Chương 1: Tổng quan: Trong chương này, chúng em thực hiện đề tài trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu về công nghệ RFID và công nghệ nhận diện vân tay hiện nay. Mục tiêu, đối tượng và mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Trong chương này, em thực hiện đề tài sẽ giới thiệu về sơ lược về module RFID, LCD I2C, Servo, module cảm biến nhận diện vân tay, module sim 800A,… Chương 3: Thiết kế và thi công: Trong chương này, em thực hiện đề tài sẽ đưa ra các yêu cầu khi thiết kế, các thiết kế về phần cứng và phần mềm. Chương 4: Kết quả thi công: Trong chương này, em thực hiện đề tài sẽ đưa ra kết quả mà đạt được, video, hình ảnh hệ thống sau khi thi công.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển: Trong chương này, em sẽ đưa ra kết luận, những hạn chế và hướng phát triển của đề tài.1 GIỚI THIỆU Với chương này, nội dung chủ yếu giới thiệu khái niệm của các linh kiện sử dụng và các phương thức giao tiếp.1 RFID Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) - là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến, cho phép một thiết bị đọc có thể đọc thông tin chứa trong một thiết bị khác ở một khoảng cách gần mà không cần phải có một sự tiếp xúc vật lý nào. Một hệ thống RFID thường bao gồm 2 thành phần chính là thẻ tag (chip RFID chứa thông tin) và bộ đọc (reader) đọc các thông tin trên chip. Dạng đơn giản và phổ biến nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động. Trong đó bộ đọc truyền một tín hiệu tần số vô tuyến thông qua anten đến một con chip, sau đó bộ đọc sẽ nhận lại thông tin phản hồi từ chip và gửi đến máy tính để xử lý thông tin.
Các con chip từ các thẻ Tag này không cần nguồn nuôi, chúng sử dụng năng lượng phát ra từ tín hiệu được gửi bởi bộ đọc. Thẻ RFID gồm chip bán dẫn nhỏ (bộ nhớ của chip có thể chứa từ 96 đến 512 bit dữ liệu, nhiều gấp 64 lần so với mã vạng) và anten được thu nhỏ trong một số hình thức đóng gói. Vài thẻ RFID giống như những nhãn giấy và được ứng dụng để bỏ vào hộp và đóng gói. Một số khác được sản xuất thành các miếng da bao cổ tay.
Mỗi thẻ được lập trình với nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đối tượng hoặc con người đang gắn thẻ đó. Khi thẻ đi vào sóng điện từ, nó sẽ phát hiện ra tín hiệu kích hoạt từ đầu đọc và sẽ phát thông tin nhận dạng đến đầu đọc. Đầu đọc giải mã dữ liệu được mã hóa trong chip (sóng vô tuyến phản xạ từ thẻ) và gửi vào hệ thống để xử lý. Nguyên lí hoạt động: Thiết bị RFID reader phát ra sóng điện từ ở một tần số nhất định, khi thiết bị RFID tag trong vùng hoạt động sẽ cảm nhận được sóng điện từ này và thu nhận năng 5 lượng từ đó phát lại cho thiết bị RFID Reader biết mã số của mình.
Từ đó thiết bị RFID reader nhận biết được tag nào đang trong vùng hoạt động. Module RFID RC522 2.2 Arduino MEGA 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, đèn 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. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm.
Board Arduino có rất nhiều phiên bản với hiệu năng và mục đích sử dụng khác nhau như: Arduino MEGA, Arduino LilyPad. Trong số đó, Arduino Mega 2560 Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vi điều khiển: Arduino Mega2560 khác với tất cả các vi xử lý trước giờ vì không sử dụng FTDI chip điều khiển chuyển tín hiệu từ USB để xử lý. Thay vào đó, nó sử dụng ATmega16U2 lập trình như là một công cụ chuyển đổi tín hiệu từ USB. Ngoài ra, Arduino Mega2560 cơ bản vẫn giống Arduino MEGA, chỉ khác số lượng chân và nhiều tính năng mạnh mẽ hơn, nên các ta vẫn có thể lập trình cho con vi điều khiển này bằng chương trình lập trình cho Arduino MEGA.
Vì đây là một bo mạch được tích hợp nhiều tính năng nổi bật. Tính năng đầu tiên là thiết kế hệ thống I / O lớn với 16 bộ chuyển đổi tương tự và 54 bộ chuyển đổi digital hỗ trợ UART và các chế độ giao tiếp khác. Thứ hai, Arduino Mega 2560 có sẵn RTC và các tính năng khác như bộ so sánh, timer, ngắt để điều khiển hoạt động, tiết kiệm điện năng và tốc độ nhanh hơn với xung thạch anh 16Mhz. Các tính năng khác bao gồm hỗ trợ JTAG để lập trình, gỡ lỗi và xử lý sự cố.
Với bộ nhớ FLASH lớn và SRAM, bo này có thể xử lý chương trình hệ thống lớn một cách dễ dàng. Nó cũng tương thích với các loại bo mạch khác nhau như tín hiệu mức cao (5V) hoặc tín hiệu mức thấp (3.3V) với chân nạp I / O. Brownout và 6 watchdog giúp hệ thống đáng tin cậy và mạnh mẽ hơn. Nó hỗ trợ ICSP cũng như lập trình vi điều khiển USB với PC.
2 Module Arduino MEGA 7 Bảng 2. Thông số kĩ thuật Arduino Mega Vi điều khiển AVR ATmega2560 (8 bit) Điện áp hoạt động 5V Điện áp đầu vào (khuyên dùng) 7-12V Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V Chân Analog I/O 16 Chân Digital I/O 54 Bộ nhớ Flash 128 KB Giao tiếp USB (Lập trình với Atmega), ICSP (Lập trình), SPI, I2C và UART SRAM 8 KB USART 4 Clock Speed 16 MHz ADC 16 (10 bit) PWM 12 (2-16 bit) Bộ TIMER 2 (8 bit) + 4 (16 bit) = 6 Timer Ngắt thay đổi chân 24 Chân điều khiển: RESET: Arduino Mega Mega 2560 có sẵn mạch reset với nút ấn để thiết lập lại hệ thống và chân này có thể được sử dụng khi kết nối các thiết bị khác để thiết lập lại bộ điều khiển. XTAL1, XTAL2: Thạch anh(16Mhz) được kết nối với xung clock cung cấp cho bộ điều khiển. AREF: Chân này được dùng khi sử dụng ADC để chuyển đổi tín hiệu với điện áp tham chiếu bên ngoài mà không muốn sử dụng điện áp tham chiếu nội bộ 1.
Các chân Digital (70): 8 Chân số: Từ 0-53 (số) và 0-15 (tương tự) có thể được sử dụng làm đầu vào hoặc đầu ra cho thiết bị được thiết lập bằng các hàm Mode (), digtalWrite (), digitalRead (). Ứng dụng: Thiết bị đầu ra: Relay, LED, buzzer, LCD và các thiết bị khác. Thiết bị đầu vào: Nút ấn, cảm biến siêu âm, cần điều khiển và các thiết bị khác Chân tương tự (16): Từ 0-15 (analog) có thể được sử dụng như chân đầu vào tương tự cho bộ ADC, nếu không sử dụng nó hoạt động như chân digital bình thường. Nó được thiết lập bởi các hàm pinMode () khai báo chân, analogRead () để đọc trạng thái chân và nhận giá trị kỹ thuật số cho tín hiệu analog.
Lưu ý phải cẩn thận để lựa chọn điện áp tham chiếu bên trong hoặc bên ngoài và chân Aref. Ứng dụng : Thiết bị đầu vào: Cảm biến nhiệt độ, cảm biến (như ldr, irled và độ ẩm) và các thiết bị khác Chân có chức năng thay thế: Chân SPI: Chân 22-SS, 23_SCK, 24-MOSI, 25-MISO Các chân này được sử dụng cho giao tiếp nối tiếp với giao thức SPI để liên lạc giữa 2 thiết bị trở lên. SPI cho phép bit phải được thiết lập để bắt đầu giao tiếp với các thiết bị khác. Ứng dụng: Lập trình điều khiển AVR, giao tiếp với những người khác ngoại vi như LCD và thẻ SD.
Chân I2C: Chân 20 cho SDA và 21 cho SCL (Tốc độ 400khz) để cho phép liên lạc hai dây với các thiết bị khác. Hàm được sử dụng là wire.begin () để bắt đầu chuyển đổi I2C, với wire.Read () để đọc dữ liệu i2c và wire.Write () để ghi dữ liệu i2c. Ứng dụng: Thiết bị đầu ra: LCD và liên lạc giữa nhiều thiết bị với hai dây. Thiết bị đầu vào: RTC và các thiết bị khác.
Chân PWM : Chân 2-13 có thể được sử dụng như đầu ra PWM với hàm analogWrite () để ghi giá trị pwm từ 0-255. Ứng dụng: Thiết bị đầu ra: Điều khiển tốc độ của động cơ, ánh sáng mờ, pid cho hệ thống điều khiển hiệu quả. Chân USART: Chân 0 - RXD0, chân 1 - TXD0 Chân 19 - RXD1, chân 18 - TXD1 Chân 17 - RXD2, chân 16 - TXD2 Chân 15 - RXD3, chân 14 - TXD3 9 Chân này được sử dụng cho giao tiếp nối tiếp giữa bo mạch với máy tính hoặc hệ thống khác để chia sẻ và ghi dữ liệu. Nó được sử dụng với hàm serialBegin () để cài đặt tốc độ truyền và bắt đầu truyền thông với serial.Println () để in mảng ký tự (mảng char) ra thiết bị khác.
Ứng dụng: Bộ điều khiển truyền thông và máy tính Chân ngắt : Chân digital: 0,22,23,24,25,10,11,12,13,15,14. Chân này được sử dụng để ngắt. Để kích hoạt chân ngắt phải cài đặt bật ngắt toàn cục. Ứng dụng : Bộ mã hóa vòng quay, nút bấm dựa trên ngắt và các nút khác.
Chân ngắt phần cứng: Chân 18 - 21,2,3 ngắt phần cứng được sử dụng cho các ứng dụng ngắt. Ngắt phần cứng phải được bật với tính năng ngắt toàn cục để ngắt quãng từ các thiết bị khác. Ứng dụng: Nhấn nút cho chương trình ISR, đánh thức bộ điều khiển bằng thiết bị bên ngoài như cảm biến siêu âm và các thiết bị khác. Các phần của Arduino Mega: Giắc cắm nguồn DC Cấp nguồn cho Arduino Mega từ 7-12V qua cổng này.
Arduino Mega R3 có bộ điều chỉnh điện áp nguồn cấp 5V và 3.3V cho bộ điều khiển Arduino và bộ cảm biến. AVR 2560: Đây là vi điều khiển chính được sử dụng để lập trình và chạy tác vụ cho hệ thống. Đây là bộ não của hệ thống để điều khiển tất cả các thiết bị khác trên mạch. ATmega8: Vi điều khiển này được sử dụng để liên lạc giữa bộ điều khiển chính và các thiết bị khác.
Bộ điều khiển này được lập trình cho giao tiếp USB và các tính năng lập trình nối tiếp. ICSP 1 (ATmega8) và 2 (AVR 2560): Nó có các tính năng của lập trình sử dụng bus nối tiếp với lập trình AVR sử dụng giao tiếp SPI. AVR 2560 được lập trình để chạy hệ thống và ATmega 8 được lập trình để liên lạc và lập trình nối tiếp.