optima 2017 nhìn chung khá đơn điệu và chưa mấyxứng tầm với một mẫu xe hạng D khi màn hình chính 5-inch “nhỏ nhắn”, kích thướckém cả Cerato hay Morning, đổi lại hai hốc gió được dời thấp xuống bên dưới cạnhcác nút bấm của hệ thống điều hòa tạo nên sự khác biệt so với kiểu thiết kế thườngthấy

1.1.4 Hệ thống điều hòa

Hình 1.2 Hệ thống điều hòa.

Hệ thống điều hòa tự động và chỉnh tay, được trang bị bộ lọc khí nhằm đảm bảokhông khí trong lành luân chuyển trong xe, tạo cảm giác thư thái dễ chịu trong suốtchuyến đi.

Hệ thống điều hòa hai vùng tự động có hốc gió phía sau, nút bấm khởi động, hệ thốngđiều khiển hành trình Cruise Control

1.1.5 Tay lái.

Hình 1.3 Tay lái.

Vô-lăng ba chấu trên Optima 2.0 AT cũng như 2.0 ATH trông gọn gàng và lịch lãm hơn đàn em Kia Cerato, riêng phiên bản 2.4 GT Line với thiết kế thể thao xuyên suốt thì vòng gỗ có đáy được vát bằng đi kèm một logo GT Line ốp ở góc 6 giờ

Bên cạnh các trang bị tiêu chuẩn như bọc da, tích hợp các nút bấm chức năng, lẫychuyển số thể thao, cột tay lái điều chỉnh 4 hướng thì ở hai phiên bản 2.0 ATH và 2.4

GT Line xuất hiện cả tính năng sưởi Đây rõ ràng là một chiếc nút bấm “đáng tiền” và

sẽ rất được lòng các khách hàng khu vực phía Bắc cũng như khu vực cao nguyên, vốnthường phải đối diện với tiết trời giá lạnh

1.1.6 Tấm ốp cửa.

Hình 1.4 Tấm ốp cửa.

Bên trong các cửa xe, bệ tì tay được phủ da và ốp gỗ êm ái dành cho các hành khách,hai cửa kính phía trước chỉnh điện một chạm chống kẹt trong khi hàng ghế sau bổ sunghai rèm che nắng, tăng phần tiện nghi và riêng tư khi cần thiết

1.1.7 Cần số.

Hình 1.5 Cần số.

Cần số có các vị trí vào số bố trí theo phương dọc và được bọc da kết hợp nhũ bạctinh tế

1.1.8 Ghế ngồi.

Hình 1.6 Ghế ngồi.

Tất cả ghế ngồi đều được bọc da cao cấp, sự khác biệt nằm ở việc Optima 2.4 GTLine sử dụng màu đỏ cá tính đậm trong khi hai phiên bản dưới một tỷ đồng trang nhãhơn với tông màu begie Và như tôi vừa đã nói phía, nhờ KIA tập trung phục vụ chohàng ghế trước nên ngoài việc có thiết kế theo hướng thể thao với đệm hông và tựalưng ôm sát cơ thể người ngồi thì nơi đây còn nhận được một loạt các tiện nghi vốnthường chỉ xuất hiện trên các mẫu xe hạng sang

1.1.9 Ngăn để vật dụng.

Hình 1.9 Ngăn để vật dụng.

Không gian nội thất xe mới không chỉ thoáng đãng mà còn tiện lợi với nhiều ngănđựng vật dụng được bố trí ở những vị trí thuận tiện nhất cho hành khách ngồi ghếtrước và sau như giá để cốc bên hành khách phía trước, hộc đựng đồ bên dưới bảngđiều khiển trung tâm, hộc để đồ phía trước, ngăn để găng tay, hộc để đồ trung tâm, giá

để cốc hàng ghế sau, ngăn để đồ lưng ghế trước Bạn sẽ hài lòng hơn khi những vậtdụng cá nhân được sắp xếp gọn gàng ngăn nắp và dễ tìm kiếm

1.1.10 Khoang hành lý.

Hình 1.7 Khoang để hành lý.

Bên cạnh không gian hành lý đã hết sức rộng rãi, bạn vẫn có thể chứa được nhữngmón đồ to lớn nhờ hàng ghế sau có thể gập 60:40, nối liề cốp sau và cabin Các vị trí

để ly, để cốc và vật dụng cá nhân cũng xuất hiện khắp nơi, đáp ứng nhu cầu sử dụngcủa hành khách khi di chuyển cùng Optima.

Hình 1.13 Ngoại thất xe.

Hình 1.14 Ngoại thất xe.

từ xa.

 Hầu hết các xe ô tô hiện nay đều được trang bị thiết bị remote khóa xe từ xa đểđảm bảo xe đã được khóa khi bạn đã ra khỏi ô tô nhưng thiết bị này không đủ đểđảm bảo an toàn cho chiếc xe yêu quí của bạn

1.2.2 Sự cần thiết của hệ thống chống trộm.

 Hiện nay nước ta đang trên đà phát triển, đặc biệt là những ngành công nghiệp,hướng tới hiện đại hóa đất nước Cùng với đố ngành công nghiệp ô tô nước tacũng có nhiêu cơ hội để phát triển Nhu cầu mua ô tô của người Việt Nam ngàycàng tăng lên Đất nước phát triển thu nhập đầu người tăng lên nhu cầu sở hưu mộtchiếc ô tô của các gia đình ngành càng tăng lên Từ đó số lượng ô tô tại Việt Nam

ngày càng tăng, số lương ô tô ngành càng tăng đó kéo theo nhu cầu về vấn đề anninh bảo vệ cho nhưng chiếc xe khỏi sự can thiệp ngoài ý muốn cung như vấn đềbảo vệ tài sản cá nhân và an toàn của chiếc xe khỏi những người khác không phảichủ sở hữu can thiệp vào ngày càng tăng cao điều này thúc đẩy sự phát triển của

hệ thống chống trộm phát triển ngày một càng tăng

 Nguyên lý cơ bản của hệ thống chống trộm hiện nay:

- Hệ thống chống trộm nói chung thường gồm các cảm biến nối với một số còibáo động Còi báo động đơn giản là công tác được gắn trên cánh cửa xe và códân dẫy điện, nếu có sự cam thiệp từ bên ngoài vào mà không được sự chấpnhận từ chủ xe còi xe sẽ báo động

 Những hệ thống chống trộm trên xe ngày nay ngày càng phức tạp hơn nhiều.Chúng thường gồm:

- Một dãy các cảm biến có thể bao gồm các công tác Các cảm biến áp xuất, cảmbiến chuyển động

- Một còi báo động có thể diều chỉnh phát ra tiếng kêu khác nhau Bởi vậy có thểtạo ra âm thanh khác nhau nên có thể tạo ra sự khác biết cho xe tùy theo mụcđích thiết kế

- Một bộ thu phát sóng cho phép thao tác điều khiển không dây từ xa bằng bộđiều khiển

- Một bộ ác quy phụ có thể vận hành hệ thống đề phòng trường hợp bình ác quychính của xe bị hết điện hoặc mất kết nối

- Một bộ điều khiển trung tâm để theo dõi và điều khiển toàn bộ hệ thống, cũngnhư kích hoạt hệ thống vào trạng thái báo động (có thể gọi đây là bộ não của hệthống) Các cảm biến được nắp đặt trên xe có nhiệm vụ gửi các thông tin khi cóngười xâm nhập vào các vị trí mà cảm biến đã được nắp đặt sẵn về bộ não của

hệ thống qua đó bộ não sẽ đưa hệ thống vào chế độ báo động

1.2.3 Một số loại cảm biến và công nghệ được sử dụng trong hệ thống chống

trộm.

Cảm biến vân tay: Cảm biến vân tay là cảm biết dùng công nghệ sinh trắc học đểquét vân tay của người sử dụng với nhiều loại sóng khác nhau Những loại sóngnày sẽ quét và lưu lại các bề mặt lồi lõm thậm chí cả lớp da dưới ngón tay để tăngtính bảo mật cho người dùng

Hiện nay, có tổng cộng 3 loại cảm biến vân tay:

- Cảm biến quang học:

Cảm biến này sẽ sử camera có độ phân giải cao để sao lưu lại vân tay Tiếp đó sẽphân tích và lưu trữ các điểm trên ngón tay như bề mặt lồi lõm để có thể sử dụnglần nữa.

Tuy nhiên, nhược điểm của loại cảm biến này là độ chính xác không cao, xác nhậnkết quả lâu

- Cảm biến điện dung:

Không như cảm biến quang học, cảm biến điện dung sử dụng tụ điện để tiến hànhtái tạo mẫu vân tay thông qua ngón tay của người dùng Và tất nhiên, việc tái tạonày sẽ được xử lí thận trọng, chi tiết và kĩ càng hơn Kết quả đạt được sẽ chính xáchơn nhiều

Đây là loại cảm biến cao cấp cho nên phải bỏ ra khá nhiều kinh phí để có thể sảnxuất và sử dụng được

- Cảm biến sóng siêu âm

Đây là công nghệ đang được nghiên cứu Cảm biến sóng siêu âm sẽ phát ra nhiềuloại sóng để phân tích, xác nhận ngón tay Việc sử dụng sóng siêu âm sẽ có thểchạm tới từng điểm trên ngón tay từ đó sẽ khắc hoạ lại vân tay và trả về kết quả rấtchuẩn xác

1.2.3.1 Module cảm biến vân tay r307.

Hình 2.1 Module cảm biến vân tay quang.

Cảm biến nhận dạng vân tay R307 sử dụng giao tiếp UART TTL hoặc USB 1.1 đểgiao tiếp với Vi điều khiển hoặc kết nối trực tiếp với máy tính (thông qua mạchchuyển USB-UART hoặc giao tiếp USB 1.1)

Cảm biến nhận dạng vân tay R305 được tích hợp nhân xử lý nhận dạng vân tayphía trong, tự động gán vân tay với 1 chuỗi data và truyền qua giao tiếp UART ra

ngoài nên hoàn toàn không cần các thao tác xử lý hình ảnh, đơn giản chỉ là phátlệnh đọc/ghi và so sánh chuỗi UART nên rất dễ sử dụng và lập trình.

Cảm biến nhận dạng vân tay R305 có khả năng lưu nhiều vân tay cho 1 ID (1người), thích hợp cho các ứng dụng bảo mật, khóa cửa, sinh trắc học

Cấu tạo khóa vân tay Gồm lớp vỏ bọc chắc chắn bằng thép chống gỉ bên ngoài.Bên trong ruột khóa là hệ thống vi mạch điện tử lưu trữ dữ liệu và xác nhận vântay Sử dụng vân tay rất bảo mật, chỉ có vân tay của người đăng ký mới mở được

 Thông số kỹ thuật:

Sơ đồ mạch

Hình 2.2 Sơ đồ module vân tay.

· Vân tay tính năng đọc dữ liệu/Viết Chức năng

· Có được Tính Năng Dữ Liệu của Chiếm Được vân tay và Kiểm Chứng/Xác ĐịnhTải Về Tính Năng withCaptured fingerprintIdentify Tải Về Tính Năng với ChiếmĐược vân tay

· An ninh Mức cài đặt

· Có thể đặt BaudRate/Thiết Bị ID/Mật Khẩu Thiết Bị

· Hệ điều hành: Windows 98, ME, NT4.0, 2000, XP, WIN 7 hoặc Android

Hình 2.3 Sơ đồ kết nối module vân tay với relay.

 Giới thiệu chung về công nghệ sinh trắc và bảo mật:

 Trong thời đại ngày nay, sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật đãgiúp cho con người thuận tiện hơn trong các công việc hằng ngày Với sự bùng

nổ về công nghệ thông tin, quá trình toàn cầu hóa diễn ra nhanh chóng, sự bảomật riêng tư thông tin cá nhân cũng như để nhận biết một người nào đó tronghàng tỉ người trên trái đất đòi hỏi phải có một tiêu chuẩn, hệ thống đảm nhậncác chức năng đó Công nghệ sinh trắc ra đời và đáp ứng được các yêu cầu trên

 Hệ thống nhận dạng vân tay:

 Hệ thống nhận dạng:là hệ thống xác thực một cá nhân bằng cách tìm kiếm vàđối sánh đặc tính sinh trắc của người này với toàn bộ các mẫu sinh trắc đượclưu giữ trong cơ sở dữ liệu Hình 2.3 là cấu trúc cơ bản của một hệ thống nhận

Hình 2.4 Sơ đồ giải thuật toán vân tay.

Hình 2.5 Hình ảnh vân tay chụp lưu chữ.

Identification (Nhận diện dấu vân tay): Dấu vân tay sẽ được đưa thu thập từ mộtsensor để đối chiếu với database chứa các vân tay để truy ra các đặc điểm muốntruy xuất Việc đối sánh ảnh vân tay cần nhận dạng chỉ cần được tiến hành trên cácvân tay (có trong cơ sở dũ liệu) thuộc loại đã được xác định nhờ quá trình phânloại Đây là giai đoạn quyết định xem hai ảnh vân tay có hoàn toàn giống nhau haykhông và đưa ra kết quả nhận dạng, tức là ảnh vân tay cần nhận dạng tương ứngvới vân tay của cá thể nào đã được lưu trữ trong cơ sỏ dữ liệu Để đánh giá một hệthống nhận dạng vân tay ta cần phân tích hai loại lỗi đó là: Lỗi từ chối nhầm (FalseReject Rate: FRR) và lỗi chấp nhận nhầm (False Accept Rate: FAR)

 Lưu đồ giải thuật Tổng quát: Lấy mẫu vân tay > Chọn vân tay để nhận dạng >Nhận dạng Lưu đồ giải thuật trích điểm Minutiae

Hình 2.6 Lưu đồ giải thuật toán vân tay.

Hình 2.7 Sơ đồ giải thuật toán nhận dạng vân tay.

1.2.3.2 RFID RC522.

Hình 2.8 Module cảm biến RFID.

- Thẻ (Tags) : là một thành phần bắt buộc đối với mọi hệ thống RFID Bao gồm:chip bán dẫn nhỏ và anten thu nhỏ trong một số hình thức đóng gói Công nghệ nhậndạng đối tượng bằng sóng vô tuyến RFID.

- Đầu đọc (Reader) : là thành phần bắt buộc, thực hiện việc đọc, ghi dữ liệu lênTag, giao tiếp với máy chủ

- Ăngten (Antena) : làm nhiệm vụ bức xạ, thu sóng điện từ và gia công tín hiệu

- Mạch điều khiển (Controller) :là thanh phần bắt buộc, tuy nhiên hầu hết readermới đều có thành phần này gắn liền với chúng Cho phép các thành phần bên ngoàinhư con người, chương trình máy tính giao tiếp điều khiển các chức năng của reader,annunciator, cơ cấu chấp hành kết hợp với reader

- Cảm biến (sensor), cơ cấu chấp hành (actuator) và bảng tín hiệu điện báo(annunciator) : hỗ trợ xuất và nhập của hệ thống

- Máy chủ và hệ thống phần mềm: về mặt lí thuyết, một hệ thống RFID có thểhoạt động mà không cần thành phần này Thực tế, một hệ thống RFID gần nhƣ không

có ý nghĩa nếu không có thành phần này

- Cơ sở hạ tầng truyền thông : là thành phần bắt buộc, nó là một tập gồm cả 2mạng có dây và không dây và các bộ phận kết nối tuần tự để kết nối các thành phần đãliệt kê ở trên với nhau để chúng truyền với nhau hiệu quả

o PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC CỦA RFID:

- Một hệ thống RFID có ba thành phần cơ bản: tag, đầu đọc, và một máy chủ.Mỗi tag được lập trình với một nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đốitượng hoặc con người đang gắn tag đó Bởi vì các chip được sử dụng trong tag RFID

có thể giữ một số lượng lớn dữ liệu, chúng có thể chứa thông tin như chuỗi số, thờidấu, hướng dẫn cấu hình, dữ liệu kỹ thuật, sổ sách y học, và lịch trình Cũng như phátsóng tivi hay radio, hệ thống RFID cũng sử dụng bốn băng thông tần số chính: tần sốthấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) hoặc sóng cực ngắn (viba)

- Các hệ thống trong siêu thị ngày nay hoạt động ở băng thông UHF, trong khicác hệ thống RFID cũ sử dụng băng thông LF và HF Băng thông viba đang được đểdành cho các ứng dụng trong tương lai

- Các tag có thể được cấp nguồn bởi một bộ pin thu nhỏ trong tag (các tag tíchcực) hoặc bởi reader mà nó “wake up” (đánh thức) tag để yêu cầu trả lời khi tag đangtrong phạm vi (tag thụ động)

Hình 2.11 Phương thức giao tiếp bằng sóng từ.

o Hoạt động giữa tag và reader RFID:

- Tag tích cực đọc xa 100 feet tính từ reader và có thể là tag RW (với bộ nhớđược viết lên và xóa như một ổ cứng máy tính) hoặc là tag RO Tag thụ động có thểđược đọc xa reader 20 feet và có bộ nhớ RO Kích thước tag, giá cả, dải đọc, độ chínhxác đọc/ghi, tốc độ dữ liệu và chức năng hệ thống thay đổi theo đặc điểm nêu ra trongthiết kế và dải tần hệ thống FRID sử dụng

- Reader gồm một anten liên lạc với tag và một đơn vị đo điện tử học đã được nốimạng với máy chủ Đơn vị đo tiếp sóng giữa máy chủ và tất cả các tag trong phạm viđọc của anten, cho phép một đầu đọc liên lạc đồng thời với hàng trăm tag Nó cũngthực thi các chức năng bảo mật như mã hóa/ giải mã và xác thực người dùng Reader

có thể phát hiện tag ngay cả khi không nhìn thấy chúng Hầu hết các mạng RFID gồmnhiều tag và nhiều đầu đọc được nối mạng với nhau bởi một máy tính trung tâm, hầunhư thường là một trạm làm việc gọn để bàn Máy chủ xử lý dữ liệu mà các readerthu thập từ các tag và dịch nó giữa mạng RFID và các hệ thống công nghệ thông tinlớn hơn, mà nơi đó quản lý dây chuyền hoặc cơ sở dữ liệu quản lý có thể thực thi.Middleware là phần mềm nối hệ thống RFID với một hệ thống IT quản lý luồng dữliệu

1.2.3.3 Module cảm biến chạm.

Hình 2.12 Module cảm biến chạm.

 Bản chất, Module cảm biến chạm cũng chỉ giống như 1 công tắc

 Chân VCC và GND để cấp nguồn cho Module hoạt động

 Chân SIG thực chất là chân OUT với 2 giá trị đầu ra ON/OFF

2.1.1 giới thiệu chung về phần mềm Proteus.

Phần mềm proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tửtương tự và bao gồm phần thiết kế mạch , viết chương trình điều khiển cho các họ viđiều khiển như MCS-51, PIC, AVR

Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES dùng

để vẽ mạch in

Đối với sinh viên mới bắt đầu sử dụng thì công cụ isis rất dễ dàng tiếp cận, bởi vì nó

hệ thống đầy đủ các linh kiện điện tử và số cơ bản, các công cụ đo đạc thực tế Ngoài

ra nó còn có các công cụ để mô phỏng quá trình trong mạch

2.1.1 Lịch sử phát triển của Prot

Hình 3.1 Biểu tượng của phần mềm.

Proteus được ra đời và phát triển trên 12 năm Labcenter Electronics- một công typhần mềm của Anh Phần mềm này đã được ứng dụng rất nhiều trên thế giới Với phầnmềm này ta có thể mô phỏng hầu như tất cả các mạch điện tử Proteus gồm hai chươngtrình chính là : ISIS cho phép thiết kế và mô phỏng hệ thống điện tử bao gồm mạchphần cứng giao diện bên ngoài là mô phỏng mạch điện tử ARES cho phép người sửdụng thiết kết mạch in PCB (Prin Circuit Board)

Hình 3.2 Giao diện của phần mềm.

Proteus đã tự khẳng định thế mạnh của nó là mô phỏng mạch nguyên lý sát với thực tếchính vì thế nó có thể mô phỏng được hầu hết các mạch đơn giản cho đến phức tạp lên

nó được sử dụng rất nhiều trong giảng dạy cung như trong các phòng thí nghiệm điện.Phần mề cho phép mô phỏng hoạt động của các mạch điện tử bao gồm viết trươngtrình cho mạch mà vẽ mạch in cho mạch điện

2.1.2 Phạm vi ứng dụng.

Các ưu điểm của Proteus:

Dễ dàng tạo ra các sơ đồ nguyên lý đơn giản từ các mạch đơn giản đến các mạch có

Ngoài ra Proteus còn hỗ trợ các công cụ hỗ trợ mạnh mà nhiều phần mềm khác k cóchẳng hạn như đèn led nhiều màu sắc khác nhau kể cả led 7 đoạn Nhưng phần mềmthật sự động đáo nhất của proteus là LCD nó có thể mô phỏng hàu hết các LCD từ đơngiản cho đến phức tạp

Một ưu điểm khác của phần mềm là nó có thể mô phỏng công cụ thu phát từ cácmạch giao tiếp với máy tính từ các công cụ RS232 giúp người lần trình có thể môphỏng các mạch truyền phát dữ liệu một cách dễ dàng.

Phần mềm có một thư viện khá lớn với 6000 linh kiện và đang ngày càng được bổsung

Khả năng chính và cũng là mạnh nhất của phần mềm là mô phỏng, phân tích kết quả

từ các mạch nguyên lý Giúp người dùng có thể thấy trước được mạch nguyên lý chạyđúng hay sai trước khi thiết kế trên bo mạch

Khả năng áp dụng chương trình proteus vào trong giảng dậy là rất tốt cho các thầycũng như sinh viên học tập kỹ thuật điện tử vì gần như phần mềm đều đáp ứng được từcác mạch đơn giản cho đến phức tạp

Và còn rất nhiều phương pháp phân tích khác từ đơn giản đến phức tạp ngoài thực tế

mà phần mềm có thế giải quyết đơn gian giúp đỡ được rất nhiều chi phí cho người sửdụng

Vào New project

Hình 3.4 Giao diện khi bắt đầu làm việc.

Trên hình chỉ rõ ở giao diện của phần mềm có: vùng làm việc chính, vùng hiển thị,thanh công cụ, vùng lựa chọn, thanh tác vụ và các nút mô phỏng

Vùng làm việc chính là vùng tại đó ta vẽ các linh kiện điện tử nối dây các linh kiện,đặt máy đo, hiển thị các đồ thị mong muốn

Thanh công cụ gồm có các thanh phần như sau:

 Chức năng này để chọn lịnh kiện

 Dùng đề lấy linh kiện trong thư viện linh kiện

 Dùng để đặt tên cho dậy

 Dùng để lấy power, ground

 Chứa các nguồn điện, nguồn xung, nguồn dòng

 Dùng để đo điện thế tại một điểm trên mạch Đây là dụng cụ chỉ có mộtchân và không có trong thực tế

 Dùng để đo chiều và độ lớn của dòng điện tại một thời điểm

 Các nút mô phỏng trên hình gồm có những nút mô phỏng từng bước tạm dừng

và dừng mo phỏng

 Sử dụng thư viện ISIS

Để lấy các linh kiện ta phải vào được thư viện chính isis, nhìn vào trái của chươngtrình và thực hiện

Hình 3.5 Thư viện isis.

Trong hình có phần keyword: là ô tìm kiếm của các từ khóa ta có thể tìm linh kiện để

vẽ trong thư muc này

Dòng tiêu thụ I/O 40mA

Bộ nhớ Flash 32 KB of which 2 KB used by Bootloader

Hình 3.8 Sơ đồ chân arduino nano.

2.2.2 Relay opto cách ly.

Hình 3.9 Mạch cách ly opto.

Điện áp sử dụng: có ba loại 5/12/24VDC, đồ án sử dụng loại 5V

Dòng tiêu thụ: khoảng 200mA /1Relay

Tín hiệu kích: Tùy chọn mức cao High (5VDC) hoặc thấp Low (0VDC) qua Jumper.Tiếp điểm đóng ngắt Relay trên mạch: Max 250VAC-10A hoặc 30VDC-10A

Kích thước: 1.97 in x 1.02 in x 0.75 in (5.0 cm x 2.6 cm x 1.9 cm)

Relay Opto chọn mức kích High/Low (5VDC):

là linh kiện quang điện tử truyền tín hiệu điều khiển giữa hai mạch hoạt động ở cácmức điện áp khác nhau Ưu điểm chính của opto là cách ly điện giữa các mạch đầu vào

và đầu ra Tiếp xúc duy nhất giữa đầu vào và đầu ra ở opto là một chùm ánh sáng.Điện trở cách li giữa hai mạch lên tới hàng ngàn MΩ Sự cách ly này rất hữu ích trongcác ứng dụng có điện áp cao và điện thế của hai mạch có thể khác nhau tới vài nghìnvôn.

Opto gồm một đèn LED hồng ngoại và một photodetector (chẳng hạn như một diodequang, transistor quang, Darlington, SCR hoặc triac), cả hai được tích hợp nằm bêntrong một vỏ bọc kín

Hình 3.10 Sơ đồ kết nối opto.

Nó có một đèn LED ở phía đầu vào và một diode quang ở đầu ra Điện áp nguồn bêntrái và điện trở nối tiếp tạo dòng điện qua đèn LED Sau đó, ánh sáng từ đèn LED bắtđầu đến diode quang và tạo nên một dòng trong mạch đầu ra Điện áp đầu ra bằng vớiđiện áp đầu ra V2 trừ đi điện áp trên điện trở tải R Khi điện áp đầu vào thay đổi,lượng ánh sáng sẽ dao động

- Đặc điểm của Opto:

Tỷ số truyền dòng điện (CTR): Một trong những thông số quan trọng nhất của opto làhiệu quả cách li của nó Tham số này được tối đa hóa bằng cách kết hợp chặt chẽ giữađèn LED và đèn quang điện (thường hoạt động trong dải hồng ngoại) Hiệu quả cách licủa một opto có thể được xác định một cách dễ dàng bởi tỷ số truyền đầu ra-đầu vào(CTR) tức là tỷ lệ dòng điện đầu ra Ic (được đo tại đầu thu của transistor quang) chiacho dòng điện đầu vào IF (dòng vào LED thu)

Điện áp cách ly đầu vào-đầu ra (Viso): Chênh lệch điện áp tối đa giữa đầu vào và đầu

ra nằm trong khoảng từ 500V đến 4 kV

Điện áp thu-phát cực đại (VCEmax): Đây là điện áp DC tối đa cho phép có thể được

sử dụng trên các đầu ra bóng bán dẫn Giá trị có thể thay đổi từ 20 đến 80V

Băng thông: Đây là tần số có thể truyền qua opto khi nó hoạt động ở chế độ bìnhthường Tần số thay đổi trong khoảng giá trị từ 20 to 500 kHz.

Thời gian đáp ứng: Chia thành thời gian tăng tr và thời gian giảm t* Đối với đầu ratransistor quang, tr và t* thường khoảng 2-5us

- Ứng dụng của opto:

Opto (bộ cách li quang học) được sử dụng nhiều trong công nghiệp cụ thể là bộchuyển đổi tín hiệu giữa các thiết bị có điện áp cao (công tắc giới hạn) và các mạchlogic điện áp thấp Các bộ cách ly quang học có thể được sử dụng trong các trườnghợp mà giữa hai mạch cần được cách ly với nhau Sự cách ly điện giữa hai mạch cầnphải có một thiết bị để ngăn chặn nhiễu được tạo ra trong quá trình truyền từ mạch nàytới mạch kia Điều này rất cần thiết cho việc ghép nối giữa các mạch thu thập thông tinđiện áp cao và các mạch logic điện áp thấp Vì các mạch thông tin hầu như sẽ phải tiếpxúc với các nguồn nhiễu và các mạch logic không thể chịu được các tín hiệu nhiễunày

Trong nhiều ứng dụng, mạch điện tử triac và triac chịu sự điều khiển của các hệ thốngđiện tử nhạy cảm Ví dụ, một hệ thống vi xử lý được lập trình để bật và tắt động cơ,đèn và máy sưởi cần phải có một thiết bị cách ly chúng nhằm giảm nhiễu dòng điệnđến các thiết bị điện tử điều khiển và có thể bảo vệ nó trong trường hợp SCR hoặcTRIAC bị hư hỏng

2.2.3 IC ổn áp LM7805.

Hình 3.11 Ổn áp LM7805.

Hình 3.12 Sơ đồ mạch điện qua IC ổn áp LM8805.

Dùng làm một thiết bị tạo ra dao động Hiệu ứng chênh lệch áp điện là nguyên lý hoạtđộng chính của đá thạch anh Nguyên lý này mang tính thuận nghịch Nếu đặt sức épchỉ vào một mặt của viên đá, nó sẽ bị biến dạng Nhưng nếu đặt áp lực lên cả hai mặt,

nó sẽ tạo ra dòng điện có giao động tinh khiết

Là bộ phận chính trong các mạch khuyếch đại tần số trong các hệ thống liên lạc: điệnthoại, Radio, anten, … Hiện nay, toàn bộ các máy tính dù hiện đại thế nào cũng phảidùng các bộ tạo dao động tinh thể để điều khiển các bus, xung động xử lý (Hệ thốngmạch Arduino)

Tạo ra dao động ổn định cho đồng hồ điện tử (đồng hồ công nghiệp, đồng hồ số,kim…), các dung cụ đo đạc điện tử (tạo dao động chuẩn), mạch đồng hóa màu sắc củaLCD, VCR, các dụng cụ tin học (laptop, thiết bị ngoại vi), các nhạc cụ điện tử nhưPiano, organ, guitar điện…

2.2.5 Tụ Hoá.

Tụ hoá hay Tụ điện điện phân (tiếng Anh: electrolytic capacitor) là một loại tụ điện cóphân cực Nó có anode (+) được làm bằng kim loại đặc biệt được xử lý bề mặt để tạolớp oxyt cách điện Sau đó chất điện phân rắn hoặc không rắn (non-solid) được phủ lênmặt lớp oxyt để tạo ra cathode

Hình 3.14 Tụ hóa.

Do lớp oxy cách điện cực mỏng, tụ hoá đạt được điện dung lớn trên mỗi đơn vị thểtích so với nhiều loại khác, có ý nghĩa quan trọng trong các mạch có tần số thấp

và cường độ dòng điện cao Nó được dùng nhiều trong các bộ lọc cung cấp nguồn, nơi

mà điện tích lưu trữ cần cho việc điều tiết điện áp ra và sự dao động của dòng điện,trong chỉnh lưu ngõ ra, và đặc biệt khi thiếu nguồn pin sạc để cung cấp dòng điện tần

số thấp

Ký hiệu tụ hóa

Hình 3.15 Ký hiệu tụ hóa.

 Cấu tạo tụ hóa

Tụ có anode (+) được làm bằng kim loại đặc biệt được xử lý bề mặt để tạo lớp oxytcách điện Sau đó chất điện phân rắn hoặc không rắn (non-solid) được phủ lên mặt lớpoxyt để tạo ra cathode Chúng được cuộn lại, lắp các chân nối và đặt vào bên trong lớpbọc bằng nhôm hình trụ

 Chia theo vật liệu sử dụng thì có:

 Tụ hóa nhôm: Là tụ phổ biến nhất

 Tụ hóa tantali: Tụ điện tantali đắt hơn rất nhiều so với tụ điện bằng nhôm, vàthường dùng với điện áp thấp, nhưng chúng có điện dung cao hơn rất nhiềutrên mỗi đơn vị thể tích và được dùng cho các ứng dụng thu nhỏ như điệnthoại di động

 Tụ hóa niobi

 Tụ polyme, tụ OS-CON

 Phân cực

Tụ điện điện phân có sự phân cực, không giống như hầu hết tụ điện khác Điều này là

do lớp aluminum oxide được giữ yên chỗ bởi điện trường, và khi đảo cực, nó sẽ hòatan vào electrolyte Điều này làm xảy ra đoản mạch giữa electrolyte và aluminum.Chất lỏng sẽ nóng lên và tụ điện có thể phát nổ Lớp aluminium oxide là dielectric, và

độ mỏng của lớp này, cùng với khả năng chịu đựng một điện trường với cường độkhoảng 109 volts per metre, làm tạo ra dung tích cao của tụ điện Các tụ điện hiện đại

có van an toàn trên một mặt tròn để thông thoáng khí/chất lỏng nóng, nhưng tiếng nổvẫn có thể lớn Sự phân cực đúng đắn được viết ra trên gói bởi một lằn với dấu âm và

có thể là những mũi tên, ký hiệu cực ngay cạnh đó âm hơn cực còn lại

Tụ điện phân sẽ có hành vi giống như bất cứ tụ điện nào khác nếu cực bị nghịch đảo,cho đến điểm chúng bị hủy Đây là lý do duy nhất cho yêu cầu về phân cực Đa số vẫnchịu đựng nếu không có sự đảo cực (điện một chiều) hoặc chỉ điện xoay chiều, và cóthể chịu sự đảo cực trong một khoảng thời gian, nhưng mạch điện nên được thiết kếsao cho không có sự đảo cực không đổi trong một lượng thời gian lớn Một sự phânđúng cực không đổi sẽ làm tăng tuổi thọ của tụ điện

2.2.6 Tụ gốm.

Tụ giấy và tụ gốm là các tụ không phân cực và có trị số nhỏ < 470 NanoFara, còn tụhoá thường có trị số lớn từ 0,47 Micro Fara đến hàng nghìn Micro Fara và tụ hoá cóphân cực âm dương

Tụ giấy và tụ gốm (hình dẹt) trị số được ký hiệu trên thân bằng ba số VD: 103J, 223K,471J vv… Trong đó ba số đầu ký hiệu cho giá trị, chữ J hoặc K ở cuối kà ký hiệu chosai số

Hình 3.16 Tụ gốm.

 Cách đọc tụ gốm

 Cách đọc như sau : hai số đầu giữ nguyên , số thứ 3 tương ứng với số con số

0 thêm vào sau và lấy đơn vị là Pico

VD: 103J sẽ là 10000 pico = 10 Nano hoặc 471K sẽ là 470 Pico

 Có một cách ký hiệu khác VD 01J, 22K, nếu ký hiệu như vậy thì lấy đơn vị

là Micro: 01J nghĩa là 0,01 Micro = 10 Nano, 022K là 0,022 Micro = 22Nano

Hình 3.17 Sơ đồ diode bán dẫn.

Khi được đặt trong một mạch đèn pin đơn giản, diode sẽ cho phép hoặc ngăn dòngđiện qua đèn, tùy thuộc vào cực của điện áp được áp dụng (Hình bên dưới)

Hình 3.18 Sơ đồ dòng điện diode.

(a) Dòng chảy hiện tại được cho phép, các diode được chuyển tiếp thiên vị,(b) Dòng chảy hiện tại bị cấm,các diode được đảo ngược thiên vị

 Nguyên tắc hoạt động của Điốt

Hình 3.19 Sơ đồ hoạt động của điốt

Khi cực của pin là như vậy mà các electron được phép chảy qua diode, diode đượccho là có xu hướng chuyển tiếp Ngược lại, khi pin “lạc hậu” và diode chặn dòng điệnthì diode được cho là ngược lại Một diode có thể được coi như một công tắc: “đóng”khi chuyển tiếp thành kiến và “mở” khi đảo ngược xu hướng

Sự chỉ đạo của “đầu mũi tên” của biểu tượng đi-ốt đối với hướng của dòngelectron Điều này là do biểu tượng diode được phát minh bởi các kỹ sư, chủ yếu sửdụng ký pháp dòng chảy thông thường trong sơ đồ của chúng, cho thấy dòng điện tích

từ phía dương (+) của nguồn điện áp tới âm (-)

Quy ước này đúng với tất cả các ký hiệu bán dẫn có “đầu mũi tên”: các mũi tên chỉtheo hướng cho phép của luồng thông thường và ngược lại hướng cho phép của dòngelectron Hành vi Diode tương tự với hành vi của một thiết bị thủy lực gọi là van kiểmtra