CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu về khoá điện tử thông minh Đối với mỗi gia đình, xí nghiệp, trường học hay bất cứ nơi đâu, để bảo vệ tài sản trong phòng, trên mỗi cánh cửa ra vào được trang bị thêm chiếc khóa. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại khóa cửa nhưng hầu như đều là khóa cơ khí, các khóa cơ khí này gặp vấn đề lớn đó là tính bảo mật của các khóa này không cao, nên dễ dàng bị phá khóa bởi các chìa khóa đa năng. Có 2 loại khóa số cơ bản hiện nay trên thị trường có đó là khóa số cơ khí và khóa số điện tử. - Tính tiện lợi: Khi mở khóa hay khóa lại thì ta phải xoay các vòng số trên khóa sao cho một dãy các số nào đó cùng hợp với nhau thì mở được khóa.
- Tính tiện lợi: Khi mở khóa thì ta phải nhập đúng mật khẩu là một dãy các số liên tiếp nhau, nếu nhập đúng các dãy số đó thì mở được khóa. Nhìn chung thì khóa số điện tử sẽ có nhiều ký tự, nhiều mã số để cài đặt hơn, cũng như độ dài của mã số sẽ dài hơn. Vì vậy tính bảo mật của khóa số điện tử cũng cao hơn. Bên cạnh đó, thao tác trên khóa số điện tử cũng thực hiện dễ dàng hơn với các phím bấm, chứ không phải là các vòng xoay ở khóa số cơ khí.
Khi thao tác đổi mật khẩu cũng dễ dàng hơn vì thao tác trên các phím bấm. Khóa số điện tử ngoài tính năng về bảo mật cao và thao tác dễ dàng còn có tính năng cảnh báo nếu nhập mật mã nhiều sai quá số lần quy định. Với giao diện người dùng, hiển thị các thông báo về nhập mật khẩu, cảnh báo, thay đổi mật khẩu khiến người dùng dễ sử dụng hơn.2 Ứng dụng của mô hình - Tính tiện lợi : tùy vào sản phẩm cụ thể, khóa điện tử có nhiều cách mở khác nhau như thẻ từ, vân tay, mật khẩu. Các cách mở khóa này đều hướng đến tiện ích giúp các thành viên trong gia đình không cần mang theo chìa khóa, không sợ mất hay để quên đâu đó.
- Tính an toàn, bảo mật cao : người dùng có thể quyết định người mở cửa vào nhà trong khoảng thời gian nhất định bằng cách thiết lập ứng dụng, hạn chế việc thay đổi ổ 11 khóa, sao chép chìa. Công nghệ hiện đại cho khả năng bảo mật cao bằng mật mã ảo, mở khóa bằng thẻ từ…Một số dòng khóa điện tử uy tín còn được trang bị các tính năng như báo động khi có hiện tượng cạy phá khóa, nhiệt độ trong nhà tăng cao (nguy cơ hỏa hoạn)… - Dễ sử dụng: Trong thời gian ngắn, có thể nắm rõ cách cài đặt cũng như sử dụng. - Phù hợp với hầu hết loại cửa: Khóa cửa thông minh gần như có thể lắp đặt trên bất kỳ loại cửa nào từ cửa gỗ, cửa nhôm, kính. chỉ cần có độ dày phù hợp.3 Tìm hiểu các loại khoá trên thị trường hiện nay 1.1 Khóa cơ truyền thống a) Khoá chốt nổi Là hình thức biến thể của then cài và dây xích.
Đó là một thanh hình dẹp bằng kim loại gắn nổi trên cánh cửa, để giữ cửa khỏi mở ra bằng cách chốt (cài) vào khung bao của bộ cửa. Đỉnh cao của chốt cửa chính là cây chốt âm vừa đạt độ an toàn cao nhất vừa thẩm mỹ nhất. Hình MỤC LỤC-1: Khoá chốt nổi b) Khoá dạng ổ Những bộ khóa cửa đầu tiên ra đời rất đơn giản thường làm bằng gỗ (loại tốt) với hệ chìa chữ L rất đơn giản và dễ mở. Khi các vật liệu bằng kim loại phát triển ổ khóa cửa chuyển qua làm bằng kim loại (đồng thau, Inox, Atimon, nhôm…) rất đa dạng về kiểu dáng, hoa văn và màu sắc, nhưng chung quy lại ta có thể phân biệt từng giai đoạn phát triển của nó thông qua hệ chìa.
12 Hình MỤC LỤC-2: Khoá dạng ổ c) Khóa bấm Hình MỤC LỤC-3: Khoá bấm Là loại khóa có kích thước nhỏ vừa lòng bàn tay và cấu tạo đặc trưng là có chốt cửa để bấm vào hoặc có chìa để khóa cửa lại, loại khóa này thường được sử dụng cho cửa sắt, cửa xếp, cửa gỗ. Khóa bấm được chia làm hai loại là loại thông thường và loại khóa bấm chống cắt. d) Khóa cửa tay nắm tròn Là loại khóa được sử dụng phổ biến hiện nay. Loại khóa này phải đóng - mở bằng cách vặn trái, vặn phải để đóng – mở cửa.
Khóa tay nắm tròn có cấu tạo là bên trong thường có 1 chốt bấm hoặc bên trong là 1 lỗ để cắm chìa khóa để khóa cửa từ bên trong. Loại khóa này thường được sử dụng cho cửa gỗ hoặc cửa nhôm kính, khóa này thường 13 hay bị kẹt và cần phải gọi thợ sửa khóa đến để mở cửa. Hình MỤC LỤC-4: Khoá cửa nắm tay tròn 1.2 Khóa điện tử thông minh a) Khoá thông minh Việt Tiệp Hình MỤC LỤC-5: Khoá cửa thông minh Việt Tiệp Khoá cửa thông minh Việt Tiệp là một sản phẩm kỹ thuật số giúp kiểm soát truy cập vào các khu vực bảo mật, như cửa ra vào trong một tòa nhà hoặc căn hộ. Khoá cửa này có khả năng kết nối Wi-Fi và được điều khiển từ xa bằng ứng dụng trên smartphone; cho phép người sử dụng mở cửa bằng cách quét mã QR, quét vân tay, nhập mật khẩu hoặc sử dụng thẻ từ.
14 b) Khóa cửa thông minh Ricsa Hình MỤC LỤC-6: Khoá thông minh Ricsa Khoá cửa thông minh Ricsa này sử dụng công nghệ Face ID – nhận diện khuôn mặt. Đây là công nghệ sinh trắc học ánh xạ khá là mới mẻ hiện nay được các nhà phát triển khoá rất quan tâm hiện nay. Chúng sẽ phân tích các đặc điểm trên khuôn mặt của một cá nhân và chuyển chúng thành thông tin dạng toán học để lưu trữ dữ liệu dưới dạng dấu khuôn mặt (faceprint).Chúng dựa trên nguyên lý xây dựng một bản mẫu gương mặt dạng 3D sau đó mang mẫu đã lưu trữ trong kho dữ liệu để làm thông tin so sánh để mở khóa. c) Khóa cửa thông minh cao cấp Hafele Khoá cửa thông minh Hafele là một thiết bị an ninh cho phép bạn kiểm soát quyền truy cập vào nhà của mình từ xa; bằng cách sử dụng ứng dụng trên điện thoại di động hoặc máy tính bảng.
Thiết bị này được tích hợp các tính năng như nhận diện vân tay, mã số và thẻ từ để đảm bảo rằng chỉ những người được cho phép mới có thể truy cập vào ngôi nhà. Khi có khách đến thăm, bạn có thể cấp quyền truy cập tạm thời cho họ trên smartphone. 15 Ngoài ra, khoá cửa thông minh cao cấp Hafele cũng có khả năng ghi lại lịch sử truy cập, giúp bạn dễ dàng kiểm soát tính bảo mật của căn nhà. Hình MỤC LỤC-7: Khoá cửa thông minh Hafele 1.3 Một số đánh giá về các loại khoá đã đề cập Từ những loại khóa cơ truyền thống và khoá điện tử thông minh ở trên, nhóm có đưa ra nhận xét như sau: a) Ưu điểm - Tính tiện lợi: nhờ có khóa thông minh mà việc đóng, mở cửa dễ dàng hơn và giúp người dùng tiết kiệm được nhiều thời gian và công sức.
- Tính an toàn, bảo mật: Tính an toàn bảo mật của khoá thông minh phụ thuộc vào việc sự kết hợp chặt chẽ của các yếu tố như phương thức xác thực, bảo mật kết nối, quản lý quyền truy cập .Và các loại khoá trên đáp ứng khá tốt về các yếu tố đó Người sử dụng nên chọn lựa sản phẩm từ các nhà sản xuất uy tín và duy trì các biện pháp bảo mật cơ bản như cập nhật phần mềm, quản lý mật khẩu mạnh, và giữ bí mật thông tin xác thực. - Thiết kế đa dạng: Có rất nhiều mẫu mã, thiết kế khác nhau phù hợp với nhu cầu của người dùng. b) Nhược điểm - Giá thành cao hơn các loại khóa truyền thống. - Đòi hỏi phải có thợ chuyên môn và thời gian lắp đặt lâu , vấn đề về nguồn cấp … 16 1.4 Giới thiệu về vi điều khiển STM32F103C8T6 Những đặc điểm nổi trội của dòng ARM Cortex đã thu hút các nhà sản xuất IC, hơn 240 dòng vi điều khiển dựa vào nhân Cortex đã được giới thiệu.
Không nằm ngoài xu hướng đó, hãng chip ST Microelectronic đã nhanh chóng đưa ra dòng STM32. STM32 là vi điều khiển dựa trên nền tảng lõi ARM Cortex-M3 thế hệ mới do hãng ARM thiết kế. Lõi ARM Cortex-M3 là sự cải tiến từ lõi ARM7 truyền thống từng mang lại thành công vang dội cho công ty ARM. Hình MỤC LỤC-8: Chip STM32F103C8T6 1.1 Một vài đặc điểm nổi bật của STM32 ST đã ra mắt 4 dòng vi điều khiển ARM7 và ARM9 trước khi STM32 xuất hiện, đánh bại các vi điều khiển 8 và 16-bit truyền thống với hiệu suất và chi phí tốt.
STM32 có 14 biến thể chia thành dòng Performance (72MHz) và dòng Access (36MHz). Chúng tương thích về phần cứng và phần mềm, với bộ nhớ lên đến 512K Flash ROM và 64K SRAM. Các ngoại vi bao gồm ADC, timer, I2C, SPI, CAN, USB, và RTC. Mỗi ngoại vi có đặc điểm thú vị như bộ ADC 12-bit có cảm biến nhiệt độ tự động hiệu chỉnh, đồng thời, các bộ định thời có khả năng liên kết và tạo ra mảng định thời tinh vi.
Ngoại vi nối tiếp SPI hỗ trợ CRC cho giao tiếp thẻ nhớ SD hoặc MMC. STM32 hỗ trợ tối đa 12 kênh DMA, giúp truyền dữ liệu hiệu quả. Nó có cấu trúc bus nội và ma trận bus giúp quản lý truy cập dữ liệu giữa CPU và DMA. STM32 tiêu thụ ít năng lượng, với khả năng hoạt động ở điện áp thấp và chỉ tiêu thụ 2μA khi ở chế độ 17 Standby.
Bộ dao động nội RC 8MHz giúp nhanh chóng thoát khỏi chế độ tiết kiệm năng lượng.2 Sự an toàn Ngày nay các ứng dụng hiện đại thường phải hoạt động trong môi trường khắc khe, đòi hỏi tính an toàn cao, cũng như đòi hỏi sức mạnh xử lý và càng nhiều thiết bị ngoại vi tinh vi. Để đáp ứng các yêu cầu khắc khe đó, STM32 cung cấp một số tính năng phần cứng hỗ trợ các ứng dụng một cách tốt nhất. Chúng bao gồm một bộ phát hiện điện áp thấp, một hệ thống bảo vệ xung Clock và hai bộ Watchdogs. Bộ đầu tiên là một Watchdog cửa sổ (windowed watchdog).
Watchdog này phải được làm tươi trong một khung thời gian xác định. Nếu nhấn nó quá sớm, hoặc quá muộn, thì Watchdog sẽ kích hoạt. Bộ thứ hai là một Watchdog độc lập (independent watchdog), có bộ dao động bên ngoài tách biệt với xung nhịp hệ thống chính.