Đồ án: Xây dựng hệ thống điểm danh nhân sự sử dụng cảm biến RFID (có code đầy đủ)

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
------

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
ĐỀ TÀI : XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH NHÂN SỰ SỬ
DỤNG CẢM BIẾN RFID.

Sinh viên thực hiện:
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Trường

Hà Nội – Năm 2020


MỤC LỤC
MỤC LỤC...............................................................................................1
DANH MỤC ẢNH.................................................................................2
DANH MỤC BẢNG...............................................................................3
DANH MỤC TLTK....................................................................................3
LỜI MỞ ĐẦU.........................................................................................4
Chương 1: Tổng quan về hệ thống........................................................5
1.1: Giới thiệu chung........................................................................5
1.2: Các yêu cầu cơ bản....................................................................7
1.3: Phương pháp, phạm vi và giới hạn nghiên cứu.........................8
1.4: Ý nghĩa thực tiễn........................................................................9
Chương 2: Xây dựng mơ hình hệ thống..............................................10
2.1: Thiết kế sơ đồ khối hệ thống....................................................10
2.2: Phân tích và lựa chọn cảm biến :.............................................11
2.3: Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển........................................14

2.4: Thiết kế mạch đo và xử lý tín hiệu..........................................19
Chương 3: Chế tạo và thử nghiệm hệ thống.......................................20
3.1:

Chế tạo các bộ phận cơ khí....................................................20

3.2: Chế tạo bộ phận điện – điện tử................................................21
3.3: Xây dựng chương trình điều khiển..........................................22
3.4: Thử nghiệm và đánh giá hệ thống............................................26
Phụ lục...................................................................................................28

Trang 1


DANH MỤC ẢNH
Hình 1.1: Ứng dụng của sóng vơ tuyến trong cuộc sống...........................6
Hình 1.2:Phịng thí nghiệm về cơng nghệ sóng vơ tuyến..........................7
Hình 1.3: Thẻ RFID chủ động....................................................................8
Hình 1.4: Thẻ RFID thụ động....................................................................8
Hình 2.1: Arduino UNO R3.....................................................................11
Hình 2.2: Cảm biến RC522 & Thẻ RFID................................................12
Hình 2.3: Mã vạch của sản phẩm.............................................................12
Hình 2.4: Cơng nghệ qt dấu vân tay.....................................................13
Hình 2.5: Thẻ RFID.................................................................................13
Hình 2.6: Cảm biến RC522......................................................................14
Hình 2.7: Vi điều khiển PIC 18f877A......................................................15
Hình 2.8: Cấu tạo của 1 bộ lập trình PLC................................................16
Hình 2.9: Aruduino..................................................................................16
Hình 2.10: LCD 1602...............................................................................18
Hình 2.11: LCD 1602...............................................................................18

Hình 2.12: I2C..........................................................................................19
Hình 2.13: DS 1307.................................................................................19
Hình 2.14: Phần mềm fritzing..................................................................20
Hình 2.15: Mạch đo và xử lí tín hiệu.......................................................20
Hình 3.1: Gia cơng cơ khí phần vỏ..........................................................21
Hình 3.2: Gia cơng cơ khí phần vỏ..........................................................21
Hình 3.3: Nối Arduino với I2C và DS1307.............................................22
Hình 3.4: Nối dây Arduino với RC522....................................................22
Hình 3.5: Sơ đồ thuật tốn của hệ thống..................................................24
Hình 3.6: Giao diện Arduino IDE............................................................26
Hình 3.7: Giao diện Arduino IDE............................................................26
Hình 3.8: Kết quả thử nghiệm trên máy tính...........................................27
Hình 3.9: Thử nghiệm trên thực tế...........................................................28
Trang 2


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1: Cấu trúc thiết bị..........................................................................7
Bảng 1-2: Đặc tính kỹ thuật........................................................................8
Bảng 1-3: Nội dung báo cáo.......................................................................8
Bảng 2-1:Thơng số của Arduino Uno R3..................................................17

DANH MỤC TLTK
Lê Ngọc Duy, Bùi Thanh Lâm, Nhữ Quý Thơ . (2009). Cảm biến và hệ thống
đo. NXB KH&KT.
Vũ Trung Kiên, Phạm Văn Chiến, Nguyễn Văn Tùng. (2014). Giáo trình Vi điều
khiển PIC. Nhà xuất bản Khoa học – Kỹ thuật.

Trang 3

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, ngành công nghệ kỹ thuật ngày càng phát triển. Các máy móc
đều được tự động hóa đáp ứng nhu cầu con người và đem lại hiệu quả cao cho
các doanh nghiệp trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, dịch vụ, nông nghiệp,
… Bên cánh các trang thiết bị hiện đại, nhân lực cũng là thành phần quan trong
trong việc quyết định đến sự phát triển của doanh nghiệp.
Do nhu cầu về nhân lực ngày càng cao và phức tạp nên địi hỏi khâu quản
lí cũng cần phải được cải tiến để đáp ứng được nhu cầu đó.
Ngày nay, có nhiều cách để quản lí nhân sự cụ thể như: điểm danh trực
tiếp ( cách điểm danh này địi hỏi phải có người giám sát và cần danh sách kèm
theo để điểm danh, người giám sát thường sẽ gọi tên và đối chiếu với danh sách
được cung cấp để kiểm tra. Hình thức này tốn khá nhiều thời gian, cơng sức và
thiếu tính chun nghiệp ); điểm danh bằng hình thức làm bài kiểm tra giấy ( là
hình thức sử dụng bài kiểm tra để xác định số lượng và quản lí được những
người có mặt để kiểm tra. Cách này khá tốn thời gian nên chỉ thường thấy được
áp dụng trong các trường học); điểm danh bằng hệ thống sinh trắc học ( là hình
thức áp dụng công nghệ sinh trắc học như: vân tay, võng mạc, …. Nhưng khơng
thường thấy vì nó khá tốn kém cho thiết bị nên chỉ thấy trong các công ty lớn
hay các nơi cần bảo mật thông tin tuyệt đối); điểm danh bằng cơng nghệ RFID
( hình thức này nhanh gọn nên khá phổ biến hiện nay được nhiều nơi áp dụng
nhưng có nhược điểm là cần phải mang theo thẻ nếu khơng thì khơng thể điểm
danh được); …
Nhận thấy được nhu cầu đó nên nhóm quyết định chọn đề tài “ Xây dựng
hệ thống điểm danh nhân sự sử dụng cảm biến RFID ” áp dụng phương pháp
điểm danh bằng thẻ RFID được sử dụng cho nhiều trường hợp khác nhau.
Để bài báo cáo được hồn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận được
những góp ý từ phía các thầy cô. Qua đây, chúng em cũng xin được gửi lời
cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Cơ khí nói chung và thầy cơ trong bộ
mơn Cơ điện tử nói riêng đã nhiệt tình hướng dẫn đồ án môn cho chúng em

Trang 4


Chương 1: Tổng quan về hệ thống.
1.1:

Giới thiệu chung.

1.1.1: Lịch sử phát triển sóng vơ tuyến
Cơng nghệ sóng vơ tuyến đã có trong thương mại, trong một số hình thức
từ những năm 1970. Bây giờ nó là một phần trong cuộc sống hằng ngày, có thể
thấy trong những chìa khóa xe hơi, thẻ lệ phí quốc lộ và các loại thẻ truy cập an
tồn, cũng như trong mơi trường mà nơi đó việc đánh nhãn bằng mã sơ kẻ vạch
trên hàng hóa (u cầu giao tiếp vật lý hoặc nhìn thây) là không thực tế hoặc
không hiệu quả lắm.
Kỹ thuật sóng vơ tuyến đã bắt đầu trong suốt thời gian chiến tranh thế giới
thứ II và được gia tăng trong vài năm qua. Trong suốt thời kỳ chiên tranh,sóng
radio được sử dụng để xác định xem máy bay đang đến thuộc đồng minh hay thù
địch. Từ đó, việc khảo sát tỉ mỉ kỹ thuật radio được đem ra nghiên cứu và phát
triển trong các hoạt động thương mại cho đến thập niên 1960 và tiên triển rõ vào
những năm 1970 bởi các cơng ty, học viện,và chính phủ Mỹ. Thêm nữa là các
thẻ khơng u cầu nhìn thấy mới đọc như mã vạch, đọc nhanh và ở khoảng cách
xa.Công nghệ sóng vơ tuyến đang ngày càng được hồn thiện dựa trên nền tảng
nhũng Công nghệ mới ra đời.
Hiện nay đã có những phát triển mới trong cơng nghệ sóng vơ tuyến, tuy
nhiên, việc thực hiện thực tê trong các ngành và các quá trình sản xuất đã đưa ra
nhiều đề xuất hâp dẫn hơn.

Hình 1.1: Ứng dụng của sóng vơ tuyến trong cuộc sống.

1.1.2: Công nghệ RFID.
Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) là cơng nghệ nhận
dạng đối tượng bằng sóng vô tuyên, cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa
trong chip ở khoảng cách xa, không cần tiếp xúc trực tiếp,khơng thực hiện bất kì
giao tiếp vật lý nào giữa hai vật khơng nhìn thấy.Cơng nghệ này cho ta phương
Trang 5


pháp truyền, nhận dữ liệu từ một điểm đến một điểm khác. Kỹ thuật RFID sử
dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vơ tuyến để truyền dữ liệu từ
các tag (thẻ) đến các reader (bộ đọc).
Thẻ (tag) có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng
chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kê (pallet). Bộ đọc quét dữ liệu của thẻ (tag)
và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu dữ liệu của thẻ (tag).
Dạng thông dụng nhất được ứng dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động
làm việc như sau:
-Bộ đọc (Reader) truyền một tín hiệu tần số vơ tuyến điện từ qua
anten của nó đến một con chip.
-Bộ đọc (Reader) nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy
tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin lây được từ chip.
-Các chip không tiếp xúc khơng tích điện, chúng hoạt động bằng
cách sử dụng năng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi bộ đọc(reader).
Đây là một phương pháp đáng tin cậy để phát hiện và giám sát điện tử,
một dạng mới của phương pháp truyền thơng tin vơ tuyến. Cũng có thể hiểu
RFID như một loại mã vạch điện tử, trong đó dữ liệu được mã hóa dưới dạng
bít, được truyền đi và nhận biết thơng qua sóng vơ tuyến.
Thẻ RFIDcó hai loại: tích cực và thụ động :
Các bộ thu phát tích cực có một nguồn ni trong khi các bộ thu phát thụ
động thu năng lượng từ chính tín hiệu sóng vơ tuyến mà nó nhận được từ các
máy dị hay máy đọc. Loại thẻ thụ động được ứng dụng rộng rãi hơn cả.

Hình 1.2:Phịng thí nghiệm về cơng nghệ sóng vơ tuyến
Thẻ RFID thụ động hoạt động nhờ năng lượng sóng vô tuyến thu được
Trang 6


qua ăng-ten mà không cần nguồn nuôi. Điện thê AC cảm ứng này được chỉnh
luu để cung cấp nguồn cho thiết bị.
Thiết bị bắt đầu hoạt động khi điện thế DC đạt được một giá trị xác định.
Bằng việc cung cấp một tín hiệu RF mang năng lượng, một máy đọc có thể giao
tiếp từ xa với một thiết bị khơng có nguồn ni.

1.2:

Các u cầu cơ bản.

1.2.1: Mơ tả nhiệm vụ cơng nghệ

Hình 1.3: Thẻ RFID thụ động

- Hệ thống nhận diện đúng ID của thẻ đã được cấp.
- Hiển thị thời gian và ngày hiện tại trên màn hình LCD
- Hệ thống có nút vật lý để chọn chương trình làm việc.
- Lưu chi tiết thời gian đến và đi của người dùng trong EEPROM của vđk.
- Tính toán và lưu trữ tổng số giờ làm việc của mỗi người và cung cấp các
tùy chọn trong menu để truy xuất qua máy tính.
- Cung cấp tùy chọn để xóa dữ liệu mà quản trị viên chỉ có thể truy cập
bằng ID của mình trên máy tính.
1.2.2: Cấu trúc thiết bị
Thiết bị

Loại sử dụng

Module quét thẻ

Cảm biến RFID

Mạch chuyển đổi xử lí tín hiệu
Bộ điều khiển

Vi điều khiển/ PLC/PC

Hiện thị

LCD /LED/Monitor

Phím chức năng nhập dữ liệu
Tín hiệu cảnh báo

ADC ngồi hoặc trong chíp

Nút bấm / Màn hình chạm
Trên LCD/ Đèn/Cịi

Bảng 1-1: Cấu trúc thiết bị.

Trang 7

Hình 1.4: Thẻ RFID chủ động

1.2.3: Đặc tính kỹ thuật
Thơng số

Giá trị

Tần số hoạt động

13.56 MHZ

Khoảng cách đo

<60mm (phụ thuộc vào ăng–ten và hướng)

Giao tiếp

SPI

Tốc độ truyền dữ liệu

tối đa 10Mbit/s

Các loại card RFID hỗ trợ

mifare1 S50, mifare1 S70, mifare
UltraLight, mifare Pro, mifare Desfire

Bảng 1-2: Đặc tính kỹ thuật.

1.2.4: Nội dung báo cáo

- Bản vẽ
T

Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

T
1
2

Bản vẽ sơ đồ hệ thống
Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ
thống
Bảng 1-3: Nội dung báo cáo.

1.3:

A3

1

A3

1

Phương pháp, phạm vi và giới hạn nghiên

cứu.
1.3.1: Phương pháp nghiên cứu
- Tham khảo tài liệu: Bằng cách thu thập các thơng tin từ sách, báo, tạp
chí về cơng nghệ, từ các nguồn trên internet và tham khảo các đồ án
của các khóa trước đã từng làm.
- Thực nghiệm: Nhóm đưa ra các ý tưởng cùng với sự hướng dẫn của
giảng viên tiến hành thực nghiệm và chọn phương án tối ưu nhất.
1.3.2: Phạm vi nghiêm cứu
- Hoạt động được nghiên cứu: tập trung nghiên cứu về cách thức hoạt
động, các ưu nhược điểm, các ứng dụng thực tiễn của công nghệ
RFID.
Trang 8


- Thời gian nghiên cứu: nghiên cứu trong thời gian được giáo viên
hướng dẫn cho phép.
1.3.3: Giới hạn nghiên cứu
Trong đề tài “Xây dựng hệ thống điểm danh nhân sự sử dụng cảm biến
RFID” thì phần quan trong nhất là sử dụng cảm biến RFID nên giới hạn của
việc nghiên cứu dừng lại ở việc đọc được thẻ RFID, lưu thời gian đến và đi
trong bộ nhớ EEPROM và có thể truy xuất qua máy tính.

1.4: Ý nghĩa thực tiễn
Ngồi chức năng dùng để điểm danh nhân sự thì cơng nghệ RFID cũng
được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác của cuộc sống. Nó giúp cho
cuộc sống của chúng ta trở nên dễ dàng hơn, tiện ích hơn. Một số ứng dụng phổ
biến khác của công nghệ RFID mà chúng ta có thể dễ thấy trong cuộc sống
thường ngày:






Cơng nghệ RFID giúp kiểm sốt truy cập.
Sử dụng cơng nghệ RFID cho thẻ xe.
Giúp quản lí tài sản, quản lí kho.
Tổ chức các hoạt động, sự kiên.

Ngồi các ứng dụng trong cuộc sống, cơng nghệ RFID cịn có những công
dụng quan trọng khác nhưng vẫn chưa thực sự phổ biến tại Việt Nam:






Thanh tốn giao thơng.
Sử dụng trong y tế tại các bệnh viện.
Quản lí giặt ủi. ( Có thể thấy trong các khách sạn)
Quảng cáo.

Trang 9


Chương 2: Xây dựng mơ hình hệ thống.
2.1:

Thiết kế sơ đồ khối hệ thống.

Chức năng của từng khối:

Khối hiển thị

Khối nguồn

Khối xử lý
trung tâm

Khối RFID

PC

Khối nguồn: Cấp nguồn cho toàn mạch.
Khối xử lý trung tâm:
Điều khiển mạch và kết nối với các linh kiện với nhau.Khối hiển thị:
Hiển thị tên đọc được từ thẻ.
Khối RFID: Đọc thẻ.

Trang 10
Hình 2.6: Cảm biến RC522 & Thẻ
HìnhRFID
2.5: Arduino UNO R3


Khối PC: Quản lý hệ thống: báo cáo, tính tốn,…

2.2:

Phân tích và lựa chọn cảm biến :

2.2.1: Các loại hệ thống nhận dạng:
a) Hệ thống nhận dạng bằng mã vạch (Barcode system)
Mã vạch là một chuỗi mã nhị phân gồm có các vạch và các khoảng trống
được xếp song song. Chúng được sắp xếp theo mẫu định trước và tương ứng với
dữ liệu cơ sở.
Dãy các chữ số tạo nên mã vạch và các khoảng trống lớn nhỏ khác nhau .
Mã vạch được đọc bởi các thiết bị quang học dựa trên phản xạ của tia laze từ
các vạch đen và khoảng trắng. Các mã vạch là tương tự nhau nhưng chúng khác
nhau về cách sắp xếp và định nghĩa của người chế tạo.
Nội dung mã vạch là thông tin của sản phẩm được định nghĩa sẵn như: tên
nhà sản xuất, nơi sản xuất , tiêu chuẩn ,…
b) Nhận dạng bằng công nghệ sinh trắc học.
Hệ thống nhận dạng trên thì thuật ngữ sinh trắc học là chỉ chung cho tất cả
các thủ tục để nhận dạng con người bằng cách so sánh các đặc điểm đặc trưng
nhất của mỗi người. Thơng thường như: dấu vân tay, giọng nói , khng mặt,
võng mạc,…
Hình 2.7: Mã vạch của sản phẩm.

Trang 11

Hình 2.8: Công nghệ quét dấu vân tay.


c) Hệ thống RFID.( Radio Frequency Identification)
Là những tấm thẻ plastic có gắn các microchip. Chúng bắt được các tín
hiệu sóng radio và đáp ứng bằng cách phát ra mã số nhận diện tương ứng.
Là loại phương tiện để nhận dạng người hoặc vật qua việc truyền sóng vơ
tuyến. Hệ thống thu dữ liệu nhận dạng không dây này chú trọng đến việc đọc và
ghi thông tin mà không cần tiếp xúc và là một loại công nghệ rất hiệu quả trong
môi trường sản xuất , cũng như các môi trường không thân thiện khác khi mã

vạch không phát huy tác dụng.
2.2.2: Cảm biến RFID
a) Các thành phần cơ bản của cảm biến RFID:
 Thẻ RFID: Là bộ phận cấu thành hệ thống RFID

 Bộ đọc: Cùng với thẻ là bộ phận khơng thể thiếu trong hệ thống

RFID.

Hình 2.10: Cảm biến RC522.

b) Ưu / nhược điểm của cảm biến RFID
Ưu điểm:

 Có thể đọc thẻ mà khơng cần tiếp xúc.
Trang 12

Hình 2.9: Thẻ RFID


 Có thể viết lại, sửa đổi thơng tin mới lên thẻ.
 Có thể dùng được ở nhiều vị trí, mơi trường.
 Chống làm giả.
 An tồn, chính xác , tạo độ tin cậy cao.
 Có thể kết hợp với các hệ thống nhận dạng khác.
Nhược điểm:

 Giá thành cao hơn mã vạch nên chưa được áp dụng rộng rãi trong tất cả các
lĩnh vực cần nhận dạng.

 Thẻ dễ bị nhiễu sóng trong mơi trường nước hoặc kim loại.
c) Các ứng dụng của RFID.

 Trong kinh doanh , bán hàng
RFID có thể thay thế kĩ thuật mã vạch hiện nay bởi ngoài việc xác định
được nguồn gốc người quản lí cịn có thể biết được chính xác mặt hàng trên
quầy hay trong kho. Việc sử dụng các thẻ RFID mỏng thay cho mã vạch tại các
siêu thị lớn giúp đảm bảo an tồn tránh việc thất thốt hàng hóa. Việc kiểm kho
cũng sẽ được giảm bớt.

 An ninh, kiểm soát.
Hệ thống RFID khắc phục được hạn chế của các phương pháp nhận dạng
tự động. Hệ thống có thể hoạt động hiệu quả trong các môi trường khắc nghiệt,
những nơi bụi bẩn, ẩm ướt thậm chí cả ở những nơi phạm vi quan sát bị hạn chế.

 Quản lí nhân sự
RFID thực sự hữu ích, nhân viên chỉ cần đưa thẻ đến gần máy đọc là có
thể được ghi nhận mà không cần nhét thẻ vào hay sử dụng vân tay. Những thẻ
này cịn có thể thu hồi và tái sử dụng. Công tác chấm công tại các cơ quan xí
nghiệp trở nên đơn giản hơn bao giờ hết, những báo cáo về tình trạng nhân viên
có thể dễ dàng được trích xuất khi cần.

 Y tế, giáo dục.
Ở các bệnh viện vòng đeo tay RFID được mang cho các trẻ em mới sinh
và những người già mất trí. Việc quản lí hồ sơ bệnh án cũng có thể sử dụng công
Trang 13


nghệ này. Ngành giáo dục cũng dần áp dụng công nghệ RFID trong cơng tác
quản lí các thiết bị, tài sản, vật tư.

2.3:

Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển

Bộ điều khiển là một thiết bị giám sát và tác động vào các điều kiện làm
việc của một hệ động học cho trước. Các điều kiện làm việc đặc trưng cho các
biến đầu ra của hệ thống mà có thể được tác động bởi việc điều chỉnh các biến
đầu vào đã biết.
2.3.1: Các bộ điều khiển thường gặp:
 Vi điều khiển: là một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó thường
được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử.Các loại vi điều khiển
thường gặp: Atmel AVR (8-bit), ATmega328, Intel 8051, Freescale

68HC11 (8-bit),….
 PLC (programmable logic controller): là thiết bị điều khiển lập trình được
(khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic
thơng qua một ngơn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực
hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác
nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ
như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. Ngơn ngữ lập trình của
PLC có thể là Ladder hay State Logic.
2.3.2: Lựa chọn bộ điều khiển
Arduino
Là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng các ứng dụng
điện tử tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn.Arduino
giống như một máy tính nhỏ để người dùng có thể lập trình và thực hiện các dự
án điện tử mà khơng cần phải có các cơng cụ chun biệt để phục vụ việc nạp
code.
Các loại arduino thường gặp:

Trang 14
Hình 2.12: Cấu tạo của 1 bộ lập trình PLC
Hình 2.11: Vi điều khiển PIC 18f877A.


Arduino UNO, Arduino MEGA, Arduino Nano, Arduino Leonardo
Ưu - nhược điểm của arduino:
 Ưu điểm:
 Có thể sử dụng ngay
 Các chức năng đơn giản hóa cơng việc
 Có cộng đồng lớn
 Nhược điểm
 Chi phí tốn kém
Hình 2.13: Aruduino
 Dễ sử dụng (Vì phần cứng và phần mềm của Arduino dễ sử dụng
nên sẽ không biết những điều cơ bản như giao tiếp, nối tiếp, ADC,
I2C, vv).
Ứng dụng của arduino







Các mạch chiếu sáng tự động.
Nghành quảng cáo
Ngành giáo dục
Nhà thơng minh.
Robot cứu hỏa.

Máy bay khơng người lái…

Lập trình cho arduino
Để lập trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm
phát triển dự án này đã cũng cấp đến cho người dùng một môi trường lập trình
Arduino được gọi là Arduino IDE (Intergrated Development Environment)
Arduino Uno R3
Arduino Uno R3 là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi
điều khiển Microchip ATmega328 được phát triển bởi Arduino.cc. Bảng mạch
được trang bị các bộ chân đầu vào/ đầu ra Digital và Analog có thể giao tiếp với
các bảng mạch mở rộng khác nhau.

Vi điều khiển

ATmega328 họ 8bit

Điện áp hoạt động

5V DC (chỉ được cấp qua cổng
USB)

Tần số hoạt động

16 MHz

Dòng tiêu thụ

Khoảng 30mA

Điện áp vào khuyên dùng

7-12V DC

Trang 15


Điện áp vào giới hạn

6-20V DC

Số chân Digital I/O

14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog

6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O
Dòng ra tối đa (5V)

30 mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50 mA

Bộ nhớ flash

32 KB (ATmega328) với 0.5KB

dùng bởi bootloader

SRAM

2 KB (ATmega328)

EEPROM

1 KB (ATmega328)

500 mA

Bảng 2-4:Thông số của Arduino Uno R3

LCD 16x2
LCD 16x2 là một linh kiện được sử dụng rộng rãi trong trong các dự án
điện tử và lập trình,sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thơng số.






LCD 16x2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 - D7) và 3 chân
điều khiển (RS, RW, EN).
5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16x2.
Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh
hoặc chế độ dữ liệu.
Chúng cịn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.
LCD 16x2 có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng

dụng.

Hình 2.14: LCD 1602

Trang 16

Hình 2.15: LCD 1602


I2C
I2C là tên viết tắt của cụm từ Inter-Intergrated Circuit. Đây là đường Bus
giao tiếp giữa các IC với nhau. Thơng thường, để sử dụng màn hình LCD sẽ
phải mất rất nhiều chân trên Arduino để điều khiển. Do vậy, để đơn giản hóa
cơng việc, người ta đã tạo ra một loại mạch điều khiển màn hình LCD sử dụng
giao tiếp I2C. Nói một cách đơn giản là chỉ tốn ... 2 dây để điều khiển màn hình,
thay vì 8 dây như cách thông thường.
Ưu điểm:



Tiết kiệm chân cho vi điều khiển.



Dễ dàng kết nối với LCD.

DS1307

Hình 2.16: I2C

Là chip đồng hồ thời gian thực (RTC : Real-time clock), khái niệm thời
gian thực ở đây được dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử
dụng, tình bằng giây, phút, giờ…

Hình 2.17: DS 1307
Trang 17


2.4:

Thiết kế mạch đo và xử lý tín hiệu

2.4.1: Giới thiệu phần mềm thiết kế mạch

Fritzing là một phần mềm thiết kế mạch điện tử tự động dùng cho các kỹ
sư, sinh viên, những người yêu thích điện tử. Fritzing giúp bạn thiết kế mạch
nguyên lý, xây dựng trên test board, chạy mạch PCB.
Fritzing hổ trợ rất mạnh trong các mạch sử dụng board Arduino.
2.4.2: Thiết kế mạc đo và xử lý tín hiệu

Hình 2.19: Mạch đo và xử lí tín hiệu.

Trang 18

Hình 2.18: Phần mềm fritzing


Chương 3:

Chế tạo và thử nghiệm hệ thống.

3.1: Chế tạo các bộ phận cơ khí.

Hình 3.21: Gia cơng cơ khí phần vỏ
Trang 19

Hình 3.20: Gia cơng cơ khí phần vỏ


3.2: Chế tạo bộ phận điện – điện tử.

Hình 3.22: Nối Arduino với I2C và DS1307

Hình 3.23: Nối dây Arduino với RC522
Trang 20


3.3: Xây dựng chương trình điều khiển.
3.3.1: Sơ đồ thuật toán.

Trang 21


Hình 3.24: Sơ đồ thuật tốn của hệ thống.

Trang 22


3.3.2: Giải thích sơ đồ thuật tốn

Bắt đầu chương trình LCD hiển thị thời gian thực.
Khi quẹt thẻ, cảm biến RC522 nhận dạng ID của thẻ và só sánh với ID có
sẵn trong bộ nhớ:

 Nếu ID được nhận dạng khơng có sẵn -> LCD báo “sai the”.
 Nếu ID được nhận dạng có sẵn trong bộ nhớ thì đèn sẽ nháy :
 Nếu ID là thẻ admin thì sẽ xóa tồn bộ bộ nhớ được lưu trong
EEPROM.
 Nếu ID là thẻ thành viên thì lưu số lần quẹt thẻ (x) vào bộ nhớ:
 Nếu số lần quẹt thẻ là lẻ (x%2!=0) thì sẽ lưu thời gian đến của
người dùng vào bộ nhớ EEPROM và hiển thị thông báo trên
LCD.
 Nếu số lần quét thẻ là chẵn (x%2==0) thì sẽ lưu thời gian đi
của người dùng và lấy thời gian đi, đến của người dùng đó
trong EEPROM để tính tốn tổng thời gian làm việc và số lần
điểm danh(x/2). Sau đó và hiển thị trên LCD.
 Thời gian đi, đến và số lần điểm danh của mỗi thành viên được lưu
vào những vị trí khác nhau trong EEPROM.

Trang 23


3.3.3: Chương trình điều khiển.
Chương trình điều khiển được xây dựng trên phần mềm Arduino IDE
(Intergrated Development Environment) - là một trình soạn thảo có thể viết code
và nạp vào arduino.
Arduino ide được viết bằng ngơn ngữ lập trình Java là ứng dụng đa nền
tảng (cross-platform). Ngôn ngữ code cho các chương trình của arduino là bằng
C hoặc C++ . Bản thân arduino ide đã được tích hợp một thư viện phầm mềm
thường gọi là "wiring", từ các chương trìn "wiring" gốc sẽ giúp thực hiện thao

tác code dễ dàng hơn

Hình 3.25: Giao diện Arduino IDE

Hình 3.26: Giao diện Arduino IDE

Trang 24