KHÓA cửa THÔNG MINH sử DỤNG ARDUINO

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI : KHÓA CỬA THÔNG MINH SỬ DỤNG ARDUINO YÊU CẦU: Mô hình thực tế và phần mềm mô phỏng Nội dung thực hiện: + Nhiệm vụ chung : - Tìm hiểu và nghiên cứ

TÊN ĐỀ TÀI: KHÓA CỬA THÔNG MINH SỬ DỤNG

ARDUINO

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Trần Đức Thuận

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 7

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8

: TỔNG QUAN VỀ KHÓA THÔNG MINH 9

1 Lý do chọn đề tài 9

2 Mục tiêu 10

3 Giới thiệu về khóa thông minh 10

Giới thiệu về khóa thông minh 11

Các phương thức mở khóa cửa thông minh 11

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁC LINH KIỆN 13

1 Tổng quan về arduino 13

Giới thiệu về board arduino uno 13

Giới thiệu về board arduino mega 2560 17

Nhận dạng vân tay với cảm biến vân tay as608 22

2 Giới thiệu công nghệ RFID 31

Giới thiệu 31

Module RFID-rc522 32

3 Bàn phím ma trận 4x4 (keypad 4x4) 35

Hoạt động của keypad 4x4 36

Khái niệm 36

Thông số kỹ thuật của keypad 4x4 37

Ứng dụng 37

4 Giới thiệu vè module sim 800l 37

Giới thiệu chung 37

Thông số kỹ thuật module sim800l 38

Tập lệnh at của module sim800l 38

Sơ đồ chân module gsm gprs 39

5 Màn hình lcd 16x2 40

Giới thiệu 40

Module giao tiếp i2c giữa lcd 16x2 với arduino 42

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 43

1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 43

2 Tính toán và thiết kế mạch 45

Khối xử lý trung tâm 45

Khối cảm biến vân tay 46

Khối module sim 800l 48

Khối module RFID-rc522 50

Khối ma trận bàn phím 4x4 52

Khối nguồn 52

Khối chấp hành 55

Chống nhiễu cho arduino 57

THI CÔNG HỆ THỐNG 58

1 Lập trình hệ thống 58

Lưu đồ giải thuật 58

Giới thiệu phần mềm lập trình arduino ide 59

Giới thiệu về phần mềm mô phỏng proteus 60

Lập trình code và nạp cho vi điều khiển 65

Mô hình sau khi đã hoàn thành 84

NGHIÊN CỨU MỞ KHÓA BẰNG CHỨC NĂNG NHẬN DIỆN KHUÔN MẶT 85

1 Giới thiệu các phương pháp nhận diện khuôn mặt 85

Nhận dạng dựa trên các đặc trưng khuôn mặt 86

2 Opencv trong việc nhận dạng khuôn mặt 87

Sơ đồ khối của hệ thống 89

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1 Hình ảnh về khóa thông minh thực tế 10

Hình 2-1 Các loại board arduino 13

Hình 2-2 Hình ảnh thực tế về arduino uno 14

Hình 2-3 Các chân nguồn của arduino uno 15

Hình 2-4 Hình ảnh thực tế về arduino mega 2560 18

Hình 2-5 Sơ đồ chân arduino mega 2560 20

Hình 2-6 Hình ảnh vân tay được nhận dạng 23

Hình 2-7 Sơ đồ quá trình xủ lý ảnh 24

Hình 2-8 Quá trình so sánh vân tay 25

Hình 2-9 Hình ảnh thực tế về cảm biến vân tay as608 26

Hình 2-10 giao thức truyền thông của as608 29

Hình 2-11 Định nghĩa của thanh ghi 30

Hình 2-12 Chip bảo mặt trong thẻ RFID 31

Hình 2-13 Hình ảnh thực tế module RFID-rc522 32

Hình 2-14 Thẻ từ để quét với module rfid 34

Hình 2-15 Hình ảnh thực tế của bàn phím ma trận 4x4 36

Hình 2-16 Hình ảnh thực tế về module sim800l 38

Hình 2-17 Hình ảnh thực tế màn hình lcd 16x2 40

Hình 2-18 Hình ảnh thực tế module giao tiếp i2c 42

Hình 3-1 Sơ đồ khối hệ thống 44

Hình 3-2 Board arduino mega 2560 46

Hình 3-3 Khối xử lý và khối cảm biến vân tay 46

Hình -4 Phương thức truyền thông nối tiếp uart 48

Hình 3-5 Cảm biến vân tay kết nối arduino mega 48

Hình 3-6 Hình ảnh thực tế module giảm áp lm2596 49

Hình 3-7 Phương thức giao tiếp spi 51

Hình 3-8 Hình ảnh thực tế của bàn phím ma trận 4x4 52

Hình 3-10 Nguồn pin 9v dự phòng 53

Hình 3-11 Dây cáp cấp nguồn cho arduino 53

Hình 3-12 Mạch chuyển nguồn tự động 54

Hình 3-13 Hình ảnh relay thực tế 55

Hình 3-14 Khóa điện 12v 56

Hình 3-15 Hình ảnh về tip 41c 57

Hình 4-1 Lưu đồ giải thuật 58

Hình 4-2 Giao diện phần mềm lập arduino ide 59

Hình 4-3 Ma trận bàn phím 4x4 hiển thị lên màn lcd 61

Hình 4-4 Cửa mở khi nhập mật khẩu đúng 65

Hình 4-5 Đăng ký vân tay thành công 71

Hình 4-6 Chạy thử 3 chức năng mở cửa 83

Hình 4-7 Mô hình cửa thông minh khi đã hoàn thành 84

Hình 5-1 Hình ảnh raspberry pi 3……….……… 88

Hình 5-2 Sơ đồ khối của hệ thống mở cửa bằng phương pháp nhận diện khuôn mặt 89

Hình 5-3 Kết quả đoạn trương trình phát hiện khuôn mặt 91

Hình 5-4 Kết quả tìm điểm landmarks và căn chỉnh khuôn mặt 92

Hình 5-5 Các điểm landmarks chuẩn được sử dụng 93

DANH MỤC BẢNG BIỂU

bảng 2-1 Thông số kỹ thuật của arduino uno 15Bảng 2-2 Chức năng các chân của cảm biến vân tay 28bảng 5-3 Sơ đò các chân của màn hình lcd 16x2 40

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI : KHÓA CỬA THÔNG MINH SỬ DỤNG ARDUINO

YÊU CẦU: Mô hình thực tế và phần mềm mô phỏng

Nội dung thực hiện:

+ Nhiệm vụ chung :

- Tìm hiểu và nghiên cứu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chức năng của các module Arduino R3, arduino Mega 2560 , cảm biến vân tay AS608, module Sim 800l, ma trận phím 4x4, module RFID và màn hình LCD, nguồn giảm áp

…

- Tìm hiểu về phần mềm lập trình cho Arduino

- Tìm hiểu phần mềm mô phỏng mạch điện trên Proteus

- Thiết kế và lắp đặt một mô hình hoàn thiện

- Viết báo cáo tốt nghiệp

+ Nhiệm vụ riêng:

- Tìm hiểu thêm phương pháp mở cửa bằng nhận diện khuôn mặt

- Lập trình điều khiển khóa cửa với cách : mở cửa bằng mật khẩu và mở cửa bằng cuộc gọi bằng phần mềm Arduino IDE

- Mô phỏng nguyên lý hoạt động của cách mở cửa bằng mật khẩu trên phần mềm Proteus

: TỔNG QUAN VỀ KHÓA THÔNG MINH

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, khi đời sống kinh tế - xã hội phát triển, vấn đề an ninh được quan tâm nhiều hơn Ở nước ta, việc bảo vệ an ninh đang dẫm chân tại chỗ ở việc người ta vẫn đang sử dụng con người cho mục đích an ninh là chính như việc thuê các bảo vệ viên, hay lắp đặt các hệ thống camera thông thường mà một kẻ gian hiểu biết có thể qua mắt được

Thời đại 4.0 thời đại của công nghệ mọi thứ đang dần được công nghệ hóa, hiện đại hóa và và Smart home thì cần có smartlock Thiết kế khóa cửa thông minh tại thời điểm này không phải là quá sớm hay mới mẻ nhưng đó cũng chưa là muộn khi xã hội đang dần tiếp cận gần hơn và rất ưa chuộng với thiết bị điện tử thông minh có tính bảo mật cao này

Khóa cửa thông minh là một thiết bị cơ điện khác biệt với các loại khóa truyền thống có tác dụng thực hiện các nhiệm vụ đóng/mở khi nhận được lệnh từ một thiết bị được xác thực Smartlock sử dụng kết nối không dây với một khóa mã để thực hiện quá trình xác nhận Khóa cửa thông minh cũng đồng thời nhận diện bất kỳ sự tiếp cận nào

và gửi thông báo về các tình huống khẩn cấp khác liên quan đến tình trạng của thiết bị

Mặt khác, việc phát triển không ngừng của vi xử lý đã cho ra đời nhiều loại sản phẩm thông minh nhỏ gọn, tích hợp nhiều chứ năng cho người dùng dễ sử dụng Không thể không kể đến kit Arduino- một sản phẩm được sử dụng trên toàn cầu và có cộng đồng người dùng rất lớn Kit Arduino có thể kết hợp với nhiều module khác để tạo nên những ứng dụng thiết thực cho cuộc sống hiện đại ngày nay Với những đặc tính trên, nhóm đã quyết định thực hiện mô hình bao gồm Arduino, module cảm biến vân tay, bàn phím, thẻ từ để làm bộ khóa cửa thông minh Trong bài báo này, chúng em sẽ xây dựng một mô hình hệ thống cửa tự động với cấp độ bảo mật cao và khắc phục các vấn đề còn tồn tại khi sử dụng nguồn nhân lực là con người

2 Mục tiêu

-Tìm hiểu và nghiên cứu về kit Arduino, module cảm biến vân tay AS608, thiết

bị điện và cách kết nối giữa các module để hoàn thành mô hình hoàn thiện

-Xây dựng hệ thống quét dấu vân tay để điều khiển đóng mở cửa qua cảm biến vân tay và dữ liệu vân tay sẽ được gửi lên máy tính qua cổng truyền thông giao tiếp

-Xây dựng mật khẩu qua ma trận bàn phím 4x4, và hiển thị lên màn hình LCD -Kết nối module RFID để quá trình mở cửa nhanh nhất, và sử dụng module sim 800l để điều khiển mở cửa từ xa

-Trình bày được giao diện mô phỏng trên máy tính

-Thiết kế hoàn chỉnh mô hình thực tế

-Tiến hành chạy thử nghiệm mô hình hệ thống

3 Giới thiệu về khóa thông minh

Hình 1-1 Hình ảnh về khóa thông minh thực tế

Giới thiệu về khóa thông minh

Cũng như khóa cửa truyền thống, Giới thiệu về khóa cửa thông minh có cấu tạo bao gồm hai bộ phận là ổ khóa và chìa khóa

Tuy nhiên, chìa khóa ở khóa thông minh không tồn tại ở dạng vật chất, mà nó nằm trong ứng dụng của điện thoại thông minh, thẻ từ hoặc một loại móc chìa khóa đặc biệt được định dạng dành riêng cho khóa thông minh

Với những loại khóa đơn giản hơn, “chìa khóa” có thể đơn giản là một đoạn mã

số Khóa cửa thường được gắn trực tiếp vào ổ khóa thường, bao gồm các bộ phận thu

và phát tín hiệu, cũng như thiết bị mở và khóa chốt

Khóa cửa thông minh trong cuộc sống số thời đại 4.0 là điều cần thiết giúp chúng

ta tiếp cần gần hơn với cuộc sống hiện đại, nâng cao chất lượng cuộc sống Một ngôi nhà thông minh sẽ thông minh từ cánh cửa

Các phương thức mở khóa cửa thông minh

Từ phương thức hoạt động đến cấu tạo kết hợp với công nghệ cao, chúng em xin thiết kế khóa của thông minh có các phương thức mở cơ bản sau:

Mở khóa bằng vân tay Khóa vân tay: hệ thống này cho phép vân tay của người

sử dụng được mã hóa trên thiết bị và chỉ khi có bàn tay đó đặt vào thì khóa mới tự động

mở

Mở khóa bằng chuỗi mật mã: Là loại khóa dùng mật mã thay cho chìa khóa để

mở cửa Mỗi thẻ có mỗi mã ID, và chỉ mã ID được cài đặt thì mới có thể mở khóa

Khóa bằng Card RFID: RFID là viết tắt của cụm từ Radio Frequency Identification, là công nghệ nhận dạng các đối tượng dựa trên bước sóng vô tuyến Nhờ

áp dụng công nghệ này mà các thiết bị khóa hiện đại có thể nhanh hơn các phương thức khác

Không chỉ thực hiện thao tác đóng hay mở cửa, giới thiệu về khóa cửa thông minh còn có ứng dụng mở rộng cho phép chủ nhân căn nhà có thể tạo quyền cho bạn

bè, người thân hay những người khác mở được khóa để vào nhà bằng chìa khóa ảo

Chiếc chìa khóa ảo này có thể được gửi đi tin nhắn SMS Nắm được mã khóa trong tay, người nhận có thể mở được cửa nhà vào những thời điểm đã được chủ nhà chỉ định

Giới thiệu về khóa của thông minh chúng em muốn đưa đến các góc nhìn thực

tế cả về ưu và nhược điểm của thiết bị công nghệ thời đại 4.0 này

a) Ưu điểm nổi bật mà khóa của thông minh sở hữu:

-Khóa cửa thông minh dần được ưa chuộng và là sự lựa chọn cho cuộc sống số chứng tỏ chứng đang sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật so với các dòng khóa truyền thống khác:

-Không còn lo lắng về việc rơi, hay để quên chìa khóa, chúng ta chỉ cần nhớ mật mã hoặc có card từ hay đơn giản chỉ là ngón tay của mình

-Không cần mất thời gian tiền bạc để đánh chìa khóa, tất cả được sao lưu trong

bộ nhớ máy và điện thoại của bạn

-Thao tác nhanh chóng, thuận tiện ngay cả khi chúng ta đang mang vác nặng nhọc -Vật liệu của khóa thông minh thường chắc chắn, chịu được sự ăn mòn tốt Cũng do không cần phải tác động vật lý nhiều như khóa truyền thống, do vậy, ổ khóa thông minh thường bền hơn

-Tự động khóa khi cửa đóng

-Hoạt động với nguồn điện riêng

-Thiết kế sang trọng, đa dạng, phù hợp với nhiều phong cách kiến trúc khác nhau -Dễ dàng thiết lập, cài đặt loại mã khóa phù hợp

b) Hạn chế, rủi ro và cũng là nhược điểm của dòng khóa cửa thông minh

-Hai mặt ưu và nhược điểm sẽ luôn tồn tại song song và mô hình về khóa cửa thông minh chúng em cũng không lẩn tránh những hạn chế của thiết bị này

-Với những loại khóa dùng mã số, mã khóa có thể dễ bị tiết lộ hay bị phá mã -Để duy trì tính an toàn và bảo mật, khóa cửa thông minh cần liên tục được bảo trì và nâng cấp để chống lại xâm nhập

-Mặc dù có những rủi ro nhất định, khóa cửa thông minh chắc chắn vẫn sẽ được

sử dụng trong tương lai Trong những năm tiếp theo, việc sử dụng khóa cửa thông minh như khóa vân tay, khóa dùng thẻ, khóa mã số sẽ dần thay thế cách khóa truyền thống do tính năng vượt trội trong việc đảm bảo giám sát ra vào ở mức độ cao nhất cho các khu vực cần có sự kiểm soát ra vào chặt chẽ

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁC LINH KIỆN

1 Tổng quan về arduino

Hình 2-1 Các loại board arduino

Giới thiệu về board arduino uno

1.1.1 Giới thiệu

Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ hoặc các thiết bị khác Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình cũng có thể sử dụng một cách dễ dàng Arduino có mức giá thấp, phù hợp với nhu cầu người dùng, có tính chất nguồn mở và cộng đồng người dùng đông đảo Với lợi thế đến từ giá thành cũng như lợi thế về cộng đồng người dùng, không quá ngạc nhiên khi được biết số người sử dụng Arduino trải rộng từ học sinh phổ thông đến sinh viên đại học

Board mạch Arduino được sử dụng để thực hiện nhiều ứng dụng như: cánh tay robot, điều khiển và giám sát nhiệt độ, độ ẩm phòng thí nghiệm, điều khiển động cơ đóng mở cửa,

Arduino Uno là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều khiển Microchip ATmega328 được phát triển bởi Arduino.cc Bảng mạch được trang bị các

bộ chân đầu vào/ đầu ra Digital và Analog có thể giao tiếp với các bảng mạch mở rộng khác nhau Mạch Arduino Uno thích hợp cho những bạn mới tiếp cận và đam mê về điện tử, lập trình Dựa trên nền tảng mở do Arduino.cc cung cấp các bạn dễ dàng xây dựng cho mình một dự án nhanh nhất ( lập trình Robot, xe tự hành, điều khiển bật tắt led )

-5V: Điện áp ra 5V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 500mA)

-3V3: Điện áp ra 3.3V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 50mA)

-GND: Là chân mang điện cực âm trên board

-IOREF: Điệp áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO và có thể đọc điện áp trên chân IOREF Chân IOREF không dùng để làm chân cấp nguồn

Hình 2-3 Các chân nguồn của arduino uno

b) Thông số kỹ thuật

bảng 2-1 Thông số kỹ thuật của arduino uno

Điện áp đầu vào(khuyên

Vi điều khiển ATmega328:

-32 KB bộ nhớ Plash: trong đó bootloader chiếm 0.5KB

-2 KB cho SRAM: (Static Random Access Memory): giá trị các biến khai báo sẽ được lưu ở đây Khai báo càng nhiều biến thì càng tốn nhiều bộ nhớ RAM Khi mất nguồn dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất

-1 KB cho EEPROM: (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory):

Là nơi có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây và không bị mất dữ liệu khi mất nguồn

d) Các chân đầu vào và đầu ra

Trên Board Arduino Uno có 14 chân Digital được sử dụng để làm chân đầu vào

và đầu ra và chúng sử dụng các hàm pinMode(), digitalWrite(), digitalRead() Giá trị điện áp trên mỗi chân là 5V, dòng trên mỗi chân là 20mA và bên trong có điện trở kéo lên là 20-50 ohm Dòng tối đa trên mỗi chân I/O không vượt quá 40mA để tránh trường hợp gây hỏng board mạch

Ngoài ra, một số chân Digital có chức năng đặt biệt:

-Serial: 0 (RX) và 1 (TX): Được sử dụng để nhận dữ liệu (RX) và truyền dữ liệu (TX) TTL

Arduino Mega 2560 là board mạch vi điều khiển dựa trên chip xử lý Atmega2560 được mở rộng thêm bộ nhớ và các chân I / O so với các bo mạch khác có sẵn trên thị trường

Arduino Mega được thiết kế đặc biệt cho các dự án đòi hỏi mạch phức tạp và cần nhiều không gian bộ nhớ hơn Hầu hết các dự án điện tử có thể được thực hiện khá tốt bởi các Arduino khác có sẵn trên thị trường như Arduino Uno R3, Arduino Nano, Arduino Pro Mini khiến Arduino Mega không được dụng phổ biến cho các dự án thông thường Tuy nhiên, có một số dự án chỉ được thực hiện bởi Arduino Mega như chế tạo máy in 3D hoặc điều khiển nhiều động cơ DC, nhiều động cơ bước, vì khả năng lưu trữ nhiều thông tin, dữ liệu hơn trong bộ nhớ mã hóa và cần nhiều các chân I/O

b) Thông số kỹ thuật

-Chíp ATMEGA2560

-Điện Áp Hoạt Động : 5VDC

-Nguồn Cấp : 7-12V ( Giới Hạn 6-20V )

-Dòng Max chân 5V : 500mA

- Dòng Max 3.3V : 50mA

- Dòng Max Chân I/O : 40mA

- 54 Chân Digital I/O (15 Chân PWM)

-16 Chân Analog Inputs

-Có 54 chân I / O digital và 16 chân analog được tích hợp trên bo mạch giúp thiết

bị này trở nên riêng biệt và nổi bật so với các thiết bị khác

- Có 15 chân được sử dụng cho xuất xung PWM

-Một bộ dao động thạch anh có tần số 16 MHz được tích hợp trên board Arduino Mega2560

- Arduino Mega2560 có cổng USB được sử dụng để kết nối và chuyển mã từ máy tính đến mạch Arduino Mega dựa trên phần mềm IDE

- Tích hợp jack nguồn DC để cấp nguồn cho bo mạch Một số phiên bản Arduino khác thiếu tính năng này như Arduino Pro Mini không đi kèm jack cắm nguồn DC

- Đầu jack kết nối ICSP ( Header đôi gần nút reset) được bổ sung đáng chú ý cho Arduino Mega, sử dụng để lập trình Arduino và tải file lên từ máy tính qua phần mềm IDE

- Arduino Mega2560 có hai mức điện áp là 5V và 3.3V cung cấp sự linh hoạt để điều chỉnh điện áp theo yêu cầu so với Arduino Pro Mini chỉ đi kèm với một bộ điều chỉnh điện áp

-So sánh với Arduino Uno thì Arduino Mega không có nhiều sự khác biệt giữa Arduino Uno và Arduino Mega ngoại trừ Arduino Mega được mở rộng bộ nhớ và các chân I/O nhiều hơn, kích thước lớn hơn

- Tính khả dụng của Atmega16 trên bo mạch Arduino Mega làm cho nó khác với Arduino Pro Mini chỉ sử dụng USB để chuyển đổi nối tiếp để lập trình

-Tích hợp nút reset trên board mạch và 4 cổng nối tiếp phần cứng được gọi là USART, tạo ra tốc độ tối đa để giao tiếp

Hình 2-5 Sơ đồ chân arduino mega 2560

Arduino Mega2560 được thiết kế với cầu chì tự phục hồi mục đích ngăn cổng USB của máy tính sinh nhiệt khi xảy ra hiện tượng quá dòng trên mạch Arduino do các chân I/O chạm chập Hầu hết máy tính laptop hay desktop đều có cơ chế bảo vệ quá dòng thông qua cổng USB, tuy nhiên trên board mạch Arduino Mega2560 tích hợp sẵn

sẽ tạo được lớp bảo vệ thứ 2 khi kết nối giao tiếp với máy tính

Mỗi chân I/O của Arduino Mega2560 đi kèm với một chức năng cụ thể liên quan đến chân đó Tất cả các chân analog có thể được sử dụng làm chân I / O số

d) Chi tiết về các chân trên board mạch Arduino Mega2560

- Chân 5V & 3.3V : Chân này được sử dụng để cung cấp điện áp đầu ra khoảng 5V

- Chân GND : Có 5 chân nối mass có sẵn trên board Arduino Mega, giúp dễ dàng kết nối nếu thực hiện dự án với nhiều kết nối thiết bị ngoại vi

-Chân reset : Được sử dụng để thiết lập lại board mạch về lại ban đầu Mức tích cực LOW được thiết lập sẽ reset lại board mạch

- Chân Vin : Là chân điện áp đầu vào cung cấp cho mạch Arduino Mega, điện áp

từ 7V đến 20V Mặt khác điện áp được cấp bởi jack nguồn DC có thể được lấy thông qua chân này Tuy nhiên, điện áp đầu ra thông qua chân này đến mạch Arduino sẽ được

tự động thiết lập là 5V

- Chân truyền thông nối tiếp ( Serial Communication ) : RXD và TXD là các chân nối tiếp được sử dụng để truyền và nhận dữ liệu nối tiếp, chân Rx đại diện cho việc truyền dữ liệu còn Tx được sử dụng để nhận dữ liệu Có tất cả 4 kết hợp các chân nối tiếp này được sử dụng trong đó Serial 0 là chân RX(0) và TX(1), Serial 1là chân TX(18)

và RX(19), Serial 2 là chân TX(16) và RX(17), và Serial 3 là chân TX(14) và RX(15)

- Chân Ngắt ngoài ( External Interrupts) : 6 chân được sử dụng để tạo các ngắt ngoài đó là ngắt 0 (chân 0), ngắt 1 (chân 3), ngắt 2 (chân 21), ngắt 3 (chân 20), ngắt 4 (chân 19), ngắt 5 (chân 18) Các chân này tạo ra các ngắt bằng một số cách tức là cung cấp giá trị LOW, tăng hoặc giảm hoặc thay đổi giá trị cho các chân ngắt

- Đèn LED : Arduino Mega 2560 tích hợp đèn LED trên board mạch kết nối với chân 13 Giá trị HIGH đèn LED được bật và LOW đèn LED tắt Giúp người lập trình quan sát trực quan khi test, kiểm tra chương trình trên board Arduino

-Chân AREF : Chân tạo điện áp tham chiếu cho đầu vào analogs

- Các chân tương tự ( Analogs) : Có 16 chân analog được tích hợp trên board Arduino có ký hiệu là A0 đến A15 Điều quan trọng cần lưu ý là tất cả các chân analog này có thể được sử dụng làm chân I / O Digital Mỗi chân analog đi kèm với độ phân giải 10 bit Các chân này có thể có điện áp thay đổi tử 0V đến 5V Tuy nhiên, giá trị trên

có thể được thay đổi bằng cách sử dụng hàm ISF và analogReference ()

- Giao tiếp I2C : Hai chân 20 và 21 hỗ trợ giao tiếp I2C trong đó 20 đại diện cho SDA (Dòng dữ liệu nối tiếp chủ yếu được sử dụng để giữ dữ liệu) và 21 đại diện cho SCL (Dòng đồng hồ nối tiếp chủ yếu được sử dụng để cung cấp đồng bộ hóa dữ liệu giữa các thiết bị)

- Truyền thông SPI : Được sử dụng để truyền dữ liệu giữa Arduino và các thiết

bị ngoại vi khác Chân 50 (MISO), Chân51 (MOSI), Chân 52 (SCK), Chân 53 (SS) được

Nhận dạng vân tay với cảm biến vân tay as608

1.3.1 Sơ lược về dấu vân tay và nhận dạng vân tay

a) Khái niệm về dấu vân tay

Vân tay là do các gai da đội lớp biểu bì lên mà thành Đó là nơi tập kết miệng các tuyến mồ hôi, tuyến bã nhờn… Nó đã định hình khi con người còn là cái thai 4 tháng trong bụng mẹ Khi đứa bé ra đời, lớn lên, vân tay được phóng đại nhưng vẫn giữ nguyên dạng cho đến khi về già Nếu tay có bị bỏng, bị thương, bị bệnh thì khi lành, vân tay lại tái lập y hệt như cũ Chỉ khi có tổn thương sâu huỷ hoại hoàn toàn, sẹo chằng chịt mới xoá mất vân tay

Vân tay không ai giống ai, đặc sắc nhất là vân ngón cái và ngón trỏ

b) Giới thiệu về nhận dạng vân tay

Từ xa xưa, con người đã nhận ra mỗi cá nhân đều có một vân tay riêng nhưng chưa có một cơ sở khoa học nào để nghiên cứu và nhận dạng Nhưng đến thế kỷ 16, các

kỹ thuật vân tay khoa học hiện đại đã xuất hiện và từ đó các lí thuyết và chương trình

mô tả, nhận dạng vân tay mới phát triển mau chóng Năm 1888, Francis Galton giới thiệu các đặc trưng chi tiết phục vụ cho đối sánh vân tay

Nhưng đến đầu thế kỉ 20, nhận dạng vân tay chính thức được chấp nhận như một phương pháp nhận dạng cá nhân có giá trị và trở thành tiêu chuẩn trong pháp luật Ví

dụ, năm 1924 FBI đã thiết lập một cơ sở dữ liệu có 810.000 thẻ vân tay

1.3.2 Việc ứng dụng công nghệ nhận dạng vân tay hiện nay

Ngày nay, để đáp ứng được yêu cầu về bảo vệ dữ liệu, đảm bảo an ninh an toàn với độ chính xác cao, công nghệ nhận dạng vân tay đã được ứng dụng phổ biến trong các lĩnh vực đời sống xã hội thông qua các thiết bị điện tử: máy quét vân tay,…

Trong ngành công nghiệp Khóa cửa điện tử, công nghệ nhận dạng vân tay được ứng dụng đã cho ra đời nhiều dòng Khóa cửa vân tay dần thay thế những khóa cửa điện

tử thông thường chỉ đơn thuần sử dụng chìa cơ, thẻ từ hay mã số Tuy nhiên để đảm bảo

an ninh tuyệt đối, các khóa cửa vân tay thường kết hợp với các phương pháp nhận diện bằng mã số và thẻ từ

Không chỉ dừng lại ở đó, dòng khóa cửa vân tay ngày càng được ứng dụng công nghệ nhận dạng vân tay tân tiến để việc cảm biến vân tay nhanh chóng và chính xác hơn công nghệ quang học đã cũ, đó là công nghệ nhận dạng vân tay bán dẫn

Hình 2-6 Hình ảnh vân tay được nhận dạng

1.3.3 Nguyên lý hoạt động cơ bản của nhận dạng vân tay

Nguyên lý hoạt động của công nghệ nhận dạng vân tay là khi đặt ngón tay lên trên một thiết bị nhận dạng dấu vân tay, ngay lập tức thiết bị này sẽ quét hình ảnh ngón tay đó và đối chiếu các đặc điểm của ngón tay đó với dữ liệu đã được lưu trữ trong hệ thống Quá trình xử lý dữ liệu sẽ được thiết bị chuyển sang các dữ liệu số và ra thông báo rằng dấu vân tay đó là hợp lệ hay không hợp lệ để cho phép hệ thống thực hiện các chức năng tiếp theo Hệ thống sinh trắc học sẽ ghi nhận mẫu vân tay của người dùng và lưu trữ tất cả những dữ liệu đặc biệt này thành một mẫu nhận diện được số hoá toàn phần Có hai phương pháp để lấy dấu vân tay

Cách thứ nhất (cổ điển) là sao chép lại hình dạng vân tay (như lăn tay bằng mực, hay chạm vào một vật gì đó) thông qua máy quét ghi nhận và xử lý

Cách thứ hai, hiện tại đa số các nước đều sử dụng phần mềm hoặc thiết bị quét vân tay để nhận dạng vân tay

Cách chúng em dùng là sử dụng cảm biến quét vân tay AS608, vì thuận tiện và tiết kiệm thời gian

1.3.4 Các bước xử lý trong quá trình nhận dạng vân tay

Quá trình xử lý nhận dạng vân tay được chia làm hai quá trình lớn: quá trình xử

lý ảnh và quá trình so sánh vân tay

-Tăng cường ảnh (Image Enhancement): Ảnh được lấy từ thiết bị đầu đọc vân tay sẽ được làm rõ Do các thiết bị đầu đọc vân tay không lấy ảnh tốt hay do vân tay của người dùng trong lúc lấy bị hao mòn, dơ bẩn, hay do lực ấn ngón tay trong lúc lấy vân tay Vì vậy, bước này là một trong các bước quan trọng nhất của quá trình này để làm rõ ảnh vân tay để rút trích các đặc trưng đúng và đầy đủ

-Phân tích ảnh (Image Analysis): Thông qua phân tích ảnh, ảnh sẽ được loại bỏ những thông tin làm nhiễu hay những thông tin không cần thiết

-Nhị phân hóa (Binarization): Nhị phân hóa ảnh vân tay thành ảnh trắng đen Bước này phục vụ cho bước Làm mỏng vân tay Bước này có thể có hoặc không vì

phục thuộc vào thuật toán rút trích đặc trưng

Tăng cường

-Làm mỏng (Thinning): Làm mỏng các đường vân lồi của ảnh vân tay Bước này nhằm mục đích cho việc rút trích đặc trưng của vân tay Bước này cũng có thể có hoặc không vì phục thuộc vào thuật toán rút trích đặc trưng

-Rút trích đặc trưng (Minutiae Extraction): Rút trích những đặc trưng cần thiết cho quá trình so sánh vân tay

b) Quá trình so sánh vân tay

Hình 2-8 Quá trình so sánh vân tay

Mục đích của quá trình này được biểu diễn trên hình II-8 là so sánh vân tay dựa trên các đặc trưng đã được rút trích Quá trình này được thực hiện qua các bước nhỏ sau:

-Phân tích đặc trưng (Minutiae Analysis): Phân tích các đặc điểm cần thiết của các đặc trưng để phục vụ cho việc so sánh vân tay

-Xét độ tương tự cục bộ (Local Similarily): Thuật toán so sánh vân tay sẽ dựa vào các thông tin cục bộ của các đặc trưng (gồm: tọa độ (x, y), hướng của đặc trưng, góc tạo bởi tiếp tuyến của đường vân tại đặc trưng và trục ngang) của vân tay để tìm ra các cặp đặc trưng giống nhau giữa hai vân tay

-Xét độ tương tự toàn cục (Global Similarily): Từ nhưng khu vực tương tự nhau trên cục bộ, thuật toán sẽ tiếp tục mở rộng so sánh trên toàn cục

-Tính điểm so sánh (Calculate Matching Score): Tính toán tỷ lệ độ giống nhau giữa các cặp đặc trưng Điểm so sánh này sẽ cho biết độ giống nhau của hai ảnh vân tay

là bao nhiêu

Phân tích đặc trưng

Xét độ tương tự cục bộ

1.3.5 giới thiệu về cảm biến vân tay as608

Hiện tại trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến để nhận dạng và phát hiện người dùng như: cảm biến nhận dạng khuôn mặt, cảm biến hồng ngoại, cảm biến giọng nói, RFID,… nhưng với tính bảo mật và tiện lợi của cảm biến vân tay rất phù hợp cho việc quản lý khóa và mở cửa

Đây là module nhận dạng vân tay giao tiếp trực tiếp qua giao thức UART có thể kết nối trực tiếp đến vi điều khiển hoặc qua PC adapter Max232/USB-Serial Người sử dụng có thể lưu trữ dữ liệu vân tay trực tiếp vào module Module có thể dễ dàng giao tiếp với các loại vi điều khiển chuẩn 3.3V hoặc 5V Có một con Led xanh được bật sáng nằm sẵn trong ống kính trong suốt quá trình chụp vân tay Cảm biến với độ chính xác cao và có thể được nhúng vào các thiết bị như: điều khiển truy cập, két sắt, khóa cửa nhà, khóa cửa xe,…

Hình 2-9 Hình ảnh thực tế về cảm biến vân tay as608

1.3.6 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của module cảm biến vân tay cơ bản có 2 phần:

- Lấy dữ liệu hình ảnh của vân tay: Khi lấy dữ liệu, người dùng cần phải thực hiện quét dấu vân tay hai lần thông qua cảm biến quang học Hệ thống sẽ tiến hành thuật toán xử lý hình ảnh của 2 lần quét vân tay, tạo ra một khuôn mẫu của các vân tay dựa trên kết quả xử lý và lưu trữ lại các bản mẫu

- So sánh dấu vân tay (có thể theo chế độ 1:1 hoặc theo 1:N): Khi người dùng thực hiện quét dấu vân tay, module sẽ chụp lại dữ liệu hình ảnh vân tay và so sánh với các mẫu vân tay đã được lưu trữ sẵn trong thư viện Đối với 1:1, hệ thống sẽ so sánh trực tiếp vân tay với mẫu được chỉ định cụ thể trong module; đối với 1:N, hoặc tìm kiếm,

hệ thống sẽ tìm kiếm trong thư viện để tìm vân tay phù hợp Sau đó trả về kết quả đúng nếu trùng khớp hoặc kết quả sai nếu không trùng khớp dữ liệu đã được lưu trữ

-Người dùng có thể tiến hành phát triển kết hợp với các module khác để làm ra một loạt các sản phẩm cuối cùng, chẳng hạn như: kiểm soát quyền truy cập, điểm danh vào lớp học hoặc chấm công, két an toàn, khóa cửa nhà hay cửa xe…

-Tiêu thụ điện năng thấp, giá thành không cao, kích thước nhỏ gọn, hiệu năng tốt -Khả năng chống tĩnh điện mạnh mẽ, chỉ số chống tĩnh điện đạt 15KV trở lên -Khả năng xử lý hình ảnh tốt, có thể chụp được hình ảnh có độ phân giải lên đến

500 dpi

1.3.8 Thông số kỹ thuật

+Điện áp cung cấp: DC 3.6 ~ 6.0V Dòng cung cấp:

- Dòng làm việc bình thường: 40 mA

- Dòng đỉnh: 150 mA

Thời gian thu thập hình ảnh: < 0.5 giây Kích thước cửa sổ quét: 18x22 mm Chế độ quét:

- So sánh với một mẫu duy nhất (1:1)

- Tìm kiếm và so sánh với mẫu lưu trong bộ nhớ (1: N) Bộ nhớ lưu trữ mẫu: 256 bytes Mức độ an toàn: năm (từ thấp đến cao: 1, 2, 3, 4, 5 (cao nhất)) Tỉ lệ lỗi chấp nhận nhầm (FAR): < 0,001

Tỉ lệ từ chối nhầm (FRR): < 0.1%

Thời gian tìm kiếm: < 0.8 giây (1: 880, trung bình)

Giao tiếp với máy tính: UART (TTL mức logic) hoặc USB 1:1

Tốc độ truyền thông tin liên lạc (UART): (9600 x N) bps đó N = 1 ~ 12 (giá trị mặc định N = 6, tức là 57600bps)

Môi trường làm việc:

- Nhiệt độ: -10 ℃ ~ + 40 ℃

- Độ ẩm tương đối: 40% - 85%

1.3.9 Giao tiếp phần cứng

Giao tiếp phần cứng của module R305 được thể hiện qua bảng 2.2:

Bảng 2-2 Chức năng các chân của cảm biến vân tay

Số chân Tên chân

Chức năng

1.3.10 Giao thức truyền thông nối tiếp không đồng bộ UART

Được truyền theo chế độ nối tiếp bán song công bất đồng bộ Tốc độ baud truyền mặc định là 57600 bps và có thể cài đặt tốc độ này trong dải từ 9600 – 115200 Tại thời điểm bật nguồn, nó sẽ tốn 300ms cho việc thiết lập

Khung truyền với định dạng 10bit: với 1 bit bắt đầu (start bit) ở mức logic ‘0’,

8 bit dữ liệu với bit đầu LBS và 1 bit kết thúc (stop bit) Không có bit kiểm tra (check bit) Dữ liệu được truyền đi trên chân TX gồm 1 start bit (mức ‘0’), data và 1 stop bit (mức ‘1’) Tốc độ truyền: đơn vị bit per second (bps) còn gọi là Baud (số lần thay đổi tín hiệu trong 1 giây – thường sử dụng cho modem) UART là phương thức truyền nhận bất đồng bộ, nghĩa là bên nhận và bên phát không cần phải có chung tốc độ xung clock (ví dụ: xung clock của vi điều khiển khác xung clock của máy tính) Khi đó bên truyền muốn truyền dữ liệu sẽ gửi start bit (bit ‘0’) để báo cho bên thu biết để bắt đầu nhận dữ liệu và khi truyền xong dữ liệu thì stop bit (bit ‘1’) sẽ được gửi để báo cho bên thu biết kết thúc quá trình truyền

Khi có start bit thì cả hai bên sẽ dùng chung 1 xung clock (có thể sai khác một ít) với độ rộng 1 tín hiệu (0 hoặc 1) được quy định bởi baud rate, ví dụ baud rate = 9600 bps nghĩa là độ rộng của tín hiệu 0 (hoặc 1) là 1/9600 = 104ms và khi phát thì bên phát

sẽ dùng baud rate chính xác (ví dụ 9600 bps) còn bên thu có thể dùng baud rate sai lệch

1 ít (9800bps chẳng hạn) Truyền bất đồng bộ sẽ truyền theo từng frame và mỗi frame

có cấu trúc như trong hình 2.10 sau đây:

Hình 2-10 Giao thức truyền thông của as608

Ngoài ra trong frame truyền có thể có thêm bit odd parity (bit lẻ) hoặc even parity (bit chẵn) để kiểm tra lỗi trong quá trình truyền Bit parity này có đặc điểm nếu sử dụng odd parity thì số các bit ‘1’ + odd parity bit sẽ ra một số lẻ còn nếu sử dụng even parity thì số các bit ‘1’ + even parity bit sẽ ra một số chẵn

Module sẽ kết nối với MCU theo kết nối sau: TXD (chân 3 của module) kết nối với RXD (chân nhận của MCU), RXD (chân 4 của module) kết nối với TXD (chân truyền của MCU)

1.3.11 Tài nguyên hệ thống

Có một bộ đệm hình ảnh và hai 512 byte tệp kí tự đệm bên trong không gian bộ nhớ RAM của module Người dùng có thể đọc và viết bất kỳ của bộ đệm bằng cách hướng dẫn

-Bộ đệm hình ảnh:

Bộ đệm hình ảnh phục vụ cho việc lưu trữ hình ảnh và các định dạng hình ảnh là

256 * 288 pixel Khi truyền qua UART, để đẩy nhanh tốc độ, chỉ có 4 bit cao của các điểm ảnh được truyền (có nghĩa là 16 độ xám) Và hai điểm ảnh lân cận của cùng hàng

sẽ hình thành một byte trước khi truyền Khi tải lên máy tính, hình ảnh 16-xám-độ sẽ được mở rộng sang định dạng 256 mức xám Đó là định dạng BMP 8-bit Khi chuyển qua USB, hình ảnh 8 bit pixel, đó là 256 mức xám

-Bộ đệm tệp kí tự:

Bộ đệm kí tự CharBuffer1, CharBuffer2, có thể được sử dụng để lưu trữ cả tệp

kí tự và tệp mẫu

- Thư viện vân tay:

Hệ thống đặt ra một không gian nhất định trong Flash cho mẫu dấu vân tay lưu trữ, đó là thư viện vân tay Nội dung của thư viện vẫn còn khi tắt nguồn

Dung lượng của thư viện thay đổi dung lượng của Flash, hệ thống sẽ nhận biết sau khi tự động Lưu trữ dấu vân tay mẫu trong Flash là theo tuần tự

1.3.12 Cấu hình các thông số của hệ thống:

-Kiểm soát tốc độ baud(Thông số thứ: 6):

Các thông số điều khiển UART tốc độ truyền thông của Module Giá trị của nó

là một số nguyên N, N = [1, 12] Tỷ lệ tương ứng là 9600 baud * N bps

-Mức độ bảo mật(Thông số thứ: 5):

Các thông số kiểm soát các giá trị ngưỡng phù hợp với tìm kiếm của dấu vân tay

và đối chiếu Mức độ bảo mật được chia thành 5 lớp và giá trị tương ứng là 1, 2, 3, 4, 5

Ở cấp độ 1, FAR là cao nhất và FRR là thấp nhất Tuy nhiên ở cấp độ 5, FAR là thấp nhất và FRR là cao nhất

-Độ dài gói dữ liệu (Thông số thứ: 7):

Các thông số quyết định độ dài tối đa của các gói dữ liệu chuyển giao khi giao tiếp với máy tính trên Giá trị của nó là 0, 1, 2, 3, tương ứng với 32 bytes, 64 byte, 128 byte, 256 byte tương ứng

1.3.13 Thanh ghi trạng thái hệ thống:

Ghi trạng thái hệ thống cho biết tình trạng hoạt động hiện tại của Module Chiều dài của nó là 1 word, và có thể được đọc qua hướng dẫn ReadSysPara Định nghĩa của thanh ghi được biểu hiện qua hình 2.8 như sau:

Hình 2-11 Định nghĩa của thanh ghi

- Pass: 1 bit 1: tìm thấy ngón tay phù hợp; 0: sai ngón tay;

2 Giới thiệu công nghệ RFID

Giới thiệu

Radio Frequency Identification (RFID) là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến Một thiết bị hay một hệ thống RFID được cấu tạo bởi hai thành phần chính là thiết bị đọc (RFDI reader) và thiết bị phát sóng RFID có gắn chip hay còn gọi

là tag

Nguyên lý hoạt động của RFID là thiết bị RFID reader sẽ phát ra sóng điện từ ở một tần số nhất định, khi sản phẩm có gắn RFID tag trong vùng hoạt động sẽ cảm nhận được sóng điện từ này và thu năng lượng từ đó phát lại cho thiết bị RFID Reader biết

mã số của mình Từ đó, RFID reader có thể nhận dạng được tag nào đang trong vùng hoạt động

Thẻ chip (tag) RFID chứa rất nhiều mã nhận dạng khác nhau, thông thường là 32bit tương ứng với hơn 4 tỉ mã số khác nhau Ngoài ra khi xuất xưởng mỗi thẻ chip RFID được gán một mã số khác nhau Do vậy khi một vật được gắn chip RFID thì khả năng nhận dạng nhầm vật đó với 1 thẻ chip RFID khác là rất thấp, xác suất là 1 phần 4 tỉ

Hình 2-12 Chip bảo mặt trong thẻ RFID

- Khoảng cách hoạt động: 0～60mm (mifare1 card)

- Giao tiếp: SPI

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

- Nhiệt độ hoạt động: -20 đến 80 ° C

- Tốc độ cao SPI: 10Mbit /

- Hỗ trợ: ISO / IEC 14443A /MIFAR

- Có khả năng đọc và ghi

2.2.2 Tính năng và đặc điểm

- MF RC522 ứng dụng cho việc tích hợp cao việc đọc và viết dữ liệu

- Giao tiếp với thẻ tại tần số 13.56Mhz

- Là sự lựa chọn tốt cho sự phát triển của các thiết bị thông minh và thiết

bị di động cầm tay

- MF RC552 sử dụng cho việc nâng cao điều chế và giải mã điều chế thông tin giao tiếp thụ động bằng các phương pháp hoàn toàn thích hợp trong tần số 13.56Mhz

- ISO 14443A xử lý kỹ thuật để phát hiện lỗi và các khung hình

- CRYPTO1 nhanh chóng hỗ trợ mã hóa thuật toán để xác nhận sản phẩm

là mafire

- MF RC552 hỗ trợ mafire giao tiếp với các chuỗi bằng tốc độ cao, tốc độ truyền dữ liệu 2 chiều lên tới 424kbit/s

những đặc điểm và sự khác biệt, giao tiếp giữa nó và máy chủ ở chế độ SPI giúp giảm thiểu các kết nối hạn hẹp của PCB, giảm chi phí đáng kể

đọc thẻ mạch

- Giá thành rẻ và được áp dụng cho sự phát triển các thiết bị cho người sử dụng

- Nâng cao sự phát triển của các ứng dụng ,đáp ứng nhu cầu về sử dụng các thiết bị đầu/cuối sử dụng thẻ nhớ RF

- Module này có thể được nạp trực tiếp vào các khuôn reader khác nhau, rất thuận tiện

2.2.3 Chân kết nối

Chân kết nối:

- SDA(SS): chân lựa chọn chip khi giao tiếp SPI (kích hoạt mức thấp)

- SCK :chân xung trong chế độ SPI

- MOSI(SDI): Master Data Out – Slave In trong chế độ giao tiếp SPI

- MISO(SDO): Master Data In – Slave Out trong chế độ giao tiếp SPI

- IRQ : chân ngắt

- GND : chân nối mass

- RST : chân reset lại module

- VCC : nguồn 3.3V

2.2.4 Thẻ từ RFID

Hình 2-14 Thẻ từ để quét với module rfid

Thẻ RFID (tem từ RFID)

Một thiết bị hay một hệ thống RFID được cấu tạo bởi hai thành phần chính là thiết bị đọc ( reader) và thiết bị phát mã RFID có gắn chip hay còn gọi là tag Hai thiết

bị này hoạt động thu phát sóng điện từ cùng tần số với nhau Các tần số thường được sử dụng trong hệ thống RFID là 125Khz hoặc 900Mhz

Thiết bị đọc được gắn Antenna để thu- phát sóng điện từ, thiết bị phát mã RFID tag được gắn với vật cần nhận dạng, mỗi thiết bị RFID tag chứa một mã số nhất định và không trùng lặp nhau

Đầu đọc sẽ gửi tín hiệu sóng từ tương tác với thẻ tag thông qua ăng ten, thẻ tag

sẽ phản hồi lại với một mã thông tin duy nhất Thẻ Tag RFID có 2 loại là chủ động (Active) và thụ động (Passive)

Thẻ RFID chủ động có chưa một nguồn năng lượng cho phép nó có khả năng truyền sóng với khoảng cách đọc xa tớ 100 mét Chính với đặc điểm khả năng đọc xa

này mà thẻ RFID chủ động được ứng dụng lý tưởng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp

để quản lý vị trí tài sản, cải thiện quy trình logistic

Thẻ RFID thụ động bản thân nó không có nguồn năng lượng Thay vào đó, nó được nạp năng lượng bởi năng lượng sóng từ được truyền từ các đầu đọc RFID Bởi vì sóng radio phải đủ mạnh để truyền năng lượng lên thẻ tag, chính vì vậy thẻ RFID thu động có khoảng cách đọc khá gần thông thường chỉ tới 25 mét

Thẻ RFID thụ động cơ bản hoạt động dưới dạng 3 tần số như sau:

- Tần số thấp (LF): 125 – 134 Khz

- Tần số cao (HF): 13.56 Mhz

- Tần số rất cao (Ultra High Frequency – UHF): 856 Mhz – 960 MHz

Thẻ RFID thụ động (tem từ mềm) chỉ chứa ba thành phần:

- Chip tạo ra một mã nhận dạng duy nhất cho thẻ cụ thể

- Chất nền – vật liệu lót (thường là giấy hoặc nhựa ) và ăng ten, chip từ được cố định

Ứng dụng: SmartLock là hệ thống khóa thông minh hoạt động độc lập với các thiết bị khác SmartLock có thể nhận mọi loại thẻ thông minh trên thị trường và thường được dùng với mục đích đóng, mở cửa Khóa thông minh đang dần trở thành xu hướng mới rất ưu việt cho hệ thống các khách sạn chuyên nghiệp, chung cư và nhà thông minh

3 Bàn phím ma trận 4x4 (keypad 4x4)

Hình 2-15 Hình ảnh thực tế của bàn phím ma trận 4x4

Hoạt động của keypad 4x4

Theo hình trên, giả sử nút ‘2’ được nhấn, khi đó đường R1 và C2 được nối với nhau Giả sử đường C2 được nối với GND (mass, 0V) thì R1 cũng sẽ là GND Tuy nhiên, bằng cách kiểm tra trạng thái đường R1 chúng ta sẽ không kết luận nút ‘2’ được nhấn Giả sử tất cả các đường C1, C2, C3, C4 đều nối với GND, nếu R1= GND thì rõ ràng ta

không thể kết luận nút ‘1’ hay nút ‘2’ hay nút ‘3’ hay nút ‘A’ được nhấn Kỹ thuật để khắc phục vấn đề này chính là kỹ thuật “quét” keypad Có 2 cách quét phím là quét theo cột hoặc quét theo hàng Sau đây là ví dụ về quét theo hàng, quét cột cũng hoàn toàn tương tự:

- Ta lần lượt xuất tín hiệu mức 0 ra các hàng (khi một hàng là mức ‘0’ thì tất cả các hàng khác phải là mức 1)

cột đó được ấn

Khái niệm

Keypad là một "thiết bị nhập" chứa các nút nhấn cho phép người dùng nhập các chữ số, chữ cái hoặc ký hiệu vào bộ điều khiển Keypad không chứa tất cả bảng mã ASCII như keyboard và vì thế keypad thường được tìm thấy trong các thiết bị chuyên

dụng Các nút nhấn trên các máy tính điện tử cầm tay là một ví dụ về keypad Số lượng nút nhấn của một keypad thay đổi phụ thuộc vào yêu cầu ứng dụng Gọi là keypad 4x4

vì keypad này có 16 nút nhấn được bố trí dạng ma trận 4 hàng và 4 cột Cách bố trí ma trận hàng và cột là cách chung mà các keypad sử dụng Cũng giống như các ma trận LED, các nút nhấn cùng hàng và cùng cột được nối với nhau, vì thế với keypad 4x4 sẽ

có tổng cộng 8 ngõ ra (4 hàng và 4 cột)

Thông số kỹ thuật của keypad 4x4

4 Giới thiệu vè module sim 800l

Giới thiệu chung

Module sim800L dùng điều khiển thiết bị hoặc cảnh báo từ xa thông qua mạng

di động như gọi điện, nhắn tin, GPRS

Dễ giao tiếp với các họ vi điều khiển như Pic, 8051, AVR, Arduino…

Module Sim 800l được ứng dụng rộng rãi ngoài thực thế, các phòng thông minh, ngôi nhà thông minh, IOT…

Điều khiển module sử dụng bộ tập lệnh AT dễ dàng và tiêu thụ điện năng nhỏ phù hợp cho các đồ án hoặc dư án cần dùng Pin hoặc ac quy

Hình 2-16 Hình ảnh thực tế về module sim800l

Thông số kỹ thuật module sim800l

- Nguồn cấp: 3.7 – 4.2VDC, có thể sử dụng với nguồn dòng thấp từ 500mAh trở lên (như cổng USB, nguồn từ Board Arduino) Nhưng khuyên các bạn nên dùng nguồn có dòng đủ 1A để đảm bảo mạch hoạt động ổn định

- Khe cắm SIM: MICROSIM

Mô tả: Chế độ echo là chế độ phản hồi dữ liệu truyền đến của module Sim 900L,

x = 1 bật chế độ echo , x = 0 tắt chế độ echo (bạn nên tắt chế độ này khi giao tiếp với vi điều khiển)

-Lệnh: AT+IPR=[baud rate]<CR><LF>

Mô tả: cài đặt tốc độ giao tiếp dữ liệu với Module Sim800L, chỉ cài được các tốc

độ sau baud rate : 0 (auto), 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200

-Lệnh: AT&W<CR><LF>

Mô tả : lưu lại các lệnh đã cài đặt

b) Các lệnh điều khiển cuộc gọi

Mô tả: Lệnh thực hiện chấp nhận khi có cuộc gọi đến

c) Các lệnh điều khiển tin nhắn

-Lệnh: AT+CMGF=1<CR><LF>

Mô tả: Lệnh đưa SMS về chế độ Text , phải có lệnh này mới gửi nhận tin nhắn dạng Text

-Lệnh: AT+CMGS=”Số_điện _thoại”<CR><LF>

Đợi đến khi có ký tự ‘>’ được gửi về thì đánh nối dung tin nhắn

-Gửi mã Ctrl+Z hay 0x1A hoặc giá trị 26 để kết thúc nội dung và gửi tin nhắn

Mô tả: Lệnh gửi tin nhắn

Mô tả: Hiển thị nội dung tin nhắn ngay khi có tin nhắn đến

Sơ đồ chân module gsm gprs

- TXD: Chân truyền Uart TX

- RXD: Chân nhận Uart RX

- SPKP, SPKN: ngõ ra âm thanh, nối với loa để phát âm thanh

- MICP, MICN: ngõ vao âm thanh, phải gắn thêm Micro để thu âm thanh

- Reset: Chân khởi động lại Sim800L (thường không xài)

- RING : báo có cuộc gọi đến

- GND: Chân Mass, cấp 0V

5 Màn hình lcd 16x2

Giới thiệu

Hình 2-17 Hình ảnh thực tế màn hình lcd 16x2

bảng 2-3 Sơ đồ các chân của màn hình lcd 16x2

Thứ tự Tên kí hiệu I/O Mô tả