Tài liệu Thiết kế và thi công hệ thống đóng mở cửa bằng vân tay sử dụng kit arduino được giám sát bằng máy tính thông qua internet

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO SINH VIÊN THÔNG QUA HỆ THỐNG QUÉT VÂN TAY ĐIỀU KHIỂN QUA MẠNG INTERNET GVHD : ThS. Võ Đức Dũng SVTH1: Nguyễn Văn Phúc MSSV : 13141243 SVTH2: Diệp Minh Thiện MSSV : 13141330 Tp. Hồ Chí Minh - 1/2018 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO SINH VIÊN THÔNG QUA HỆ THỐNG QUÉT VÂN TAY ĐIỀU KHIỂN QUA MẠNG INTERNET GVHD : ThS. Võ Đức Dũng SVTH1: Nguyễn Văn Phúc MSSV : 13141243 SVTH2: Diệp Minh Thiện MSSV : 13141330 Tp. Hồ Chí Minh - 1/2018 TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH Tp. HCM, ngày 15 tháng 01 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Nguyễn Văn Phúc Diệp Minh Thiện Điện tử công nghiệp Đại học chính quy 2013 MSSV: 13141243 MSSV: 13141330 Mã ngành: 141 Mã hệ: 1 Lớp: 13141DT3A I. TÊN ĐỀ TÀI: GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO SINH VIÊN THÔNG QUA HỆ THỐNG QUÉT VÂN TAY ĐIỀU KHIỂN QUA MẠNG INTERNET II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Nguyễn Minh Tiến, Phan Hồng Đức, “Thiết kế và thi công hệ thống đóng mở cửa bằng vân tay sử dụng kit Arduino được giám sát bằng máy tính thông qua Internet”, Đồ Án Tốt Nghiệp ĐH, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2017. 2. Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu và nghiên cứu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chức năng của các module Arduino, cảm biến vân tay R305, module Sim 800A, động cơ Servo, ma trận phím. - Tìm hiểu và nghiên cứu về cách lập trình Web Server, tìm hiểu về ngôn ngữ HTML, CSS, PHP, cơ sở dữ liệu MySQL để tạo nên một trang Web hoàn chỉnh. - Cách thiết kế và thi công một mô hình hoàn thiện. - Thiết kế hệ thống điều khiển, lưu đồ giải thuật và chương trình điều khiển mô hình. - Thiết kế hoàn thiện mô hình thực tế. - Chạy thử nghiệm mô hình hệ thống. - Cân chỉnh mô hình hệ thống. - Viết sách luận văn. - Bảo vệ đề tài tốt nghiệp i III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/10/2017 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/01/2018 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Võ Đức Dũng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH ii TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp. HCM, ngày 01 tháng 10 năm 2017 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: ........................................................................................................... Lớp: ............................................................................... MSSV: ....................................... Họ tên sinh viên 2: ........................................................................................................... Lớp: ............................................................................... MSSV: ....................................... Tên đề tài: ......................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do nhóm sinh viên Nguyễn Văn Phúc và Diệp Minh Thiện tự thực hiện, dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình nào đã có trước đó. Người thực hiện đề tài Nguyễn Văn Phúc Diệp Minh Thiện v LỜI CẢM ƠN Sau quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp và hoàn thành đúng tiến độ, chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến quý thầy cô, gia đình và những người anh, người bạn đã hết mình giúp đỡ, đưa ra những lời khuyên, lời động viên trong những lúc khó khăn. Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Võ Đức Dũng, giảng viên trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã hướng dẫn và tạo mọi điều kiện điều kiện để nhóm có thể thực hiện tốt đề tài của mình. Và chúng em cũng xin gửi lời tri ân đến các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã tận tình dạy dỗ và giảng dạy cho chúng em những kiến thức cơ bản đến nâng cao tạo cho chúng em một cơ sở kiến thức vững vàng để hoàn thành đề tài này. Gia đình luôn là nguồn động lực và là nguồn cảm hứng để chúng em liên tục phấn đấu và hoàn thành đề tài, xin cảm ơn đấng sinh thành đã luôn động viên chúng em trong những lúc bế tắc và chán nản nhất. Và cuối cùng chúng em xin cảm ơn các anh, chị đi trước và bạn bè đã có những lời khuyên, lời góp ý chân thành để đề tài của chúng em có thể hoàn thiện hơn. Một lần nữa, chúng em xin cảm ơn tất cả mọi người đã luôn ở bên cạnh và giúp đỡ chúng em, tạo động lực để chúng em hoàn thành tốt đề tài này. Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài: Nguyễn Văn Phúc Diệp Minh Thiện vi MỤC LỤC Trang bìa ........................................................................................................................ i Nhiệm vụ đồ án ............................................................................................................. ii Lịch trình thực hiện đồ án tốt nghiệp ........................................................................... iv Cam đoan ..................................................................................................................... v Lời cảm ơn ................................................................................................................... vi Mục lục ....................................................................................................................... vii Liệt kê hình vẽ .............................................................................................................. x Liệt kê bảng vẽ ............................................................................................................ xv Tóm tắt ...................................................................................................................... xvi CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................ 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................... 1 1.2 MỤC TIÊU ......................................................................................................... 2 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 2 1.4 GIỚI HẠN........................................................................................................... 3 1.5. BỐ CỤC ............................................................................................................. 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................ 5 2.1 TỔNG QUAN VỀ ARDUINO ........................................................................... 5 2.2 TỔNG QUAN VỀ WEB..................................................................................... 6 2.3 NHẬN DẠNG VÂN TAY ................................................................................. 6 2.4 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG............................................................................... 6 2.4.1 Arduino Mega 2560 ......................................................................................... 7 2.4.2 Module Sim 800A ............................................................................................ 7 2.4.3 Module cảm biến vân tay R305 ....................................................................... 7 2.4.8 Màn hình LCD 20x4 ...................................................................................... 11 2.4.9 Mạch chuyển giao tiếp LCD 20x4 ................................................................. 12 2.4.10 Bàn phím ma trận 4x4 (Keypad 4x4) .......................................................... 13 2.4.11 Động cơ Servo SG90 9g Micro ................................................................... 13 2.5 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP............................................................................... 14 2.5.1 Chuẩn giao tiếp UART .................................................................................. 14 vii 2.5.2 Chuẩn giao tiếp SPI ....................................................................................... 15 2.5.3 Chuẩn giao tiếp I2C ........................................................................................ 16 2.5.3 Chuẩn giao tiếp One-wire .............................................................................. 16 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ. ................................................ 17 3.1 GIỚI THIỆU ..................................................................................................... 17 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ...................................................... 18 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống .......................................................................... 18 3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch ............................................................................. 22 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch ..................................................................... 38 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ....................................................... 40 4.1 GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 40 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG .................................................................................... 40 4.2.1 Thi công bo mạch hệ thống ............................................................................. 42 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra bo mạch hệ thống ............................................................ 42 4.2.3 Thi công bo mạch module relay điều khiển ngõ ra ......................................... 42 4.2.4 Lắp ráp và khiểm tra bo mạch module relay điều khiển ngõ ra ...................... 44 4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ........................................................... 45 4.3.1 Đóng gói bộ điều khiển ................................................................................... 45 4.3.2 Thi công mô hình ............................................................................................. 45 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG .................................................................................. 46 4.4.1 Lưu đồ giải thuật .............................................................................................. 46 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển ............................................................. 58 4.4.3 Phần mềm lập trình Android Studio ................................................................ 63 4.4.4 Phần mềm lập trình web .................................................................................. 69 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC ............................... 80 4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng ...................................................................... 82 4.5.2 Quy trình thao tác ............................................................................................ 83 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ................................... 85 5.1 KẾT QUẢ. .......................................................................................................... 85 5.2 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ .............................................................................. 112 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. ......................... 114 6.1 KẾT LUẬN ...................................................................................................... 114 viii 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................................... 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 116 PHỤ LỤC………………………….. ........................................................... 117 ix LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1 Các loại Board Arduino ................................................................................. 5 Hình 2.2 Arduino Mega 2560 ....................................................................................... 7 Hình 2.3 Module Sim 800A .......................................................................................... 7 Hình 2.4 Module cảm biến vân tay R305 ..................................................................... 8 Hình 2.11 Màn hình LCD 20x4 .................................................................................... 11 Hình 2.12 Mạch chuyển giao tiêp LCD 20x4 ............................................................... 12 Hình 2.13 Sơ đồ nối dây và hình ảnh thực tế của bàn phím ma trận 4x4 ..................... 13 Hình 2.14 Động cơ Servo SG90 9g Micro .................................................................... 13 Hình 2.18 Biểu đồ thời gian của giao thức I2C.. ........................................................... 16 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống ....................................................................................... 18 Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống thiết bị thực tế ............................................................... 19 Hình 3.3 Mô hình hệ thống ........................................................................................... 20 Hình 3.4 Khối xử lý trung tâm sử dụng board Arduino Mega 2560 ............................. 22 Hình 3.5 Cảm biến vân tay R305 .................................................................................. 22 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý Cảm biến vân tay kết nối Arduino Mega ............................ 23 Hình 3.10 Module Sim 800A ........................................................................................ 26 Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý kết nối Module Sim 800A vào Arduino Mega ................. 27 Hình 3.14 Động cơ servo 9g ......................................................................................... 29 Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý kết nối Arduino Mega với động cơ Servo SG90 .............. 30 Hình 3.16 LCD 20x4 ..................................................................................................... 31 Hình 3.17 Mạch chuyển giao tiếp LCD sang I2C ......................................................... 31 Hình 3.18 Sơ đồ nguyên lý kết nối Arduino Mega với LCD ........................................ 32 Hình 3.19 Sơ đồ nối dây và hình ảnh thực tế của bàn phím ma trận 4x4 ..................... 32 Hình 3.20 Sơ đồ nguyên lý kết nối Arduino Mega với ma trận phím .......................... 33 Hình 3.24 Nguồn tổ ong 12V 5A .................................................................................. 36 Hình 3.25 Nguồn tổ ong 5V 4A .................................................................................... 36 Hình 3.26 Mạch giảm áp LM2596 ................................................................................ 37 Hình 3.27 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch .......................................................................... 39 Hình 4.1 Sơ đồ đi dây đã phủ đồng bo mạch hệ thống ................................................. 40 Hình 4.2 Hình dạng 3D lớp top bo mạch hệ thống ....................................................... 41 Hình 4.5 Sơ đồ bố trí linh kiện mặt trước mô hình ....................................................... 45 Hình 4.6 Hình dạng mặt bên mô hình ......................................................................... 45 x Hình 4.7 Hình dạng mặt trên mô hình .......................................................................... 45 Hình 4.10 Lưu đồ hệ thống đóng mở cửa ..................................................................... 48 Hình 4.11 Lưu đồ mở cửa bằng vân tay ........................................................................ 49 Hình 4.12 Lưu đồ chuyển dữ liệu lên web .................................................................... 50 Hình 4.13 Lưu đồ chế độ mở cửa bằng ma trận phím .................................................. 51 Hình 4.14 Lưu đồ mở lại hệ thống khi bị khóa ............................................................. 52 Hình 4.15 Lưu đồ quản trị admin .................................................................................. 53 Hình 4.16 Lưu đồ thêm vân tay .................................................................................... 54 Hình 4.17 Lưu đồ xóa vân tay ....................................................................................... 55 Hình 4.20 Quy trình làm việc của arduino .................................................................... 58 Hình 4.21 Giao diện lập trình arduino .......................................................................... 58 Hình 4.22 Giao diện menu arduino IDE...................................................................... 59 Hình 4.23 Giao diện file menu arduino IDE ................................................................ 59 Hình 4.28 Board Arduino sử dụng ................................................................................ 61 Hình 4.29 Hiển thị Board và Serial Port đã kết nối ...................................................... 62 Hình 4.30 Arduino Toolbar ........................................................................................... 62 Hình 4.42 Tạo file mới trên Sublime Text .................................................................... 69 Hình 4.43 Lưu file php .................................................................................................. 70 Hình 4.44 Phác thảo giao diện website quản lý thời gian ............................................. 72 Hình 4.45 Đăng nhập vào trang phpMyAdmin .......................................................... 73 Hình 4.46 Khởi tạo CSDL ............................................................................................. 73 Hình 4.47 Tạo bảng dữ liệu bằng cách thủ công ........................................................ 74 Hình 4.48 Bảng dữ liệu “giamsat” được tạo ra .......................................................... 74 Hình 4.49 Các bảng trong cơ sở dữ liệu ..................................................................... 75 Hình 4.50 Giao diện phần mềm Filezilla quản lý các file nguồn ............................... 75 Hình 4.51 Các file và nguồn dữ liệu cho website ......................................................... 76 Hình 4.52 Lưu đồ tương tác dữ liệu giữa người dùng và MySQL. .............................. 77 Hình 4.53 Lưu đồ chương trình điều khiển thiết bị Internet ......................................... 79 Hình 4.54 Quy trình thao tác hệ thống đóng mở cửa .................................................... 83 Hình 4.55 Quy trình thao tác hệ thống điều khiển thiết bị và hệ thống cảnh báo ......... 84 Hình 5.1 Menu lựa chọn................................................................................................ 86 Hình 5.2 Menu quản trị admin ...................................................................................... 86 Hình 5.3 Nhập mật khẩu quản trị .................................................................................. 86 Hình 5.4 Nhập lại mật khẩu quản trị ............................................................................. 86 xi Hình 5.5 Chờ quét vân tay để mở cửa ........................................................................... 87 Hình 5.6 Mở cửa bằng vân tay thành công ................................................................... 87 Hình 5.7 Cập nhật vân tay lên website .......................................................................... 88 Hình 5.8 Vân tay sai ...................................................................................................... 88 Hình 5.9 Thêm ID người dùng mới ............................................................................ 89 Hình 5.10 Quét vân tay người dùng mới lần 1 .............................................................. 89 Hình 5.11 Quét vân tay người dùng mới lần 2 .............................................................. 89 Hình 5.12 Nhập ID cần xóa vân tay .............................................................................. 89 Hình 5.13 Nhập mật khẩu mở cửa ................................................................................ 90 Hình 5.14 Mở cửa bằng mật khẩu thành công .............................................................. 90 Hình 5.15 Nhập mật khẩu sai ........................................................................................ 90 Hình 5.17 Nhập mật khẩu cũ......................................................................................... 91 Hình 5.18 Nhập mật khẩu mới ...................................................................................... 91 Hình 5.20 Mở hệ thống thành công............................................................................... 92 Hình 5.22 Nhiệt độ, độ ẩm, khí gas trên Internet .......................................................... 93 Hình 5.23 Kết quả điều khiển thiết bị trên Smartphone................................................ 93 Hình 5.24 Kết quả điều khiển khiển thiết bị trên Internet............................................. 94 Hình 5.25 Kết quả trên hệ thống ................................................................................... 94 Hình 5.26 Hẹn giờ tắt/mở thiết bị trên Internet............................................................. 95 Hình 5.27 Cú pháp kiểm tra hệ thống và tin nhắn phản hồi từ hệ thống ...................... 95 Hình 5.28 Tin nhắn cảnh báo khí gas trên hệ thống vượt ngưỡng cho phép ................ 96 Hình 5.29 Cửa sổ đăng nhập hệ thống .......................................................................... 97 Hình 5.30 Trang chủ chế độ admin ............................................................................... 98 Hình 5.31 Lọc dữ liệu thời gian mở cửa ....................................................................... 98 Hình 5.32 Xuất file Excel thống kê thời gian mở cửa .................................................. 99 Hình 5.33 Nội dung file Excel thống kê thời gian mở cửa ........................................... 99 Hình 5.34 Tổng kết thời gian ........................................................................................ 100 Hình 5.35 Xuất file Excel tổng kết thời gian ................................................................ 100 Hình 5.36 Nội dung file Excel tổng kết thời gian ......................................................... 100 Hình 5.37 Danh sách quản lý người dùng ..................................................................... 102 Hình 5.38 Xuất file Excel danh sách quản lý người dùng ............................................ 102 Hình 5.39 Thêm người dùng ......................................................................................... 103 Hình 5.40 Phản hồi ........................................................................................................ 103 Hình 5.41 Trang chủ supervisor .................................................................................... 103 xii Hình 5.42 Tổng kết thời gian supervisor ...................................................................... 105 Hình 5.43 Hồ sơ cá nhân supervisor ............................................................................. 106 Hình 5.44 Gửi phản hồi ................................................................................................. 106 Hình 5.45 Trang chủ user .............................................................................................. 107 Hình 5.46 Hồ sơ cá nhân supervisor ............................................................................. 108 Hình 5.47 Hình thực tế gắn linh kiện cho mặt trên ....................................................... 109 Hình 5.48 Hình ảnh thực tế gắn linh kiện cho mặt dưới ............................................... 109 Hình 5.50 Mặt ngoài mô hình ....................................................................................... 110 Hình 5.51 Mặt trong mô hình ........................................................................................ 111 Hình 5.52 Mặt sau mô hình ........................................................................................... 111 xiii LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1 Các chân của LCD ................................................................................. 12 Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện mạch chính ................................................... 41 Bảng 4.2 Danh sách các linh kiện mạch relay .................................................... 44 xv TÓM TẮT Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ, kéo theo các công nghệ nhận dạng sinh trắc học phát triển. Do tính bảo mật cũng như giá thành không quá đắt nên công nghệ nhận dạng vân tay được được sử dụng rộng rãi trong đời sống. Công nghệ nhận dạng vân tay được tích hợp trong nhiều thiết bị điện tử mang lại những ứng dụng cần thiết cho nhu cầu của con người. Những ứng dụng hiện hữu của công nghệ nhận dạng vân tay như quét vân tay để đóng mở cửa, quản lí số lượng cá nhân ra vào hay điểm danh chấm công trong một công ty, bệnh viện hay trường học,… Được sự gợi ý từ giáo viên hướng dẫn cũng như mong muốn tìm hiểu các công nghệ đang phát triển trên thế giới. Nên nhóm thực hiện đồ án này với mong muốn chế tạo ra một hệ thống giám sát và cảnh báo thời gian ra vào lớp học của sinh viên thông qua việc quét vân tay. Hệ thống quét vân tay sử dụng kit Arduino được giám sát và cảnh báo bằng máy tính qua Internet bao gồm: Hệ thống bao gồm cửa được đóng mở bằng hệ thống quét vân tay hoặc bằng ma trận phím. Quá trình quét vân tay sẽ được gửi lên Internet nhằm thống kê thời gian ra vào lớp học, số lần đi trễ, số ngày vắng, thông tin sinh viên, giảng viên… Hệ thống cho phép thêm vân tay hay xóa vân tay người dung, đổi mật khẩu,… Hệ thống sẽ gửi cảnh báo về mail của người dùng về thời gian ra vào cũng như số ngày trễ, vắng. Mô hình sử dụng kit Arduino Mega 2560 làm vi điều khiển trung tâm để điều khiển các module mở rộng như cảm biến vân tay R305, Sim 800, ma trận phím,… Cửa được điều khiển bằng động cơ servo qua việc quét vân tay hay nhập mật khẩu. Người dùng dễ dàng tương tác sử dụng thông qua cảm biến vân tay, ma trận phím. Giám sát và cảnh báo người dùng thông qua mạng Internet. xvi CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thời đại ngày nay, sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật đã giúp cho con người thuận tiện hơn trong các công việc hằng ngày. Với sự bùng nổ về công nghệ thông tin, quá trình toàn cầu hóa diễn ra nhanh chóng, sự bảo mật riêng tư thông tin cá nhân cũng như để nhận biết một người nào đó trong hàng tỉ người trên trái đất đòi hỏi phải có một tiêu chuẩn, hệ thống đảm nhận các chức năng đó. Công nghệ sinh trắc ra đời và đáp ứng được các yêu cầu trên. Nhiều công nghệ sinh trắc đã và đang được phát triển, một số chúng đang được sử dụng trong các ứng dụng thực tế và phát huy hiệu quả cao. Các đặc trưng sinh trắc thường được sử dụng là vân tay, gương mặt, mống mắt, tiếng nói. Mỗi đặc trưng sinh trắc có điểm mạnh và điểm yếu riêng, nên việc sử dụng đặc trưng sinh trắc cụ thể là tùy thuộc vào yêu cầu của mỗi ứng dụng nhất định. Nhận dạng vân tay được xem là một trong những kỹ thuật nhận dạng hoàn thiện và đáng tin cậy nhất. Với việc kế thừa và phát triển từ đề tài trước đó “Thiết kế và thi công hệ thống đóng mở cửa bằng vân tay sử dụng kit Arduino được giám sát bằng máy tính thông qua Internet”., nhóm sinh viên quyết định thực hiện mở rộng thêm với tên đề tài “GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO SINH VIÊN THÔNG QUA HỆ THỐNG QUÉT VÂN TAY ĐIỀU KHIỂN QUA MẠNG INTERNET” nhằm mục đích kiểm soát tốt hơn trong việc quản lý sinh viên trong trường học cũng như thông báo, cảnh báo cho sinh viên biết được số lần vi phạm của mỗi sinh viên trong quá trình tham gia hoạt động học tập trên lớp. Dấu vân tay của mỗi cá nhân là độc nhất và không thay đổi trong suốt cuộc đời. Vân tay là một tham số sinh học bất biến theo tuổi tác đặc trưng cho mỗi cá thể. Mạng Internet đang ngày càng phát triển, nhờ có nó mà cuộc sống và công việc của con người ngày càng hiện đại hơn. Vì vậy, việc truyền dữ liệu lên mạng quản lý dữ liệu vân tay bằng Internet trở nên tiện lợi, nhanh chóng và chính xác. Mặt khác, việc phát triển không BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ngừng của vi xử lý đã cho ra đời nhiều loại sản phẩm thông minh nhỏ gọn, tích hợp nhiều chứ năng cho người dùng dễ sử dụng. Không thể không kể đến kit Arduino- một sản phẩm được sử dụng trên toàn cầu và có cộng đồng người dùng rất lớn. Kit Arduino có thể kết hợp với nhiều module khác để tạo nên những ứng dụng thiết thực cho cuộc sống hiện đại ngày nay. Với những đặc tính trên, nhóm đã quyết định thực hiện mô hình bao gồm Arduino, module cảm biến vân tay, động cơ servo và ma trận phím để làm một hệ thống quét vân tay quản lí sinh viên và gửi dữ liệu lên Internet, cảnh báo số lần vi phạm của sinh viên thông qua việc mail thông báo cho sinh viên. 1.2 MỤC TIÊU Tìm hiểu và nghiên cứu về kit Arduino, module cảm biến vân tay R305, thiết bị điện và cách kết nối giữa các module để hoàn thành mô hình hoàn thiện. Xây dựng hệ thống quét dấu vân tay để điều khiển đóng mở cửa qua cảm biến vân tay và dữ liệu vân tay sẽ được gửi lên Internet thông qua module Sim 800A. Dữ liệu vân tay, thống kê thời gian ra vào, số lần ra vào, số lần trễ so với quy định của người dùng sẽ được quản lý thông qua Internet. Cảnh báo sinh viên ra số lần ra vào, số lần trễ, vắng bằng cách gửi bảng thống kê về mail của người dùng. 1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN  NỘI DUNG 1: Tìm hiểu và nghiên cứu về cấu tạo phần cứng, nguyên lý hoạt động, tính năng của các module Arduino, R305, động cơ servo, ma trận phím.  NỘI DUNG 2: Tìm hiểu và nghiên cứu về lập trình Web Server, tìm hiểu về ngôn ngữ HTML, CSS, PHP, cơ sở dữ liệu MySQL, gửi thông tin đến mail sinh viên.  NỘI DUNG 3: Các giải pháp thiết kế hệ thống, thi công mô hình.  NỘI DUNG 4: Thiết kế hệ thống điều khiển, lưu đồ giải thuật và chương trình điều khiển mô hình hệ thống.  NỘI DUNG 5: Thiết kế hoàn chỉnh mô hình thực tế.  NỘI DUNG 6: Tiến hành chạy thử nghiệm mô hình hệ thống. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN  NỘI DUNG 7: Cân chỉnh mô hình hệ thống.  NỘI DUNG 8: Viết sách luận văn.  NỘI DUNG 9: Bảo vệ đề tài tốt nghiệp. 1.4 GIỚI HẠN Thiết kế mô hình cửa có kích thước dài, rộng, cao là 30 x 30 x 30 cm bằng mica và giấy foam. Cảm biến vân tay R305 có thể quét và lưu trữ hơn 120 mẫu vân tay khác nhau. Hệ thống sử dụng được khi cấp điện, không có nguồn dự phòng. Hai nguồn tổ ông cấp cho toàn hệ thống có thông số: 12V 5A và 5V 4A. 1.5 BỐ CỤC  Chương 1: Tổng Quan Trình bày về 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 Lý 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. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN  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. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH