đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu,các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ sở lí thuyết Trình bày về các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài. Chương 3: Tính toán và thiết kế Giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài mà mình thiết kế và các tính toán, thiết kế gồm những phần nào. Như: thiết kế sơ đồ khối hệ thống, sơ đồ nguyên lý toàn mạch, tính toán thiết kế mạch.
Chương 4: Thi công hệ thống Trình bày về quá trình vẽ mạch in lắp ráp các thiết bị, đo kiểm tra mạch, lắp ráp mô hình. Thiết kế lưu đồ giải thuật cho chương trình và viết chương trình cho hệ thống. Hướng dẫn quy trình sử dụng hệ thống. Chương 5: Kết quả-Nhận xét-Đánh giá Trình bày về những kết quả đã được mục tiêu đề ra sau quá trình nghiên cứu thi công.
Từ những kết quả đạt được để đánh giá quá trình hoàn thành được bao nhiêu phần trăm. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Trình bày về những kết quả mà đồ án đạt được, những hạn chế, từ đó rút ra kết luận và hướng phát triển để giải quyết các vấn đề tồn đọng để đồ án hoàn thiện hơn. 15 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. TỔNG QUAN VỀ ARDUINO Hình 2.
Giới thiệu - 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 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 cũng có thể sử dụng một cách dễ dàng. Arduino có mức giá thấp, phù hợp với nhu cầu người dùng, có tính chất nguồn mở và cộng đồng người dùng đông đảo. Với lợi thế đến từ giá thành cũng như lợi thế về cộng đồng người dùng, không quá ngạc nhiên khi được biết số người sử dụng Arduino trải rộng từ học sinh phổ thông đến sinh viên đại học.
- Board mạch Arduino được sử dụng để thực hiện nhiều ứng dụng như: cánh tay robot, điều khiển và giám sát nhiệt độ độ ẩm phòng thí nghiệm, điều khiển động cơ đóng mở cửa,. 16 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Phần cứng - Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8-bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Board Arduino sẽ đưa ra hầu hết các chân I/O của vi điều khiển để sử dụng cho những mạch ngoài.
- Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau giúp dễ dàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác, các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi là shield. Vài shield kết nối với board Arduino trực tiếp thông qua các chân khác nhau, nhưng nhiều shield được định địa chỉ thông qua serial bus I2C, nhiều shield có thể được xếp chồng và sử dụng dưới dạng song song. Arduino chính thức thường sử dụng các dòng chip MegaAVR, đặc biệt là ATMega8, ATMega168, ATMega328, ATMega1280, và ATMega2560. - Theo nguyên tắc, khi sử dụng phần mềm Arduino, tất cả các board được lập trình thông qua một kết nối RS-232, nhưng cách thức thực hiện lại tùy thuộc vào đời phần cứng.
Các board Serial Arduino có chứa một mạch chuyển đổi giữa RS-232 sang TTL. Các board Arduino hiện tại được lập trình thông qua cổng USB, thực hiện thông qua chip chuyển đổi USB-to-serial như là FTDI FT232. NHẬN DẠNG VÂN TAY 2. Giới thiệu sơ lược về dấu vân tay và nhận dạng vân tay a.
Khái niệm về dấu vân tay - Vân tay là do các gai da đội lớp biểu bì lên mà thành. Đó là nơi tập kết miệng các tuyến mồ hôi, tuyến bã nhờn… Nó đã định hình khi con người còn là cái thai 4 tháng trong bụng mẹ. Khi đứa bé ra đời, lớn lên, vân tay được phóng đại nhưng vẫn giữ nguyên dạng cho đến khi về già. Nếu tay có bị bỏng, bị thương, bị bệnh thì khi lành, vân tay lại tái lập y hệt như cũ.
Chỉ khi có tổn thương sâu huỷ hoại hoàn toàn, sẹo chằng chịt mới xoá mất vân tay.Vân tay không ai giống ai, đặc sắc nhất là vân ngón cái và ngón trỏ. 17 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT b. Giới thiệu về nhận dạng vân tay - Từ xa xưa, con người đã nhận ra mỗi cá nhân đều có một vân tay riêng nhưng chưa có một cơ sở khoa học nào để nghiên cứu và nhận dạng. Nhưng đến thế kỷ 16, các kỹ thuật vân tay khoa học hiện đại đã xuất hiện và từ đó các lí thuyết và chương trình mô tả, nhận dạng vân tay mới phát triển mau chóng.
Năm 1888, Francis Galton giới thiệu các đặc trưng chi tiết phục vụ cho đối sánh vân tay. - Nhưng đến đầu thế kỉ 20, nhận dạng vân tay chính thức được chấp nhận như một phương pháp nhận dạng cá nhân có giá trị và trở thành tiêu chuẩn trong pháp luật. Ví dụ, năm 1924 FBI đã thiết lập một cơ sở dữ liệu có 810.000 thẻ vân tay. Việc ứng dụng công nghệ nhận dạng vân tay hiện nay - Trên thế giới hiện nay đã xuất hiện nhiều sản phẩm công nghệ cao sử dụng phương pháp nhận dạng vân tay như khóa vân tay, máy chấm công vân tay, máy tính xách tay, điện thoại thông minh.
Tuy nhiên đây vẫn là vấn đề còn chưa được nghiên cứu nhiều ở Việt Nam. Ở nước ta, phương pháp này mới chỉ phổ biến ở việc quản lý nhân sự thông qua chứng minh thư nhân dân và phục vụ điều tra phá án. Các sản phẩm công nghệ cao nói trên chúng ta vẫn phải nhập khẩu với giá thành khá cao, do đó chúng vẫn chưa được phổ biến rộng rãi. Nguyên lý hoạt động cơ bản của nhận dạng vân tay - 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. 18 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - 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) thông qua máy quét ghi nhận và xử lý.
- 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. Các bước xử lý trong quá trình nhận dạng vân tay - Quá trình xử lý nhận dạng vân tay được chia làm hai quá trình lớn: quá trình xử lý ảnh và quá trình so sánh vân tay. Quá trình xử lý ảnh Hình 2.2: Sơ đồ quá trình xử lý ảnh - Mục đích của quá trình này được biểu diễn qua hình 2.2 là tăng cường ảnh vân tay, sau đó, rút trích các đặc trưng vân tay từ ảnh đã được tăng cường. Quá trình này được thực hiện qua các bước nhỏ sau: + Tăng cường ảnh (Image Enhancement): Ảnh được lấy từ thiết bị đầu đọc vân tay sẽ được làm rõ.
Do các thiết bị đầu đọc vân tay không lấy ảnh tốt hay do vân tay của người dùng trong lúc lấy bị hao mòn, dơ bẩn, hay do lực ấn ngón tay trong lúc lấy vân tay. Vì vậy, bước này là một trong các bước quan trọng nhất của quá trình này để làm rõ ảnh vân tay để rút trích các đặc trưng đúng và đầy đủ. + Phân tích ảnh (Image Analysis): Thông qua phân tích ảnh, ảnh sẽ được loại bỏ những thông tin làm nhiễu hay những thông tin không cần thiết. 19 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT + Nhị phân hóa (Binarization): Nhị phân hóa ảnh vân tay thành ảnh trắng đen.
Bước này phục vụ cho bước Làm mỏng vân tay. Bước này có thể có hoặc không vì phục thuộc vào thuật toán rút trích đặc trưng. + Làm mỏng (Thinning): Làm mỏng các đường vân lồi của ảnh vân tay. Bước này nhằm mục đích cho việc rút trích đặc trưng của vân tay.
Bước này cũng có thể có hoặc không vì phục thuộc vào thuật toán rút trích đặc trưng. + Rút trích đặc trưng (Minutiae Extraction): Rút trích những đặc trưng cần thiết cho quá trình so sánh vân tay. Quá trình so sánh vân tay Hình 2.3: Sơ đồ quá trình so sánh vân tay - Mục đích của quá trình này được biểu diễn trên hình 2.3 là so sánh vân tay dựa trên các đặc trưng đã được rút trích. Quá trình này được thực hiện qua các bước nhỏ sau: + Phân tích đặc trưng (Minutiae Analysis): Phân tích các đặc điểm cần thiết của các đặc trưng để phục vụ cho việc so sánh vân tay.
+ Xét độ tương tự cục bộ (Local Similarily): Thuật toán so sánh vân tay sẽ dựa vào các thông tin cục bộ của các đặc trưng (gồm: tọa độ (x, y), hướng của đặc trưng, góc tạo bởi tiếp tuyến của đường vân tại đặc trưng và trục ngang) của vân tay để tìm ra các cặp đặc trưng giống nhau giữa hai vân tay. 20 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT + Xét độ tương tự toàn cục (Global Similarily): Từ nhưng khu vực tương tự nhau trên cục bộ, thuật toán sẽ tiếp tục mở rộng so sánh trên toàn cục. + Tính điểm so sánh (Calculate Matching Score): Tính toán tỷ lệ độ giống nhau giữa các cặp đặc trưng. Điểm so sánh này sẽ cho biết độ giống nhau của hai ảnh vân tay là bao nhiêu.
GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG • Thiết bị đầu vào: bàn phím ma trận 3x4, module cảm biến vân tay R307. • Thiết bị đầu ra: màn hình LCD, Module ESP8266. • Thiết bị điều khiển trung tâm: Board Arduino Mega 2560. • Các chuẩn truyền dữ liệu UART, Database.
Arduino Mega 2560 - Arduino Mega 2560 sử dụng chip ATmega2560.