Đặt vấn đề Chìa khoá từ xƣa đến nay luôn là sự lƣa chọn hàng đầu cho ổ khoá bởi tính đơn giản, phổ biến của vật liệu làm ra chúng. Song song với chìa khoá cơ khí con ngƣời cũng phát minh ra nhiều phƣơng pháp khoá khác nhƣ khoá số, và nhiều phƣơng pháp hiện đại nhƣ dấu vân tay, quét võng mạc. và gần đây nhất là công nghệ RFID/NFC (giao tiếp trƣờng gần). Để có thể lĩnh hội nhanh chóng kiến thức về VDK, ngƣời học phải nghiên cứu trên lý thuyết, thiết kế, thi công mạch và sau đó lập trình sẽ gây tốn khá nhiều thời gian và công sức của ngƣời tìm hiểu công nghệ, nhất là việc nghiên cứu loại VDK mới.
Việc thiết kế KIT thí nghiệm ứng dụng những tính năng của VDK sẽ làm tăng hiệu quả của việc nắm bắt kỹ thuật, tiết kiệm thời gian và chi phí trong việc nghiên cứu. Công nghệ càng cao, càng phức tạp sẽ làm tăng tính bảo mật, cũng nhƣ sự tiện lợi cho ngƣời sử dụng, đặc biệt khi smartphone càng ngày càng đƣợc phổ biến, tích hợp vào đó là công nghệ NFC. Vậy thay vì dùng chìa khoá để mở cửa – hơi rƣờm rà và phức tạp nếu ta có 1 xâu trên 10 chiếc chìa khác nhau cho những nơi khác nhau, chúng ta không cần chìa khoá nữa mà thay vào đó sử dụng một thiết bị di động (hoặc thẻ Tag) luôn luôn ở bên ngƣời để mở với tốc độ nhanh chóng và gọn gàng, và không còn ám ảnh bởi nỗi lo quên hay mất chìa khoá. Lý do chọn đề tài Trong thời đại hiện nay, điện thoại di động giúp mọi ngƣời có thể liên lạc với bạn bè, gia đình, đồng nghiệp… một cách dễ dàng.
Nhƣng với ứng dụng NFC (Near-Field Communications - Giao tiếp trƣờng gần), điện thoại di động sẽ trở nên gần gũi hơn với cuộc sống hằng ngày, chẳng hạn chỉ cần cú chạm đến một điện thoại di động khác là ta có thể trao đổi thông tin, mua vé xem hát, trả tiền mua hàng… Chính vì vậy, việc phát triển công nghệ NFC là chất xúc tác quan trọng để phát triển công nghệ kết nối không dây có tính ổn định, trực quan trong tƣơng tác 2 chiều giữa 2 thiết bị điện tử. Trong thực tế tại Việt Nam, công nghệ NFC đang dần đƣợc phổ biến, thể hiện ở việc thị trƣờng Việt Nam đang ra mắt rất nhiều loại điện thoại có tính năng này. Chính vì thế việc phát triển cơ sở hạ tầng, cho phù hợp với công nghệ này nói chung, và việc tiếp cận với công nghệ này nói riêng là vấn đề rất cần thiết. Đánh giá từ thực tế xã hội, nhóm sinh viên chúng tôi nhận thấy cần có những nghiên cứu kỹ thuật để tiếp cận công nghệ này.
Ngoài ra đây cũng là một đề tài mới lạ, và nhóm chúng tôi thực sự có những đam mê về lĩnh vực này. Chính vì thế nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài “HỆ THỐNG ĐÓNG MỞ CỬADÙNG NFC ĐIỆN THOẠI” làm đề tài tốt nghiệp của nhóm chúng tôi. CHƢƠNG I: DẪN NHẬP 1 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NĂM 2016 GVHD: ThS. Nội dungthựchiện Mụctiêuđềtài Tìmhiểu hệ điều hành Android.
Thiếtkếhệthốngmởcửadùngđiệnthoạicóchứcnăng NFC. Thiếtkếvàthicông Thiếtkếgiaodiệnmởcửatrênđiệnthoại android. Thicôngmạchđộnglựcđiềukhiểncửa. Giới hạn đề tài Đề tài nàychỉứngdụngchoviệcđóngmởcửa.Phầnmềmchỉsửdụngchođiệnthoại android vàcóhỗtrợchứcnăng NFC.Phầncơkhíhệthốngkháđơngiảnmangtínhchấtmôphỏngnênchƣakếthợptínhnăng ổ khóavàotronghệthống.
Dàn ý tìmhiểu Với sự hƣớng dẫn của thầy Nguyễn Văn Hiệp, nhóm đã thực hiện các bƣớc tiến hành nghiên cứu nhƣ sau: Phân chia các nội dung cần tìm hiểu và nghiên cứu chủ động về mặt thời gian. Tìm hiểu về hệ điều hành Android. Tìm hiểu IC chuyên dụng PN532. Tìm hiểu về công nghệ giao tiếp trƣờng gần NFC, các điện thoại có hỗ trợ chip NFC hiện nay.
Tải và cài đặt các phần mềm, công cụ hỗ trợ cho việc lập trình ứng dụng trên hệ điều hành Android. Tìm hiểu về Arduino Mega 2560 về các chức năng và đặc tính, tìm hiểu phần mềm lập trình và nạp chƣơng trình cho Arduino Mega 2560. Tìm giải thuật chƣơng trình, vẽ lƣu đồ và bắt đầu lập trình. Tiến hành viết chƣơng trình từ cả hai đối tƣợng là hệ điều hành Android và Arduino Mega 2560.
Kiểm tra chƣơng trình, thử nghiệm thực tế. Tìm và khắc phục lỗi, đóng gói sản phẩm. CHƢƠNG I: DẪN NHẬP 2 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NĂM 2016 GVHD: ThS. Tình hình nghiên cứu Công nghệ giao tiếp trƣờng gần (NFC) là một công nghệ tƣơng đối mới mẻ ở Việt Nam nên hiện nay có rất ít đề tài nghiên cứu về lĩnh vực này.
Tuy nhiên về công nghệ RFID ở tần số 13.56MHz thì đã có các đề tài đƣợc nghiên cứu và ứng dụng thành công vào thực tế. Các đề tài về hệ điều hành Android đã đƣợc nghiên cứu nhiều trong thời gian gần đây: Đề tài “TÌM HIỂU VÀ VIẾT ỨNG DỤNG MINH HỌA CHO HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID” của tác giả Hồ Công Đức và Huỳnh Huy Tấn, sinh viên trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật năm 2011. Đề tài“THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ DỰA TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID” của tác giả Nguyễn Huy Đức và Hồ Huỳnh Công Nhân sinh viên trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật năm 2011. Đề tài “ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG SMARTPHONE THÔNG QUA GIAO TIẾP NFC” của tác giả Nguyễn Đăng Nhật và Thái Văn Chánh sinh viên trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật năm 2012.
Trên thế giới thì các đề tài về công nghệ NFC đã đƣợc thực hiện và phát triển khá nhiều, với cơ sở hạ tầng đƣợc phát triển các ứng dụng liên quan đến NFC ngày càng đƣợc mở rộng và chứng tỏ đƣợc tính ƣu việt. Ý nghĩa thực tiễn đề tài Với sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị viễn thông trên thế giới, đặc biệt là các thiết bị điện thoại di động, thì các hệ thống mạng liên quan cũng không ngừng phát triển. Với việc thực hiện thành công đề tài này, sẽ mở ra sự phát triển cho những sản phẩm đầu tiên ứng dụng công nghệ này tại Việt Nam. Trên thế giới, công nghệ NFC là một công nghệ mang tính đột phá.
Giống nhƣ công nghệ RFID, công nghệ NFC nhanh chóng trao đổi thông tin giữa các thiết bị khi chúng chạm vào nhau hoặc ở gần nhau. Ngƣời dùng có thể truyền đi văn bản, hình ảnh, đƣờng link và những dữ liệu khác. Nên từ việc phát triển công nghệ này sẽ mở ra một tiềm năng mới tại Việt Nam nhƣ: ví điện tử, quản lý nhân viên, poster thông minh, hệ thống âm thanh…. CHƢƠNG I: DẪN NHẬP 3 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NĂM 2016 GVHD: ThS.
NGUYỄN VĂN HIỆP CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Cổng giao tiếp trƣờng gần (Near Field Communication – NFC) 2. Giới thiệu NFC (Near Field Communication) đƣợc phát triển dựa trên nguyên lý tần số vô tuyến nhận dạng (Radio-frequency identification - RFID). RFID cho phép một đầu đọc gởi sóng radio đến một thẻ điện tử thụ động để nhận dạng và theo dõi.
Việc giao tiếp đƣợc tiến hành bằng cách đƣa các thiết bị lại gần nhau, thông thƣờng nằm trong khoảng vài cm. NFC đƣợc phát triển dựa trên công nghệ RFID(Radio Frequency Identifi) có nghĩa là sóng vô tuyến nhận dạng - ra đời năm 1983. Chuẩn NFC bao gồm các khái niệm: giao thức giao tiếp và định dạng dữ liệu trao đổi, bao gồm chuẩn ISO/IEC 14443 và Felica đƣợc dựa trên chuẩn giao tiếp sóng vô tuyến sẵn có RFID. Các chuẩn này bao gồm tiêu chuẩn ISO/IEC 18092 và những tiêu chuẩn đƣợc định nghĩa bởi cộng đồng NFC (đƣợc thành lập vào năm 2004 bởi Nokia, Sony và Philips, đến nay đã có hơn 160 thành viên).
Cộng đồng này phát triển NFC và đồng thời cấp chứng nhận cho các thiết bị. Lịch sử phát triển Nguồn gốc của NFC là để nhận dạng bằng sóng vô tuyến hay còn gọi là RFID. RFID cho phép các bộ đọc gửi sóng vô tuyến đến một thẻ điện tử thụ động để nhận dạng cũng nhƣ theo dõi. Năm 1983 Bằng sáng chế đầu tiên liên quan đến từ viết tắt RFID đã đƣợc cấp cho Charles Walton.
Năm 2004 Nokia, Philips và Sony thành lập cộng đồng NFC. Năm 2006 Thiết lập các đặc tính kỹ thuật cho các thẻ NFC. Năm 2006 Đặc tính kỹ thuật cho 1 “SmartPoster”. Năm 2006 Nokia 6131 là điện thoại NFC đầu tiên.
Năm 2009 Vào tháng 1, cộng đồng NFC đƣa ra tiêu chuẩn Peer to Peer để truyền đi danh bạ, địa chỉ web (URL), khởi tạo Bluetooth và các chức năng khác. Năm 2010 Samsung Nexus S là điện thoại NFC chạy hệ điều hành Android đầu tiên đƣợc ra mắt. Năm 2011 Tại sự kiện GOOGLE I/O, “How to NFC” đã trình diễn NFC để khởi tạo game và chia sẻ danh bạ, tài nguyên internet, ứng dụng, video… CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NĂM 2016 GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN HIỆP Năm 2011 RIM 2011 là công ty đầu tiên đƣợc chứng nhận bởi MasterCard Worldwide cho các thiết bị của họ cho chức năng PayPass (thanh toán không cần chạm).
Năm 2012 Sony giới thiệu “Smart Tags”, các thẻ dùng công nghệ NFC để thay đổi chế độ và dữ liệu cho smartphone của Sony ở tầm gần. Năm 2013 Samsung và Visa tuyên bố hợp tác để cùng phát triển thanh toán trên nền di động. Các đặc tính kỹ thuật của NFC NFC là công nghệ giao tiếp không dây tầm ngắn, đặc trƣng yêu cầu một khoảng cách 4cm hoặc ít hơn. NFC hoạt động ở tần số 13,56MHz trên chuẩn giao tiếp ISO/IEC 18000-3 với tốc độ từ 106Kbit/s đến 424Kbit/s.
NFC luôn liên quan đến 1 thiết bị khởi tạo và 1 thiết bị mục tiêu. Thiết bị khởi tạo sẽ chủ động phát ra sóng vô tuyến để cung cấp năng lƣợng cho thiết bị mục tiêu. Điều này cho phép các thiết bị mục tiêu NFC có hình thức rất đơn giản nhƣ các loại thẻ, giấy, móc chìa khóa vì không cần phải có nguồn cung cấp. Giao tiếp ngang hàng NFC đƣợc tiến hành khi cả 2 thiết bị đƣợc cấp nguồn.
Các thẻ NFC có chứa dữ liệu và thông thƣờng chỉ đọc đƣợc, tuy nhiên cũng có các loại thẻ có thể ghi đƣợc. Nó có thể đƣợc lập trình bởi nhà sản xuất hoặc sử dụng các đặc tính kỹ thuật đƣợc cung cấp bởi cộng đồng NFC. Những thẻ này có thể chứa các thông tin cá nhân nhƣ thông tin thẻ tín dụng, thẻ ghi nợ, thẻ khách hàng, mã pin… một cách an toàn cũng nhƣ những dữ liệu khác. Cộng đồng NFC định nghĩa 4 loại thẻ khác nhau về tốc độ giao tiếp và cấu hình liên quan, bộ nhớ, bảo mật, lƣu trữ dữ liệu và số lần ghi.
Hiện tại bộ nhớ của các thẻ dao động từ 96 byte đến 4092 byte (4Kbyte).