HỆ THỐNG KHÓA cửa THÔNG MINH DÙNG RFID và SMS sử DỤNG PIC (có code và layout)

ĐỒ ÁN 2

HỆ THỐNG KHÓA CỬA THÔNG MINH
DÙNG RFID VÀ SMS SỬ DỤNG PIC


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..............................................................................................III
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT......................................................................................III
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI..............................................................................................................1
THIẾT KẾ.................................................................................................................................2
THI CÔNG..............................................................................................................................11
KẾT LUẬN.............................................................................................................................12
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................14
PHỤ LỤC A.............................................................................................................................15


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PIC: Programmable Interface Controller.
RFID: Radio Frequency Identification.
SMS: Short Message Services.


ĐỒ ÁN 2
Trang 1/23

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Mục đích của đề tài
Nền công nghệ tự động hóa nhận dạng đang trở nên phổ biến. Công nghệ nhận dạng

giúp chúng ta biết được các thông tin về đối tượng như là con người, tài sản,...
Ngày nay các công nghệ mới đều hướng đến sự tiện lợi đặc biệt là khả năng không
dây, hệ thống quét thẻ từ là một ví dụ điển hình. Ở Việt Nam, nhu cầu dùng các hệ
thống quét thẻ từ RFID ngày càng nhiều. Một trong những đề tài hướng đến sự tiện
dụng này là hệ thống khóa cửa sử dụng RFID kết hợp SMS.
Đề tài này tuy không mới nhưng em hy vọng có thể đóng góp vào việc nhận dạng.
1.2 Yêu cầu đề tài
• Tự thiết kế mạch nguồn, không dùng adapter.
• Thiết kế và thi công hệ thống khóa cửa có các chức năng sau:
-

Thẻ RFID đóng mở cửa.

-

Báo log của khóa cửa tới tin nhắn SMS cho chủ nhà.

-

Sử dụng PIC và module SIM.

Với mục đích giới thiệu về công nghệ nhận dạng này đồ án “Hệ thống khóa cửa
thông minh dùng RFID và SMS” sẽ giúp mọi người hiểu rõ hơn. Đồ án này bao
gồm :
Chương 2: THIẾT KẾ
Chương 3: THI CÔNG
Chương 4: KẾT LUẬN

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS

ĐỒ ÁN 2
Trang 2/23

THIẾT KẾ
1.3 Thiết kế hệ thống
1.3.1 Sơ đồ khối hệ thống

HÌNH 2- : SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG

Khối nguồn
Cấp từ lưới điện gia đình 220V AC, đi qua biến áp để hạ xuống 12V AC, tiếp theo
đi qua diode cầu chỉnh lưu thành 12V DC, qua tụ lọc để điện áp DC phẳng, sau đó
cho qua con IC LM2596 để được đầu ra áp 5V, dòng 2 A để đủ dòng cung cấp cho
module SIM 900A hoạt động.
Ngoài ra, khối nguồn còn sử dụng IC LM1117 để được áp đầu ra 3.3V để phục vụ
bộ đọc thẻ từ RFID sau khi đi qua IC 7805.
Khối điều khiển

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 3/23

Trong khối này sử dụng pic 16F877A. Khối này có nhiệm vụ nhận mã thẻ từ bộ
quét thẻ RFID RC522, kiểm tra mã thẻ có hợp lệ hay không. Nếu hợp lệ thì sẽ điều
khiển động cơ mở cửa, còn nếu không hợp lệ thì sẽ gửi tin nhắn SMS thông qua
module SIM 900A cho chủ nhà biết có người đang đột nhập.
Trong khối này còn có khối thạch anh dùng để cung cấp xung dao động, tụ gốm lọc

nhiễu.
Khối thẻ từ RFID
Khối này có nhiệm vụ nhận mã thẻ từ thẻ của người dùng quét khi muốn mở cửa và
gửi dữ liệu về khối điều khiển để xử lí.
Khối này nhận nguồn vô là 3.3V từ IC LM1117 từ khối nguồn.
Khối hiển thị
Sử dụng port RD1 đến RD7.
Khối này có nhiệm vụ hiển thị mã thẻ khi người dùng quét thẻ ở khối thẻ từ RFID
RC522 và báo tình trạng của thẻ đó có hợp lệ hay là không hợp lệ.
Ngoài ra trong khối này còn có 1 con biến trở tinh chỉnh độ tương phản cho LCD.
Khối động cơ
Khối này để điều khiển động cơ để mở cửa, bao gồm opto cách ly, transistor, diode,
relay.
Khối module SIM
Khối này nhận lệnh từ khối điều khiển, gửi dữ liệu tin nhắn cho chủ nhà thông qua
hai chân RX và TX.
Khối điện thoại
Nhận tin nhắn từ module SIM.

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 4/23

1.4 Thiết kế chi tiết
1.4.1 Sơ đồ chi tiết

HÌNH 2- : SƠ ĐỒ CHI TIẾT

1.4.2 Nguyên lí hoạt động
Khi cấp điện áp xoay chiều 220V từ lưới điện gia đình, dùng biến áp biến đổi xuống
12VAC, cho đi qua cầu diode để được 12 VDC, dùng IC LM2596 để được đầu ra
5V, 2A. Vì trong mạch có sử dụng module SIM 900A nên phải dùng LM2596 để thu
được dòng ra 2A.
Mỗi thẻ từ sẽ có một ID riêng, khi người dùng quét thẻ từ vào bộ đọc thẻ thì dữ liệu
sẽ được chuyển đến PIC 16F877A, lúc này PIC 16F877A sẽ kiểm tra xem mã thẻ có

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 5/23

hợp lệ hay không. Nếu mã thẻ hợp lệ sẽ điều khiển động cơ mở cửa và gửi tin nhắn
cho chủ nhà là đã mở cửa, còn nếu không hợp lệ thì không mở cửa và gửi tin nhắn
cho chủ nhà là có người đột nhập thông qua module SIM 900A.
Ngoài ra, lúc quét thẻ vào bộ đọc thẻ thì trên LCD sẽ hiển thị mã thẻ và sẽ báo tình
trạng mã thẻ đó có hợp lệ hay chưa hợp lệ.
1.4.3 Linh kiện chính

HÌNH 2- : LINH KIỆN CHÍNH TRONG MẠCH

1.5 Tìm hiểu linh kiện chính

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 6/23

LM2596

HÌNH 2- : SƠ ĐỒ CHÂN LM2596

LM 2596 là IC ổn áp dạng xung, cho điện áp đầu ra có thể lên tới 37V, dòng đầu ra
đạt 3A.
IC LM2596 gồm có 5 chân
Chân 1: Vin
Chân 2: Vout
Chân 3: GND
Chân 4: feedback (chân phản hồi điện áp)
Chân 5: on/off (chân bật tắt mức logic)

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 7/23

LM 1117

HÌNH 2- : SƠ ĐỒ CHÂN LM1117

LM 1117 là Ic chuyên dụng để ổn định điện áp tuyến tính với sự sụt áp thấp, điện áp
đầu ra là 3.3V, dòng đầu ra 1A.
IC LM1117 gồm có 3 chân:
Chân 1: GND
Chân 2: Output
Chân 3: Input

PIC 16F877A

HÌNH 2- : SƠ ĐỒ CHÂN PIC 16F877A

PIC 16F877A có độ dài lệnh 14 bit.
Chân 11, 12, 31,32 dùng để cấp nguồn cho PIC hoạt động .

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 8/23

Số port I/O là 5 với 33 chân I/O, 8 kênh chuyển đổi A/D.
Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển 16F877A gồm bộ nhớ chương trình (program
memory) và bộ nhớ dữ liệu (data memory).
RFID RC522

HÌNH 2- : SƠ ĐỒ CHÂN RFID RC522

Bộ quét thẻ từ được cấu tạo gồm hai thành phần chính: thiết bị đọc( reader), thiết bị
phát mã RFID(tag).
Thiết bị đọc được gắn anten để thu phát sóng điện từ, thiết bị phát mã RFID (tag)
được gắn với vật cần nhận dạng.
Mỗi thẻ có một mã riêng.
Module SIM 900A

HÌNH 2- : SƠ ĐỒ CHÂN MODULE SIM 900A

Chân TX của module sim sẽ nối với chân RX của con PIC

Chân RX của module sim sẽ nối với chân TX của con PIC

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 9/23

Một số tập lệnh của module sim
Lệnh:

AT+CMGF=1<CR><LF>

Mô tả : Lệnh đưa SMS về chế độ Text , phải có lệnh này mới gửi nhận tin nhắn
dạng Text
Lệnh:

AT+CMGS=”Số_điện _thoại”<CR><LF>

Đợi đến khi có ký tự ‘>’ được gửi về thì đánh nối dung tin nhắn
Gửi mã Ctrl+Z hay 0x1A để kết thúc nội dung và gửi tin nhắn
Mô tả : Lệnh gửi tin nhắn
Lệnh:

AT+CMGR=x<CR><LF>

x là địa chỉ tin nhắn cần đọc
Mô tả : Đọc một nhắn vừa gửi đến, lệnh được trả về nội dung tin nhắn, thông tin
người gửi, thời gian gửi
Lệnh:

AT+CMGDA="DEL ALL"<CR><LF>

Mô tả : Xóa toàn bộ tin nhắn trong các hộp thư
Lệnh:

AT+CNMI=2,2<CR><LF>

Mô tả :Hiển thị nội dung tin nhắn ngay khi có tin nhắn đến.
LCD 16x2

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 10/23

HÌNH 2- : SƠ ĐỒ CHÂN LCD 16X2

Về cấu tạo, LCD có 14 chân và 2 chân A,K
Chân A là anode, chân K là cathode
Trong 14 chân của LCD gồm có:
8 chân dữ liệu D0-D7.
3 chân điều khiển E, RS, R/W.

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 11/23

THI CÔNG
1.6 Mạch thực tế

HÌNH 3- : MẠCH NGUỒN

HÌNH 3- : MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 12/23

HÌNH 3- : MẠCH CHÍNH

KẾT LUẬN
1.7 Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm:
 Chi phí thấp.
 Tính bảo mật cao.
Khuyết điểm:
 Sóng RFID và muodule sim 900A đôi lúc còn yếu.
 Chưa có tính thẩm mĩ.
1.8 Hướng phát triển
Với tính bảo mật cao nên có thể áp dụng vào việc quản lí nhân sự ở các công ty,
trường học, cơ quan, bệnh viện, bãi giữ xe….
Hiện nay tại trường ĐH Tôn Đức Thắng đã áp dụng kích hoạt thẻ sinh viên với thẻ
giữ xe.

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 13/23

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 14/23

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
Giáo trình Vi xử lí PIC 16F877A- Nguyễn Đình Phú.
Tiếng Anh:
Datasheet PIC 16F877A
Datasheet RFID RC522
Datasheet LM 2596
Datasheet LM 1117
Datasheet module sim 900A

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 15/23

PHỤ LỤC A
Code

#include <16F877A.h>
#device ADC=10
#FUSES HS//su dung thach anh ngoai
#FUSES PROTECT//khoa code lai, khong cho nguoi khac doc code tu chip
#FUSES CPD
#FUSES NOWDT

//No Watch Dog Timer

#FUSES NOBROWNOUT
#FUSES NOLVP

//No brownout reset
//No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18)

used for I/O
#use delay(crystal=4M)
#include <lcd.h>
#use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,bits=8)//cau hinh uart
//khai bao ket noi nut nhan
#define DUNG_THE
#define SAI_THE

input(PIN_B0)
input(PIN_B1)

//khai bao ket noi dong co mo cua
#define MO_CUA
#define DONG_CUA

output_bit(PIN_B2,1)
output_bit(PIN_B2,0)

#define MFRC522_CS PIN_E2
#define MFRC522_SCK PIN_C3
#define MFRC522_SI PIN_C4
#define MFRC522_SO PIN_C5
#define MFRC522_RST PIN_E0
#include <Built_in.h> //thu vien giao tiep RC522
void main(void)
{

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 16/23

//khai bao bien cuc bo
char i;
char UID[6];
unsigned int TagType;
char MaTheQuet[5];
char MaThe_1[5]={21,18,22,83,66};//thay ma the 1 o day
char MaThe_2[5]={23,135,58,213,127};//thay ma the 2 o day
char HopLe=0;
DONG_CUA;
_CaiDatLCD();
_CaiDatNgat();
MFRC522_Init();//khoi dong ket noi RFID RC522

_CatDatSim(7);//thoi gian cho la 11 giay
//! if(_KiemTraThe(MaThe_1,UID)==1)
//! {
//!

//HopLe=1;

//! }
while(1)//vong lap vo han
{
lcd_gotoxy(1,1);
printf(lcd_putc,"KHOA CUA RFID ");
//!

if(DUNG_THE==0)

//!

{

//!

while(DUNG_THE==0);//chong doi phim nhan

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 17/23

//!
//!

lcd_gotoxy(1,2);

//!

printf(lcd_putc,"MA THE DUNG

");

//!
//!

MO_CUA;

//!

_Delay100ms(30);//sau ba giay thi tu dong cua lai

//!

DONG_CUA;

//!

_Xoa();

//!

}

//!
//!

if(SAI_THE==0)

//!

{

//!

while(SAI_THE==0);

//!

lcd_gotoxy(1,2);

//!

printf(lcd_putc,"MA THE SAI

");

//!
//!

_GuiTinNhan(SoDienThoai,Content);

//!

_Delay100ms(50);

//!

_Xoa();

//!

}

if (MFRC522_isCard (&TagType)) //kiem tra neu co the
{
if(MFRC522_ReadCardSerial (&UID)) //lay ma the
{
_Xoa();
lcd_gotoxy(1,1);
for(i=0;i<=4;i++)

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 18/23

{
printf(lcd_putc,"%x",UID[i]);//x la ma hex
MaTheQuet[i]=UID[i];
}

if(_KiemTraThe(MaThe_1,MaTheQuet)==1)
{
HopLe=1;
}
else if(_KiemTraThe(MaThe_2,MaTheQuet)==1)
{
HopLe=2;
}
else
{
HopLe=0;
}
}
MFRC522_Halt() ; //ket thuc qua trinh quet the de chuan bi qua trinh doc
the moi
if(HopLe==1)
{
lcd_gotoxy(1,2);
printf(lcd_putc,"MA THE DUNG

");

sprintf(Content,"P.ANH VUA VO NHA!");
_GuiTinNhan(SoDienThoai,Content);
_Delay100ms(50);

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2

Trang 19/23

MO_CUA;
_Delay100ms(30);//sau ba giay thi tu dong cua lai
DONG_CUA;
_Xoa();
HopLe=0;
}
else if(HopLe==2)
{
lcd_gotoxy(1,2);
printf(lcd_putc,"MA THE DUNG

");

sprintf(Content,"NGUYEN VAN B VUA VO NHA!");
_GuiTinNhan(SoDienThoai,Content);
_Delay100ms(50);
MO_CUA;
_Delay100ms(30);//sau ba giay thi tu dong cua lai
DONG_CUA;
_Xoa();
HopLe=0;
}
else
{
sprintf(Content,"MA THE SAI!");
lcd_gotoxy(1,2);
printf(lcd_putc,"MA THE SAI

");

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 20/23

_GuiTinNhan(SoDienThoai,Content);
_Delay100ms(50);
_Xoa();
}
}
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//----------------------------------------------------------------------------void _CaiDatLCD(void)
{
lcd_init();//ham khoi dong ket noi LCD
lcd_putc('\f');//xoa man hinh LCD
}
char _KiemTraThe(char MaTheHeThong[], char MaThe[])
{
char i;
for(i=0;i<=4;i++)
{
if(MaTheHeThong[i]!=MaThe[i])
{
return 0;//khac ma the
}
}

return 1;//ma the dung
}

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 21/23

void _Delay100ms(int16 time)
{
while(time>0)
{
time=time-1;
delay_ms(100);//tao tre 0.1s
}
}
void _CaiDatNgat(void)
{
enable_interrupts(INT_RDA); //cho phep ngat uart - ngat nhan du lieu tu sim900a
enable_interrupts(GLOBAL); //cho phep tat ca cac loai ngat hoat dong
}
void _CatDatSim(int16 Time)
{
char i, Dot[]="................";
printf("AT+CMGD=1,4\r\n");//xoa tin nhan
delay_ms(500);
lcd_gotoxy(1,1);
printf(lcd_putc,"DANG KHOI DONG");
for(i=0;i<=15;i++)

{
lcd_gotoxy(i+1,2);
lcd_putc(Dot[i]);//gui tung dau cham len man hinh LCD

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS


ĐỒ ÁN 2
Trang 22/23

_Delay100ms(Time);
}
lcd_gotoxy(1,1);
lcd_putc('\f');
}
void _GuiTinNhan(signed char SoDienThoai[],char Content[])
{
if(SoDienThoai[10]=='"')//kiem tra xem so dien thoai vua nhan la 10 so hay 11 so
{
printf("AT+CMGS=\"%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c\"\r\n",SoDienThoai[0],
SoDienThoai[1],SoDienThoai[2],SoDienThoai[3],SoDienThoai[4],
SoDienThoai[5],SoDienThoai[6],SoDienThoai[7],SoDienThoai[8],
SoDienThoai[9]);
}
else
{
printf("AT+CMGS=\"%c%c%c%c%c%c%c%c%c%c
%c\"\r\n",SoDienThoai[0],
SoDienThoai[1],SoDienThoai[2],SoDienThoai[3],SoDienThoai[4],
SoDienThoai[5],SoDienThoai[6],SoDienThoai[7],SoDienThoai[8],

SoDienThoai[9],SoDienThoai[10]);
}
delay_ms(500);
printf("%s",Content);
delay_ms(500);
putc(26);
delay_ms(500);
}

Hệ thống khóa cửa thông dùng RFID và SMS