Đồ Án Điểm Danh Sinh Viên Bằng Vân Tay Tại HCMUTE

Đồ án nghiên cứu hcmute điểm danh sinh viên bằng vân tay, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán ., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Nguyễn Khắc Thành
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Ngô Lâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử, Truyền Thông
• Đề tài: Điểm Danh Sinh Viên Bằng Vân Tay
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Bố cục đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Cảm biến vân tay
• 2.2. Các đặc trưng của cảm biến vân tay
• 2.3. Phương thức giao tiếp
• 2.4. Các lệnh điều khiển cảm biến vân tay
• 2.5. Tổng quan về Board Arduino Mega 2560
• 2.6. Các thông số chi tiết
• 2.7. Màn hình LCD 20x4
• 2.8. Mã lệnh của LCD
• 2.9. Giới thiệu về ngôn ngữ lập trình cho Arduino
• 2.10. Phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu - Microsoft SQL Server 2014
• 2.11. Các lệnh cơ bản của SQL Server
• 2.12. Các kiểu dữ liệu thường gặp
• 2.13. Ưu điểm của Microsoft SQL Server
• 2.14. Phần mềm Visual Studio 2012 và ngôn ngữ C#
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ
• 3.1. Sơ đồ khối hệ thống
• 3.2. Yêu cầu của hệ thống điểm danh sinh viên
• 3.3. Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối hệ thống điểm danh sinh viên
• 3.4. Phương án thiết kế, tính toán
• 3.5. Khối điều khiển trung tâm
• 3.6. Khối cảm biến vân tay
• 3.7. Chương trình trên máy tính
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về hệ thống điểm danh sinh viên bằng vân tay

Hệ thống điểm danh sinh viên bằng vân tay tại HCMUTE được thiết kế nhằm nâng cao hiệu quả trong việc quản lý sinh viên. Công nghệ nhận diện vân tay cho phép xác thực danh tính một cách nhanh chóng và chính xác. Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình điểm danh. Việc áp dụng công nghệ hiện đại vào quản lý thông tin sinh viên là một bước tiến quan trọng trong việc hiện đại hóa các phương pháp giáo dục tại trường đại học. Theo nghiên cứu, việc sử dụng công nghệ sinh trắc học như vân tay đã chứng minh được tính hiệu quả và độ tin cậy cao trong nhiều lĩnh vực, bao gồm giáo dục.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong bối cảnh hiện nay, việc điểm danh tự động bằng vân tay trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Hệ thống này không chỉ giúp quản lý sinh viên hiệu quả mà còn đảm bảo tính bảo mật thông tin. Việc áp dụng công nghệ thông tin vào điểm danh giúp giảm thiểu thời gian và công sức cho giảng viên. Hệ thống điểm danh thông minh này có thể lưu trữ và quản lý thông tin sinh viên một cách dễ dàng, đồng thời cung cấp các báo cáo chi tiết về tình hình tham gia lớp học của sinh viên. Điều này không chỉ hỗ trợ cho việc giảng dạy mà còn giúp sinh viên tự ý thức hơn về việc tham gia học tập.

II. Cơ sở lý thuyết về công nghệ vân tay

Cảm biến vân tay là một trong những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay trong việc xác thực danh tính. Cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý nhận diện các đặc điểm riêng biệt của vân tay mỗi người. Hệ thống điểm danh sinh viên sử dụng công nghệ nhận diện vân tay R305, cho phép lưu trữ lên đến 162 mẫu vân tay khác nhau. Việc sử dụng Board Arduino Mega 2560 làm trung tâm điều khiển giúp kết nối và xử lý dữ liệu một cách hiệu quả. Hệ thống này không chỉ đơn giản trong việc thiết kế mà còn dễ dàng trong việc triển khai và bảo trì. Theo các chuyên gia, việc áp dụng công nghệ hiện đại vào quản lý sinh viên sẽ tạo ra một môi trường học tập tốt hơn, đồng thời nâng cao chất lượng giáo dục.

2.1. Nguyên lý hoạt động của cảm biến vân tay

Cảm biến vân tay hoạt động dựa trên việc quét và phân tích các đường vân trên ngón tay. Khi sinh viên đặt ngón tay lên cảm biến, hệ thống sẽ ghi lại hình ảnh và so sánh với các mẫu đã lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Nếu có sự trùng khớp, hệ thống sẽ xác nhận danh tính và thực hiện điểm danh. Điều này không chỉ đảm bảo tính chính xác mà còn giúp tiết kiệm thời gian cho cả giảng viên và sinh viên. Hệ thống điểm danh tự động này có thể hoạt động liên tục và không cần sự can thiệp của con người, từ đó giảm thiểu sai sót trong quá trình quản lý thông tin sinh viên.

III. Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống điểm danh sinh viên bằng vân tay được thiết kế với các thành phần chính bao gồm cảm biến vân tay, Board Arduino Mega 2560, và phần mềm quản lý dữ liệu. Việc kết nối giữa các thiết bị được thực hiện thông qua giao thức UART, cho phép truyền tải dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả. Phần mềm được phát triển bằng ngôn ngữ C# và sử dụng SQL Server để lưu trữ thông tin sinh viên. Hệ thống này không chỉ đáp ứng nhu cầu điểm danh mà còn cung cấp các chức năng quản lý thông tin sinh viên, sao lưu dữ liệu và báo cáo tình hình tham gia lớp học. Theo đánh giá, hệ thống này có khả năng mở rộng và có thể áp dụng cho nhiều trường học khác nhau.

3.1. Các bước triển khai hệ thống

Quá trình triển khai hệ thống điểm danh sinh viên bao gồm các bước như thiết kế phần cứng, lập trình phần mềm và kiểm tra hệ thống. Đầu tiên, các linh kiện như cảm biến vân tay và Board Arduino được kết nối với nhau theo sơ đồ thiết kế. Sau đó, phần mềm được lập trình để xử lý dữ liệu và giao tiếp với cơ sở dữ liệu. Cuối cùng, hệ thống được kiểm tra để đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác. Việc triển khai hệ thống này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả quản lý sinh viên mà còn tạo ra một môi trường học tập hiện đại và tiện lợi.

IV. Kết quả và đánh giá

Hệ thống điểm danh sinh viên bằng vân tay đã được triển khai thành công tại HCMUTE. Kết quả cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, chính xác và nhanh chóng. Sinh viên có thể điểm danh chỉ trong vài giây mà không gặp phải bất kỳ khó khăn nào. Hệ thống cũng cho phép giảng viên dễ dàng quản lý thông tin sinh viên và theo dõi tình hình tham gia lớp học. Theo phản hồi từ sinh viên và giảng viên, hệ thống này đã giúp cải thiện đáng kể quy trình quản lý sinh viên tại trường. Việc áp dụng công nghệ hiện đại vào giáo dục không chỉ nâng cao chất lượng giảng dạy mà còn tạo ra một môi trường học tập thân thiện và hiệu quả.

4.1. Đánh giá hiệu quả của hệ thống

Hệ thống điểm danh tự động bằng vân tay đã chứng minh được tính hiệu quả trong việc quản lý thông tin sinh viên. Thời gian điểm danh được rút ngắn đáng kể, giúp giảng viên có thêm thời gian cho các hoạt động giảng dạy khác. Hệ thống cũng giảm thiểu sai sót trong quá trình quản lý sinh viên, từ đó nâng cao chất lượng giáo dục. Theo các chuyên gia, việc áp dụng công nghệ thông tin vào giáo dục sẽ là xu hướng tất yếu trong tương lai, giúp các trường học nâng cao hiệu quả giảng dạy và quản lý.

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.  Chƣơng 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Giới thiệu cảm biến vân tay R305, mô đun Arduino mega 2560 và một số thiết bị liên quan sử dụng trong việc thiết kế, thi công cho đề tài.  Chƣơng 3: Thiết Kế và Xây Dựng Hệ Thống.

Chương này giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài mà nhóm thiết kế và các tính toán, thiết kế.  Chƣơng 4: Kết Quả Thực Hiện. Phần này gồm có 2 phần là kết quả thi công phần cứng và những kết quả hình ảnh trên màn hình. 2 do an  Chƣơng 5: Kết Luận và Hướng Phát Triển Chương này sẽ trình bày những ưu điểm và nhược điểm của hệ thống.

Những điều làm được và chưa làm được đồng thời đưa ra hướng phát triển và mở rộng cho đề tài. 3 do an Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Cảm biến vân tay 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 thực dụng và tiện lợi của cảm biến vân tay rất phù hợp cho việc quản lý sinh viên. Chính vì vậy nhóm chọn cảm biến vân tay để nhận dạng sinh viên.

Giới thiệu Đây là mô đun 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 mô đun. Mô đun có thể dễ dàng giao tiếp với các loại vi điều khiển chuẩn 3. Có một con Led đỏ 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,… Có thể chứa lên đến 162 dạng vân tay khác nhau trong bộ nhớ flash của board. 1: Mô đun nhận dạng vân tay. Các đặc trƣng của cảm biến vân tay - Tích hợp xử lý hình ảnh và thuật toán xử lý trên cùng một chip. - Khả năng xử lý ảnh chụp tốt với độ phân giải lên đến 500dpi.

- Kích thước nhỏ gọn. - Thời gian lấy ảnh: <1s. - Cửa sổ nhận dạng vân tay: 14 x 18mm. - Độ phân giải: 500dpi.

- Chuẩn giao tiếp: USB - UART (TTL logical logic). - Tốc độ Baud rate: 4800 ~ 115200bps. 4 do an - Tốc độ quét: 0. - Bề mặt nhận dạng: 15 ~ 18mm.

- Tỷ lệ lỗi chấp nhận được: 0. Tỷ lệ lỗi không chấp nhận: 0. - Kích thước: 50 x 20 x 21. - Tiêu thụ công suất thấp và hiệu suất tuyệt vời:  Điện áp cung cấp: 3.

 Dòng điện tiêu thụ: 100mA, đỉnh 150mA.  Nhiệt độ hoạt động được: -20 ~ 45oC. - Có 2 chân truyền nhận dữ liệu:  Chân số 3 Rx dùng để nhận dữ liệu.  Chân số 4 Tx dùng để truyền dữ liệu.

Sơ đồ định thời đơn byte - Tốc độ cảm biến lựa chọn từ: 9600~115200 bps. Tốc độ mặc định 57600 bps. - Chế độ truyền đơn byte bao gồm 1 bit bắt đầu, 8 bit nội dung và 1 bit kết thúc. Bit bắt đầu luôn là 0, trong khi bit kết thúc luôn là 1.

LSB được gửi đầu tiên bên phải bit bắt đầu. 2: Sơ đồ định thời đơn byte. Sơ đồ định thời lệnh - Một lệnh đơn bao gồm 6 byte đơn liên tục được truyền đi. - Sau đây là ví dụ về lệnh SYNC (AA0D00000000h).

5 do an Hình 2. 3: Sơ đồ định thời lệnh SYNC. Phƣơng thức giao tiếp a. Định dạng gói dữ liệu - Dữ liệu thu và nhận được định dạng theo các gói khi giao tiếp.

 Định dạng gói dữ liệu: Bắt đầu Địa chỉ Nhận dạng Độ dài Nội dung(lệnh/dữ liệu) Kiểm tra tổng  Định nghĩa gói dữ liệu: Tên Độ dài Mô tả Bắt đầu 2 bytes Giá trị 0xEF01H Địa chỉ 4 bytes Địa chỉ cảm biến mặc định 0xFFFFFFFF Nhận dạng 1 byte 0x01H Lệnh 0x02H Dữ liệu 0x07H Báo nhận 0x08H Kết thúc Độ dài 2 bytes Độ dài gói tính từ byte nhận dạng đến kiểm tra. Nội dung - Có thể là lện, dữ liệu hoặc báo nhận Kiểm tra tổng 2 bytes Tổng byte tính từ byte nhận dạng đến hết nội dung. 1: Định nghĩa gói dữ liệu. *Các byte cao được gởi trước.

iểm tra gói ACK - ƣu ý: lệnh chỉ được gởi từ VXL đến cảm biến, cảm biến chỉ trả về các gói xác nhận. - Định nghĩa bytes xác nhận: 1. 0x00h: thực thi hoàn tất. 0x01h: lỗi nhận dữ liệu.

0x02h: không phải vân tay. 0x03h: thất bại đăng ký vân tay. 0x06h: không tạo được đặc điểm nhận dạng. 0x07h: dấu vân quá nhỏ để lấy mẫu.

0x08h: dấu vân không trùng. 0x09h: thất bạ tìm kiếm dấu vân. 0x0Ah: lỗi kết hợp đặc điểm dấu vân. 0x0Bh: địa chỉ ID vượt khung.

0xCh: lỗi đọc từ dữ liệu vân tay. Dữ liệu xấu. 0xDh: lỗi nạp dữ liệu. 0xEh: không thể nhận dữ liệu.

0xFh: lỗi gửi hình ảnh. 0x10h: lỗi xoá dữ liệu. 0x11h: lỗi xoá một ID. 0x15h: lỗi tạo ảnh.

0x18h: lỗi ghi flash. 0x19h: không xác định được lỗi. 0x1Ah: số đăng ký không hợp lệ. 0x1Bh: gói dữ liệu sai.

0x1Ch: sai số trang. 0x1Dh: lỗi cổng giao tiếp. Others: dự phòng. Các lệnh điều hiển cảm biến vân tay Mô đun cảm biến vân tay được điều khiển với lệnh như sau: a.

ệnh ết nối (bắt tay) - Mô tả: xác nhận giao tiếp giữa cảm biến và PC hoặc VXL. - Code chỉ thị: 0x17h. - Ack hồi đáp = 0x00h: cổng mở. = 0x1Dh: lỗi giao tiếp cổng.

 Định dạng gói lệnh: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận dạng Độ dài Chỉ thị Lệnh Kiểm tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x01h 0x0004h 0x17h 0x00h 0x001Ch Bảng 2. 2: Gói lệnh kết nối. 7 do an  Định dạng gói Ack: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận dạng Độ dài Code xác nhận Kiểm tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x07h 0x0003h 0xXXh 0x001Ch Bảng 2. 3: Gói Ack kết nối.

ệnh đặt địa chỉ - Mô tả: đặt lại địa chỉ cho cảm biến. - Code chỉ thị: 0x15h. - Ack hồi đáp = 0x00h: đặt địa chỉ hoàn thành.  Định dạng gói lệnh: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 4 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ cũ Nhận Độ dài Chỉ thị Đ/c mới Kiểm dạng tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x01h 0x0004h 0x15h 0xYYYYh sum Bảng 2.

4: Gói lệnh địa chỉ.  Định dạng gói ACK: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận dạng Độ dài Code xác nhận Kiểm tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x07h 0x0007h 0xXXh sum Bảng 2. 5: Gói Ack địa chỉ. ệnh lấy ảnh - Mô tả: lấy ảnh.

- Code chỉ thị: 0x01h.  Định dạng gói lệnh: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận dạng Độ dài Chỉ thị Kiểm tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x01h 0x0003h 0x01h sum Bảng 2. 6: Gói lệnh lấy ảnh.  Định dạng gói ACK: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận dạng Độ dài Code xác nhận Kiểm tra 8 do an 0xEF01h 0xXXXXh 0x07h 0x0003h 0xXXh sum Bảng 2.

7: Gói ACK lấy ảnh. Tạo điểm đặc biệt cho ảnh - Mô tả: tạo đặc điểm nhận dạng cho vân tay lưu vào buffer1 hay buffer 2. - Code chỉ thị: 0x02h.  Định dạng gói lệnh: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận dạng Độ dài Chỉ thị buffer Kiểm tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x01h 0x0004h 0x02h 1/2 sum Bảng 2.

8: Gói lệnh đặc biệt cho ảnh.  Định dạng gói ACK: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận dạng Độ dài Code xác nhận Kiểm tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x07h 0x0003h 0xXXh sum Bảng 2. 9: Gói Ack đặc biệt cho ảnh. Tạo mẫu - Mô tả: tạo thông tin từ dữ liệu buffer1 và buffer2.

- Code chỉ thị: 0x05h. - ACK hồi đáp = 0x00h, 0x01h, 0x0Ah.  Định dạng gói lệnh: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận dạng Độ dài Chỉ thị Kiểm tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x01h 0x0003h 0x05h 0x09h Bảng 2. 10: Gói lệnh tạo mẫu.

 Định dạng gói ACK: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận dạng Độ dài Code xác nhận Kiểm tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x07h 0x0003h 0xXXh sum Bảng 2. 11: Gói ACK tạo mẫu. ƣu mẫu - Mô tả: lưu mẫu đã tạo vào bộ nhớ flash. 9 do an - Code chỉ thị: 0x06h.

- ACK hồi đáp = 0x00h, 0x01h, 0x0bh, 0x18h.  Định dạng gói lệnh: 2 bytes 4 bytes 1 2 bytes 1 bytes 1 2 2 bytes bytes bytes bytes Bắt đầu Địa chỉ dạng Độ dài Chỉ thị buffe ID Kiểm r tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x01h 0x0006h 0x06h 1/2 ID sum Bảng 2.  Định dạng gói ACK 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận dạng Độ dài Code xác nhận Kiểm tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x07h 0x0003h 0xXXh sum Bảng 2. Xoá mẫu - Mô tả: xoá mẫu số lượng mẫu (N) đã lưu trong bộ nhớ flash từ vị trí ID.

- Code chỉ thị: 0x0Ch - ACK hồi đáp = 0x00h, 0x01h, 0x10h.  Định dạng gói lệnh: 2 bytes 4 bytes 1 2 bytes 1 bytes 2 2 2 bytes bytes bytes bytes Bắt đầu Địa chỉ dạng Độ dài Chỉ thị ID Số Kiểm tra lượng 0xEF01h 0xXXXX 0x01h 0x0007h 0x0Ch ID N sum h Bảng 2.  Định dạng gói ACK: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận Độ dài Code xác Kiểm dạng nhận tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x07h 0x0003h 0xXXh sum Bảng 2. Xoá toàn bộ mẫu 10 do an - Mô tả: xoá toàn bộ bộ nhớ flash.

- Code chỉ thị: “ ”.  Định dạng gói lệnh: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ dạng Độ dài Chỉ thị Kiểm tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x01h 0x0003h 0x0Dh 0x0011h Bảng 2. 16: Gói lệnh xóa toàn bộ mẫu.  Định dạng gói ACK: 2 bytes 4 bytes 1 bytes 2 bytes 1 bytes 2 bytes Bắt đầu Địa chỉ Nhận Độ dài Code xác Kiểm dạng nhận tra 0xEF01h 0xXXXXh 0x07h 0x0003h 0xXXh sum Bảng 2.

17: Gói ACK xóa toàn bộ mẫu. Tìm iếm - Mô tả: tìm kiếm mẫu phù hợp với vân tay cần tìm. - Code chỉ thị: 0x04h.