Mô hình hệ thống khóa cửa thông minh sử dụng arduino uno, rfid mfrc522

EBOOKBKMT.COM

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
TÊN ĐỀ TÀI:
“MƠ HÌNH HỆ THỐNG KHĨA CỬA THƠNG MINH ”

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:Th.s Phan Tròn
SINH VIÊN: LÊ TRUNG PHONG
MÃ SỐ SV: 1753020077
LỚP: ĐV2-K11

Thành phố Hồ Chí Minh – 05/2020

i


HỌC VIỆN HÀNG KHƠNG VIỆT NAM

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HK

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
HỌ VÀ TÊN: LÊ TRUNG PHONG

MSSV: 1753020077

LỚP: ĐV2-K11

NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG

1. Tên đồ án mơn học:
“MƠ HÌNH HỆ THỐNG KHĨA CỬA THƠNG MINH”
2. Nhiệm vụ đồ án mơn học:
Tìm hiểu về ngun lý hoạt động của hệ thống để tạo ra hệ thống khóa
cửa hồn chỉnh
3. Ngày giao đồ án môn học: 01/03/2020
4. Ngày nộp đồ án môn học: 26/07/2020
5. Họ tên cán bộ hướng dẫn: Th.s Phan Trịn
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 7 năm 2020

Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

1


EBOOKBKMT.COM

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Phần đánh giá:
 Ý thức thực hiện:
 Nội dung thực hiện:

 Hình thức trình bày:
 Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số:

Điểm bằng chữ:

(Quy định về thang điểm và lấy điểm tròn theo quy định của trường )
Tp HCM, ngày…..tháng……năm……
Giáo viên hướng dẫn
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

2


EBOOKBKMT.COM

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và làm đề tài tại trường Học viện Hàng Không Việt
Nam với sự giúp đỡ của quý thầy cô và giảng viên hướng dẫn về nhiều phía,
nhất là trong thời gian thực hiện báo cáo đồ án môn học, nên báo cáo đã được
hồn thành đúng thời gian quy định tơi xin chân thành cám ơn đến:
 Tất cả quý thầy cô trong Khoa Điện Tử - Viễn Thông Hàng Không đã
giảng dạy những kiến thức chuyên môn để em dùng làm cơ sở thực hiện
tốt Đồ Án Môn Học.
 Đặc biệt, Th.S Phan Trịn – giảng viên hướng dẫn, đã nhiệt tình giúp đỡ,
cho tôi những lời dạy quý báu giúp tôi thực hiện Đồ Án Môn Học.
 Tuy nhiên thời gian làm báo cáo có hạn nên bài báo cáo của tơi khơng thể
khơng mắc phải những sai sót, tơi rất mong nhận được sự góp ý của các
thầy cơ.
Tơi xin chân thành cám ơn!

MỤC LỤ

3


EBOOKBKMT.COM

LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................6
PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN....................................................................7
Chương 1. GIỚI THIỆU........................................................................................7
1.1. Lý do chọn đề tài............................................................................................7
1.2. Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................................7
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................7
1.4. Phương pháp nghiên cứu................................................................................7
1.5. Kết cấu đề tài..................................................................................................7
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT..........................................................................9
2.1. Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài..........................................................9
2.2. Các khái niệm lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu.............................9
2.2.1. Khái niệm RFID..........................................................................................9
2.2.2. Hệ thống RFID............................................................................................9
2.2.3. Thẻ RFID...................................................................................................10
2.2.4. Reader........................................................................................................14
2.3. Các linh kiện sử dụng trong đề tài................................................................17
2.3.1. Arduino Uno..............................................................................................17
2.3.1.1. Các thông số...........................................................................................19
2.3.1.2. Nguyên lý hoạt động..............................................................................20
2.3.2. Module MFRC 522.................................................................................22
2.3.2.1. Giới thiệu................................................................................................22
2.3.2.2. Kỹ thuật độ nhậy....................................................................................22

2.3.2. Động cơ servo............................................................................................24
2.3.2.1. Giới thiệu................................................................................................24
2.3.2.2. Thông số kỹ thuật...................................................................................24
PHẦN II. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ................................................................26
Chương 3. TÍNH TỐN VẦ THIÊT KẾ............................................................26
3.1. Sơ đồ khối.....................................................................................................26
3.2. Lưu đồ thuật tốn........................................................................................27
3.3. Sơ đồ ngun lý tồn mạch..........................................................................28
4


EBOOKBKMT.COM

3.4. Sơ đồ kết nối từng khối................................................................................29
3.4.1 Khối arduino...............................................................................................29
3.4.3.Khối servo..................................................................................................30
Chương 4. THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ...............................................................31
4.1. Mạch thực tế.................................................................................................31
4.2. Kết quả kiểm thử mạch................................................................................32
PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...........................................................33
5.1. Kết luận........................................................................................................33
5.1.1. Hiệu quả hoạt động của mạch so với mục tiêu đề ra.................................33
5.1.2. Ưu điểm.....................................................................................................33
5.1.3. Nhược điểm...............................................................................................33
5.2. Kiến nghị......................................................................................................33
Tài liệu tham khảo...............................................................................................34
Phụ lục.................................................................................................................35

5

EBOOKBKMT.COM

LỜI NÓI ĐẦU
Việt Nam là một nước đang trên con đường hiện đại hóa, cơng nghiệp hóa.
Và lĩnh vực đi đầu mở đường chính là lĩnh vực kĩ thuật nói chung và nghành
điện tử nói riêng.
Trong nghành điện tử thì tự động hóa là một trong những yếu tố hàng đầu và
được quan tâm và phát triển bởi các công ty và cá nhân. Tự động hóa có thể giúp
tăng năng suất và chất lượng sản phẩm bằng cách loại bỏ sự can thiệp của con
người hay nó có thể làm cho cuộc sống hằng ngày của chúng ta trở nên tiện nghi
và dễ dàng hơn.
Vì thế, tơi chọn đề tài “MƠ HÌNH HỆ THỐNG KHĨA CỬA THƠNG MINH”
vì nó ứng dụng tự động hóa để tăng năng suất cho công việc.

6


EBOOKBKMT.COM

PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN
Chương 1. GIỚI THIỆU
1.1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay,đất nước mình ngày càng phát triển, kéo theo đó đời sống và cở sở hạ
tầng của người dân cũng nâng cao. Việc áp dụng cơng nghệ tự động hóa là rất
cần thiết. Do đó tơi chọn đề tài đóng mở cửa tự động dùng RFID.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của tôi khi chọn đề tài này là thiết kế một mô hình đóng
mở cửa tự động. Hệ thống sẽ được lập trình bằng vi điều khiển. Qua đó giảm
thiểu những bất tiện hàng ngày.

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
- Tìm hiểu về RFID
- Arduino Uno, RFID-MFRC522.
Phạm vi nghiên cứu:
-

Dùng phương pháp truyền, lưu và sắp xếp dữ liệu từ Arduino.

1.4. Phương pháp nghiên cứu
Trong thời gian học tập, làm việc tại trường tơi đã tích lũy được những kiến thức
vơ cùng hữu ích, đem vào ứng dụng nghiên cứu đề tài.Ngồi ra trong q trình
làm việc tôi sẽ tham khảo ý kiến của giảng viên hướng dẫn, sách báo,
internet.Từ đó nắm rõ nguyên lý hoạt động của các module trong đề tài.
1.5. Kết cấu đề tài
Đề tài gồm 5 chương:
 Chương 1: Giới thiệu sơ lược về đề tài.
 Chương 2: Tìm hiểu đưa ra các khái niệm lý thuyết về vấn đề nghiên cứu,
linh kiện sử dụng trong đề tài.
7


EBOOKBKMT.COM

 Chương 3: Tính tốn và thiết kế để chọn thiết bị và linh kiện.
 Chương 4: Thi công vầ kết quả đạt được.
 Chương 5: Nêu ra ưu nhược điểm của hệ thống và hướng phát triển cho
đề tài

8

EBOOKBKMT.COM

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài
 Ứng dụng RFID trong lĩnh vực an ninh
 Ứng dụng RFID trong lĩnh vực thư viện
 Ứng dụng RFID trong quản lý và bảo quản tài sản
 Ứng dụng RFID trong y tế, giáo dục, vui chơi giải trí
2.2. Các khái niệm lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu
2.2.1. Khái niệm RFID
RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ xác nhận dữ liệu đối
tượng bằng sóng vơ tuyến để nhận dạng, theo dõi và lưu thông tin trong một thẻ
(Tag). Reader quét dữ liệu thẻ và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu
của thẻ.
Kỹ thuật RFID có liên quan đến hệ thống không dây cho phép một thiết bị đọc
thông tin được chứa trong một chip không tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa
mà không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc yêu cầu một sự nhìn thấy
giữa hai cái. Nó cho ta phương pháp truyền và nhận dữ liệu từ một điểm đến
điểm khác.
Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay hệ thống RFID bị động làm việc như
sau: một RFID reader truyền một tín hiệu tần số vơ tuyến điện từ qua antenna
của nó đến một con chip khơng tiếp xúc. Reader nhận thơng tin trở lại từ chip và
gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thơng tin tìm được từ con chip.
Các con chip khơng tiếp xúc, khơng tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử
dụng năng lượng chúng nhận từ tín hiệu được gửi bởi một reader.
Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vơ tuyến để
truyền dữ liệu từ các thẻ đến các reader.Thẻ có thể được đính kèm hoặc gắn vào
đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc pallet.

2.2.2. Hệ thống RFID

9


EBOOKBKMT.COM

Hệ thống RFID liên hệ rất gần với thẻ thông minh.Cũng như hệ thống thẻ
thông minh, dữ liệu được lưu trữ trên thiết bị mang dữ liệu điện tử là bộ phát
đáp.Tuy nhiên, không giống như thẻ thông minh, năng lượng cung cấp cho thiết
bị mang dữ liệu và cho việc trao đổi dữ liệu giữa nó và đầu đọc/phát tín hiệu
khơng dựa trên sự tiếp xúc điện mà thay và đó là sử dụng từ tính và trường điện
từ.
Trong một hệ thống RFID cơ bản, đầu tiên, các thẻ sẽ được tuần tự gắn vào
tất cả các danh mục cần theo dõi. Các thẻ RFID này được thiết kế bằng một
bảng vi mạch nhỏ xíu, đơi khi cịn được gọi là một mạch tích hợp (IC) và được
kết nối với một ăng-ten. Ứng dụng của hệ thống RFID trên hàng loạt các loại
thẻ trong đời sống như: như thẻ bảo vệ, thẻ nhân viên, nhãn mác, thẻ kiểm soát
hàng hóa, tài sản cơng nghiệp… Bảng vi mạch này có chứa bộ nhớ để lưu mã
của sản phẩm điện tử (EPC) và các biến thông tin khác để người sử dụng RFID
có thể đọc, theo dõi bất cứ khi nào và bất cứ nơi đâu.
Các thành phần của hệ thống RFID:
Các thành phần chính trong hệ thống RFID là thẻ, reader và cơ sở dữ liệu.
Một hệ thống RFID toàn diện bao gồm bốm thành phần:
- Thẻ RFID (RFID Tag, Transponder - bộ phát đáp) được lập trình điện tử với
thông tin duy nhất.
- Các reader (đầu đọc) hoặc sensor (cái cảm biến) để truy vấn các thẻ.
- Antenna thu, phát sóng vơ tuyến.
- Host computer - server, nơi mà máy chủ và hệ thống phần mềm giao diện
với hệ thống được tải. Nó cũng có thể phân phối phần mềm trong các reader

và cảm biến. Cơ sở hạ tầng truyền thơng: là thành phần bắt buộc, nó là một
tập gồm cả hai mạng có dây và khơng dây và các bộ phận kết nối tuần tự
đểkết nối các thành phần đã liệt kê ở trên với nhau để chúng truyền với nhau
hiệu quả.
2.2.3. Thẻ RFID

10


EBOOKBKMT.COM

Thẻ RFID (bộ phát đáp - transpoder), thiết bị lưu trữ dữ liệu thực tế của một
hệ thống RFID, thường bao gồm một phần tử kết nối (Coupling element) và một
vi chíp điện tử.

Hình 2.1: Cấu tạo thẻ thụ động
Thẻ gồm có 2 phần chính:
- Chip: lưu trữ một số thứ tự duy nhất hoặc thông tin khác dựa trên loại thẻ:
read-only, read-write, hoặc write-once-read-many.
- Antenna được gắn với vi mạch truyền thông tin từ chip đến reader. Antenna
càng lớn cho biết phạm vi đọc càng xa.
Các thẻ RFID được phân loại dựa trên việc thẻ có chứa một cung cấp nguồn
gắn bên trong hay là được cung cấp bởi thiết bị chuyên dụng:
+ Thụ động (Passive)
+ Tích cực (Active)
+ Bán tíc cực (Semi-active, cịn gọi bán thụ động - semi-passive)
Thẻ thụ động:
Loại thẻ này khơng có nguồn bên trong (on-board), sử dụng nguồn nhận được
từ reader để tự tiếp sinh lực hoạt động và truyền dữ liệu được lưu trữ trong nó
cho reader. Thẻ thụ động có cấu trúc đơn giản và khơng có các thành phần động.

Thẻ như thế có một thời gian sống dài và thường có sức chịu đựng với điều kiện
môi trường khắc nghiệt.Đối với loại thẻ này, khi thẻ và reader truyền thông với
nhau thì reader ln truyền trước rồi mới đến thẻ.Cho nên bắt buộc phải có
reader để thẻ có thể truyền dữ liệu của nó.
11


EBOOKBKMT.COM

Thẻ thụ động được đọc ở khoảng cách từ 11cm ở trường gần (ISO 14443), đến
10m ở trường xa (ISO 18000-6), và có thể lên đến 183m khi kết hợp với ma
trận.
Thẻ thụ động nhỏ hơn và cũng rẻ hơn thẻ tích cực hoặc bán tích cực.
Các thẻ thụ động có thể thực thi ở tần số low, high, ultrahigh, hoặc microwave
Thẻ thụ động bao gồm những thành phần chính sau:
+ Vi mạch (microchip).
+ Antenna.
Thẻ tích cực:

Hình 2.2: Cấu tạo thẻ tích cực
Thẻ tích cực có một nguồn năng lượng bên trong (chẳng hạn một bộ pin, hoặc
có thể là những nguồn năng lượng khác như sử dụng nguồn năng lượng mặt trời)
và điện tử học để thực thi những nhiệm vụ chuyên dụng.Thẻ tích cực sử dụng
nguồn năng lượng bên trong để truyền dữ liệu cho reader.Nó khơng cần nguồn
năng lượng từ reader để truyền dữ liệu. Điện tử học bên trong gồm bộ vi mạch,
cảm biến và các cổng vào/ra được cấp nguồn bởi nguồn năng lượng bên trong
nó.
Đối với loại thẻ này, trong q trình truyền giữa thẻ và reader, thẻ ln truyền
trước, rồi mới đến reader.Vì sự hiện diện của reader không cần thiết cho việc
truyền dữ liệu nên thẻ tích cực có thể phát dữ liệu của nó cho những vùng lân

12


EBOOKBKMT.COM

cận nó thậm chí trong cả trường hợp reader khơng có ở nơi đó.
Khoảng cách đọc của thẻ tích cực là 100 feet (xấp xỉ 30,5 m) hoặc hơn nữa khi
máy phát tích cực của loại thẻ này được dùng đến.
Thẻ tích cực bao gồm 4 thành phần chính sau:
+ Vi mạch: Kích cỡ và khả năng làm việc vi mạch thường lớn hơn vi mạch
trong thẻ thụ động.
+ Antenna: có thể truyền tín hiệu của thẻ và nhận tín hiệu reader. Đối với thẻ
bán tích cực, gồm một hoặc nhiều mảnh kim loại như đồng, tương tự như thẻ thụ
động.
+ Cung cấp nguồn bên trong.
+ Điện tử học bên trong
Thẻ bán tích cực:

Hình 2.3: Cấu tạo thẻ bán tích cực
Thẻ bán tích cực có một nguồn năng lượng bên trong (chẳng hạn là bộ pin) và
điện tử học bên trong để thực thi những nhiệm vụ chuyên dụng.Nguồn bên trong
cung cấp sinh lực cho thẻ hoạt động.Tuy nhiên trong q trình truyền dữ liệu,
thẻ bán tích cực sử dụng nguồn từ reader. Thẻ bán tích cực được gọi là thẻ có hỗ
trợ pin (battery-assisted tag).
Đối với loại thẻ này, trong quá trình truyền giữa thẻ và reader thì reader luôn
truyền trước rồi đến thẻ.Tại sao sử dụng thẻ bán tích cực mà khơng sử dụng thẻ
thụ động?Bởi vì thẻ bán tích cực khơng sử dụng tín hiệu của reader như thẻ thụ
động, nó tự kích động, nó có thể đọc ở khoảng cách xa hơn thẻ thụ động.Bởi vì
13

EBOOKBKMT.COM

không cần thời gian tiếp sinh lực cho thẻ bán tích cực, thẻ có thể nằm trong
phạm vi đọc của reader ít hơn thời gian đọc quy định (khơng giống như thẻ thụ
động).Vì vậy nếu đối tượng được gắn thẻ đang di chuyển ở tốc độ cao, dữ liệu
thẻ có thể vẫn được đọc nếu sử dụng thẻ bán tích cực.Thẻ bán tích cực cũng cho
phép đọc tốt hơn ngay cả khi gắn thẻ bằng những vật liệu chắn tần số vơ tuyến
(RF-opaque và RF-absorbent).Sự có mặt của những vật liệu này có thể ngăn
khơng cho thẻ thụ động hoạt động đúng dẫn đến việc truyền dữ liệu không thành
công.Tuy nhiên, đây khơng phải là vấn đề khó khăn đối với thẻ bán tích cực.
Phạm vi đọc của thẻ bán tích cực có thể lên đến 100 feet (xấp xỉ 30,5m) với
điều kiện lý tưởng.
Việc phân loại tiếp theo dựa trên khả năng hỗ trợ ghi chép dữ liệu:
+ Chỉ đọc (RO)
+ Ghi một lần, đọc nhiều lần (WORM)
+ Đọc - Ghi (RW)
2.2.4. Reader
Một reader điển hình chứa một module tần số vô tuyến (máy phát và máy thu)
là một đơn vị điều khiển và là phần tử kết nối đến bộ phát đáp. Ngồi ra các
reader cịn được gắn với một giao diện bổ sung (RS232, RS485…) để chúng có
thể chuyển tiếp dữ liệu đọc được đến một hệ thống khác (PC, hệ thống điều
khiển robot…).
Reader RFID được gọi là vật tra hỏi (interrogator), là một thiết bị đọc và ghi
dữ liệu các thẻ RFID tương thích.Hoạt động ghi dữ liệu lên thẻ bằng reader được
gọi là tạo thẻ.Quá trình tạo thẻ và kết hợp thẻ với một đối tượng được gọi là đưa
thẻ vào hoạt động (commissioning the tag).
Reader là hệ thần kinh trung ương của toàn hệ thống, phần cứng RFID thiết
lập việc truyền với thành phần này và điều khiển nó, là thao tác quan trọng nhất
của bất kỳ thực thể nào muốn liên kết với thực thể phần cứng này.

14


EBOOKBKMT.COM

Hình 2.4: Sơ đồ khối của reader
Các thành phần chính của reader bao gồm:
- Máy phát (Transmitter)
- Máy thu (Receiver)
- Vi mạch (Microprocessor)
- Bộ nhớ
- Kênh vào/ra đối với các cảm biến, cơ cấu truyền động đầu từ, bảng tín
hiệu điện báo bên ngồi (mặc dù nói đúng ra đây là những thành phần không bắt
buộc, chúng hầu như luôn được cung cấp với một reader thương mại).
- Mạch điều khiển (có thể nó được đặt ở bên ngồi)
- Giao diện truyền thông
- Nguồn năng lượng
Cơ chế truyền giữa thẻ và reader:
Tùy thuộc vào loại thẻ, việc truyền giữa reader và thẻ có thể theo một trong
những cách sau đây:
+ Modulated backscatter.
+ Kiểu máy phát (transmitter type).
Trước khi nghiên cứu sâu vào loại truyền thông, ta phải hiểu được khái niệm
near field và far field.
Phạm vi giữa antenna của reader và một bước sóng của sóng RF được phát
bởi antenna được gọi là near field. Phạm vi ngồi bước sóng của sóng RF đã
phát từ antenna của reader được gọi là far field. Các hệ thống RFID thụ động
hoạt động ở băng tần LF và HF sử dụng việc truyền thông near field trong khi
15

EBOOKBKMT.COM

trong băng tần UHF và sóng vi ba sử dụng far field. Cường độ tín hiệu trong
truyền thơng near field yếu đi lập phương khoảng cách từ antenna của reader.
Trong far field, nó giảm đi bình phương khoảng cách từ antenna của reader.
Cho nên truyền thông far field được kết hợp với phạm vi đọc dài hơn truyền
thông near field.
Tiếp theo so sánh việc đọc thẻ và ghi thẻ. Việc ghi thẻ mất nhiều thời gian
hơn việc đọc thẻ trong cùng điều kiện vì hoạt động ghi gồm nhiều bước, bao
gồm việc xác minh ban đầu, xóa dữ liệu cịn tồn tại trên thẻ, ghi dữ liệu mới lên
thẻ, và giai đoạn xác minh lần cuối. Thêm nữa là dữ liệu được ghi trên thẻ theo
khối bằng nhiều bước.
Vì vậy việc ghi thẻ có thể mất cả trăm giây mới hồn thành cùng với việc tăng
kích thước dữ liệu. Ngược lại, có một số thẻ có thể được đọc trong khoảng thời
gian này với cùng reader.Việc ghi thẻ là một quá trình dễ bị ảnh hưởng cần đặt
thẻ gần antenna của reader hơn khoảng cách đọc tương ứng. Việc đặt gần nhằm
cho phép antenna của thẻ có thể nhận được đủ năng lượng từ tín hiệu antenna
của reader để cấp nguồn cho vi mạch của nó giúp nó có thể thực thi các lệnh ghi.
Nhu cầu năng lượng đối với quá trình ghi thường cao hơn quá trình đọc.
Giao diện truyền thông:
Thành phần giao diện truyền thông cung cấp các lệnh truyền đến reader, nó
cho phép tương tác với các thực thể bên ngoài qua mạch điều khiển, để truyền
dữ liệu của nó, nhận lệnh và gửi lại đáp ứng.Thành phần giao diện này cũng có
thể xem là một phần của mạch điều khiển hoặc là phương tiện truyền giữa mạch
điều khiển và các thực thể bên ngoài.Thực thể này có những đặc điểm quan
trọng cần xem nó như một thành phần độc lập.Reader có thể có một giao diện
tuần tự.Giao diện tuần tự là loại giao diện phổ biến nhất nhưng các reader thế hệ
sau sẽ được phát triển giao diện mạng thành một tính năng chuẩn.Các reader

phức tạp có các tính năng như tự phát hiện bằng chương trình ứng dụng, có gắn
các Web server cho phép reader nhận lệnh và trình bày kết quả dùng một trình
duyệt Web chuẩn.
16


EBOOKBKMT.COM

2.3.Các linh kiện sử dụng trong đề tài
2.3.1. Arduino Uno
Arduino là mot boàrd màch vi xử lý, nhàm xàý dửng càc ửng dung tửơng tàc
vơi nhàu hoàc vơi moi trửơng đửơc thuàn lơi hơn. Phà! n cửng bào go! m mot
boàrd màch nguo! n mơ đửơc thiế# t kế# trến nế! n tàng vi xử lý AVR Atmếl 8bit,
hoàc ARM Atmếl 32-bit. Nhử-ng Modếl hiến tài đửơc tràng bi go! m 1 co/ ng
giào tiế# p USB, 6 chàn đà! u vào ànàlog, 14 chàn I/O ký- thuàt so# tửơng thích
vơi nhiế! u bồrd mơ rong khàc nhàu.
Đửơc giơi thiếu vào nàm 2005, Nhử-ng nhà thiế# t kế# cuà Arduino co# gà> ng
màng đế# n mot phửơng thửc dế? dàng, khong to# n kếm cho nhử-ng ngửơi ýếu
thích, sinh viến và giơi chuýến nghiếp đế/ tào rà nhử-ng thiế# t bi co khà nàng
tửơng tàc vơi moi trửơng thong quà càc càm biế# n và càc cơ cà# u chà# p hành.
Nhử-ng ví du pho/ biế# n cho nhử-ng ngửơi ýếu thích mơi bà> t đà! u bào go! m càc
robot đơn giàn, điế! u khiế/ n nhiết đo và phàt hiến chuýế/ n đong. Đi cung vơi
no là mot moi trửơng phàt triế/ n tích hơp (IDE) chàý trến càc màý tính cà
nhàn thong thửơng và cho phếp ngửơi dung viế# t càc chửơng trính cho
Aduino bàng ngon ngử- C hồc C++.

Hình 2.5: Arduino Uno

17

EBOOKBKMT.COM

Hình 2.6: Các cổng vào/ra
Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu.Chúng
chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA.
Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển
ATmega328 (mặc định thì các điện trở này khơng được kết nối).
Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:
 Chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận
(receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết
bị khác thông qua 2 chân này.
 Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM
với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 2 8-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng
hàm analogWrite(). Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được
điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và
5V như những chân khác.
 Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngồi
các chức năng thơng thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu
bằng giao thức SPI với các thiết bị khác.
 LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi
bấm nút Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối
với chân số 13. Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.
 Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín
hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với
18


EBOOKBKMT.COM

chân AREF trên board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử
dụng các chân analog. Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì
bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V →
2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.
 Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao
tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác.
 Các chân năng lượng
 GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO.
Khi bạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì
những chân này phải được nối với nhau.
 5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là
500mA.
 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là
50mA.
 Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn
nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với
chân GND.
 IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có
thể được đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó ln là 5V. Mặc dù vậy bạn
không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng
của nó khơng phải là cấp nguồn.
 RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương
đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.
2.3.1.1. Các thông số
Thông số
Vi điều khiển
Điện áp hoạt động
Tần số hoạt động
Dòng tiêu thụ
Điện áp vào khuyên dùng

Giá trị
ATmega328 họ 8bit
5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
16 MHz
khoảng 30mA
7-12V DC
19