(Đồ án hcmute) hệ thống giám sát phòng học từ xa
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.6 MB, 112 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG
HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHỊNG HỌC TỪ XA
GVHD: ThS. NGUYỄN THANH BÌNH
SVTH: TRƯƠNG DUY KHƯƠNG
MSSV: 11141107
SVTH: HỒ CÔNG VĂN
MSSV: 11141250
SKL 0 0 4 1 8 9
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2/2016
do an
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
---------------------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:
HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÒNG HỌC TỪ XA
GVHD: Ths. Nguyễn Thanh Bình
SVTH : Trương Duy Khương
MSSV : 11141107
SVTH : Hồ Cơng Văn
MSSV : 11141250
Tp. Hồ Chí Minh - 2/2016
do an
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Thông tin sinh viên
Họ và tên: Trƣơng Duy Khƣơng
MSSV: 11141107
Tel: 01685059364
Email:
Họ và tên: Hồ Công Văn
MSSV: 11141250
Tel: 01668517537
Email:
2. Thông tin đề tài
Tên của đề tài: Hệ thống giám sát phòng học từ xa
Mục đích của đề tài: thiết kế hệ thống điểm danh giáo viên bằng vân tay kết hợp chuẩn
truyền thơng zigbee qua sóng RF. Hiển thị thơng báo qua cơ sở dữ liệu.
Đồ án tốt nghiệp đƣợc thực hiện tại: Bộ môn Điện Tử Viễn Thông, Khoa Điện - Điện Tử,
Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.
Thời gian thực hiện: Từ ngày 5/10/2015 đến 22/1 /2016
3. Các nhiệm vụ cụ thể của đề tài
- Thiết kế và thi cơng phần cứng mơ hình, thực tế.
- Hiển thị thông báo thông qua cơ sở dữ liệu trên máy tính
- Sử dụng chuẩn truyền khơng dây zigbee truyền nhận sữ liệu.
- Thiết kế hệ thống với cấu hình mạng đa điểm.
4. Lời cam đoan của sinh viên
Chúng tôi Trƣơng Duy Khƣơng và Hồ Công Văn cam đoan ĐATN là cơng trình nghiên
cứu của bản thân chúng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của thạc sỹ Nguyễn Thanh Bình.
Các kết quả cơng bố trong ĐATN là trung thực và khơng sao chép từ bất kỳ cơng trình nào
khác.
Tp.HCM, ngày 18 tháng 1 năm 2016
SV thực hiện đồ án
Trương Duy Khương
Xác nhận của Bộ Môn
Hồ Công Văn
Tp.HCM, ngày 18 tháng 1 năm 2016
Giáo viên hƣớng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên và học hàm học vị)
do an
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM
Khoa Điện - Điện Tử
Bộ Môn Điện Tử Cơng Nghiệp
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 1 năm 2016
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Bản lịch trình này được đóng vào đồ án)
Họ tên sinh viên 1: Trƣơng Duy Khƣơng
Lớp: 111411DT-1A
MSSV: 11141107
Họ tên sinh viên 2: Hồ Công Văn
Lớp: 11141
MSSV: 11141250
Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÒNG HỌC TỪ XA
Tuần
Nội dung
1
Tham khỏa một số đề tài
2
Nhận đề tài “Hệ thống giám sát phịng học từ
xa”
3
Tìm hiểu về chuẩn zigbee, mua linh kiện cần
thiết
4
Giao tiếp giữa các Xbee và phần mềm XCTU
5
Tìm hiểu cảm biến vân tay
6
Tìm hiểu RTC DS1307
7
Tìm hiểu cơ sở sữ liệu
8
Làm việc với cơ sở dữ liệu
9
Truyền nhận dữ liệu giữa arduino và máy tính
12
Thiết kế hộp và giao diện LCD
13
Thực hiện một số yêu cầu nâng cao
15
Kiểm tra và hoàn thiện sản phẩm
do an
Xác nhận GVHD
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
GV HƢỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)
MỤC LỤC
Trang bìa
Phần A: giới thiệu.....................................................................................................................
Lời cám ơn .................................................................................................................................
Tóm tắt đề tài .............................................................................................................................
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp .........................................................................................................
Lịch trình thực hiện đồ án tốt nghiệp .........................................................................................
Nhận xét của giáo viên hƣớng dẫn .............................................................................................
Nhận xét của giáo viên phản biện ..............................................................................................
Mục lục.......................................................................................................................................
Danh sách hình ...........................................................................................................................
Danh sách bảng ..........................................................................................................................
Thuật ngữ viết tắt .......................................................................................................................
Phần B: Nội dung .....................................................................................................................
Chương 1: Dẫn nhập ................................................................................................................
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................................
1.2 Tình hình nghiên cứu ...........................................................................................................
1.3 Mục đích nghiên cứu ............................................................................................................
1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................................
1.5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tế của đề tài .........................................................................
1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu......................................................................................................
Chương 2: Tổng quan ..............................................................................................................
2.1 Cảm biến vân tay..................................................................................................................
2.1.1 Giới thiệu...........................................................................................................................
2.1.2 Cấu trúc cảm biến vân tay .................................................................................................
2.1.3 Nguyên tắc hoạt động .......................................................................................................
2.2 Modun X_Bee ......................................................................................................................
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang1
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
2.2.1 Giới thiệu...........................................................................................................................
2.2.2 Cấu hình của X_Bee..........................................................................................................
2.2.3 Khảo sát sơ đồ chân ..........................................................................................................
2.2.4 Định địa chỉ cho X_Bee ....................................................................................................
2.3 Màn hình hiển thị .................................................................................................................
2.3.1 Màn hình LCD 20x4
2.3.1.1 Tổng quan.......................................................................................................................
2.3.1.2 Đặt tính kỹ thuật .............................................................................................................
2.4 Board Arduino uno ...............................................................................................................
2.4.1 Giới thiệu...........................................................................................................................
2.4.2 Đặc điểm ..........................................................................................................................
2.5 Mô đun RTC ........................................................................................................................
2.5.1 Giới thiệu về RTC .............................................................................................................
2.5.2 Các tính năng chính ...........................................................................................................
Chương 3: Thiết kế phần cứng ...............................................................................................
3.1 Yêu cầu thiết kế ....................................................................................................................
3.2 Phƣơng án thiết kế ................................................................................................................
3.3 Chức năng của từng khối ......................................................................................................
3.3.1Coordinator ........................................................................................................................
3.3.2 End device .........................................................................................................................
3.3.2.1 End device1 ....................................................................................................................
3.3.2.2 End device 2 ...................................................................................................................
3.3 Hộp điều khiển .....................................................................................................................
Chương 4: Thiết kế phần mềm ...............................................................................................
4.1 Mục tiêu thiết kế...................................................................................................................
4.2 Công cụ thiết kế ...................................................................................................................
4.2.1 Phần mềm Visual Studio 2012 và ngôn ngữ C# ...............................................................
4.2.2 Phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu - Microsoft SQL Server 2012 .......................................
4.2.3 Phần mềm XCTU ..............................................................................................................
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang2
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
4.2.4 Phần mềm Arduino ...........................................................................................................
4.2.3 Phần mềm SFGDemoV2.0 ................................................................................................
4.3 Thiết kế phần mềm ...............................................................................................................
Chương 5: Xây dựng lưu đồ giải thuật ..................................................................................
5.1 Chƣơng trình chính ..............................................................................................................
5.2 Chƣơng trình con .................................................................................................................
Chương 6: Kết quả, kết luận và hướng phát triển ................................................................
6.1 Kết quả của quá trình ...........................................................................................................
6.2 Kết luận ................................................................................................................................
6.3 Hƣớng phát triển ..................................................................................................................
Phần C: Phụ lục và tài liệu tham khảo...................................................................................
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang3
do an
Hệ thống giám sát phịng học từ xa
LIỆT KÊ HÌNH VẼ
HÌNH
TrangHình 2.1: Module nhận dạng vân tay .....................................................................6
Hình 2.2: Sơ đồ định thời đơn byte......................................................................................... 8
Hình 2.3: Sơ đồ định thời lệnh SYNC..................................................................................... 8
Hình 2.4: Mơ đun XBee và XBee-Pro .................................................................................. 18
Hình 2.5: Mơ đun XBee kế t nớ i mạch giao tiế p RS-232 ...................................................... 21
Hình 2.6:Mơ đun XBee kế t nố i mạch giao tiế p USB ............................................................ 22
Hình
2.7:
Kếtnối cảm biến vân tay với máy tính qua Mơ đun
XBee………………………22
Hình2.8: Màn hình LCD 20x4 ............................................................................................... 25
Hình2.9: sơ đồ chân LCD 20x4 ............................................................................................. 27
Hình 2.10: Board Arduino uno .............................................................................................. 28
Hình 2.11: Các khối của board Arduino uno ......................................................................... 30
Hình 2.12: DS1307 Real Time Clock (RTC ) ........................................................................ 31
Hình 2.13: Sơ đồ chân của DS1307 ....................................................................................... 32
Hình 2.14:Thanh ghi DS 1307 ............................................................................................... 33
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................................... 36
Hình 3.2: Sơ đồ mạch nguyên lý ............................................................................................ 37
Hình 3.3: Coordinator ............................................................................................................ 40
Hình 3.4: Mạch thích ứng USB-Xbee .................................................................................... 41
Hình 3.5: Mạch tƣơng thích XBee Explorer .......................................................................... 41
Hình 3.6: Kết nối giữa XBee với máy tính ............................................................................ 42
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang4
do an
Hệ thống giám sát phịng học từ xa
Hình 3.7: End device .............................................................................................................. 43
Hình 3.8: Adaptor 9v, 1A ....................................................................................................... 44
Hình 3.9: Khối điều khiển 1 ................................................................................................... 45
Hình 3.10: Khối hiển thị 1 ..................................................................................................... 45
Hình 3.11: Khối cảm biến 1 ................................................................................................... 45
Hình 3.12: Khối thời gian thực 1 ........................................................................................... 46
Hình 3.13: Khối truyền nhận dữ liệu 1 .................................................................................. 47
Hình 4.1: Giao diện XCTU .................................................................................................... 56
Hình 4.2: Giao diện Arduino uno ........................................................................................... 57
Hình 4.3: Giao diện SFGDemo vân tay ................................................................................. 58
Hình 4.4:Giao diện chính ....................................................................................................... 58
Hình 4.5: Đăng nhập hệ thống ............................................................................................... 59
Hình 4.6: Kết nối thành cơng hệ thống .................................................................................. 59
Hình 4.7: Cài đặt thơng số...................................................................................................... 60
Hình 4.8: Quản lý thơng tin điểm danh .................................................................................. 60
Hình 4.9: Quản lý thơng tin thời khóa biểu ........................................................................... 61
Hình 4.10: Quản lý thơng tin giáo viên .................................................................................. 61
Hình 4.11: Quản lý thơng tin mơn học................................................................................... 62
Hình 4.12: Quản lý thơng tin phịng học ................................................................................ 62
Hình 4.13: Định dạng xuất ra file PDF .................................................................................. 63
Hình 4.14: Kết quả điểm danh nhận về .................................................................................. 65
Hình 5.1: Lƣu đồ chƣơng trình chính .................................................................................... 67
Hình 5.2: Lƣu đồ chƣơng trình con gửi đi ............................................................................. 68
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang5
do an
Hệ thống giám sát phịng học từ xa
Hình 5.3: Lƣu đồ chƣơng trình con gửi về ............................................................................ 69
Hình 5.4: Chƣơng trình con cảm biến vân tay ....................................................................... 70
Hình 6.1: Bên trong hộp điều khiển ....................................................................................... 72
Hình 6.2: End device 1 thực tế ............................................................................................... 73
Hình 6.3: Hộp End device 1 thực tế ....................................................................................... 73
Hình 6.4: End device 2 thực tế ............................................................................................... 74
Hình 6.5: Hộp End device 2 thực tế ....................................................................................... 74
Hình 6.6: Coordinator thực tế ................................................................................................ 75
Hình 6.7: Coordinator với giao diện C#................................................................................. 75
Hình 7.1: Giao diện phần mềm XCTU .................................................................................. 78
Hình 7.2: Tìm kiếm Xbee thứ 1 ............................................................................................. 79
Hình 7.3: Tìm kiếm Xbee thứ 2 ............................................................................................. 79
Hình 7.4: Kiểm tra module .................................................................................................... 80
Hình 7.5: Update firmware .................................................................................................... 80
Hình 7.7: Cấu hình mạng ....................................................................................................... 81
Hình 7.7: Cơng suất tốc độ sleep ........................................................................................... 81
Hình 7.8: Cấu hình địa chỉ ..................................................................................................... 82
Hình 7.9: Khoảng cách truyền của 2 Xbee khi xa dần ........................................................... 82
LIỆT KÊ BẢNG
BẢNG
Bảng 2.1: Định nghĩa gói dữ liệu ............................................................................................. 9
Bảng 2.2: Gói lệnh kết nối ..................................................................................................... 11
Bảng 2.2: Gói ACK kết nối .................................................................................................... 11
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang6
do an
Hệ thống giám sát phịng học từ xa
Bảng 2.4: Gói lệnh địa chỉ...................................................................................................... 12
Bảng 2.5: Gói ACK địa chỉ .................................................................................................... 12
Bảng 2.6: Gói lệnh lấy ảnh ..................................................................................................... 12
Bảng 2.7: Gói ACK lấy ảnh ................................................................................................... 12
Bảng 2.8: Gói lệnh đặc biệt cho ảnh ...................................................................................... 13
Bảng 2.9: Gói ACK đặc biệt cho ảnh..................................................................................... 13
Bảng 2.10: Gói lệnh tạo mẫu ................................................................................................. 13
Bảng 2.11: Gói ACK kết tạo mẫu .......................................................................................... 14
Bảng 2.12: Gói lệnh lƣu mẫu ................................................................................................. 14
Bảng 2.13: Gói ACK lƣu mẫu................................................................................................ 14
Bảng 2.14: Gói lệnh xóa mẫu ................................................................................................. 15
Bảng 2.15: Gói ACK xóa mẫu ............................................................................................... 15
Bảng 2.16: Gói lệnh xóa tồn bộ mẫu .................................................................................... 15
Bảng 2.17: Gói ACK xóa tồn bộ mẫu .................................................................................. 16
Bảng 2.18: Gói lệnh tìm kiếm ................................................................................................ 16
Bảng 2.19: Gói ACK tìm kiếm .............................................................................................. 16
Bảng 4.1: Tƣ̀ khóa của ngôn ngƣ̃ C# ..................................................................................... 53
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ACK (Acknowledgement): báo nhận đúng.
bps (bit per second): bit trên giây.
DCE (Data Communication Equipment): Thiết bị truyền thông dữ liệu.
DH (Destination Address High): Địa chỉ đến cao.
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang7
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
DL (Destination Address Low): Địa chỉ đến thấp.
DTE (Data Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối dữ liệu.
GHz (Giga Hertz): số lần dao động thực hiện đƣợc trong 1 giây.
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers): là một tổ chức phi lợi
nhuận, chuyên nghiệp nhằm nâng cao sự thịnh vƣợng qua sự phát huy các đổi mới
công nghệ tạo cơ hội nghề nghiệp cho các thành viên và cổ vũ cộng đồng thế giới
mở rộng
MY (Source Address): Địa chỉ nguồn.
NAK (Negative Acknowledgement): báo nhận sai.
PAN (Personal Area Network): Mạng cá nhân.
PDF (Portable Document Format): Định dạng Tài liệu Di động.
RF (Radio Frequency): Tần số vô tuyến.
SH (Serial Number High): Số thứ tự cao.
SL (Serial Number Low): Số thứ tự thấp.
SQL (Structured Query Language): Ngôn ngữ Truy vấn có Cấu trúc
SYNC (Synchronization): Đồng bộ hóa.
UART (Universal Asynchronous Receive/Transmitter): truyền nhận dữ liệu không
đồng bộ.
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang8
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
Phần A
GIỚI THIỆU
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang9
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô khoa Điện – Điện Tử đã
giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu, tạo nền tảng kiến thức cho chúng
em có cơ sở để hồn thành tốt đề tài đồ án tốt nghiệp, cũng nhƣ định hƣớng nghề
nghiệp tƣơng lai sau này.Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
Thầy Th.S Nguyễn Thanh Bình, giảng viên trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật
Tp.Hồ Chí Minh. Trong thời gian thực hiện đề tài, mặc dù bận rộn với công việc
giảng dạy nhƣng thầy vẫn dành thời gian và tâm huyết trong việc hƣớng dẫn, định
hƣớng cho chúng em chọn đề tài và quy trình thực hiện phù hợp với khả năng, đồng
thời cung cấp cho chúng em những kiến thức và tài liệu bổ ích liên quan đến đề tài.
Đồng thời chúng em cũng gửi lời cảm ơn gia đình, cha mẹ đã là nguồn động viên to
lớn về vật chất cũng nhƣ tinh thần trong suốt thời gian học tập, để chúng con có
đƣợc tƣơng lai, tự tintheo đuổi ƣớc mơ và sự nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
NHĨM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Hồ Cơng Văn
Trƣơng Duy Khƣơng
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang10
do an
Hệ thống giám sát phịng học từ xa
TĨM TẮT ĐỀ TÀI
Hiê ̣n nay, viê ̣c giám sát các phòng ho ̣c ở các trƣờng đại học gă ̣p khá nhiề u khó khăn
vì hầu hết các trƣờng đều có diện tích rộng , các khu ở cách xa nhau và thanh tra
phải trực tiếp đi đến từng phòng để quan sát và ghi nhận thông tin việc này mất rất
nhiều thời gian và nhân lực.
Với sƣ̣ phát triể n của công nghê ̣ vân tay hiê ̣n đại cho phép truyền dữ liệu đi xa hơn,
ổn định hơn thông qua mạng Wifi. Tuy nhiên, dùng cảm biến vân taykết hợp Wifi
sẽ bị hạn chế bởi tốc độ băng thông, nghẽn mạng, dễ bị virus xâm nhập, giá thành
cao. Để khắc phục những khuyết điểm trên có thể sử dụng phƣơng pháp khác là
dùng cảm biến vân tay kết hợp mô đun XBee, truyền thơng qua sóng RF. Ý tƣởng
của phƣơng pháp này là dùng cảm biến vân tay để mã hố vân tay thành một chuỗi
dữ liệu, truyền thơng nối tiếp với mơ đun XBee và thơng qua sóng RF để truyền về
máy tính. Và đó cũng là lý do đề tài “ Hệ thống giám sát phòng học từ xa” đƣợc
hình thành.
Nội dung đề tài tập trung nghiên cứu phƣơng thức truyền thơng qua sóng RF giữa
nhiều mơ đun XBee, phƣơng thức giao tiếp cảm biến vân tay với module XBee. Các
thiết bị trong hệ thống sẽ ghi nhận giờ giảng dạy của giáo viên và gửi thông tin đó
về một giao diện phần mềm đƣợc lập trình bằng Visual Studio – C# ở máy chủ.
Kết quả nghiên cứu đề tài là một hệ thống dùng cảm biến vân tay giám sát phòng
học từ xa, một phần mềm giám sát và quản lý cơ sở dữ liệu là thông tin của giảng
viên. Phần mềm có thể xuất đƣợc một bảng thống kê thơng tin giảng viên, thơng tin
của phịng học trong một học kỳ hoặc trong khoảng thời gian bất kỳ.
Kết quả nghiên cứu đề tài đã cho thấy nhóm thực hiện có khả năng tiếp cận và
làm chủ đƣợc công nghệ cảm biến vân tay để quản lý cơ sở dữ liệu từ xa thơng qua
sóng RF
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang11
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
Chương 1
DẪN NHẬP
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang12
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
1.1 Đặt vấn đề
Hiê ̣n nay, khái niệm về cảm biến vân tay khơng cịn q xa lạ với tất cả mọi
ngƣời. Chúng đƣợc lắp đặt rất nhiều nơi nhƣ các công ty, trƣờng học, văn phòng ,
siêu thi ̣, ngân hàng,… cảm biến vân tay ngày nay đã trở thành công cụ hữu íc h để
giúp chúng ta đảm bảo tính chính xác trong giờ giấc làm việc, cũng nhƣ hỗ trơ ̣ cho
con ngƣời thƣ̣c hiê ̣n công viê ̣c giám sát một cách nhanh chóng và tiện lợi hơn.
Tƣ̀ các ứng dụng củacảm biến vân tay và quan sát thực tiễn ở các trƣờng học,
hầu hết các trƣờng đều có diện tích rộng, nhiề u p hịng học , các khu ở cách xa
nhauvà đặc biệt ở các trƣờng đ ại học có kiến trúc xây dựng nhiều tầng . Do đó viê ̣c
thƣ̣c hiê ̣n giám sát các phòng ho ̣c ngày nay đang gă ̣p không ít khó khăn
. Hiê ̣n ta ̣i
nhƣ̃ng ngƣời đƣơ ̣c phân công giám sát phải trực tiếp đi đến từng phòng để quan sát
và ghi nhận thông tin việc này mất rất nhiều thời gian và sƣ́c lực.
Trong thời buổi công nghê ̣ hiê ̣n đại nhƣ hiện nay ta ̣i sao chúng ta không có
mô ̣t giải pháp tố t hơn?
Để khắc phục tình trạng đó, một giải pháp đƣợc đƣa ra là dùngcảm biến vân
tayđể ghi nhận thông tin vàchuyển dữ liệu đó truyền thơng với mơ đun XBee thơng
qua sóng RF để truyền về máy tính cho ngƣời giám sát.
1.2 Tình hình nghiên cứu
Hiện nay, cơng nghệ cảm biến nhận dạng vân tay đã trở nên khá phổ biến,
nhƣng việc ứng dụng cảm biến vân tay để thực hiện giám sát từ xa thì có rất ít
ngƣời biết đến. Việc sử dụngcảm biến vân tay kết hợp với mô đun truyền thơng
XBee truyền dữ liệu thơng qua sóng RF là đề tài khá mới mẻ ở Việt Nam hiện nay,
đang cần đƣợc nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn.
1.3Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài là ta ̣o ra mô ̣t hê ̣ thố ng
cảm biếnvân tay để
giám sát các phòng học , để việc thanh tra giám sát trở nên dễ dàng , nhanh chóng và
hiê ̣u quả. Về mu ̣c đić h ho ̣c tâ ̣p là nghiên cƣ́u sƣ̣ hoa ̣t đô ̣ng và sƣ̉ du ̣ng cảm biến vân
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang13
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
taycũng nhƣ để hiểu thêm về phƣơng thức truyền thông không dây dùng sóng RF
,
lâ ̣p trình giao diện trên máy tính.
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣơ ̣ng nghi ên cƣ́u là mô đuncảm biến vân tay, mô đun truyề n thông
XBee, phần mềm lâ ̣p trình giao diê ̣n C# và cơ sở dữ liệu SQL.
Phạm vi nghiên cứ u là sử dụng đƣơ ̣c cá c Mô đun, thiế t lâ ̣p các cảm biến vân
tay nhằm mu ̣c đić h hỗ trơ ̣ viê ̣c thanh tra , giám sát không nhằ m mu ̣c đić h thay thế
nhân lƣ̣c hay dùng trong an ninh.
1.5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tế của đề tài
Ý nghĩa khoa học là t iế p câ ṇ nền công nghê ̣ mới , kiế n thƣ́c mới về viê ̣c sƣ̉
dụng hệ thống nhận dạng vân tay chi phí thấ p , tạo cảm hứng nghiên cứu cho các đề
tài khác trong lĩnh vực truyền thông không dây dùng sóng RF vốn đang phát triển
trên thế giới.
Ý nghĩa thƣ̣c tiễ n là hỗ trơ ̣ công việc thanh tra , giám sát phòng học trở n ên
đơn giản, tiện lợi, nhanh chóng, chính xác và tiết kiệm hơn.
1.6Phương pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp nghiên cƣ́u, tìm hiểu tƣ̀ng bƣớc:
Bƣớc thƣ́ nhất: Tìm hiểu căn bản về cách thức hoạt đơ ̣ng của thanh tra giám sát ,
cách bố trí hoạt động của các phòng học trong thực tế.
Bƣớc thƣ́ hai : Tìm hiểu về phƣơng thức hoạt động cũng nhƣ sơ đồ kết nối của
các cảm biến vân tay, mô đun XBee, các lý thuyế t liên quan . Mua thiế t bi ̣và
thƣ̣c hiê ̣n thí nghiê ̣m.
Bƣớc thƣ́ ba: Thiết kế giao diện, tạo cơ sở dữ li ệu cho phòng ho ̣c (có thể lấy cơ
sở dƣ̃ liệu là thời khóa biể u của trƣờng). Lắ p đă ̣t thiế t bi ̣ để lấy dữ liệu.
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang14
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
Phƣơng tiện nghiên cƣ́u: Máy tính , phần mềm lập trin
̀ h giao di ệnVisual C#,
phần mềm quản lý cơ sở dƣ̃ li ệuSQL Server Management Studio,mô đun vân tay,
Mô đun Xbee và các tài liệu liên quan.
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang15
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
Chương 2
TỔNG QUAN
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang16
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
2.1 Cảm biến vân tay
Hiện tại trên thị trƣờng có rất nhiều loại cảm biến để nhận dạng và phát hiện
ngƣời dùng nhƣ: cảm biến nhận dạng khuôn mặt, cảm biến hồng ngoại, cảm biến
giọng nói, RFID, …… nhƣng với tính thực dụng và tiện lợi của cảm biến vân tay
rất phù hợp cho việc quản lý giảng viên. Chính vì vậy nhóm chọn cảm biến vân
tay để nhận dạng giảng viên.
2.1.1 Giới thiệu
Đây là module nhận dạng vân tay giao tiếp trực tiếp qua giao thức UART có thể kết
nối trực tiếp đến vi điều khiển hoặc qua PC adapter Max232/USB-Serial. Ngƣời sử
dụng có thể lƣu trữ dữ liệu vân tay trực tiếp vào module. Module có thể dễ dàng
giao tiếp với các loại vi điều khiển chuẩn 3.3V hoặc 5V. Có một con Led đỏ đƣợc
bật sáng nằm sẵn trong ống kính trong suốt q trình chụp vân tay. Cảm biến với độ
chính xác cao và có thể đƣợc nhúng vào các thiết bị nhƣ: điều khiển truy cập, két
sắt, khóa cửa nhà, khóa cửa xe,... Có thể chứa lên đến 162 dạng vân tay khác nhau
trong bộ nhớ flash của board.
Hình 2.1: Module nhận dạng vân tay
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang17
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
2.1.2 Các đặt trưng của cảm biến vân tay.
- Tích hợp xử lý hình ảnh và thuật tốn xử lý trên cùng một chip.
- Khả năng xử lý ảnh chụp tốt với độ phân giải lên đến 500dpi.
- Giá rẻ, kích thƣớc nhỏ gọn.
- Thời gian lấy ảnh: <1s.
- Cửa sổ nhận dạng vân tay: 14 x 18mm.
- Độ phân giải: 500dpi.
- Chuẩn giao tiếp: USB - UART (TTL logical logic).
- Tốc độ Baud rate: 4800 ~ 115200bps.
- Tốc độ quét: 0.5s.Tốc độ xác nhận: 0.3s.
- Bề mặt nhận dạng: 15 ~ 18mm.
- Tỷ lệ lỗi chấp nhận đƣợc: 0.0001%.Tỷ lệ lỗi không chấp nhận: 0.1%.
- Kích thƣớc: 50 x 20 x 21.5mm.
-Tiêu thụ công suất thấp, và hiệu suất tuyệt vời.
+Điện áp cung cấp: 3.6V ~ 6V DC.
+Dòng điện tiêu thụ: 100mA, đỉnh 150mA.
+Nhiệt độ hoạt động đƣợc: -20 ~ 45oC.
-Có 2 chân truyền nhận dữ liệu
+ Chân số 3 Rx dùng để nhận dữ liệu.
+ Chân số 4 Tx dùng để truyền dữ liệu.
2.1.3 Giao tiếp
Sơ đồ định thời đơn byte
Tốc độ cảm biến lựa chọn từ: 9600~115200 bps. Tốc độ mặc định 57600 bps.
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang18
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
Chế độ truyền đơn byte bao gồm 1 bit bắt đầu, 8 bit nội dung và 1 bit kết thúc.
Bit bắt đầu luôn là 0, trong khi bit kết thúc luôn là 1. LSB đƣợc gửi đầu tiên
bên phải bit bắt đầu.
Hình 2.2: Sơ đồ định thời đơn byte
Sơ đồ định thời lệnh
Một lệnh đơn bao gồm 6 byte đơn liên tục đƣợc truyền đi.
Sau đây là ví dụ về lệnh SYNC (AA0D00000000h).
Hình 2.3: Sơ đồ định thời lệnh SYNC
2.1.4 Phương thức giao tiếp
2.1.4.1 Định dạng gói dữ liệu
Dữ liệu thu và nhận đƣợc định dạng theo các gói,khi giao tiếp.
Định dạng gói dữ liệu
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang19
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
Bắt đầu Địa chỉ
Nhận dạng
Độ dài
Nội dung(lệnh/dữ liệu)
Kiểm tra tổng
Định nghĩa gói dữ liệu
Tên
Độ dài
Mô tả
Bắt đầu
2 bytes
Giá trị 0xEF01H
Địa chỉ
4 bytes
Địa chỉ cảm biến mặc định 0xFFFFFFFF
Nhận dạng
1 byte
0x01H Lệnh
0x02H Dữ liệu
0x07H Báo nhận
0x08H Kết thúc
Độ dài
2 bytes
Độ dài gói tính từ byte nhận dạng đến
kiểm tra
Nội dung
-
Có thể là lện, dữ liệu hoặc báo nhận
Kiểm tra tổng
2 bytes
Tổng byte tính từ byte nhận dạng đến hết
nội dung
Bảng 2.1: Định nghĩa gói dữ liệu
*Các byte cao đƣợc gởi trƣớc.
2.1.4.2 Kiểm tra gói ack
Lƣu ý: lệnh chỉ đƣợc gởi từ VXL đến cảm biến, cảm biến chỉ trả về các gói
xác nhận.
Định nghĩa bytes xác nhận
1.
0x00h: thực thi hoàn tất.
2.
0x01h: lỗi nhận dữ liệu.
3.
0x02h: không phải vân tay.
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang20
do an
Hệ thống giám sát phòng học từ xa
4.
0x03h: thất bại đăng ký vân tay.
5.
0x06h: không tạo đƣợc đặt điểm nhân dạng.
6.
0x07h: dấu vân quá nhỏ để lấy mẫu.
7.
0x08h: dấu vân khơng trùng.
8.
0x09h: thất bạ tìm kiếm dấu vân.
9.
0x0Ah: lỗi kết hợp đặc điểm dấu vân.
10.
0x0Bh: đại chỉ ID vƣợt khung.
11
0xCh: lỗi đọc từ dữ liệu vân tay. Dữ liệu xấu.
12.
0xDh: lỗi nạp dữ liệu.
13.
0xEh: không thể nhận dữ liệu
14.
0xFh: lỗi gởi hình ảnh.
15.
0x10h: lỗi xố dữ liệu.
16.
0x11h: lỗi xố một ID.
17.
0x15h: lỗi tạo ảnh.
18.
0x18h: lỗi ghi flash.
19.
0x19h: không xác định đƣợc lỗi.
20.
0x1Ah: số đăng ký khơng hợp lệ.
21.
0x1Bh: gói dữ liệu sai.
22.
0x1Ch: sai số trang.
23.
0x1Dh: lỗi cổng giao tiếp.
24.
others: dự phịng.
2.1.5Các lệnh điều khiểncảm biến vân tay
Mơ–đun cảm biến vân tay có đƣơ ̣c điề u khiển với lệnh nhƣ sau:
Chƣơng 1: Dẫn nhập
Trang21
do an
