Đặt vấn đề Hiê ̣n nay, khái niệm về cảm biến vân tay không còn quá xa lạ với tất cả mọi ngƣời. Chúng đƣợc lắp đặt rất nhiều nơi nhƣ các công ty, trƣờng học, văn phòng , siêu thi ̣, ngân hàng,… cảm biến vân tay ngày nay đã trở thành công cụ hữu íc h để giúp chúng ta đảm bảo tính chính xác trong giờ giấc làm việc, cũng nhƣ hỗ trơ ̣ cho con ngƣời thƣ̣c hiê ̣n công viê ̣c giám sát một cách nhanh chóng và tiện lợi hơn. Tƣ̀ các ứng dụng củacảm biến vân tay và quan sát thực tiễn ở các trƣờng học, hầu hết các trƣờng đều có diện tích rộng, nhiề u p hòng học , các khu ở cách xa nhauvà đặc biệt ở các trƣờng đ ại học có kiến trúc xây dựng nhiều tầng. Do đó viê ̣c thƣ̣c hiê ̣n giám sát các phòng ho ̣c ngày nay đang gă ̣p không ít khó khăn.
Hiê ̣n ta ̣i nhƣ̃ng ngƣời đƣơ ̣c phân công giám sát phải trực tiếp đi đến từng phòng để quan sát và ghi nhận thông tin việc này mất rất nhiều thời gian và sƣ́c lực. Trong thời buổi công nghê ̣ hiê ̣n đại nhƣ hiện nay ta ̣i sao chúng ta không có mô ̣t giải pháp tố t hơn? Để khắc phục tình trạng đó, một giải pháp đƣợc đƣa ra là dùngcảm biến vân tayđể ghi nhận thông tin vàchuyển dữ liệu đó truyền thông với mô đun XBee thông qua sóng RF để truyền về máy tính cho ngƣời giám sát.2 Tình hình nghiên cứu Hiện nay, công nghệ cảm biến nhận dạng vân tay đã trở nên khá phổ biến, nhƣng việc ứng dụng cảm biến vân tay để thực hiện giám sát từ xa thì có rất ít ngƣời biết đến. Việc sử dụngcảm biến vân tay kết hợp với mô đun truyền thông XBee truyền dữ liệu thông qua sóng RF là đề tài khá mới mẻ ở Việt Nam hiện nay, đang cần đƣợc nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn.3Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của đề tài là ta ̣o ra mô ̣t hê ̣ thố ng cảm biếnvân tay để giám sát các phòng học , để việc thanh tra giám sát trở nên dễ dàng , nhanh chóng và hiê ̣u quả. Về mu ̣c đić h ho ̣c tâ ̣p là nghiên cƣ́u sƣ̣ hoa ̣t đô ̣ng và sƣ̉ du ̣ng cảm biến vân Chƣơng 1: Dẫn nhập Trang13 do an Hệ thống giám sát phòng học từ xa taycũng nhƣ để hiểu thêm về phƣơng thức truyền thông không dây dùng sóng RF , lâ ̣p trình giao diện trên máy tính.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣơ ̣ng nghi ên cƣ́u là mô đuncảm biến vân tay, mô đun truyề n thông XBee, phần mềm lâ ̣p trình giao diê ̣n C# và cơ sở dữ liệu SQL.
Phạm vi nghiên cứ u là sử dụng đƣơ ̣c cá c Mô đun, thiế t lâ ̣p các cảm biến vân tay nhằm mu ̣c đić h hỗ trơ ̣ viê ̣c thanh tra , giám sát không nhằ m mu ̣c đić h thay thế nhân lƣ̣c hay dùng trong an ninh.5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tế của đề tài Ý nghĩa khoa học là t iế p câ ṇ nền công nghê ̣ mới , kiế n thƣ́c mới về viê ̣c sƣ̉ dụng hệ thống nhận dạng vân tay chi phí thấ p , tạo cảm hứng nghiên cứu cho các đề tài khác trong lĩnh vực truyền thông không dây dùng sóng RF vốn đang phát triển trên thế giới. Ý nghĩa thƣ̣c tiễ n là hỗ trơ ̣ công việc thanh tra , giám sát phòng học trở n ên đơn giản, tiện lợi, nhanh chóng, chính xác và tiết kiệm hơn.6Phương pháp nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cƣ́u, tìm hiểu tƣ̀ng bƣớc: Bƣớc thƣ́ nhất: Tìm hiểu căn bản về cách thức hoạt đô ̣ng của thanh tra giám sát , cách bố trí hoạt động của các phòng học trong thực tế. Bƣớc thƣ́ hai : Tìm hiểu về phƣơng thức hoạt động cũng nhƣ sơ đồ kết nối của các cảm biến vân tay, mô đun XBee, các lý thuyế t liên quan. Mua thiế t bi ̣và thƣ̣c hiê ̣n thí nghiê ̣m.
Bƣớc thƣ́ ba: Thiết kế giao diện, tạo cơ sở dữ li ệu cho phòng ho ̣c (có thể lấy cơ sở dƣ̃ liệu là thời khóa biể u của trƣờng). Lắ p đă ̣t thiế t bi ̣ để lấy dữ liệu. Chƣơng 1: Dẫn nhập Trang14 do an Hệ thống giám sát phòng học từ xa Phƣơng tiện nghiên cƣ́u: Máy tính , phần mềm lập trin ̀ h giao di ệnVisual C#, phần mềm quản lý cơ sở dƣ̃ li ệuSQL Server Management Studio,mô đun vân tay, Mô đun Xbee và các tài liệu liên quan. Chƣơng 1: Dẫn nhập Trang15 do an Hệ thống giám sát phòng học từ xa Chương 2 TỔNG QUAN Chƣơng 1: Dẫn nhập Trang16 do an Hệ thống giám sát phòng học từ xa 2.1 Cảm biến vân tay Hiện tại trên thị trƣờng có rất nhiều loại cảm biến để nhận dạng và phát hiện ngƣời dùng nhƣ: cảm biến nhận dạng khuôn mặt, cảm biến hồng ngoại, cảm biến giọng nói, RFID, …… nhƣng với tính thực dụng và tiện lợi của cảm biến vân tay rất phù hợp cho việc quản lý giảng viên.
Chính vì vậy nhóm chọn cảm biến vân tay để nhận dạng giảng viên.1 Giới thiệu 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. Ngƣời sử dụng có thể lƣu trữ dữ liệu vân tay trực tiếp vào module. Module có thể dễ dàng giao tiếp với các loại vi điều khiển chuẩn 3. Có một con Led đỏ đƣợc bật sáng nằm sẵn trong ống kính trong suốt quá trình chụp vân tay.
Cảm biến với độ chính xác cao và có thể đƣợc nhúng vào các thiết bị nhƣ: 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: Module nhận dạng vân tay Chƣơng 1: Dẫn nhập Trang17 do an Hệ thống giám sát phòng học từ xa 2.2 Các đặt trưng 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.
- Giá rẻ, kích thƣớc 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. - Bề mặt nhận dạng: 15 ~ 18mm. - Tỷ lệ lỗi chấp nhận đƣợc: 0.Tỷ lệ lỗi không chấp nhận: 0.
- Kích thƣớc: 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 đƣợc: -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.3 Giao tiếp Sơ đồ định thời đơn byte Tốc độ cảm biến lựa chọn từ: 9600~115200 bps. Tốc độ mặc định 57600 bps.
Chƣơng 1: Dẫn nhập Trang18 do an Hệ thống giám sát phòng học từ xa 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 đƣợc 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 đƣợc truyền đi. Sau đây là ví dụ về lệnh SYNC (AA0D00000000h).3: Sơ đồ định thời lệnh SYNC 2.4 Phương thức giao tiếp 2.1 Định dạng gói dữ liệu Dữ liệu thu và nhận đƣợc định dạng theo các gói,khi giao tiếp.
Định dạng gói dữ liệu Chƣơng 1: Dẫn nhập Trang19 do an Hệ thống giám sát phòng học từ xa 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 Bảng 2.1: Định nghĩa gói dữ liệu *Các byte cao đƣợc gởi trƣớc.2 Kiểm tra gói ack Lƣu ý: lệnh chỉ đƣợc 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. Chƣơng 1: Dẫn nhập Trang20 do an Hệ thống giám sát phòng học từ xa 4. 0x03h: thất bại đăng ký vân tay. 0x06h: không tạo đƣợc đặt điểm nhân 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: đại chỉ ID vƣợt khung. 11 0xCh: lỗi đọc từ dữ liệu vân tay. Dữ liệu xấu. 0xDh: lỗi nạp dữ liệu.
0xEh: không thể nhận dữ liệu 14. 0xFh: lỗi gởi hình ảnh. 0x10h: lỗi xoá dữ liệu. 0x11h: lỗi xoá một ID.
0x15h: lỗi tạo ảnh. 0x18h: lỗi ghi flash. 0x19h: không xác định đƣợc 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.5Các lệnh điều khiểncảm biến vân tay Mô–đun cảm biến vân tay có đƣơ ̣c điề u khiển với lệnh nhƣ sau: Chƣơng 1: Dẫn nhập Trang21 do an Hệ thống giám sát phòng học từ xa 2.1 Lệnh kết nối (bắt tay) Mô tả: Xác nhận giao tiếp giữa cảm biến và PC hoặc VXL Code chỉ thị: 0x17h Code lệnh: 0x00h 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 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 2.2 Lệnh 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.