Chương 1: Tổng quan Chương này xoay quanh giới thiệu chung về đề tài, lý do chọn đề tài, mục tiêu của đề tài, …. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Giới thiệu tổng quan về lý thuyết liên quan cũng như các thiết bị phần cứng sử dụng trong hệ thống. Chương 3: Công nghệ sinh trắc học trong nhận dạng dấu vân tay Giới thiệu về công nghệ sinh trắc học trong nhận dạng dấu vân tay và những ứng dụng của nó. Chương 4: Thiết kế hệ thống Chương này đề cập đến các yêu cầu và chức năng của phần cứng, chi tiết sơ đồ khối, chức năng từng khối và sơ đồ nguyên lý từng khối, xây dựng lưu đồ giải thuật cho phần cứng và phần mềm.
Chương 5: Kết quả Trình bày kết quả đạt được của đề tài. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Đánh giá các kết quả đã được, những hạn chế thiếu sót, kết luận và hướng phát triển của đề tài tương lai. Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 3 do an Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Kit Arduino Uno R3 2.
Lịch sử ra đời của Arduino Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những người tự chế ra sản phẩm của mình) trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần giống với những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động. Số lượng người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến.1: Những thành viên khởi xướng Arduino. Arduino là gì mà có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tại các trường đại học danh tiếng như MIT, Stanford, Carnegie Mellon phải sử dụng; hoặc ngay cả Google cũng muốn hỗ trợ khi cho ra đời bộ kit Arduino Mega ADK dùng để phát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm biến và các thiết bị khác? 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. Chỉ với khoảng $30, người dùng Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 4 do an Chương 2: Cơ sở lý thuyết đã có thể sở hữu một bo Arduino có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều khiển chừng ấy thiết bị. Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm 2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII).
Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những người dùng đầu tiên. Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino. Các loại board mạch của Arduino Phần cứng Arduino gốc được sản xuất bởi công ty Italy tên là Smart Projects. Một vài board dẫn xuất từ Arduino cũng được thiết kế bởi công ty của Mỹ tên là SparkFun Electronics.
9 phiên bản phần cứng của Arduino cũng đã được sản xuất thương mại tính đến thời điểm hiện tại. Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 5 do an Chương 2: Cơ sở lý thuyết Hình 2. Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 6 do an Chương 2: Cơ sở lý thuyết Về mặt chức năng, các bo mạch Arduino được chia thành hai loại: loại board mạch chính có chip Atmega và loại mở rộng thêm chức năng cho bo mạch chính (thường được gọi là shield). Các bo mạch chính về cơ bản là giống nhau về chức năng, tuy nhiên về mặt cấu hình như số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ, hay kích thước có sự khác nhau.
Một số bo có trang bị thêm các tính năng kết nối như Ethernet và Bluetooth. Các bo mở rộng chủ yếu mở rộng thêm một số tính năng cho bo mạch chính ví dụ như tính năng kết nối Ethernet, Wireless, điều khiển động cơ v.12: Shield LCD key. Một số ứng dụng nổi bật của Board Arduino Arduino được chọn làm bộ não xử lý của rất nhiều thiết bị từ đơn giản đến phức tạp. Trong số đó có một vài ứng dụng thực sự chứng tỏ khả năng vượt trội của Arduino do chúng có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ rất phức tạp.
Sau đây là danh sách một số ứng dụng nổi bật của Arduino: Xoscillo: oscilloscope mã nguồn mở. Các thiết bị khoa học. Arduinome: một thiết bị điều khiển MIDI bắt chước Monome. OBDuino: một máy tính hành trình sử dụng giao diện chẩn đoán on-board được tìm thấy trong hầu hết các loại xe hơi hiện đại.
Thiết bị đọc sách cho con người: thiết bị điện tử giá rẻ với đầu ra TV có thể chứa một thư viện năm ngàn cuốn sách (ví dụ như các biên soạn offline Wikipedia) trên một thẻ nhớ microSD. Ardupilot: software / hardware máy bay không người lái. Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 7 do an Chương 2: Cơ sở lý thuyết ArduinoPhone.13: Máy in 3D Makerbot điều khiển bằng Arduino Mega2560.14: Thiết bị bay không người lái UAV.15: Robot di động tránh vật cản dùng Arduino nano và camera CMUCam. Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 8 do an Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.
Tổng quan về Kit Arduino Uno R3 Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. 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. Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những nhiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành.
Những ví dụ phổ biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động. Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++. Hiện tại có rất nhiều loại vi điều khiển và đa số được lập trình bằng ngôn ngữ C/C++ hoặc Assembly nên rất khó khăn cho những người có ít kiến thức sâu về điện tử và lập trình. Nó là trở ngại cho mọi người muốn tạo riêng cho mình một món đồ mang tính công nghệ.
Do vậy đó là lí do Arduino được phát triển nhằm đơn giản hóa việc thiết kế, lắp ráp linh kiện điện tử cũng như lập trình trên vi xử lí và mọi người có thể tiếp cận dễ dàng hơn với thiết bị điện tử mà không cần nhiều về kiến thức điện tử và thời gian. Sau đây là những thế mạnh của Arduino so với các nền tảng vi điều khiển khác: Chạy trên đa nền tảng: Việc lập trình Arduino có thể thực hiện trên các hệ điều hành khác nhau như Windows, Mac OS, Linux trên desktop, Android trên di động. Ngôn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu. Nền tảng mở: Arduino được phát triển dựa trên nguồn mở nên phần mềm chạy trên Arduino được chia sẻ dễ dàng và tích hợp vào các nền tảng khác nhau.
Mở rộng phần cứng: Arduino được thiết kế và sử dụng theo dạng module nên việc mở rộng phần cứng cũng dễ dàng hơn. Đơn giản và nhanh: Rất dễ dàng lắp ráp, lập trình và sử dụng thiết bị. Dễ dàng chia sẻ: Mọi người dễ dàng chia sẻ mã nguồn với nhau mà không lo lắng về ngôn ngữ hay hệ điều hành mình đang sử dụng. Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 9 do an Chương 2: Cơ sở lý thuyết Giá của các board Arduino dao động xung quanh €20, hoặc $27 hoặc 574.468VNĐ, nếu được "làm giả" thì giá có thể giảm xuống thấp hơn $9.
Các board Arduino có thể được đặt hàng ở dạng được lắp sẵn hoặc dưới dạng các kit tự làm lấy. Thông tin thiết kế phần cứng được cung cấp công khai để những ai muốn tự làm một mạch Arduino bằng tay có thể tự mình thực hiện được (mã nguồn mở). Người ta ước tính khoảng giữa năm 2011 có trên 300.000 mạch Arduino chính thức đã được sản xuất thương mại, và vào năm 2013 có khoảng 700.000 mạch chính thức đã được đưa tới tay người dùng.16: Kit Arduino Uno R3. Thông số của Arduino Uno R3 Bảng 2.1: Một số thông số của Arduino R3 Vi điều khiển Atmega328 ( họ 8 bit ) Điện áp hoạt động 5V – DC ( chỉ được cấp qua cổng USB ) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7 – 12V – DC Điện áp vào giới hạn 6 – 20V – DC Số chân Digital I/O 14 ( 6 chân PWM ) Số chân Analog 6 ( độ phân giải 10 bit ) Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 10 do an Chương 2: Cơ sở lý thuyết Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30mA Dòng ra tối đa ( 5V ) 500mA Dòng ra tối đa ( 3.5 ) 30mA Bộ nhớ Flash 32 KB ( ATmega328 ) với 0.5 KB dùng bởi bootloder SRAM 2 KB ( Atmega328 ) EEPROM 1 KB ( Atmega328 ) 2.
Cấu tạo Hình 2.17: Cấu tạo kit Arduino Uno R3. Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 11 do an Chương 2: Cơ sở lý thuyết Hình 2.18: Mặt trước của Kit Arduino Uno R3.19: Mặt sau của Kit Arduino Uno R3. Arduino Uno là một board mạch vi điều khiển dựa trên chip Atmega328. Nó có 14 chân vào ra bằng tín hiệu số, trong đó có 6 chân có thể sử dụng để điều chế độ rộng xung.