Chương 1: Tổng Quan Nêu vấn đề, các lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn của đề tài và bố cục của đồ án. Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Giới thiệu về các chuẩn giao tiếp truyền/nhận dữ liệu, tổng quan công nghệ RFID, tổng quan về xử lý ảnh dùng C# và các thuật toán nhận diện biển số xe, tổng quan về cơ sở dữ liệu SQL. Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán Vẽ sơ đồ khối và chức năng của từng khối. Trình bày nguyên lý hoạt động.
Tính toán và lựa chọn các linh kiện sử dụng cho đề tài. Vẽ sơ đồ nguyên lý từng khối, toàn mạch và giải thích. Vẽ sơ đồ kết nối toàn mạch. Chương 4: Thi Công Hệ Thống Vẽ mạch PCB.
Thi công mạch in. Xây dựng mô hình cho hệ thống. Vẽ lưu đồ giải thuật và giải thích lưu đồ. Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Kết quả, hình ảnh thu được sau khi thi công mô hình tiến hành chạy thử nghiệm, kiểm tra và sửa các lỗi.
Nhận xét và đánh giá chung cho để tài về và tìm hướng khắc phục các lỗi còn mắc phải. Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Kết luận về những ưu điểm và những gì chưa thực hiện được, đưa ra hướng phát triển đề tài để áp dụng vào thực tế. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 TỔNG QUAN CÁC CHUẨN TRUYỀN 2.1 Tổng quan về chuẩn UART Trước đây, các loại máy vi tính thường kết nối với các thiết bị như chuột, bàn phím, máy in… bằng phương thức truyền nhận dữ liệu qua chuẩn UART.
Ngày nay, việc giao tiếp qua USB ngày càng phổ biến ở các dòng máy tính, điện thoại… các thiết bị này có cổng USB cho phép truyền nhận dữ liệu với nhau hoặc truyền năng lượng điện cho các thiết bị hoạt động. Tuy nhiên, chuẩn UART là một trong các chuẩn giao tiếp thông dụng trong vi điều khiển. Trong mạch PCB, chuẩn UART sử dụng nhiều vì sự tiện dụng và hiệu quả mang lại của nó. UART là bộ truyền/nhận dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ, là một giao thức truyền thông giữa các thiết bị được sử dụng phổ biến như: Wifi, Bluetooth, RFID Reader.
Trong chuẩn UART, các UART giao tiếp một cách trực tiếp. UART truyền sẽ chuyển dữ liệu của thiết bị truyền từ dạng song song thành dạng nối tiếp, truyền đến UART nhận bằng cách nối tiếp, cuối cùng UART nhận sẽ chuyển đổi dữ liệu của thiết bị nhận từ nối tiếp thành song song.1 Giao tiếp giữa các UART Chuẩn UART dùng 2 chân để truyền và nhận dữ liệu: TX – Chân truyền dữ liệu. RX – Chân nhận dữ liệu. Phương thức hoạt động của chuẩn UART: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT UART truyền nhận dữ liệu từ một data bus (bus dữ liệu). Vi điều khiển, CPU dùng data bus để gửi dữ liệu đến UART. Dữ liệu truyền dưới dạng song song từ data bus đến UART. Sau khi UART truyền nhận dữ liệu sẽ thêm vào một bit bắt đầu, một bit chẵn lẻ và một bit kết thúc để hình thành một gói dữ liệu.
Sau đó, gói này sẽ xuất dữ liệu nối tiếp ở chân TX. Khi đó, UART nhận sẽ nhận được gói dữ liệu từng bit một ở chân RX, tiếp theo chuyển đổi dữ liệu từ nối tiếp quay lại thành dạng song song và bỏ đi bit bắt đầu, bit chẵn lẻ và bit kết thúc. Sau cùng, UART nhận sẽ truyền gói dữ liệu dạng song song với data bus ở đầu nhận.2 Truyền dữ liệu trong UART Trong UART, dữ liệu truyền sắp xếp tạo thành các gói dữ liệu. Mỗi gói sẽ có chứa một bit bắt đầu, 5 - 9 bit dữ liệu, một bit chẵn lẻ và 1 - 2 bit kết thúc.3 Gói dữ liệu của UART Start bit (bit bắt đầu): Hình 2.4 Bit bắt đầu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đường giao tiếp UART, khi không làm việc thì dữ liệu thường ở mức điện áp cao. Khi bắt đầu làm việc, trong một chu kì xung clock thì UART truyền kéo điện áp từ mức cao xuống mức thấp. Khi UART nhận nhận thấy có sự thay đổi điện áp, nó sẽ đọc các bit ở trong data frame với tần số của baud rate (tốc độ truyền). Data Frame (khung dữ liệu): Data Frame chứa dữ liệu đang được truyền, có thể chứa từ 5 - 8 bit khi dùng bit chẵn lẻ.
Khi không dùng loại bit này, data frame có thể chứa lên đến 9 bit. Dữ liệu thường gửi đi với bit đầu tiên là bit LSB (bit trọng số thấp nhất). Parity bit (bit chẵn lẻ): Bit chẵn lẻ diễn tả tính chất chẵn lẻ của một số, đây chính là cách mà UART cho thấy có hay không sự thay đổi của dữ liệu nào đó bất kì. Loại bit này có thể bị thay đổi do tốc độ truyền chưa được tốt hoặc truyền ở phạm vi xa… Khi mà UART nhận đọc data frame, nó sẽ đếm tổng số bit 1 và xét tính chẵn lẻ của kết quả đếm được.
Stop bit (bit kết thúc): Hình 2.5 Bit kết thúc Để gói dữ liệu báo sự kết thúc, trong khoảng thời gian hai bit thì UART truyền sẽ điều khiển đường truyền dữ liệu từ mức điện áp thấp lên mức điện áp cao. Quy trình truyền dữ liệu của UART: UART truyền nhận từ data bus dữ liệu dưới dạng song song: ở đầu vào là dữ liệu dưới dạng song song và chuyển đổi thành dạng nối tiếp để truyền ở dây TX. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.6 UART truyền song song tại đầu vào UART truyền sẽ truyền thêm các bit bắt đầu, chẵn lẻ và kết thúc vào data frame.7 Truyền thêm các bit điều khiện vào khung truyền UART truyền gửi tất cả các gói dữ liệu nối tiếp đến UART nhận, sau đó UART nhận thực hiện quá trình lấy mẫu với tốc độ truyền đã thiết lập trước đó: Hình 2.8 Truyền dữ liệu giữa hai UART Lúc này lần lượt các bit trong data frame được lấy lên chân TX của UART truyền và gửi tới chân RX của UART nhận.
UART nhận sẽ loại bỏ đi các bit bắt đầu, chẵn lẻ và kết thúc ra khỏi data frame: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.9 Loại các bit điều kiện trong data frame Giai đoạn này, loại bỏ các bit bắt đầu, chẵn lẻ và kết thúc. Sau cùng, trong Slave dữ liệu cần truyền đi được tiếp tục xử lý. UART nhận sẽ chuyển dữ liệu thành dạng song song và được chuyển đến data bus.10 Chuyển dữ liệu từ nối tiếp thành song song Như vậy đã hoàn thành việc truyền dữ liệu bằng giao tiếp UART.
Ưu điểm, nhược điểm của UART: Ưu điểm Chỉ dùng hai chân (TX,RX) để truyền và nhận dữ liệu. Không dùng đến xung CLK. Có thể kiểm tra lỗi bằng cách dùng bit chẵn lẻ. Thay đổi được cấu trúc của gói dữ liệu.
Nhược điểm Giới hạn khung dữ liệu tối đa 9 bit. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Không thể dùng cho nhiều hệ thống chính hoặc phụ. Tốc độ truyền nằm trong khoảng 10% của mỗi UART.2 Tổng quan về chuẩn SPI SPI là chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ, nó truyền dữ liệu theo dạng song công toàn phần.
Tại một thời điểm có thể diễn ra cùng lúc truyền và nhận dữ liệu. SPI là giao thức theo kiểu Master và Slave. Master là thiết bị điều khiển, còn Slave tiếp nhận lệnh của Master. Cấu hình của SPI thường là một cặp Master và Slave.
Một Master có thể điều khiển một hoặc nhiều Slave.11 Chuẩn giao tiếp SPI Giao tiếp SPI sử dụng 4 dây: MOSI: đường truyền dữ liệu từ Master đến Slave. MISO: đường truyền dữ liệu từ Slave đến Master. SCLK: đường truyền xung nhịp, chỉ do Master tạo ra. SS/CS: đường truyền để Master chọn Slave gửi tín hiệu đến.
Các Slave đường tín hiệu SS thường ở mức cao, nếu Master kéo chân SS của Slave bất kì xuống mức thấp thì sự giao tiếp giữa Master và Slave đó sẽ xảy ra. Mỗi Slave chỉ có một chân SS, nhưng tùy vào mong muốn của người dùng thì Master sẽ có một hoặc nhiều chân SS. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.12 Sơ đồ ghép nối SPI dạng bus 2.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID Công nghệ RFID là một dạng giao tiếp không dây kết hợp việc sử dụng khớp nối điện từ hoặc tĩnh điện trong phần tần số vô tuyến của phổ điện từ để nhận dạng đối tượng, động vật hoặc người.
Dùng công nghệ thu phát sóng radio, các thông tin sẽ được truyền và nhận không cần chạm trực tiếp. Có thể đọc thông tin xuyên qua nhiều dạng vật liệu như nhựa, gỗ, sơn… mà những công nghệ tương tự khác không đạt được hiệu quả tốt. Hệ thống RFID bao gồm phần cứng và phần mềm: Phần cứng của RFID: Thẻ RFID (RFID Tags): được cấu tạo gồm: chip là mạch tích hợp dùng để lưu trữ thông tin cần thiết, anten để đọc và truyền dữ liệu cho thiết bị đọc và lớp nền là màng nhựa giữ chắc chắn cả chip và anten. Đầu đọc (RFID Reader): Thiết bị này chịu trách nhiệm cung cấp năng lượng cho các thẻ RFID thông qua ăng-ten.
Trong khi thực hiện, nó thu thập dữ liệu của thẻ, giải mã và truyền dữ liệu đó đến phần mềm tương ứng để xử lý. Máy chủ: Là máy tính hay các thiết bị dùng để thực hiện các phần mềm trung gian và phần mềm ứng dụng. Phần mềm của RFID: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phần mềm trung gian (Middleware): là phần mềm nhận dạng tần số vô tuyến (RFID), nằm giữa đầu đọc và ứng dụng quản lý.
Có một số chức năng và đóng vai trò chính trong việc quản lý và vận hành hệ thống RFID. Phần mềm ứng dụng (Application Software): là phần mềm giúp đưa ra những hoạt động chi tiết, nhận dữ liệu để phân tích từ Middleware trước đó. Hệ thống RFID dùng nhiều tần số khác nhau, thường có ba mức: Tần số thấp (khoảng 125 đến 134,2 KHz): dùng cho các hệ thống cửa bảo mật, chấm công… Tần số cao (13.56 MHz): dùng cho vận chuyển, quản lý hàng hóa, bãi giữ xe… Tần số siêu cao (khoảng 860 đến 960 MHz): dùng cho hệ thống quản lý kho hàng, kiểm soát dây chuyển sản xuất… 2.3 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH 2.