Đồ án HCMUTE: Hệ thống kiểm soát tủ gửi đồ bằng dấu vân tay

Đồ án nghiên cứu hcmute hệ thống kiểm soát tủ gửi đồ bằng dấu vân tay, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Tác giả: Nguyễn Công Trực
• Người hướng dẫn: ThS. Trương Ngọc Anh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông
• Đề tài: Hệ Thống Kiểm Soát Tủ Gửi Đồ Bằng Dấu Vân Tay
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU
• 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.4. GIỚI HẠN
• 1.5. BỐ CỤC
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CẢM BIẾN NHẬN DẠNG BẰNG DẤU VÂN TAY
• 2.1.1. Giới thiệu công nghệ nhận dạng dấu vân tay
• 2.1.2. Các phương pháp lấy dấu vân tay
• 2.1.3. Giới thiệu một số công nghệ nhận diện bằng dấu vân tay hiện nay
• 2.1.3.1. Cảm biến quang học
• 2.1.3.2. Cảm biến điện dung
• 2.1.3.3. Cảm biến vân tay bằng sóng siêu âm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu hệ thống

Hệ thống kiểm soát tủ gửi đồ bằng vân tay tại HCMUTE được thiết kế nhằm đáp ứng nhu cầu gửi đồ an toàn và tiện lợi cho người dùng. Hệ thống kiểm soát này sử dụng công nghệ vân tay để xác thực người dùng, giúp loại bỏ những bất tiện khi sử dụng chìa khóa hay thẻ gửi đồ. Hệ thống này không chỉ mang lại sự tiện lợi mà còn đảm bảo tính an ninh cao cho tài sản của người dùng. Việc áp dụng công nghệ vân tay trong quản lý tủ gửi đồ là một bước tiến lớn trong việc hiện đại hóa các dịch vụ tại các siêu thị và trung tâm mua sắm. Theo nghiên cứu, việc sử dụng công nghệ vân tay giúp giảm thiểu rủi ro mất mát tài sản và tăng cường sự hài lòng của khách hàng.

1.1. Tính năng của hệ thống

Hệ thống kiểm soát tủ gửi đồ bằng vân tay tại HCMUTE có nhiều tính năng nổi bật. Đầu tiên, hệ thống cho phép người dùng gửi và lấy đồ một cách nhanh chóng thông qua việc quét dấu vân tay. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu sự nhầm lẫn trong quá trình gửi đồ. Thứ hai, hệ thống được trang bị màn hình HMI để người dùng dễ dàng thao tác và theo dõi tình trạng tủ. Hệ thống cũng có khả năng lưu trữ nhiều mẫu vân tay, cho phép nhiều người dùng cùng sử dụng. Cuối cùng, việc quản lý tủ gửi đồ được thực hiện thông qua một giao diện thân thiện, giúp người quản lý dễ dàng theo dõi và xử lý các sự cố phát sinh.

II. Công nghệ vân tay

Công nghệ vân tay đã trở thành một phần quan trọng trong các hệ thống an ninh hiện đại. Hệ thống kiểm soát tủ gửi đồ tại HCMUTE sử dụng cảm biến vân tay R305, một trong những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay. Cảm biến này có khả năng nhận diện và lưu trữ đến 250 mẫu vân tay, đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy cao. Nguyên lý hoạt động của cảm biến là quét hình ảnh vân tay và so sánh với dữ liệu đã lưu trữ. Nếu vân tay khớp, hệ thống sẽ cho phép mở tủ. Điều này không chỉ giúp tăng cường an ninh mà còn mang lại sự tiện lợi cho người dùng. Hệ thống cũng được thiết kế để hoạt động ổn định trong môi trường thực tế, đảm bảo hiệu suất cao trong mọi tình huống.

2.1. Ưu điểm của công nghệ vân tay

Công nghệ vân tay mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp truyền thống. Đầu tiên, nó giúp loại bỏ việc sử dụng chìa khóa hay thẻ gửi đồ, từ đó giảm thiểu rủi ro mất mát và nhầm lẫn. Thứ hai, việc sử dụng công nghệ vân tay giúp tăng cường tính bảo mật, vì mỗi người có một mẫu vân tay duy nhất. Hệ thống cũng dễ dàng mở rộng, cho phép thêm nhiều người dùng mà không cần thay đổi cấu trúc hệ thống. Cuối cùng, giao diện người dùng thân thiện giúp người dùng dễ dàng thao tác, từ đó nâng cao trải nghiệm sử dụng.

III. Ứng dụng thực tiễn

Hệ thống kiểm soát tủ gửi đồ bằng vân tay tại HCMUTE không chỉ là một sản phẩm công nghệ mà còn là một giải pháp thực tiễn cho các vấn đề trong quản lý tài sản. Hệ thống này có thể được áp dụng rộng rãi tại các siêu thị, trung tâm thương mại, và các khu vực công cộng khác. Việc sử dụng hệ thống an ninh này giúp tăng cường sự an toàn cho tài sản của người tiêu dùng, đồng thời tạo ra một môi trường mua sắm hiện đại và tiện nghi. Theo khảo sát, người tiêu dùng rất hài lòng với tính năng gửi đồ bằng vân tay, cho thấy rằng đây là một giải pháp hiệu quả và cần thiết trong bối cảnh hiện nay.

3.1. Tương lai của hệ thống

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, hệ thống kiểm soát tủ gửi đồ bằng vân tay tại HCMUTE có tiềm năng mở rộng và phát triển trong tương lai. Các tính năng mới có thể được tích hợp, như khả năng kết nối với các ứng dụng di động để người dùng có thể theo dõi tình trạng tủ gửi đồ từ xa. Hệ thống cũng có thể được cải tiến để sử dụng các công nghệ sinh trắc học khác, như nhận diện khuôn mặt, nhằm tăng cường tính bảo mật. Sự phát triển này không chỉ đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng mà còn góp phần vào việc hiện đại hóa các dịch vụ tại các trung tâm thương mại và siêu thị.

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.  Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Trong chương này trình bày cơ sở lý thuyết của các phần cứng, phần mềm và các giao tiếp được sử dụng trong hệ thống.  Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán.

Trình bày cách thiết kế mô hình, cách kết nối phần cứng, tính toán các giá trị.  Chương 4: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Trình bày kết quả đạt được sau khi thực hiện mô hình, đánh giá mô hình đã đạt những gì và chưa đạt những gì so với mục tiêu đề ra.  Chương 5: Kết Luận và Hướng Phát Triển Đưa ra kết luận về việc thực hiện đồ án lần này, đồng thời đề ra hướng phát triển của mô hình. 3 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH do an CHƯƠNG 2.

CỞ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CẢM BIẾN NHẬN DẠNG BẰNG DẤU VÂN TAY 2. Giới thiệu công nghệ nhận dạng dấu vân tay Công nghệ vân tay là gì? Công nghệ vân tay sử dụng các dấu vân tay của một người để xác định thông qua chức năng quét dấu vân tay. Công nghệ này được sử dụng không chỉ trong các hệ thống an ninh, mà còn trong lĩnh vực của khoa học pháp y và điều tra tội phạm.

Nó thậm chí có thể được tìm thấy trên các tiện ích được tìm thấy trong nhà, chẳng hạn như một số máy tính xách tay, hay điện thoại thông minh. Mỗi cá nhân mang một bộ dấu vân tay khác nhau mà không trùng khớp với bất kì ai. Ngay cả những cặp song sinh giống hệt nhau nhưng vân tay vẫn khác nhau. Dấu vân tay của một người giống như một thẻ nhận dạng.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ nhận dạng vân tay là khi đặt ngón tay lên trên một thiết bị nhận dạng dấu vân tay, ngay lập tức thiết bị này sẽ quét hình ảnh ngón tay đó và đối chiếu các đặc điểm của ngón tay đó với dữ liệu đã được lưu trữ trong hệ thống. Quá trình xử lý dữ liệu sẽ được thiết bị chuyển sang các dữ liệu số và ra thông báo rằng dấu vân tay đó là hợp lệ hay không hợp lệ để cho phép hệ thống thực hiện các chức năng tiếp theo. Hệ thống sinh trắc học sẽ ghi nhận mẫu vân tay của người dùng và lưu trữ tất cả những dữ liệu đặc biệt này thành một mẫu nhận diện được số hoá toàn phần. Có hai phương pháp để lấy dấu vân tay:  Cách thứ nhất (cổ điển): là sao chép lại hình dạng vân tay (như lăn tay bằng mực, hay chạm vào một vật gì đó).

 Cách thứ hai: hiện tại đa số các nước đều sử dụng phần mềm hoặc thiết bị quét vân tay để nhận dạng vân tay. Giới thiệu một số công nghệ nhận diện bằng dấu vân tay hiện nay:  Cảm biến quang học: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2. CỞ SỞ LÝ THUYẾT Đây là phương pháp sử dụng hình thức chụp, sau đó so sánh dấu vân tay để đưa ra kết quả cuối cùng. Kỹ thuật này sử dụng thiết bị chụp ảnh quang học để tạo ra bản sao hình ảnh vân tay, sau đó sử các thuật toán để phân tích các đường nét trên bề mặt ảnh, như đường vân, mức độ sáng tối điểm ảnh… Hình 2.

Cơ chế hoạt động của cảm biến quang học Với phương pháp này thì kích thước lớn, tỉ lệ nhận dạng thành công tương đối, giá thành rẻ, độ bền cao nên cảm biến quang học vẫn được ứng dụng rộng rãi trên các thiết bị không cần yêu cầu ngặt nghèo về kích thước.  Cảm biến điện dung: Loại cảm biến vân tay đang được dùng phổ biến nhất hiện nay là cảm biến điện dung. Cảm biến điện dung sử dụng một mảng các mạch tụ điện siêu nhỏ để thu thập dữ liệu về vân tay. Khi các tụ điện lưu trữ dòng điện, chúng sẽ được kết nối với các tấm dẫn điện trên bề mặt của máy quét, nhằm theo dõi các chi tiết của dấu vân tay.

Dòng điện lưu trữ trong tụ điện sẽ được thay đổi một chút khi đường vân của dấu vân tay chạm vào tấm dẫn điện, trong khi khe không khí của đường rãnh trên dấu vân tay sẽ làm dòng điện tại tụ điện, không thay đổi một cách tương đối. Một mạch tích hợp khuếch đại được sử dụng để theo dõi các thay đổi này. Sau đó chúng sẽ được ghi lại bởi một bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2.

CỞ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. Cơ chế hoạt động của cảm biến điện dung Một khi được ghi lại, dữ liệu kỹ thuật số này sẽ được phân tích để tìm ra các thuộc tính độc đáo và dễ phân biệt của dấu vân tay, sau đó sẽ được lưu lại để so sánh sau này. Ưu điểm của thiết kế này là nó khó bị đánh lừa hơn nhiều so với máy quét quang học. Kết quả sẽ không thể bị lặp lại bởi một hình ảnh và đặc biệt khó để đánh lừa với các bộ phận được làm giả do các vật liệu khác nhau sẽ tạo ra các thay đổi hơi khác nhau trong dòng điện qua các tụ điện.

Những rủi ro bảo mật duy nhất của máy quét loại này đến từ các biện pháp hack phần cứng hoặc phần mềm. Tạo ra một mảng đủ lớn các tụ điện này, thông thường từ hàng trăm, thậm chí hàng ngàn trong một máy quét duy nhất, sẽ cho phép chúng tạo ra một hình ảnh rất chi tiết về các đường vân trên dấu vân tay từ các tín hiệu điện.  Cảm biến vân tay bằng sóng siêu âm Công nghệ cảm biến vân tay sóng siêu âm là công nghệ tạo ra những sóng siêu âm để lấy thông tin 3D vân tay của người dùng một cách chính xác. Sóng siêu âm dễ dàng đi xuyên qua các lớp ngoài cùng của bề mặt da, từ đó nhận biết được các chi tiết ba chiều, cũng như những đặc thù của vân tay, gồm cả những đường rãnh ở vân tay và lỗ chân lông.

Chính vì thế, công nghệ nhận dạng vân tay này có độ chính xác và bảo mật cao hơn rất nhiều so với cảm biến vân tay thông thường hiện nay. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2. CỞ SỞ LÝ THUYẾT Đầu tiên công nghệ này sẽ bắn sóng siêu âm vào ngón tay sau đó sẽ nhận sóng phản xạ lại, lúc này sóng siêu âm tiến hành đo khoảng cách cũng như thông tin vân tay của người dùng. Điện thoại sẽ tổng hợp và tạo nên một bản đồ 3D vân tay người dùng, trong đó thấy được độ sâu của đường rãnh và khoảng cách các dấu vân tay.

Chính vì vậy, chỉ cần chạm tay vào vùng cảm biến thì sẽ lập tức nhận diện dấu vân tay một cách chính xác. Nhận dạng dấu vân tay bằng sóng siêu âm. Giới thiệu về module cảm biến vân tay 𝑹𝟑𝟎𝟓[𝟑] Module R305 là loại cảm biến vân tay quang học, với chuẩn giao tiếp UART module R305 giúp sử dụng dễ dàng dùng để kết nối với các vi điều khiển hoặc máy vi tính thông qua module RS232 hoặc USB-Serial. Có thể lưu trữ dấu vân tay mới lên đến 250 dấu vân tay vào bộ nhớ FLASH trên mạch.

Module cảm biến vân tay Bảng 2. Mô tả chức năng các chân của module R305 R305. Số chân Kí hiệu Ứng dụng 1 VCC Kết nối với nguồn 5V 2 GND Kết nối với Mass (0V) 3 RXD Nối với chân TX của Vi điều khiển để truyền tín hiệu 4 TXD Nối với chân RX của Vi điều khiển để truyền tín hiệu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2. CỞ SỞ LÝ THUYẾT  Thông số kỹ thuật:  Loại cảm biến vân tay: Quang học  Giao diện: USB1.1 / UART (mức logic logic TTL)  Tốc độ truyền thông RS232: 4800BPS ~ 115200BPS có thể thay đổi  Kích thước: 55 * 32 * 21.5mm  Hình ảnh Chụp bề mặt 15-18 (mm)  Tốc độ xác minh: 0.3 giây  Tốc độ quét: 0.5 giây  Kích thước tệp ký tự: 256 byte  Kích thước khuôn mẫu: 512 byte  Dung lượng lưu trữ: 250  Mức độ an ninh: 5 (1,2,3,4,5 (cao nhất))  Tỷ lệ chấp nhận sai (FAR): 0.0001%  Tỉ lệ từ chối sai (FRR): 0.1%  Độ phân giải: 500 DPI  Điện áp: 3.0 VDC  Dòng làm việc: min 90 mA, max 150mA  Cách so khớp: 1: N  Môi trường hoạt động Nhiệt độ: -20 đến 45 ° C Chuyển định dạng khung là 10bit, bit bắt đầu là bit thấp, dữ liệu 8 bit tiếp theo với LSB là bit đầu tiên, bit cuối cùng là bit thấp, không có bit kiểm tra.

Khung truyền dữ liệu R305 Thời gian khởi động là 500ms, trong thời gian này, module không chấp nhận lệnh. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2. CỞ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2. Thông số nguồn hoạt động của module R305.

 Phương thức truyền dữ liệu Module R305 dành một bộ nhớ 512 byte (16 pages*32bytes) cho người dùng. Dữ liệu bộ nhớ không bị mất khi bị mất nguồn. Bộ nhớ đệm phục vụ cho việc lưu trữ và định dạng hình ảnh với 256*288 pixel. Khi truyền UART chỉ có 4 bit trên của pixel được truyền (đó là 16 độ xám).

Và hai điểm ảnh lân cận cùng một hàng sẽ tạo thành một byte chuyển trước, khi chuyển đến PC 16 độ xám sẽ được mở rộng đến 256 độ xám (định dạng BMP 8bit). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 do an CHƯƠNG 2. CỞ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2. Định dạng gói dữ liệu truyền và nhận của module.

Kích Tên Kí hiệu Nội dung thước Bắt đầu Giá trị mặc định là 0xEF01; Byte cao Start 2 bytes chuyển đầu tiên. Giá trị mặc định là 0xFFFFFFFF, có thể được sửa đổi bằng lệnh. Byte cao Địa chỉ ADDER 4 bytes chuyển đầu tiên và sai giá trị adder, module sẽ từ chối chuyển. 01H Gói lệnh Gói dữ liệu; Gói dữ liệu sẽ không xuất hiện một mình Nhận trong quá trình thực hiện, dạng gói 02H PID 1 byte phải tuân thủ theo gói lệnh (Package hoặc xác nhận gói.

identifier) 07H Chấp nhận gói Kết thúc gói dữ liệu 08H Chiều dài của nội dung gói (gói lệnh và gói dữ liệu) cộng với chiều dài của Chiều dài Checksum (2 byte). Đơn vị là byte. LENGTH 2 bytes gói Chiều dài tối đa là 256 byte.