Đồ án mạch đóng mở cửa dùng RFID RC522 và Arduino Mega 2560 - ĐH Tôn Đức Thắng

Đồ án 2 khoa Điện Điện tử Đại học Tôn Đức Thắng nghiên cứu hệ thống đóng mở cửa tự động bằng RFID, cung cấp giải pháp kiểm soát ra vào thông minh, an toàn.

• Tác giả: Trương Lê Anh Tuấn
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hữu Khánh Nhân
• Trường học: Đại học Tôn Đức Thắng
• Chuyên ngành: Điện - Điện tử
• Đề tài: Đóng mở cửa dùng RFID
• Loại tài liệu: Đồ án 2
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan thiết kế mạch đóng mở cửa dùng RFID và Arduino Mega 2560

Thiết kế mạch đóng mở cửa dùng RFID và Arduino Mega 2560 là giải pháp hiện đại trong kiểm soát an ninh tự động. Hệ thống kết hợp công nghệ nhận dạng qua sóng vô tuyến cùng sức mạnh xử lý của vi điều khiển ATmega2560. Module RFID-RC522 hoạt động ở tần số 13.56 MHz, đóng vai trò tiếp nhận và giải mã tín hiệu từ thẻ thông minh. Arduino Mega 2560 sở hữu bộ nhớ lớn, nhiều cổng vào ra kỹ thuật số và hỗ trợ giao tiếp chuẩn SPI tốc độ cao. Cấu trúc này giúp mạch vận hành ổn định, phản hồi tức thì và lưu trữ danh sách thẻ người dùng linh hoạt trên bộ nhớ EEPROM nội bộ. Mô hình kiểm soát cửa tự động bằng RFID loại bỏ hoàn toàn các hạn chế của chìa khóa cơ truyền thống, như nguy cơ sao chép hoặc thất lạc chìa khóa. Việc tích hợp cơ cấu chấp hành như động cơ servo hoặc khóa điện từ cho phép điều khiển chốt cửa chính xác. Toàn bộ quy trình xử lý dữ liệu diễn ra hoàn toàn khép kín, bảo đảm tính toàn vẹn và độ tin cậy cao cho các công trình nhà ở, văn phòng cũng như phòng thí nghiệm hiện đại.

1.1. Công nghệ nhận dạng RFID và module RC522

Công nghệ RFID sử dụng trường điện từ để truyền dữ liệu không dây giữa đầu đọc và thẻ định danh. Module RFID-RC522 là thiết bị thu phát vô tuyến nhỏ gọn, hoạt động ở tần số chuẩn 13.56 MHz. Linh kiện này hỗ trợ chuẩn giao tiếp SPI, I2C và UART, trong đó giao tiếp SPI được ưu tiên nhằm tối ưu tốc độ truyền tải dữ liệu. Khi thẻ RFID đi vào vùng từ trường do ăng-ten của module tạo ra, chip trên thẻ sẽ nhận năng lượng cảm ứng và gửi mã định danh duy nhất về đầu đọc. Quá trình quét diễn ra không tiếp xúc ở khoảng cách vài centimet, giúp giảm thiểu hao mòn vật lý và tăng tuổi thọ thiết bị.

1.2. Vai trò trung tâm của Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 đóng vai trò khối xử lý trung tâm, điều phối mọi hoạt động đóng mở cửa. Bo mạch trang bị vi điều khiển ATmega2560 với 54 chân kỹ thuật số, 16 chân tương tự và bộ nhớ Flash lên đến 256 KB. Dung lượng EEPROM 4 KB cho phép lưu trữ hàng chục mã thẻ người dùng an toàn mà không bị mất dữ liệu khi mất nguồn điện. Vi điều khiển tiếp nhận mã định danh từ module RC522 qua bus SPI, sau đó so sánh mã này với dữ liệu đã lưu. Tùy thuộc vào kết quả xác thực, Arduino sẽ gửi tín hiệu kích hoạt động cơ servo mở chốt cửa hoặc phát tín hiệu cảnh báo qua còi báo và đèn LED.

II. Phân tích kỹ thuật mạch đóng mở cửa dùng RFID và Arduino Mega 2560

Việc xây dựng hệ thống kiểm soát cửa điện tử đối mặt với nhiều thách thức về bảo mật, phần cứng và tính ổn định tín hiệu. Khóa cơ truyền thống dễ bị bẻ khóa, làm giả và khó quản lý lịch sử truy cập. Các hệ thống điện tử giá rẻ khác thường gặp lỗi trễ tín hiệu, xung đột bus giao tiếp hoặc mất dữ liệu khi xảy ra sự cố nguồn. Trong thiết kế mạch đóng mở cửa dùng RFID và Arduino Mega 2560, vấn đề then chốt nằm ở việc quản lý bộ nhớ dữ liệu và xử lý tín hiệu giao tiếp ngoại vi. Môi trường công nghiệp hoặc khu vực có nhiều thiết bị điện tử có thể gây nhiễu sóng vô tuyến của đầu đọc RC522, làm giảm độ nhạy quét thẻ. Bên cạnh đó, việc quản lý phân quyền trực tiếp trên phần cứng đòi hỏi thuật toán xử lý mã định danh và cơ chế phân định thẻ chủ thật chặt chẽ. Hệ thống cần phân biệt rõ ràng giữa thao tác mở cửa thông thường và thao tác cấu hình thêm hoặc xóa thẻ, tránh tình trạng lỗ hổng bảo mật trong quá trình vận hành liên tục.

2.1. Thách thức giao tiếp SPI và nhiễu tín hiệu

Giao tiếp SPI giữa Arduino Mega 2560 và module RFID-RC522 sử dụng 4 đường dây chính gồm MOSI, MISO, SCK và SS. Do Arduino Mega sử dụng chân SPI phần cứng chuyên dụng từ chân 50 đến 53, việc định tuyến chân không chính xác sẽ dẫn đến lỗi không nhận module. Ngoài ra, module RC522 hoạt động ở mức điện áp 3.3V trong khi logic Arduino Mega là 5V. Nếu không thiết kế đường nguồn và tương thích mức logic cẩn thận, chip RC522 có thể bị quá áp hoặc chập chờn tín hiệu. Nhiễu điện từ từ nguồn cấp hay động cơ chấp hành cũng ảnh hưởng tiêu cực đến khoảng cách nhận dạng thẻ RFID.

2.2. Vấn đề bảo mật và quản lý bộ nhớ EEPROM

Lưu trữ dữ liệu mã thẻ trong bộ nhớ EEPROM đòi hỏi cấu trúc phân bổ ô nhớ tối ưu. Mỗi thẻ RFID chuẩn Mifare sở hữu chuỗi định danh gồm 4 byte hoặc 7 byte. Thuật toán quét và ghi đè cần ngăn chặn tình trạng tràn bộ nhớ hoặc ghi lặp thẻ đã tồn tại. Nếu không thiết lập quy trình xác thực hai lớp qua thẻ Master, kẻ gian có thể khai thác sơ hở để nạp thêm thẻ trái phép. Hơn nữa, tuổi thọ ghi xóa của ô nhớ EEPROM có giới hạn khoảng 100.000 lần. Do đó, chương trình điều khiển phải tối ưu hóa tần suất ghi dữ liệu, chỉ thực hiện thao tác khi có sự thay đổi danh sách cấp quyền.

III. Giải pháp thiết kế mạch đóng mở cửa dùng RFID và Arduino Mega 2560

Giải pháp thiết kế mạch đóng mở cửa dùng RFID và Arduino Mega 2560 được xây dựng dựa trên kiến trúc phân tầng module hóa rõ ràng. Phần cứng gồm khối nguồn ổn áp 5V và 3.3V riêng biệt, khối xử lý trung tâm ATmega2560, khối đọc thẻ RFID-RC522 và khối cơ cấu chấp hành servo kết hợp cảnh báo hiển thị. Phần mềm lập trình trên nền tảng Arduino IDE với thuật toán quản lý thẻ linh hoạt. Hệ thống khởi tạo một thẻ Master Card đóng vai trò quản trị viên. Khi quét thẻ Master lần đầu, hệ thống chuyển sang chế độ lập trình cấu hình. Quét thẻ người dùng mới sẽ tự động nạp mã định danh vào EEPROM; quét thẻ đã có sẽ lập tức xóa mã đó khỏi danh sách cho phép. Khi ở chế độ thông thường, Arduino Mega 2560 quét liên tục bus SPI. Khi phát hiện thẻ, hệ thống đọc chuỗi byte dữ liệu, tra cứu trong EEPROM. Nếu hợp lệ, vi điều khiển kích hoạt xung PWM xoay góc động cơ servo sang vị trí mở cửa, đồng thời bật LED xanh và còi báo xác nhận. Sau khoảng trễ an toàn, cửa tự động đóng lại.

3.1. Thiết kế sơ đồ mạch phần cứng tối ưu

Sơ đồ mạch phần cứng liên kết chặt chẽ các linh kiện chức năng. Module RC522 kết nối với Arduino Mega 2560 qua các chân SPI gồm SCK chân 52, MISO chân 50, MOSI chân 51, SS chân 53 và RST chân 5. Động cơ Servo nhận tín hiệu điều khiển góc quay từ chân PWM số 8. Hệ thống hiển thị trạng thái gồm LED xanh chân 6 báo hợp lệ, LED đỏ chân 7 báo từ chối truy cập và còi Buzzer chân 3 phát âm thanh phản hồi. Khối nguồn sử dụng tụ lọc chống nhiễu đảm bảo điện áp 3.3V cấp cho RC522 luôn phẳng, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng sụt áp khi động cơ servo khởi động và quay chốt cửa.

3.2. Xây dựng thuật toán xử lý dữ liệu và logic điều khiển

Chương trình điều khiển được tổ chức theo cấu trúc hàm chuyên biệt. Thư viện MFRC522 và EEPROM được khởi tạo trong hàm setup. Vòng lặp loop liên tục kiểm tra sự hiện diện của thẻ mới. Khi nhận diện thẻ, chương trình trích xuất chuỗi byte định danh. Nếu trùng với Master Card, cờ chế độ lập trình đảo trạng thái để người quản trị thêm hoặc xóa thẻ con. Nếu không phải Master Card, chương trình sẽ đối chiếu mã với dữ liệu trong EEPROM. Kết quả trả về quyết định gọi hàm kích hoạt servo mở cửa trong 5 giây hoặc hàm khóa cửa và cảnh báo bằng đèn đỏ liên tục.

IV. Đánh giá ứng dụng mạch đóng mở cửa dùng RFID và Arduino Mega 2560

Thiết kế mạch đóng mở cửa dùng RFID và Arduino Mega 2560 mang lại hiệu quả vượt trội về độ chính xác, an toàn và chi phí đầu tư. Hệ thống vận hành ổn định trong thời gian dài, thời gian nhận diện thẻ dưới 0.5 giây và tỷ lệ nhận diện sai gần như bằng không. Cơ chế quản lý thẻ thông minh qua thẻ Master trực tiếp trên phần cứng giúp người dùng dễ dàng cấu hình mà không cần máy tính hỗ trợ. Nền tảng vi điều khiển Arduino Mega 2560 cung cấp khả năng mở rộng vượt bậc nhờ số lượng chân vào ra dồi dào và bộ nhớ lớn. Mạch có thể dễ dàng tích hợp thêm bàn phím ma trận nhập mật khẩu phụ, màn hình LCD hiển thị thông tin hoặc module Wi-Fi ESP8266 để đồng bộ dữ liệu lên máy chủ đám mây. Đây là mô hình kiểm soát truy cập lý tưởng ứng dụng cho văn phòng, phòng trọ thông minh, phòng máy chủ, kho hàng và các khu vực yêu cầu an ninh cục bộ nghiêm ngặt.

4.1. Khả năng ứng dụng thực tế trong an ninh hiện đại

Hệ thống đóng mở cửa bằng thẻ RFID đáp ứng nhu cầu kiểm soát an ninh đa dạng trong đời sống. Tại các tòa nhà văn phòng và khu căn hộ, thiết bị giúp tự động hóa khâu ra vào, giảm chi phí nhân sự bảo vệ. Tại các phòng thí nghiệm hoặc kho chứa vật tư, mạch đảm bảo chỉ những nhân sự có thẻ đăng ký mới được phép tiếp cận. Kích thước nhỏ gọn của mạch cho phép lắp đặt âm tường hoặc gắn trực tiếp vào khung cửa mà không ảnh hưởng đến thẩm mỹ kiến trúc công trình.

4.2. Tiềm năng nâng cấp và phát triển hệ thống IoT

Nhờ kiến trúc mở của Arduino Mega 2560, hệ thống có tiềm năng phát triển thành giải pháp IoT toàn diện. Bằng cách kết nối thêm module Ethernet W5100 hoặc module không dây ESP8266, dữ liệu quẹt thẻ có thể truyền thẳng về máy chủ quản lý thời gian thực. Nhà quản lý có thể theo dõi nhật ký ra vào, phân quyền truy cập từ xa qua ứng dụng di động hoặc giao diện web. Ngoài ra, việc kết hợp cảm biến vân tay hoặc camera nhận diện khuôn mặt sẽ nâng cấp hệ thống thành giải pháp xác thực đa yếu tố với độ bảo mật tối đa.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu hướng tự động hóa và phát triển các hệ thống kiểm soát an ninh hiện đại, việc ứng dụng công nghệ nhận dạng không dây thay thế cho các ổ khóa cơ khí truyền thống ngày càng trở nên phổ biến. Khóa cơ truyền thống bộc lộ nhiều nhược điểm như nguy cơ thất lạc chìa khóa, khả năng bị sao chép trái phép, đồng thời thiếu cơ chế theo dõi và phân quyền truy cập. Đề tài "Thiết kế mạch đóng mở cửa dùng RFID và Arduino Mega 2560" được sinh viên Trương Lê Anh Tuấn thực hiện trong khuôn khổ học phần Đồ án 2 tại Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Tôn Đức Thắng, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Hữu Khánh Nhân (hoàn thành vào năm 2016).

Bối cảnh thực tiễn của nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu xây dựng một hệ thống kiểm soát cửa ra vào có tính bảo mật cao, tiện dụng nhưng vẫn đảm bảo tối ưu hóa chi phí phần cứng. Mục tiêu nghiên cứu được tác giả xác định cụ thể gồm ba nhiệm vụ:

1. Cung cấp sự tiện lợi cho người sử dụng trong quá trình đóng mở cửa hằng ngày.
2. Dễ dàng quản lý quyền truy cập hoặc từ chối truy cập của từng đối tượng người dùng.
3. Chế tạo mạch có tính kinh tế cao nhưng vẫn đáp ứng đầy đủ các điều kiện kỹ thuật và độ tin cậy trong vận hành.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là mạch điều khiển đóng mở khóa cửa tự động, tích hợp giữa công nghệ nhận dạng qua tần số vô tuyến (RFID), bộ vi điều khiển trung tâm và cơ cấu chấp hành cơ điện. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế phần cứng, lập trình phần mềm nhúng và thử nghiệm mô hình thực tế trong phạm vi phòng thí nghiệm tại Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Tôn Đức Thắng trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 9 năm 2016 theo kế hoạch đào tạo 11 tuần.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công nghệ ứng dụng

Đề tài dựa trên các nền tảng lý thuyết cốt lõi về kỹ thuật điện tử, vi điều khiển và truyền thông dữ liệu không dây:

• Công nghệ nhận dạng bằng sóng vô tuyến (RFID - Radio Frequency Identification): Khái niệm tổng quát về hệ thống thu phát sóng vô tuyến hai chiều nhằm định danh tự động đối tượng. Hệ thống gồm hai phần chính: thẻ RFID (tag - chứa vi mạch lưu trữ chuỗi số định danh và anten thu phát) và đầu đọc (reader/interrogator phát tín hiệu kích hoạt qua anten). Về phương thức truyền thông, tác giả phân tích hai cơ chế chính: ghép điện cảm (inductive coupling, sử dụng cho dải tần HF 13,56 MHz với tầm quét ngắn do từ trường suy giảm nhanh) và ghép điện dung (capacitive coupling, sử dụng cho dải UHF và sóng viba). Về nguồn cấp, thẻ được phân loại thành thẻ tích cực (active - có pin, tầm đọc xa đến 100 m, chi phí cao), thẻ thụ động (passive - không pin, hoạt động nhờ năng lượng cảm ứng từ sóng điện từ của đầu đọc) và thẻ bán tích cực (BAP - hỗ trợ pin duy trì hoạt động cho chip).
• Linh kiện đọc thẻ RFID-RC522: Sử dụng chip truyền thông MFRC522 của NXP, hoạt động ở dải tần số 13,56 MHz, hỗ trợ chuẩn ISO/IEC 14443 A / MIFARE và NTAG. Thiết bị hỗ trợ các chuẩn giao tiếp ngoại vi như SPI (tốc độ truyền dữ liệu lên tới 10 Mbps), I2C và UART.
• Vi điều khiển Arduino Mega 2560 R3: Được xây dựng trên nền chip vi điều khiển 8-bit ATmega2560, tích hợp bộ nhớ lớn và hệ thống chân ngoại vi đa dạng, phù hợp cho việc giao tiếp với nhiều khối chức năng.
• Chuẩn giao tiếp nối tiếp SPI (Serial Peripheral Interface): Giao thức truyền thông đồng bộ, song công (full-duplex) theo mô hình master-slave, sử dụng 4 đường tín hiệu cơ bản: xung đồng hồ (SCLK), dữ liệu từ master sang slave (MOSI), dữ liệu từ slave về master (MISO) và đường chọn thiết bị (SS/CS).
• Chuẩn giao tiếp USB (Universal Serial Bus): Cấu trúc mạng hình sao phân tầng (star topology) tối đa 7 tầng hỗ trợ đến 127 thiết bị, các mức tốc độ (Low Speed 1,5 Mbps, Full Speed 12 Mbps, High Speed 480 Mbps) và sơ đồ 4 chân kết nối vật lý (V_Bus 5V, D-, D+, GND).

Phương pháp nghiên cứu

Đồ án áp dụng phương pháp thiết kế kỹ thuật hệ thống kết hợp nghiên cứu thực nghiệm phần cứng, được triển khai theo lịch trình 11 tuần cụ thể:

• Tuần 1 - 2: Nghiên cứu chi tiết thông số kỹ thuật của các linh kiện chính (Arduino Mega 2560, RC522, Servo HS-311) và khảo sát các giao tiếp kết nối giữa chúng.
• Tuần 3 - 4: Thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý mạch toàn hệ thống; phân tích nguyên lý vận hành và hoàn thiện báo cáo cơ sở lý thuyết.
• Tuần 5 - 6: Tìm hiểu driver phần cứng, xây dựng chương trình điều khiển và cấu trúc lưu trữ dữ liệu.
• Tuần 7 - 9: Lắp ráp phần cứng, đấu nối dây tín hiệu, nạp code và kiểm thử từng khối chức năng.
• Tuần 10 - 11: Kiểm tra toàn diện hoạt động phần cứng, hiệu chỉnh hệ thống và hoàn thiện báo cáo đồ án.

Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu được tác giả thu thập trực tiếp từ tài liệu kỹ thuật chính hãng của nhà sản xuất (datasheet ATmega2560, datasheet MFRC522), các chuẩn kỹ thuật quốc tế và các bài báo chuyên ngành về RFID.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc module gồm 4 khối chức năng liên kết chặt chẽ: Khối nguồn, Khối nhận dạng thông tin, Khối xử lý trung tâm và Khối cơ điện chấp hành.

+------------+       +-------------------+       +-----------------------+       +-------------------+
| Khối nguồn | ----> | Khối nhận dạng    | ----> | Khối xử lý trung tâm  | ----> | Khối cơ điện      |
| (5V - 12V) |       | (RFID-RC522 & Tag)| (SPI) | (Arduino Mega 2560 R3)| (PWM) | (Servo HS-311)    |
+------------+       +-------------------+       +-----------------------+       +-------------------+

Kiến trúc phần cứng và sơ đồ kết nối chân

Khối nhận dạng sử dụng module RFID-RC522 giao tiếp với vi điều khiển Arduino Mega 2560 R3 qua bus SPI phần cứng. Khối chấp hành sử dụng động cơ servo Hitec HS-311 điều khiển then/chốt khóa cửa thông qua tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM).

Tên linh kiện	Chân linh kiện	Chân kết nối Arduino Mega 2560	Chức năng kỹ thuật
Đầu đọc RFID-RC522	SDA (SS)	Chân số 53 (PB0)	Chọn thiết bị ngoại vi (Slave Select)
	SCK	Chân số 52 (PB1)	Tạo xung đồng hồ đồng bộ hóa dữ liệu (SCLK)
	MOSI	Chân số 51 (PB2)	Master Out Slave In - Truyền dữ liệu sang vi điều khiển
	MISO	Chân số 50 (PB3)	Master In Slave Out - Nhận dữ liệu từ vi điều khiển
	RST	Chân số 5 (PE3)	Tín hiệu thiết lập lại phần cứng (Hard Reset)
	3.3V	Chân 3.3V	Cấp nguồn nuôi hoạt động (2,5V - 3,3V)
	GND	Chân GND	Nối đất chung toàn mạch
Động cơ Servo HS-311	CTRL (Điều khiển)	Chân PWM (ngõ ra số)	Nhận chuỗi xung PWM điều khiển góc quay trục
	VCC	Chân 5V	Cấp nguồn nuôi động cơ
	GND	Chân GND	Nối đất chung

Nguyên lý điều khiển cơ cấu chấp hành Servo HS-311

Động cơ servo HS-311 được cấp xung điều khiển với chu kỳ lặp lại cố định khoảng 20 ms (tần số 50 Hz). Vị trí góc quay của trục servo tỷ lệ thuận với độ rộng mức cao của xung điều khiển:

• Độ rộng xung 1,0 ms: Trục servo quay về vị trí góc 0° (trạng thái đóng/khóa cửa).
• Độ rộng xung 1,5 ms: Trục servo quay đến vị trí trung gian 90°.
• Độ rộng xung 2,0 ms: Trục servo quay đến vị trí góc 180° (trạng thái mở khóa cửa hoàn toàn).

Cơ chế quản lý dữ liệu và thuật toán nhận dạng

Chương trình điều khiển được thiết kế với cơ chế phân cấp quyền hạn nhằm đảm bảo tính linh hoạt khi cấu hình thẻ mà không cần nạp lại mã nguồn:

• Thẻ chủ (Master Tag): Dùng để thiết lập chế độ quản lý. Khi quét Master Tag, hệ thống chuyển sang trạng thái chờ nhận dạng thẻ người dùng để thực hiện việc thêm hoặc xóa quyền truy cập.
• Thẻ người dùng (User Tag): Khi quét qua đầu đọc, hệ thống đọc chuỗi mã định danh duy nhất (UID). Vi điều khiển so khớp UID này với các bản ghi được lưu trữ trong bộ nhớ EEPROM nội (dung lượng 4 KB của chip ATmega2560):
  • Nếu UID đã tồn tại trong EEPROM: Hệ thống xác thực thành công, phát tín hiệu PWM đến chân điều khiển của Servo HS-311 để gạt chốt mở khóa cửa.
  • Nếu UID không tồn tại trong EEPROM: Hệ thống từ chối truy cập, giữ nguyên trạng thái khóa, không xuất tín hiệu điều khiển servo.
  • Chế độ lập trình qua Thẻ chủ: Khi ở chế độ quản lý, nếu quét một thẻ người dùng chưa có trong bộ nhớ, hàm quản lý sẽ tìm slot trống trong EEPROM để ghi thêm UID mới; nếu quét thẻ người dùng đã có trong bộ nhớ, hệ thống sẽ thực hiện hàm xóa UID đó khỏi EEPROM.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về mạch đóng mở cửa dùng RFID

Chương mở đầu tập trung trình bày tổng quan về hệ thống và khảo cứu chi tiết thông số kỹ thuật của các nền tảng linh kiện, chuẩn truyền thông được sử dụng trong đề tài:

• Mô tả mạch và mục tiêu: Phân tích nguyên lý đóng mở cửa dựa trên đối soát chuỗi số định danh của thẻ RFID với cơ sở dữ liệu trên vi điều khiển; khẳng định mục tiêu kinh tế và tính khả thi trong quản lý truy cập.
• Công nghệ RFID: Trình bày lịch sử, cấu trúc hệ thống thu phát sóng vô tuyến, các dải tần hoạt động (LF 125 kHz, HF 13,56 MHz, UHF 433 MHz và 860-960 MHz, Vi ba 2,45 GHz và 5,8 GHz). Phân tích sự khác biệt giữa hai phương thức truyền thông ghép điện cảm và ghép điện dung; so sánh ưu - nhược điểm của 3 loại thẻ: tích cực, thụ động và bán tích cực. Liệt kê các ứng dụng thực tiễn của công nghệ RFID như hộ chiếu, thu phí tự động, theo dõi hàng hóa, kiểm soát cửa ô tô.
• Module đầu đọc RFID-RC522: Khảo sát chi tiết thông số kỹ thuật chip MFRC522: điện áp nuôi 2,5V - 3,3V, dòng hoạt động 13 - 26 mA, tần số 13,56 MHz, cự ly đọc 0 - 60 mm, hỗ trợ các chuẩn thẻ ISO/IEC 14443 A / MIFARE, tích hợp bộ đệm FIFO 64 byte, hỗ trợ đa giao thức (SPI, I2C, UART) và bộ dao động thạch anh 27,12 MHz.
• Vi điều khiển Arduino Mega 2560 R3: Khảo sát toàn diện phần cứng của bo mạch sử dụng chip vi điều khiển ATmega2560:

Thông số kỹ thuật	Giá trị công bố
Vi điều khiển	ATmega2560
Điện áp hoạt động	5V
Điện áp ngõ vào (khuyến nghị)	7 - 12V
Điện áp ngõ vào (giới hạn)	6 - 20V
Số chân I/O kỹ thuật số	54 chân (trong đó có 15 chân hỗ trợ PWM)
Số chân ngõ vào Analog	16 chân
Dòng điện DC trên mỗi chân I/O	20 mA (tối đa 40 mA)
Dòng điện DC chân 3.3V	50 mA
Bộ nhớ Flash	256 KB (trong đó 8 KB dùng cho bootloader)
Bộ nhớ SRAM	8 KB
Bộ nhớ EEPROM	4 KB
Tần số thạch anh (xung clock)	16 MHz

Tác giả lập bảng chi tiết sơ đồ 100 chân của vi điều khiển, các giao diện truyền thông nối tiếp phần cứng (gồm 4 cổng UART: Serial 0 đến Serial 3), giao tiếp I2C/TWI và các nguồn cấp điện qua jack DC, chân Vin, 5V, 3.3V.

• Các giao tiếp kết nối trong mạch:
  • Giao tiếp SPI: Phân tích cơ chế hoạt động đồng bộ master-slave, chức năng các cạnh xung SCLK trong đồng bộ hóa dữ liệu bit-by-bit (phân cực CPOL và pha CPHA), mô hình kết nối 1 master - 1 slave và 1 master - nhiều slave (sử dụng nhiều chân CS/SS hoặc phương pháp Daisy-chain). Tổng hợp ưu điểm (tốc độ cao lên đến 10 Mbps, truyền song công, đơn giản, không cần điện trở kéo lên) và hạn chế (tốn chân tín hiệu, cự ly ngắn trên bo mạch, không có cơ chế ACK phần cứng).
  • Giao tiếp USB: Khảo sát mạng USB hình sao tối đa 7 tầng, phân loại thiết bị (Hub, thiết bị chức năng, thiết bị phức hợp, thiết bị tổng hợp), các mức tốc độ và chức năng màu dây của đầu nối chuẩn loại A và B.

Chương 2: Thiết kế hệ thống

Chương này đi sâu vào việc sơ đồ hóa cấu trúc mạch và phân tích nguyên lý phối ghép giữa các tầng phần cứng:

• Sơ đồ khối chức năng: Phân tích đường truyền dữ liệu và năng lượng giữa 4 khối: Khối nguồn cấp dòng điện; Khối nhận dạng truyền thông tin đọc thẻ sang Khối xử lý trung tâm; Khối xử lý trung tâm tính toán, so sánh chuỗi số UID và xuất tín hiệu điều khiển ra Khối cơ điện đóng/mở chốt.
• Sơ đồ nguyên lý và nối dây toàn mạch: Bản vẽ thể hiện chi tiết cách kết nối giữa cổng ICSP/SPI của Arduino Mega 2560 với thanh chân của module RFID-RC522 (SS-53, SCK-52, MOSI-51, MISO-50, RST-5) và cổng PWM xuất xung điều khiển sang động cơ Servo HS-311.
• Nguyên lý hoạt động chi tiết của từng khối:
  • Hoạt động của module RC522 khi tiếp xúc trường bức xạ từ thẻ RFID thụ động: giải điều chế tín hiệu, mã hóa dữ liệu trả về và truyền khung tin nối tiếp về thanh ghi vi điều khiển.
  • Cơ chế nhận tín hiệu điều khiển của động cơ servo HS-311: mạch giải mã xung bên trong servo đo độ rộng xung mức cao để định vị góc quay chính xác (0°, 90°, 180°), tạo lực kéo cơ học tác động lên cơ cấu khóa cửa.

Chương 3: Thực thi phần cứng

Chương 3 trình bày việc xây dựng phần mềm nhúng điều khiển hệ thống và cấu trúc dữ liệu thực tế:

• Lưu đồ thuật toán tổng thể: Mô tả quy trình phân loại thẻ khi quét:
  • Nếu là Thẻ chủ (Master Tag): Kích hoạt quy trình quản trị, cho phép quét tiếp thẻ người dùng để thêm mới vào EEPROM hoặc xóa bỏ bản ghi hiện hành.
  • Nếu là Thẻ người dùng (User Tag): Quét tìm UID trong CSDL EEPROM; đưa ra quyết định "Cho phép, mở khóa" hoặc "Từ chối, không mở khóa".
• Cấu trúc chương trình điều khiển: Tác giả module hóa mã nguồn thành các hàm chức năng độc lập:
  • Khởi nạp thư viện phần cứng (SPI.h, MFRC522.h, Servo.h, EEPROM.h) và định cấu hình các chân ghép nối.
  • Hàm thiết lập và nhận diện Thẻ chủ.
  • Vòng lặp chính (loop) liên tục quét thẻ trên module đọc và rẽ nhánh thực thi.
  • Hàm thực thi cấp xung điều khiển góc quay servo khi hợp lệ và xử lý trạng thái khóa khi không hợp lệ.
  • Hàm trích xuất chuỗi UID từ thẻ RFID qua bus SPI.
  • Các hàm truy xuất bộ nhớ EEPROM: hàm tìm kiếm slot lưu trữ, hàm đọc dữ liệu, hàm ghi thêm ID và hàm xóa ID thẻ.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

• Chế tạo thành công mô hình mạch đóng mở cửa tự động dựa trên sự phối hợp đồng bộ giữa Arduino Mega 2560 R3, đầu đọc RFID-RC522 và động cơ Servo HS-311.
• Hệ thống nhận dạng thẻ chính xác ở dải tần số 13,56 MHz với khoảng cách làm việc ổn định trong phạm vi 0 - 60 mm, tương thích với các thẻ Mifare tiêu chuẩn.
• Hiện thực hóa thành công thuật toán điều khiển xung PWM chu kỳ 20 ms, cho phép servo dịch chuyển chính xác góc quay từ trạng thái đóng (1,0 ms) sang trạng thái mở hoàn toàn (2,0 ms).
• Tận dụng hiệu quả dung lượng bộ nhớ bất biến 4 KB EEPROM trên vi điều khiển ATmega2560 để lưu trữ cơ sở dữ liệu các mã UID. Nhờ đó, dữ liệu người dùng được bảo toàn nguyên vẹn kể cả khi hệ thống bị ngắt nguồn điện hoàn toàn.

Đóng góp thực tiễn của đề tài

• Đề xuất giải pháp quản trị thẻ linh hoạt và tiện dụng thông qua việc tích hợp tính năng Master Tag (Thẻ chủ). Người quản trị có thể trực tiếp thêm mới hoặc xóa thẻ người dùng trực tiếp tại ổ khóa bằng thao tác quẹt thẻ mà không cần kết nối máy tính hay nạp lại phần mềm.
• Xây dựng sơ đồ phần cứng tối ưu chi phí bằng các linh kiện sẵn có trên thị trường nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy và khả năng vận hành ổn định trong môi trường thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên các nội dung và phạm vi nghiên cứu được công bố trong tài liệu đồ án, hệ thống còn tồn tại một số hạn chế kỹ thuật:

• Phạm vi đọc thẻ hạn chế: Cự ly hoạt động của module RC522 chỉ đạt tối đa 60 mm (0 - 60 mm), người dùng bắt buộc phải đưa thẻ lại rất gần ăng-ten của đầu đọc.
• Cơ sở dữ liệu cục bộ: Dữ liệu thẻ lưu trữ hoàn toàn trong bộ nhớ EEPROM 4 KB nội của chip ATmega2560, chưa có kết nối mạng (Ethernet, Wi-Fi) để đồng bộ dữ liệu về máy chủ quản lý tập trung từ xa.
• Giao diện người dùng đơn giản: Hệ thống phần cứng mới dừng lại ở việc phản hồi bằng chuyển động cơ của trục servo, chưa tích hợp màn hình hiển thị trực quan (như LCD) để hướng dẫn thao tác, cũng như thiếu còi chíp (buzzer) cảnh báo âm thanh khi phát hiện thẻ lạ hoặc truy cập trái phép.

Hướng nghiên cứu tiếp theo dựa trên phạm vi mở rộng của hệ thống bao gồm việc nghiên cứu bổ sung module giao tiếp mạng (như ESP8266/Ethernet), tích hợp màn hình hiển thị trạng thái và nâng cấp cơ sở dữ liệu quản lý qua phần mềm máy tính thông qua cổng USB sẵn có của bo mạch Arduino Mega.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo thiết thực đối với:

• Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện - Điện tử, Kỹ thuật Cơ điện tử, Hệ thống nhúng và IoT: Tài liệu cung cấp ví dụ mẫu về quy trình hoàn thiện một đề tài môn học (Đồ án 2 / Đồ án chuyên ngành), từ lập kế hoạch 11 tuần, khảo sát linh kiện, thiết kế sơ đồ chân vi điều khiển đến viết code thực thi ngoại vi.
• Người nghiên cứu phát triển các mạch điều khiển truy cập cơ bản: Cung cấp thông số chân chi tiết, sơ đồ ánh xạ 100 chân của chip ATmega2560, phương thức ghép nối chuẩn SPI với chip MFRC522 và thuật toán quản lý bộ nhớ EEPROM nội để lưu trữ danh sách nhận dạng UID.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đề tài sử dụng giao tiếp SPI để kết nối giữa Arduino Mega 2560 và module RFID-RC522 thay vì I2C hay UART?

Theo phân tích trong Chương 1 của đồ án, giao tiếp SPI là chuẩn truyền thông đồng bộ nối tiếp có ưu điểm về tốc độ truyền dữ liệu cao (lên đến 10 Mbps đối với RC522), khả năng truyền song công (full-duplex) và dữ liệu có thể truyền liên tục mà không bị phân tách thành các khung gói cố định như I2C hay UART. Điều này giúp vi điều khiển đọc tín hiệu từ thẻ RFID nhanh chóng và ổn định, trong khi phần cứng của Arduino Mega 2560 hỗ trợ đầy đủ các chân SPI chuyên dụng (từ chân 50 đến chân 53).

2. Các chân kết nối vật lý cụ thể giữa module RFID-RC522 và Arduino Mega 2560 được cấu hình như thế nào?

Module RC522 được kết nối với các chân chuyên dụng trên bo mạch Arduino Mega 2560 như sau:

• Chân SDA (SS) nối chân số 53 (chọn slave).
• Chân SCK nối chân số 52 (tạo xung nhịp đồng bộ).
• Chân MOSI nối chân số 51 (truyền dữ liệu từ master sang slave).
• Chân MISO nối chân số 50 (nhận dữ liệu từ slave về master).
• Chân RST nối chân số 5 (tín hiệu reset phần cứng).
• Nguồn cấp 3.3V lấy từ ngõ ra ổn áp 3.3V của Arduino và chân GND nối chung đất.

3. Động cơ servo HS-311 được điều khiển đóng mở khóa cửa theo nguyên lý kỹ thuật nào?

Servo HS-311 nhận tín hiệu điều khiển PWM với chu kỳ 20 ms từ chân ngõ ra số của vi điều khiển. Góc quay của động cơ được xác định chính xác theo độ rộng của mức xung cao:

• Xung 1,0 ms: servo định vị ở góc 0° (trạng thái khóa cửa).
• Xung 1,5 ms: servo dịch chuyển đến góc 90°.
• Xung 2,0 ms: servo quay đến góc 180° (kéo chốt để mở khóa cửa).

4. Hệ thống phân biệt và xử lý như thế nào giữa Thẻ chủ (Master Tag) và Thẻ người dùng (User Tag)?

Khi quét thẻ, hệ thống đọc mã UID và kiểm tra:

• Nếu thẻ quét là Thẻ chủ: Hệ thống kích hoạt chế độ quản lý cài đặt. Nếu quét tiếp một thẻ người dùng mới, hệ thống sẽ thêm UID thẻ đó vào EEPROM; nếu quét thẻ người dùng đã có, hệ thống sẽ xóa UID đó khỏi bộ nhớ.
• Nếu thẻ quét là Thẻ người dùng: Hệ thống so khớp UID với danh sách lưu trong EEPROM. Nếu khớp, vi điều khiển kích hoạt servo mở cửa; nếu không khớp, hệ thống từ chối truy cập và giữ nguyên trạng thái khóa.

5. Dữ liệu thẻ người dùng được lưu trữ ở đâu và có bị mất khi ngắt điện không?

Dữ liệu UID của thẻ người dùng được lưu trực tiếp vào bộ nhớ EEPROM tích hợp sẵn trên chip vi điều khiển ATmega2560 (dung lượng 4 KB). Vì EEPROM là bộ nhớ bất biến (non-volatile memory), toàn bộ dữ liệu thẻ đã đăng ký sẽ được bảo toàn nguyên vẹn ngay cả khi mạch bị ngắt nguồn điện hoàn toàn.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế mạch đóng mở cửa dùng RFID và Arduino Mega 2560" của tác giả Trương Lê Anh Tuấn đã hoàn thành toàn diện mục tiêu thiết kế và thực thi một hệ thống kiểm soát cửa ra vào tự động. Công trình đã kết nối thành công đầu đọc RFID-RC522 tần số 13,56 MHz với vi điều khiển ATmega2560 qua giao thức SPI tốc độ cao, đồng thời làm chủ cơ chế điều khiển góc quay động cơ servo HS-311 bằng chuỗi xung PWM 20 ms. Điểm sáng của hệ thống nằm ở cơ chế quản lý thẻ thông minh bằng Thẻ chủ và lưu trữ dữ liệu an toàn trên EEPROM nội, mang lại giải pháp truy cập tiện ích, kinh tế và có giá trị tham khảo kỹ thuật cao cho sinh viên ngành Điện – Điện tử.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐÓNG MỞ CỬA DÙNG RFID 1.1 Mô tả mạch Mạch đóng mở cửa sử dụng RFID, mở cửa khi đầu đọc RFID nhận được tín hiệu từ thẻ RFID đã được đăng ký trong cơ sở dữ liệu, tín hiệu đã đọc được xử lý qua MCU cụ thể là dùng Arduino Mega 2560 R3. Nếu đúng thẻ đã được đăng ký thì điều khiển động cơ để mở khóa cửa, ngược lại thì từ chối, không mở cửa.2 Mục tiêu  Cung cấp sự tiện lợi cho người sử dụng.  Dễ dàng quản lý sự truy cập/từ chối.

 Tạo mạch có tình kinh tế mà vẫn đảm bảo điều kiện hoạt động.2 Tìm hiểu các linh kiện chính Mạch sử dụng các linh kiện chính là RFID Tag, bộ đọc RFID-RC522, Ardunio Mega 2560 R3.1 Giới thiệu công nghệ RFID (Radio Frequency Identification)  Radio Frequency Identification hay RFID, là một thuật ngữ chung cho các công nghệ sử dụng sóng vô tuyến để tự động nhận diện người hay đồ vật. Một hệ thống RFID được tạo thành từ hai phần chính: một thẻ hoặc nhãn và một đầu đọc. Thẻ RFID hoặc nhãn được gắn với một bộ phát và bộ thu. Các thành phần trên thẻ RFID có hai phần: một vi mạch lưu trữ và xử lý thông tin, và một ăng ten để nhận và truyền tín hiệu.

Thẻ chứa chuỗi số cụ thể cho một đối tượng cụ thể. Để đọc các thông tin được mã hóa trên một thẻ, một bộ truyền-nhận sóng radio hai chiều gọi là interrogator hay bô đọc phát ra một tín hiệu đến thẻ sử dụng một ăng-ten. Thẻ hồi đáp bằng một thông tin được chứa trong ngân Đóng Mở Cửa Dùng RFID SVTH: Trương Lê Anh Tuấn ĐỒ ÁN 2 Trang 2/49 hàng bộ nhớ của nó. Bộ đọc sau đó sẽ truyền kết quả đã đọc được cho một chương trình máy tính xử lý RFID.

Hình TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐÓNG MỞ CỬA DÙNG RFID-1: Mô phỏng hệ thống nhận dạng sử dụng công nghệ RFID. (Nguồn: http://www.vn/tin-tuc/ban-tin-tong-hop/346-cong-nghe-rfid- la-gi.html)  Một bộ đọc nhận dạng tần số vô tuyến (bộ đọc RFID) là một thiết bị được sử dụng để thu thập thông tin từ một thẻ RFID, được sử dụng để theo dõi các đối tượng cá nhân. Sóng vô tuyến được sử dụng để chuyển dữ liệu từ thẻ vào đầu đọc. RFID là một công nghệ tương tự theo lý thuyết như mã vạch.

Tuy nhiên, các thẻ RFID không cần phải được quét trực tiếp, cũng không cần đọc line-of- sight với bộ đọc. Thẻ RFID phải nằm trong phạm vi của một đầu đọc RFID, khoảng 1-100 m, để được đọc. Công nghệ RFID cho phép nhiều đối tượng được quét nhanh và cho phép xác định nhanh chóng một đối tượng cụ thể, ngay cả khi nó được bao quanh bởi một số đối tượng khác. Đóng Mở Cửa Dùng RFID SVTH: Trương Lê Anh Tuấn ĐỒ ÁN 2 Trang 3/49  RFID sử dụng nhiều dải tần số khác nhau bao gồm tần số thấp (LF, 125 kHz), tần số cao (HF, 13,56 MHz), Ultra High Frequency (UHF, 433 MHz, 860-960 MHz) và sóng viba (2,45 GHz, 5,8 GHz).

Những dải tần này, nói chung, không đòi hỏi phải có giấy phép nếu công suất phát ra hạn chế. Một số dải tần có thể được sử dụng trên toàn cầu (HF) trong khi những dải tần khác được cụ thể cho các khu vực nhất định (UHF tại Mỹ, EU và Nhật Bản).  Ghép điện dung (capacitive coupling) và ghép điện cảm (inductive coupling): Có hai phương thức truyền thông được sử dụng trong công nghệ RFID: Ghép điện dung và ghép điện cảm. Ghép điện cảm có bộ đọc phát ra một từ trường.

Khi thẻ RFID vào phạm vi này, con chip sẽ thay đổi phản ứng anten của nó kết quả làm nhiễu từ trường và có thể được phát hiện bởi bộ đọc. Độ mạnh của từ trường giảm mạnh so với khoảng cách từ bộ phát, do đó hệ thống dùng ghép điện cảm được sử dụng cho bộ đọc có tầm hoạt động ngắn. Đây là phương thức hoạt động cho dải tần HF. Ghép điện dung có bộ đọc phát ra một sóng điện từ lan truyền.

Khi làn sóng này có ảnh hưởng tới một thẻ, con chip trên thẻ sẽ thay đổi một phần sóng vô tuyến của anten sao cho tín hiệu phản xạ về có thể được phát hiện bởi bộ đọc. Đây là chế độ hoạt động chính ở UHF và trong vùng sóng viba.  Thẻ tích cực và thụ động: Thẻ RFID được gọi là tích cực hoặc thụ động dựa trên cách nó được cung cấp nguồn. Thẻ tích cực có pin và thực sự chủ động truyền tín hiệu.

Thẻ tích cực có phạm vi đọc dài nhất (~ 100 m) và là đắt nhất do chi phí của pin và máy phát. Thẻ thụ động không có nguồn cung cấp điện trên thẻ. Năng lượng để kích hoạt con chip trên thẻ hoàn toàn từ làn sóng điện từ đến từ các đầu đọc RFID. Phạm vi đọc được giới hạn bởi mật độ công suất truyền cần thiết để đạt được đủ điện áp cho chip kích hoạt.

Thẻ thụ động ít tốn kém hơn nhiều so với thẻ chủ động và, nói chung, sẽ có ít phạm vi hoạt động hơn. Một lớp thẻ thứ ba được gọi là thẻ bán tích cực, hoặc là thẻ có pin hỗ trợ thụ động Đóng Mở Cửa Dùng RFID SVTH: Trương Lê Anh Tuấn ĐỒ ÁN 2 Trang 4/49 (BAP). Những thẻ này bao gồm pin để chip luôn có đủ năng lượng để kích hoạt nhưng chúng không có một bộ phát tích cực. Thẻ BAP có phạm vi lớn hơn các thẻ thụ động mặc dù với chi phí cao hơn và tuổi thọ hạn chế do pin.

 Công nghệ RFID có thể được sử dụng trong một số ứng dụng bao gồm: o Hộ chiếu o Thẻ thông minh o Hành lý trên máy bay o Thu phí giao thông qua o Thiết bị gia dụng o Thẻ hàng hóa o Thẻ động vật và vật nuôi o Mở-khóa ô tô. o Giám sát bệnh nhân bị bệnh tim o Theo dõi chuyển hàng. o Các mạng điện thoại và máy tính o Hoạt động của các tàu vũ trụ và vệ tinh Chức năng và nguyên lý hoạt động của hệ thống RFID được tham khảo thêm từ nguồn: [1] Super user. Retrieved 1 October, 2016, from http://www.vn/tin-tuc/ban-tin-tong-hop/346-cong-nghe-rfid-la-gi.html [2] RFID Journal.

Frequently Asked Questions. Retrieved September 30, 2016, from http://www.com/site/faqs [3] Bonsor, K. How RFID Works. Retrieved September 30, 2016, from http://electronics.com/gadgets/high-tech-gadgets/rfid.htm Đóng Mở Cửa Dùng RFID SVTH: Trương Lê Anh Tuấn ĐỒ ÁN 2 Trang 5/49 1.2 Chi tiết về linh kiện đầu đọc RFID-RC522 Hình TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐÓNG MỞ CỬA DÙNG RFID-2: Đầu đọc RFID-RC522 (Nguồn: http://www.com/2015/08/interfacing-rfid- rc522-arduino.html) Module đọc thẻ RC522 có thể đọc được các loại thẻ có kết nối không dây như NFC, thẻ từ (loại dùng làm thẻ giảm giá, thẻ xe bus, tàu điện ngầm.

Module có các thông số chính như:  Điện áp nuôi: 3.3V;  Dòng điện nuôi :13-26mA  Tần số hoạt động: 13.56MHz  Khoảng cách hoạt động: 0 ~ 60 мм  Cổng giao tiếp: SPI, tốc độ tối đa 10Мbps  Kích thước: 40мм х 60мм  Có khả năng đọc và ghi. Các tính năng và lợi ích của chíp MFRC522 trong đầu đọc RC522:  Mạch tương tự tích hợp cao để giải điều chế và hồi đáp giải mã. Đóng Mở Cửa Dùng RFID SVTH: Trương Lê Anh Tuấn ĐỒ ÁN 2 Trang 6/49  Bộ đệm điều khiển đầu ra cho kết nối với ăng-ten với số lượng tối thiểu thành phần bên ngoài.  Hỗ trợ chuẩn ISO / IEC 14443 A / MIFARE và NTAG  Khoảng cách hoạt động trung bình trong chế độ Read / Write lên đến 60 mm tùy thuộc vào kích thước ăng ten và điều chỉnh.

 Hỗ trợ mã hóa MF1xxS20, MF1xxS70 và MF1xxS50 trong chế độ Read / Write.  Hỗ trợ chuẩn ISO / IEC 14443. Một giao tiếp cho tốc độ truyền tải cao hơn lên đến 848 kBd  Hỗ trợ MFIN / MFOUT  Bổ sung nguồn cung cấp điện nội đến thẻ IC thông minh thông qua kết nối MFIN / MFOUT  Hỗ trợ các giao tiếp máy chủ: + SPI lên đến 10 Mbit / s + I2C-bus lên đến 400 kBd trong chế độ nhanh, lên đến 3400 kBd ở chế độ tốc độ cao. + RS232 UART nối tiếp lên đến 1228.8 kBd, với cấp điện áp phụ thuộc vào pin cung cấp điện áp  Đệm FIFO xử lý 64 byte gửi và nhận  Chế độ ngắt linh hoạt  Chức năng hard reset điện năng thấp.

 Hẹn giờ lập trình  Dao động nội bộ để kết nối đến 27,12 MHz tinh thể thạch anh  Diện áp nuôi: 2,5 V đến 3,3 V.  CRC coprocessor  Pin I/O có thể lập trình.  Tự kiểm tra nội. Đóng Mở Cửa Dùng RFID SVTH: Trương Lê Anh Tuấn ĐỒ ÁN 2 Trang 7/49 Thông tin kỹ thuật chi tiết và tính năng hoạt động của module đầu đọc RFID- RC522 được tham khảo thêm từ nguồn: [9] MFRC522 Data Sheet Rev.3 Chi tiết về Arduino Mega 2560 R3 Hình TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐÓNG MỞ CỬA DÙNG RFID-3: Thành phần của Arduino Mega 2560 Bảng TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐÓNG MỞ CỬA DÙNG RFID-1: Bảng thông số kỹ thuật của Arduino Mega 2560 R3 Vi điều khiển ATmega2560 Điện áp hoạt động 5V Điện áp đầu vào (đề nghị) 7-12V Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V 54 (15 có thể dùng như các chân Số lượng chân I / O PWM) Số lượng chân Input Analog 16 Dòng điện DC mỗi I / O 20 mA Đóng Mở Cửa Dùng RFID SVTH: Trương Lê Anh Tuấn ĐỒ ÁN 2 Trang 8/49 Dòng điện DC với chân 3.3V 50 mA 256 KB trong đó có 8 KB sử dụng Bộ nhớ flash bởi bootloader SRAM 8 KB EEPROM 4 KB Xung clock 16 MHz a.

Nguồn Mega 2560 có thể được cấp nguồn thông qua kết nối USB hoặc với một nguồn cung cấp điện bên ngoài. Nguồn năng lượng được chọn tự động. Nguồn ngoài (không phải USB) có thể từ một bộ chuyển đổi AC thành hoặc pin. Bộ chuyển đổi có thể được kết nối bằng cách cắm đầu 2.1mm đầu loại tròn vào jack cắm điện của board mạch.

Nếu dùng pin có thể cắm đầu âm vào GND và đầu dương của pin vào Vin của bộ nối POWER. Board mạch có thể hoạt động dùng nguồn cung cấp ngoài từ 6-20 V. Nếu được cung cấp ít hơn 7 V thì pin 5 V có thể cung cấp ít hơn 5 V và board mạch có thể trở nên không ổn định. Nếu sử dụng nhiều hơn 12V, bộ điều chỉnh điện áp có thể trở nên quá nóng và làm hỏng board.

Phạm vi được đề nghị là 7-12 V. Các chân điện được nối như sau:  Chân Vin: Điện áp đầu vào khi sử dụng một nguồn ngoài (khác với 5 V từ kết nối USB hoặc nguồn điện khác). Có thể cung cấp điện áp thông qua pin này hoặc nếu cung cấp điện áp thông qua jack cắm điện, có thể lấy nguồn thông qua pin này.