NGHIÊN cứu và THIẾT kế TRẠM THU PHÍ tự ĐỘNG kết hợp cân điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG Á
KHOA CNKT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Đề tài:

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ TRẠM THU PHÍ TỰ ĐỘNG KẾT
HỢP CÂN ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐÀ NẴNG – 04/2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG Á
KHOA CNKT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
-----------------------------

GVHD: LÊ VIẾT VĨNH

ĐỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ TRẠM THU PHÍ TỰ ĐỘNG KẾT
HỢP CÂN ĐIỆN TỬ

CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐÀ NẴNG - 04/2016

LỜI NÓI ĐẦU
Nhóm thực hiện đề tài xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy cô
trong khoa Điện – Điện Tử, nhất là quý Thầy cô thuộc bộ môn Điện Tử đã giảng dạy
và truyền đạt kiến thức chuyên ngành cho nhóm thực hiện đề tài trong thời gian vừa
qua.
Đặc biệt nhóm thực hiện xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy Lê Viết Vĩnh vì
sự tận tình hướng dẫn giúp đỡ cũng như đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất giúp
nhóm có thể thực hiện và hoàn thành tốt đề tài này.
Nhóm thực hiện đề tài cũng không quên cảm ơn các bạn trong lớp đã trao đổi,
góp ý để nhóm thực hiện hoàn thành đề tài này một cách tốt đẹp và đúng thời gian.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng và nỗ lực thực hiện, nhưng do kiến thức cũng như
khả năng bản thân còn nhiều hạn chế nên trong quá trình thực hiện đề tài không thể
tránh khỏi những sai phạm, thiếu sót…Rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn từ nơi
quý thầy cô và các bạn sinh viên.
Xin chân thành cảm ơn!
Nhóm thực hiện đề tài

TÓM TẮT
Ngày nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vi điều khiển AVR và vi
điều khiển PIC ngày càng thông dụng và hoàn thiện hơn , nhưng có thể nói sự xuất
hiện của Arduino vào năm 2005 tại Italia đã mở ra một hướng đi mới cho vi điều
khiển. Sự xuất hiện của Arduino đã hỗ trợ cho con người rất nhiều trong lập trình và
thiết kế, nhất là đối với những người bắt đầu tìm tòi về vi điều khiển mà không có quá
nhiều kiến thức, hiểu biết sâu sắc về vật lý và điện tử . Phần cứng của thiết bị đã được
tích hợp nhiều chức năng cơ bản và là mã nguồn mở. Ngôn ngữ lập trình trên nền Java


lại vô cùng dễ sử dụng tương thích với ngôn ngữ C và hệ thư viện rất phong phú và

được chia sẻ miễn phí. Chính vì những lý do như vậy nên Arduino hiện đang dần phổ
biến và được phát triển ngày càng mạnh mẽ trên toàn thế giới.
Có nhiều công nghệ mới ra đời và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Trong
đó, công nghệ RFID được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như thanh toán trong
siêu thị, thanh toán trong ngân hàng, sử dụng cho bãi giữ xe. Ngoài ra, công nghệ này
còn được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống.
Sự ra đời của thẻ RFID quả là một ý tưởng độc đáo. Thẻ RFID có thể thay thế
cho các mã vạch trên các sản phẩm có bán tại các siêu thị bán lẻ và thay thế công nghệ
tìm dấu vết bằng những máy phát radio nhỏ và không đắt tiền lắm. Thông tin có thể
được truyền qua những khoảng cách nhỏ mà không cần một tiếp xúc vật lý nào cả. Đó
là những gì mà RFID có thể mang tới.
Trên cơ sở kiến thức đã học trong môn học : Vi Điều Khiển – Vi Xử Lý , Ghép Nối
Điều Khiển Thiết Bị Ngoại Vi… cùng với những hiểu biết về các thiết bị điện tử,
chúng em đã quyết định thực hiện đề tài : “NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ TRẠM
THU PHÍ TỰ ĐỘNG KẾT HỢP CÂN ĐIỆN TỬ ” được thiết kế gồm có phần cứng
và phần mềm. Phần mềm được thiết kế bằng công cụ Microsoft Visual Basic 2010 giao
tiếp với phần cứng bằng Arduino mega 2560 kết nối với modul đọc thẻ từ RFID
RC522. Ứng dụng có thể thực hiện một số chức năng như phần cứng có thể nhận diện
thẻ RFID, từ đó quản lý xe trong bãi một cách dễ dàng có độ an toàn tuyệt đối thời
gian xử lý nhanh chóng, tránh được sự ùn tắc của các bãi giữ xe thông thường. Đề tài
này có tính thực tiễn cao vì vậy nếu như được nghiên cứu và phát triển thêm thì đề tài
có thể được ứng dụng ngoài thực tế trong tương lai.

MỤC LỤC



Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ HIỆN NAY
Ngày nay, khoa học công nghệ ngày càng phát triển, một trong những công
nghệ được đánh giá cao là công nghệ RFID. Chúng ngày càng phổ biến và được ứng
dụng trong nhiều lĩnh vực như quản lý đối tượng, nhân sự, quản lý hàng hóa bán lẻ
trong siêu thị, nghiên cứu động vật học, quản lý hàng hóa trong xí nghiệp, kho hàng...
Bên cạnh đó, công cụ lập trình Microsoft Visual Basic 2010 rất được ưa
chuộng cho việc lập trình trên máy tính, giao diện đẹp dễ sử dụng.
1.2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay trên quốc lộ nước ta có 60 trạm thu phí các loại.Trong đó 45 trạm do các
khu quản lý đường bộ trực thuộc cục đường bộ VIỆT NAM quản lý. 6 trạm do Cục ủy
quyền cho các cơ sở GTVT/GTCC quản lý, 2 trạm do UBND tỉnh quản lý và 9 trạm
do các doanh nghiệp BOT quản lý.Trong số đó có 14 trạm đã tự động hóa ở các khâu
thu phí và kiểm soát như ( 3 trạm trên QL5,3 trạm QL1,trạm cầu Mỹ Thuận, Trạm Cỏ
May, trạm trên QL13, 3 trạm trên QL10,trạm xa lộ Hà Nội, trạm cầu Cần Thơ )
Một thực trạng hiện nay là thiết bị các trạm thu phí ở mỗi nơi một kiểu, không có
tiêu chuẩn chung về thiết bị và công nghệ đẫn đến quy trình thu khác nhau gây phức
tạp cho công tác quản lý và không thuận tiện cho phương tiện qua lại, hơn nữa một số
không phù hợp với chế độ tài chính Việt Nam nên buộc các đơn vị sử dụng phải vận
dụng những biện pháp vận hành khác với thiết kế ban đầu đẫn đến hậu quả là hiệu quả
đầu tư thấp, khó kiểm soát được số thu thực tế,không hạn chế được số nhân công và
tiềm ẩn nhiều phát sinh tiêu cực.
Vì vậy việc xác định, lựa chọn các công nghệ phù hợp với điều kiện kinh tế việt
nam nhằm làm cơ sở cho việc xây dựng quy trình thu phí thuận tiện, an toàn và hiệu
quả cần phải được tiến hành ngay. Căn cứ vào đó triển khai việc thống nhất và đồng bộ
hóa thiết bị công nghệ cũng như quy trình thu trên toàn bộ mạng lưới trạm thu phí
quốc lộ,đặc biệt là tuyến đường quan trọng và tuyến đường đối ngoại, giúp cho thu phí
Việt Nam văn minh hiện đại. Ngoài ra còn tạo điều kiện đưa các ứng dụng công nghệ

mới vào thực tế hiện đại hóa công tác thu phí, cho phép ứng dụng phương thức thu
hiện đại, thuận tiện cho người sử dụng, bảo đảm an toàn giao thong, hỗ trợ quản lý tốt
tiền thu phí, chống thất thu và giảm nhân lực
Đề tài này có một số ưu điểm như:
Trang 1


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á



Giá thành, chi phí lắp đặt rẻ



Phần cứng sử dụng ARDUINO được hỗ trợ nhiều thư viện.



Phần mềm sử dụng công cụ Microsoft Visual Basic 2010 được Microsoft

hỗ trợ và ngôn ngữ Visual Basic được sử dụng phổ biến, nguồn tài liệu phong phú.
Vì vậy, nhóm thực hiện đề tài đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ TRẠM THU PHÍ TỰ ĐỘNG KẾT HỢP CÂN
ĐIỆN TỬ
1.3. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nhóm thực hiện đề tài đã chọn đồ án theo hướng NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ
TRẠM THU PHÍ TỰ ĐỘNG KẾT HỢP CÂN ĐIỆN TỬ để phát triển ứng dụng trong

thực tế.
1.4. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Sau khi được chấp nhận đề tài nghiên cứu của cô hướng dẫn, nhóm thực hiện
đề tài đã đặt ra mục tiêu nghiên cứu cụ thể như sau: tìm hiểu về nguyên tắc hoạt động
của công nghệ RFID trên module RC 522, biết cách thiết kế ứng dụng trên Microsoft
Visual Basic 2010 và phần cứng phải giao tiếp được với phần mềm thông qua
ARDUINO.
Do giới hạn về thời gian nghiên cứu cũng như kiến thức chuyên ngành nên
nhóm thực hiện đề tài chỉ tập trung nghiên cứu một số vấn đề chính xoay quanh đề tài
như: tìm hiểu và cài đặt các công cụ hỗ trợ lập trình ARDUINO và Visual Basic 2010,
xây dựng giao diện trên Microsoft Visual Basic 2010 đóng vai trò kết nối với phần
cứng thực hiện chức năng đọc thẻ RFID từ module đọc thẻ RC 522.
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chúng tôi khi thực hiện đề tài đã sử dụng các phương pháp để nghiên cứu đề
tài như sau:


Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết.



Phương pháp tham khảo tài liệu.



Phương pháp thực nghiệm.

Cụ thể:


Trang 2

Tìm hiểu Arduino phần cứng và tập lệnh


Đồ án tốt nghiệp


Đại Học Đông Á

Tìm hiểu phần cứng Arduino mega 2560. Viết chương trình điều khiển

bằng phần mềm của Arduino


Thiết kế phần cơ khí chế tạo



Lập trình và hoàn thiện mô hình Trạm thu phí kết hợp cân điện tử

1.6. TỔNG QUAN
Đề tài “NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ TRẠM THU PHÍ TỰ ĐỘNG KẾT HỢP
CÂN ĐIỆN TỬ ”
Bao gồm các phần chính:


Động cơ



Tìm hiểu về mạch Arduino mega 2560



Tìm hiểu phần mềm Arduino để viết chương trình .



Ý nghĩa đề tài:

Đề tài Nghiên cứu và thiết kế trạm thu phí tự động kết hợp cân điện tử bằng RFID là
một ứng dụng thực tế mà hiện nay đang phát triển mạnh mẽ, đa dạng và sinh động, nó
được ứng dụng nhiều trong cuộc sống nhằm giảm bớt sức lao động của con người.
1.7. BỐ CỤC ĐỀ TÀI
Đề tài bao gồm những nội dung sau:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Chương này giới thiệu chung về đề tài, lý do chọn đề tài, mục tiêu của đề tài
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
Chương này giới thiệu khái quát về Arduino Mega 2560 và công nghệ RFID.
CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ
Chương này nói về việc thiết kế tổng quan cho hệ thống.
CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
Chương này mô tả quy trình hoạt động của toàn bộ hệ thống .
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Chương này tóm tắt lại thành phần của hệ thống, những hạn chế cần khắc phục và
những cái chưa làm được.

Trang 3

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
2.1. GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO
2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển
Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những
người tự chế ra sản phẩm của mình) trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần
giống với những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động, số lượng
người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học
đã làm cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến.

Hình 2.1. Những thành viên khởi xướng Arduino.
Arduino là gì mà có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tại
các trường đại học danh tiếng như MIT, Stanford, Camegie Mellon phải sử dụng;
hoặc ngay cả Google cũng muốn hỗ trợ khi cho ra đời bộ kit Arduino Mega ADK
dùng để phát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm biến và các thiết bị khác.
Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với
các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm
nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một
ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về
điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp
và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm. Chỉ với khoảng $30, người
Trang 4


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

dùng đã có thể sở hữu một board Arduino có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều
khiển chừng ấy thiết bị.
Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua
vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm
2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo
Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường Interaction Design
Instistute Ivrea (IDII). Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino
vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những
người dùng đầu tiên. Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn
Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino.
2.1.2. Giới thiệu về board arduino mega 2560

Hình 2.2. Board Arduino Mega 2560.
Arduino Mega 2560 là 1 bo mạch thiết kế với bộ xử lý trung tâm là vi điểu
khiển AVR Atmega2560. Cấu tạo chính của Arduino Mega 2560 bao gồm các phần
sau:
- Cổng USB: đây là loại cổng giao tiếp để ta upload code từ PC lên vi điều
khiển. Đồng thời nó cũng là giao tiếp serial để truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và
máy tính.
- Jack nguồn: để chạy Arduino thỉ có thể lấy nguồn từ cổng USB ở trên,
nhưng không phải lúc nào cũng có thể cắm với máy tính được. Lúc đó ta cần một
nguồn từ 9V đến 12V.
- Có 54 chân vào/ra, ngoài ra có một chân nối đất (GND) và một chân
điện áp tham chiếu (AREF).
Trang 5

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

- Vi điều khiển AVR: đây là bộ xử lí trung tâm của toàn bo mạch. Với mỗi
mẫu Arduino khác nhau thì con chip là khác nhau. Ở con Arduino Mega2560 này thì
sử dụng ATMega2560.
Arduino Mega 2560 có 16 đầu vào tương tự, mỗi ngõ vào tương tự đều có độ
phân giải 10 bit (tức là 1024 giá trị khác nhau).Theo mặc định đo từ 0 đến 5 volts,
mặc dù là nó có thể thay đổi phần trên của phạm vi bằng cách sử dụng chân Aref và
analogReference) chức năng.
Các Atmega 2560 có 256 KB bộ nhớ flash để lưu trữ mã (trong đó có 8 KB
được sử dụng cho bộ nạp khởi động), 8 KB SRAM và 4 KB của EEPROM.
Arduino Mega 2560 R3 là board arduino với khả năng xử lý mạnh chip điều
khiển USB-to-serial. Thay vào đó, nó có tính năng ATmega16U2 (ATmega8U2 Các
tính năng mới của Arduino mega 2560.
Đầu ra : Thêm SDA và SCL chân được gần với pin Aref và hai chân mới khác
được đặt gần với pin RESET. Trong tương lai sẽ tương thích với cả hai bảng sử dụng
AVR hoạt động với 5V và hoạt động với 3.3v.
Mạch Reset Stronger.Atmega 16U2 thay thế 8U2.Board arduino mega 2560 sử
dụng chip ATmega2560 của ATmel, bộ nhớ chương trình lên đến 256KB trong đó có
8KB được sử dụng bởi bootloader. Với bộ nhớ chương trình lớn, người dùng có thể
viết nhiều chương trình phức tạp, điều khiển được nhiều thiết bị hơn. Dung lượng
RAM là 8KB. 4KB EEPROM



Phần cứng:

Sau đây là sơ đồ chân của Arduino Mega 2560

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

Hình 2.3. Sơ đồ chân của Arduino Mega 2560.
Các chân điện như sau:
VIN. Điện áp đầu vào cho Arduino khi nó sử dụng một nguồn điện bên
ngoài. Người dùng có thể cung cấp điện áp thông qua pin này, hoặc, nếu cung cấp điện
áp thông qua jack cắm điện
-

GND. Chân nối đất.

Bộ nhớ (Memory): Các ATmega2560 có 256 KB bộ nhớ flash để lưu trữ
mã (trong đó có 8 KB được sử dụng cho các bộ nạp khởi động), 8 KB của SRAM và 4
KB của EEPROM (mà có thể được đọc và ghi với các thư viện EEPROM).
Đầu vào và đầu ra (I/O): Trong số 54 chân kỹ thuật số trên Arduino
Mega 2560 có thể được sử dụng như một đầu vào hoặc đầu ra, sử dụng pinMode (),
digitalWrite (), và các chức năng digitalRead (). Chúng hoạt động với điện áp 5 volts.
Mỗi pin có thể cung cấp hoặc nhận được tối đa 40 mA và có một điện trở kéo lên bên
trong (ngắt kết nối theo mặc định) 20-50 kOhms. Ngoài ra, một số chân có chức năng
riêng:
Truyền thông (Serial): 0 (RX) và 1 (TX); Nối tiếp 1: 19 (RX) và 18
(TX); Nối tiếp 2: 17 (RX) và 16 (TX); Nối tiếp 3: 15 (RX) và 14 (TX). Được sử dụng

Trang 7

Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

để nhận (RX) và truyền (TX) TTL dữ liệu nối tiếp. Pins 0 và 1 cũng được kết nối với
các chân tương ứng của ATmega16U2 USB-to-TTL nối tiếp chip.
Một thư viện SoftwareSerial cho phép giao tiếp nối tiếp trên bất kỳ của các
chân kỹ thuật số của Mega2560.
Các ATmega2560 cũng hỗ trợ TWI và SPI truyền thông. Các phần mềm
Arduino bao gồm một thư viện Wire để đơn giản hóa việc sử dụng các bus TWI.
Ngắt (Interrupt): Các chân có chức năng ngắt 2, 3, 18, 19, 20 và 21. Các
chân này có thể được cấu hình để kích hoạt một ngắt trên một giá trị thấp, một góc lên
và xuống, hoặc một sự thay đổi trong giá trị.
Băm xung (PWM): 2-13 và 44 đến 46. Cung cấp 8-bit đầu ra PWM với
analogWrite () chức năng.
SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS). Các chân này hỗ trợ
SPI giao tiếp bằng cách sử dụng thư viện SPI.
LED 13: Có một built-in LED kết nối với pin kỹ thuật số 13. Có giá trị
HIGH/ LOW.
TWI : 20 (SDA) và 21 (SCL). Hỗ trợ TWI giao tiếp sử dụng các thư viện
Wire. Lưu ý rằng các chân không ở cùng một vị trí như các chân TWI trên
Duemilanove hoặc Diecimila.
Các Mega2560 có 16 đầu vào analog, mỗi trong số đó cung cấp 10 bit độ phân
giải (tức là 1024 giá trị khác nhau). Theo mặc định nhà phát triển đo từ GND đến 5
volts, mặc dù là nó có thể thay đổi các đầu trên của phạm vi của nhà phát triển bằng
cách sử dụng pin Aref và analogReference () chức năng.
Bảng 2.1. Tóm tắt chức năng của các chân trong Arduino Mega 2560.
Pin Number

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Trang 8

Pin Name
PG5 ( OC0B )
PE0 ( RXD0/PCINT8 )
PE1 ( TXD0 )
PE2 ( XCK0/AIN0 )
PE3 ( OC3A/AIN1 )
PE4 ( OC3B/INT4 )
PE5 ( OC3C/INT5 )
PE6 ( T3/INT6 )
PE7 ( CLKO/ICP3/IN
T7 )

Mapped Pin
Name
Digital pin 0 (RX0)
Digital pin 1 (TX0)
Digital pin 5 (PWM)
Digital pin 2 (PWM)

Digital pin 3 (PWM)


Đồ án tốt nghiệp
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5

6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
Trang 9

Đại Học Đông Á
VCC
GND
PH0 ( RXD2 )
PH1 ( TXD2 )
PH2 ( XCK2 )
PH3 ( OC4A )
PH4 ( OC4B )
PH5 ( OC4C )
PH6 ( OC2B )
PB0 ( SS/PCINT0 )
PB1 ( SCK/PCINT1 )
PB2 ( MOSI/PCINT2
)
PB3 ( MISO/PCINT3
)
PB4 ( OC2A/PCINT4

)
PB5 ( OC1A/PCINT5
)
PB6 ( OC1B/PCINT6
)
PB7 ( OC0A/OC1C/P
CINT7 )
PH7 ( T4 )
PG3 ( TOSC2 )
PG4 ( TOSC1 )
RESET
VCC
GND
XTAL2
XTAL1
PL0 ( ICP4 )
PL1 ( ICP5 )
PL2 ( T5 )
PL3 ( OC5A )
PL4 ( OC5B )
PL5 ( OC5C )
PL6
PL7
PD0 ( SCL/INT0 )
PD1 ( SDA/INT1 )
PD2 ( RXDI/INT2 )
PD3 ( TXD1/INT3 )

VCC
GND

Digital pin 17 (RX2)
Digital pin 16 (TX2)
Digital pin 6 (PWM)
Digital pin 7 (PWM)
Digital pin 8 (PWM)
Digital pin 9 (PWM)
Digital pin 53 (SS)
Digital pin 52 (SCK)
Digital pin 51 (MOSI)
Digital pin 50 (MISO)
Digital pin 10 (PWM)
Digital pin 11 (PWM)
Digital pin 12 (PWM)
Digital pin 13 (PWM)

RESET
VCC
GND
XTAL2
XTAL1
Digital pin 49
Digital pin 48
Digital pin 47
Digital pin 46 (PWM)
Digital pin 45 (PWM)
Digital pin 44 (PWM)
Digital pin 43
Digital pin 42
Digital pin 21 (SCL)
Digital pin 20 (SDA)

Digital pin 19 (RX1)
Digital pin 18 (TX1)


Đồ án tốt nghiệp
7
8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2

3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
Trang 10

Đại Học Đông Á
PD4 ( ICP1 )
PD6 ( T1 )
PD7 ( T0 )
PG0 ( WR )
PG1 ( RD )
PC0 ( A8 )
PC1 ( A9 )
PC2 ( A10 )
PC3 ( A11 )
PC4 ( A12 )
PC5 ( A13 )
PC6 ( A14 )
PC7 ( A15 )
VCC

GND
PJ0 ( RXD3/PCINT9 )
PJ1 ( TXD3/PCINT10
)
PJ2 ( XCK3/PCINT11
)
PJ3 ( PCINT12 )
PJ4 ( PCINT13 )
PJ5 ( PCINT14 )
PJ6 ( PCINT 15 )
PG2 ( ALE )
PA7 ( AD7 )
PA6 ( AD6 )
PA5 ( AD5 )
PA4 ( AD4 )
PA3 ( AD3 )
PA2 ( AD2 )
PA1 ( AD1 )
PA0 ( AD0 )
PJ7
VCC
GND
PK7 ( ADC15/PCINT
23 )
PK6 ( ADC14/PCINT
22 )
PK5 ( ADC13/PCINT
21 )
PK4 ( ADC12/PCINT

Digital pin 38
Digital pin 41
Digital pin 40
Digital pin 37
Digital pin 36
Digital pin 35
Digital pin 34
Digital pin 33
Digital pin 32
Digital pin 31
Digital pin 30
VCC
GND
Digital pin 15 (RX3)
Digital pin 14 (TX3)

Digital pin 39
Digital pin 29
Digital pin 28
Digital pin 27
Digital pin 26
Digital pin 25
Digital pin 24
Digital pin 23
Digital pin 22
VCC
GND
Analog pin 15
Analog pin 14
Analog pin 13

Analog pin 12


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

20 )
PK3 ( ADC11/PCINT
6
Analog pin 11
19 )
PK2 ( ADC10/PCINT
7
Analog pin 10
18 )
PK1 ( ADC9/PCINT1
8
Analog pin 9
7)
PK0 ( ADC8/PCINT1
9
Analog pin 8
6)
0
PF7 ( ADC7 )
Analog pin 7
1
PF6 ( ADC6 )
Analog pin 6

2
PF5 ( ADC5/TMS )
Analog pin 5
3
PF4 ( ADC4/TMK )
Analog pin 4
4
PF3 ( ADC3 )
Analog pin 3
5
PF2 ( ADC2 )
Analog pin 2
6
PF1 ( ADC1 )
Analog pin 1
7
PF0 ( ADC0 )
Analog pin 0
9
GND
GND
Các thông số cơ bản của Arduino Mega 2560
 Vi điều khiển: ATmega2560
 Điện áp làm việc: 5 V
 Điện áp đầu vào (đề nghị): 7-12 V
 Digital I / O pins: 54 (trong đó có
 15 chân có chức năng PWM)
 Chân đầu vào Analog: 16
 DC hiện nay mỗi I / O pin: 40 mA
 DC hiện tại cho 3.3V pin: 50 mA

 Bộ nhớ Flash: 256 KB trong đó 8 KB sử dụng bởi bộ nạp khởi động
 SRAM: 8 KB
 EEPROM: 4 KB
 Đồng hồ tốc độ: 16 MHZ
Điểm khác biệt của Arduino Mega 2560 R3 so với Arduino Uno R3 là số
lượng chân nhiều hơn
 4 cổng serial (so với 1 trên Arduino Uno)
Bảng 2.2. Số chân của 4 cổng serial.
Cổng serial

Trang 11

Chân RX

Chân TX

Serial 0

0

1

Serial 1

19

18


Đồ án tốt nghiệp

Cổng serial

Đại Học Đông Á

Chân RX

Chân TX

Serial 2

17

16

Serial 3

15

14

Lưu ý: cổng serial 0 trên 2 chân 0 và 1 được sử dụng để upload chương trình
từ Arduino IDE vào board Arduino Mega.
 6 ngắt ngoài (so với 2 trên Arduino Uno)
Bảng 2.3. Số chân 6 ngắt ngoài.
Số thứ tự ngắt

0 1

2

3

Chân trên arduino mega

2 3

21 20

4

5

19

18

 15 chân PWM : Các chân 2-13 và chân 44, 45, 46.
 16 chân analog: Từ chân 0 đến chân 15.
Arduino Mega 2560 tương thích với hầu hết các Shield dành cho Arduino
Uno. Các Shield mở rộng tương thích với Arduino Uno có thể gắn lên Arduino Mega
với thứ tự các chân không hề thay đổi.
Việc cài đặt driver và sử dụng hoàn toàn tương tự board Arduino Uno .
Arduino Mega 2560 có sẵn thư viện Matlab. Hiện tại các board arduino được Matlab
hỗ trợ gồm có Arduino Duemilanove, Arduino Uno và Arduino Mega 2560. Chính
nhờ bộ nhớ chương trình lớn, số cổng IO nhiều và giá thành không quá cao nên board
Arduino Mega 2560 được dùng phổ biến với những người dùng Matlab. Với việc sử
dụng Matlab, người dùng chỉ cần viết chương trình trên Matlab, các cổng nhập - xuất
từ Arduino sẽ giao tiếp với máy tính thông qua giao thức Serial. Việc viết code trên
Arduino sẽ được giảm nhẹ hoặc không cần thiết nữa.

2.2. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ RFID
2.2.1. Tổng quan về ứng dụng RFID và quản lý vào/ra
a. Tìm hiểu chung về ứng dụng RFID và quản lý vào/ra
Đối với những địa điểm như các cơ quan, trụ sở lớn,Trạm thu phí vấn đề về
bảo mật, kiểm soát an ninh thường rất phức tạp và đặt ra nhiều thử thách. Giải quyết
vấn đề an ninh trên với công nghệ RFID sẽ là lựa chọn phù hợp cho từng đơn vị.
Hệ thống quản lý kiểm soát khách vào/ra bằng công nghệ RFID có khả năng
kiểm soát hoàn toàn tình hình di chuyển của con người, hàng hóa, thiết bị,… qua
các khu vực khác nhau, cho phép đi qua/không đi qua, từ đó giúp cho việc giám sát an
ninh của lực lượng quản lý trở nên đơn giản và hiệu quả hơn.

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

b. Giới thiệu và phân loại ứng dụng RFID trong quản lý vào/ra
 Một số ứng dụng RFID thường dùng
Ngoài 2 ứng dụng vừa giới thiệu ở phần “Tìm hiểu chung về ứng dụng RFID
quản lý vào/ra” thì tiếp theo đây là một số ứng dụng thường dùng trong ứng dụng
công nghệ RFID.
 Giải pháp một thẻ RFID dành cho khách sạn và resort:
Đây là giải pháp trọn gói đáp ứng nhu cầu dịch vụ tiện ích cho khách hàng, và
nâng tầm quảng bá thương hiệu cho nhà đầu tư.
Giải pháp một thẻ sẽ mang lại tiềm năng để khách hàng quay lại trong những
lần sau. Chiếc thẻ thông minh không tiếp xúc thể hiện tính hiện đại và sự tiện lợi.
Trên thẻ là hình ảnh của khách sạn/ khu nghỉ dưỡng và những thông tin khác thay cho
chiếc chìa khóa thông thường và thiếu ấn tượng. Thông tin của khách hàng sẽ được

lưu trữ trực tiếp vào thẻ và đồng bộ với cơ sở dữ liệu của hệ thống quản lý.
Sức hấp dẫn của giải pháp “one card solution” thể hiện từ hình ảnh riêng biệt
của dự án được in trên thẻ, cho đến việc ứng dụng vào các dịch vụ chuyên nghiệp bởi
sức mạnh lưu trữ, bảo mật dữ liệu của lõi chip bên trong thẻ.

Hình 2.4. Sơ đồ nguyên tắc mặt bằng làn bán tự động.
Việc điều khiển hệ thống thang máy, kiểm soát vào ra, mở cửa văn phòng…
đều được ban quản lý phân quyền trên từng thẻ cá nhân của khách hàng. Sự khác biệt
được thể hiện từ trong những chi tiết nhỏ nhất của chiếc thẻ thông minh, và đó là khả
Trang 13


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

năng sử dụng thẻ để mở công tắc điện, điều khiển hệ thống ánh sáng, nhiệt độ v.v…
trong phòng của khách hàng.
Khách hàng sẽ ấn tượng bởi phong cách phục vụ chuyên nghiệp và hiện đại
nhờ sự khác biệt của giải pháp “one card solution”. Sau khi làm thủ tục check-out,
chiếc thẻ còn là vật kỉ niệm của khách sạn/ khu nghỉ dưỡng dành cho khách hàng.
Chiếc thẻ sẽ theo chân khách hàng đi khắp mọi nơi, và họ có thể giới thiệu
với bạn bè, đồng nghiệp và gia đình của họ về khách sạn/khu nghỉ dưỡng của bạn
bằng chính chiếc thẻ đó.

Hình 2.5. Giải pháp one card solution
Giải pháp “one card solution” tiện ích và hiệu quả sẽ mang đến sự hài lòng
cho khách hàng, giúp họ quyết định quay trở lại với khách sạn/khu nghỉ dưỡng trong
các kỳ nghỉ sau. Với chiếc thẻ lần trước, khách hàng sẽ được hưởng các chương trình
ưu đãi, chăm sóc khách hàng tốt hơn dựa vào những chi tiết cá nhân và các dịch vụ đã

dùng. Điều này sẽ mang lại sự ngạc nhiên cho khách hàng của quý vị.
Ứng dụng RFID quản lý chấm công nhân viên: Quản lý ra vào bằng thẻ cảm
ứng Proximity hoặc Mifare...

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

Hình 2.6. Một số loại thẻ Proximity và Mifare.
Hệ thống quản lý ra vào của nhân viên trong công ty gồm:
1. Đầu đọc thẻ cảm ứng và đầu đọc phụ nếu công ty có nhiều lối ra vào cần
kiểm soát.
2. Thẻ cảm ứng (Proximity hoặc Mifare nếu muốn lưu thông tin nhân viên lên
thẻ)
3. Phần mềm quản lý nhân sự cho phép truy vấn về thời gian làm việc của
nhân viên.
 HỆ THỐNG CHẤM CÔNG NHÂN VIÊN BẰNG CÔNG NGHỆ RFID
CUNG CẤP CHO NHÀ QUẢN LÝ NHÂN SỰ CÁC BÁO CÁO VỀ:
- Báo cáo nhân viên đi làm từng ngày: Thể hiện thông tin về nhân viên đi làm
trong ngày, nhân viên nghỉ việc trong ngày (lý do nghỉ).
- Báo cáo giờ vào ra chi tiết: Báo cáo này thể hiện chi tiết giờ vào ra của nhân
viên.
- Báo cáo nhân viên đi muộn, về sớm: Thể hiện thông tin về số phút đi
muộn/về sớm từng ngày, tổng hợp số lần và tổng thời gian đi muộn/về sớm trong
tháng cho từng nhân viên.
- Báo cáo nhân viên mới theo từng tháng:
- Báo cáo nhân viên thôi việc theo từng tháng:

- Báo cáo tình hình nghỉ phép trong tháng, trong năm:
- Các báo cáo khác theo yêu cầu………
 TRẠM THU PHÍ THÔNG MINH:
Chúng ta ai cũng biết những nhược điểm vốn có của các trạm thu phí thường:
Chậm chạp gây ùn tắc nhất là ở những thời điểm lưu lượng xe ra vào lớn.Thời gian
kiểm tra và thông xe lâu,và phải có nhiều nhân viên hoạt động cùng lúc mới có thể đáp
Trang 15


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

ứng được lưu lượng của các dòng xe bắc nam đi
Đã bước sang thế kỷ 21, thế kỷ của kỹ thuật số, cũng là lúc chúng ta nói lời chia
tay với các trạm thu phí cổ điển. Thay vào đó là một hệ thống trạm thu phí hiện đại
hơn, tiện lợi hơn, an toàn và thông minh hơn...
Hệ Trạm thu phí kết hợp cân điện tử là công nghệ thẻ cảm ứng.Khi người lái xe đến các
trạm thu phí đường bộ chỉ cần đưa thẻ ra quét thẻ thì sẽ hiện ra đầy đủ các thông số mà
nhân viên cần biết từ đó có thể xử lý rất nhanh và linh hoạt trong thời gian cực ngắn

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống trạm thu phí thông minh
Lúc xe vào trạm thu phí lái xe sẽ dùng thẻ từ quét vào hệ thống,sau khi quét xong

hệ thống sẽ nhận diện được mã số thẻ,biển số xe,trọng lượng xe thông qua locell và số
tiền còn lại trong thẻ Nhân viên giữ xe so sánh, nhận dạng và quyết định cho xe ra.
Hệ thống sử dụng thẻ từ bảo đảm an toàn tuyệt đối và khách hàng không lo sợ
mất thẻ xe. Không ai có thể giả được thẻ của bạn ngoại trừ chính bạn ! Việc dùng thẻ
từ làm cho hệ thống hoạt động hiệu quả, an toàn và tiết kiệm chi phí hơn bất kỳ hệ
thống trạm thu phí nào khác có trên thị trường hiện nay.
 Phân loại ứng dụng RFID
 Ứng Dụng RFID Quản Lý Kho
Hiện nay vấn đề quản lý kho là một trong nhiều băn khoăn lớn nhất của các nhà
quản lý như: số lượng hàng tồn kho, số liệu thiếu chính xác, quản lý thủ công, cập
nhật không kịp thời… Tất cả các yếu tố này đã đẩy giá thành sản phầm cao hơn và
ảnh hưởng đến chiến lược, kế hoạch của công ty...

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

Hình 2.8. Mô hình quản lý kho dùng công nghệ RFID.
 Ứng Dụng RFID Quản Lý Tài Sản
Tài sản trong công ty, ở đây đang nói đến tài sản cố định gồm có bàn, ghế, máy móc
thiết bị... Tài sản cần được quản lý và theo dõi mức độ sử dụng cũng như khả năng
đáp ứng nhu cầu sử dụng của công ty, trường học, khách sạn.
Giải pháp RFID có thể giúp các công ty doanh nghiệp tự động theo dõi và
bảo vệ tài sản quan trọng - với sự can thiệp của thiết bị RFID chúng ta cần rất ít
người tham gia vào quá trình. Công nghệ thời gian thực này có thể quản lý tài sản
theo nhiều cấp độ khác nhau, cung cấp khả năng hiển thị số lượng, thông tin lịch sử
sử dụng chính xác và bảo mật.

Giải pháp RFID trong quản lý tài sản giúp công ty các có thể tự động theo
dõi các tài sản quan trọng khi chúng di chuyển vào và ra khỏi một khu vực - cho dù
đó là một căn phòng, nhà nhà kho hay kể cả sân bay, trung tâm dữ liệu, trong hệ
thống giao thông vận tải.

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

Hình 2.9. Mô hình quản lý tài sản dùng công nghệ RFID.
2.2.2. Cơ sở lý thuyết về công nghệ RFID
a. Giới thiệu công nghệ RFID
Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) là phương pháp nhận dạng
tự động dựa trên khả năng lưu trữ và nhận dữ liệu từ xa. Công nghệ này cho ta
phương pháp truyền, nhận dữ liệu từ một điểm đến điểm khác ở khoảng cách xa mà
không cần thực hiện bất kỳ tiếp xúc vật lý nào.
Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến
để truyền dữ liệu từ các tag (thẻ) đến các reader (bộ đọc). Tag có thể được đính kèm
hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kê
(pallet). Reader scan dữ liệu của tag và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ
dữ liệu của tag. Chẳng hạn, các tag có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi để hệ
thống thu phí đường có thể nhanh chóng nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường.
Tag RFID có kích thước nhỏ và có thể gắn vào sản phẩm, gắn trên người,
động vật. Tag RFID chứa các chip silicon và các angten cho phép nhận lệnh và đáp
ứng lại bằng tần số vô tuyến RF từ một RFID phát đáp.
Đều là công cụ nhận dạng nhưng RFID đã phát triển hơn mã vạch công cụ dùng để chứa thông tin về sản phẩm như: nước sản xuất, tên doanh
nghiệp, lô hàng, tiêu chuẩn chất lượng đăng ký, thông tin về kích thước sản phẩm,

nơi kiểm tra... RFID sử dụng phương pháp truyền và nhận dữ liệu từ một điểm
đến các điểm khác có khoảng cách và đầu đọc không nhất thiết phải thấy thẻ; khả
năng giả mạo gần như không thể (phương pháp mã vạch rất dễ giả mạo); có khả
năng đọc/ghi khi cập nhật thông tin và dung lượng dữ liệu lớn; khả năng đồng thời
Trang 19


Đồ án tốt nghiệp

Đại Học Đông Á

quét nhiều thẻ một lúc.
RFID tái sử dụng nhiều lần với thời gian lâu, chịu được các điều kiện
khắc nghiệt hơn mã vạch.RFID xuất hiện từ hơn 50 năm trước. Gần đây RFID nổi
lên tại Việt Nam nhờ có sự hỗ trợ hữu hiệu từ công nghệ số và bán dẫn, trong đó
có những con chip nhận dạng rất nhỏ được gắn vào tem thuốc, động vật, sản phẩm.
Hệ thống RFID cho phép dữ liệu được truyền qua thẻ đến một hoặc nhiều
bộ đọc thẻ và bộ đọc xử lý thông tin trực tiếp hoặc truyền về máy chủ để xử lý theo
yêu cầu của ứng dụng cụ thể. Mô hình hoạt động như sau: khi một Tag RFID đi vào
vùng điện từ trường, nó sẽ phát hiện tín hiệu kích hoạt thẻ, bộ đọc giải mã dữ liệu đọc
thẻ và dữ liệu được đưa vào một máy chủ, phần mềm ứng dụng trên máy chủ sẽ xử lý
dữ liệu.

Hình 2.10. Thẻ ứng dụng công nghệ RFID.
b. Lịch sử hình thành công nghệ RFID
Có thể cho rằng, thiết bị đầu tiên được biết tới là một công cụ tình báo và
được sang chế bởi Lev Teremin cho chính phủ Liên xô cũ vào năm 1945. Đây là một
thiết bị nghe trộm chứ không phải là nhãn nhận dạng. Công nghệ RFID được bắt đầu
áp dụng từ những năm đầu thập niên 20 của thế kỷ trước.
Một công nghệ tương tự đó là bộ tách sóng IFF, được sáng chế bởi người

Anh vào năm 1939 và được quân đồng minh sử dụng trong thế chiến thứ II để nhận
dạng máy bay ta và địch. Công trình sớm nhất về việc nghiên cứu RFID là tập tài
liệu nổi tiếng của Harry Stockman, được mang tên "Communication by Means of
Reflected Power" ("Phương tiện liên lạc dựa trên năng lượng phản hồi") (tháng 10
năm 1948).
Trên thực tế, RFID được ứng dụng rất nhiều như: cấy lên vật nuôi để nhận
dạng nguồn gốc và theo dõi vật nuôi tránh thất lạc và bị đánh cắp; đưa vào sản
phẩm công nghiệp để xác định thông tin mã số series, nguồn gốc sản phẩm, kiểm
Trang 20