TỔNG QUAN VỀ KHÓA THÔNG MINH
Lý do chọn đề tài
Thời đại 4.0 đang chứng kiến sự bùng nổ của công nghệ, trong đó smart home không thể thiếu smartlock Khóa cửa thông minh đang dần thay thế các khóa chìa truyền thống nhờ vào sự phát triển của công nghệ hiện đại Những chiếc khóa này không chỉ tiện lợi mà còn giúp bảo vệ an toàn cho tài sản quý giá trong gia đình, hạn chế nguy cơ bị đột nhập và mất cắp.
Thiết kế khóa cửa thông minh hiện nay đã trở nên phổ biến và không còn mới mẻ, đặc biệt khi xã hội ngày càng ưa chuộng các thiết bị điện tử thông minh với tính bảo mật cao Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng khóa thông minh ngày càng tăng, đặc biệt tại các khu chung cư và biệt thự cao cấp.
Khóa cửa thông minh là thiết bị cơ điện tiên tiến, khác biệt so với khóa truyền thống, cho phép thực hiện nhiệm vụ đóng/mở thông qua lệnh từ thiết bị đã được xác thực Sử dụng kết nối không dây và khóa mã, smartlock đảm bảo quá trình xác nhận an toàn Ngoài ra, khóa cửa thông minh còn có khả năng nhận diện sự tiếp cận và gửi thông báo về các tình huống khẩn cấp liên quan đến tình trạng của thiết bị.
Sự phát triển không ngừng của vi xử lý đã dẫn đến sự ra đời của nhiều sản phẩm thông minh nhỏ gọn, tích hợp nhiều chức năng tiện lợi cho người dùng Trong số đó, kit Arduino nổi bật với sự phổ biến toàn cầu và cộng đồng người dùng đông đảo Kit Arduino có khả năng kết hợp với nhiều module khác nhau, mang lại những ứng dụng thiết thực cho cuộc sống hiện đại.
Dựa trên những đặc tính nổi bật, tôi đã quyết định phát triển một mô hình khóa cửa thông minh sử dụng Arduino, kết hợp với module cảm biến vân tay, bàn phím và thẻ từ.
Phù hợp với một đề tài tốt nghiệp vì chi phí rẻ hợp với sinh viên, có tính liên kết với nhiều môn học, mang tính thực tiễn cao.
Mục tiêu
Tìm hiểu về kit Arduino và module cảm biến vân tay AS608 là bước quan trọng để phát triển các dự án điện tử Việc nghiên cứu cách kết nối giữa các module sẽ giúp bạn hoàn thiện mô hình một cách hiệu quả Hãy khám phá các thiết bị điện cần thiết để tối ưu hóa quá trình lắp ráp và vận hành dự án của bạn.
Hệ thống quét dấu vân tay được thiết kế để điều khiển việc đóng mở cửa thông qua cảm biến vân tay Dữ liệu vân tay sẽ được truyền tải lên máy tính qua cổng giao tiếp, đảm bảo tính an toàn và tiện lợi cho người sử dụng.
- Xây dựng mật khẩu qua ma trận bàn phím 4x4, và hiển thị lên màn hình LCD
- Kết nối mudun RFID để quá trình mở cửa nhanh nhất, và sử dụng mudun SIM 800L để điều khiển mở cửa từ xa
- Trình bày được giao diện mô phỏng trên máy tính
- Thiết kế hoàn chỉnh mô hình thực tế
- Tiến hành chạy thử nghiệm mô hình hệ thống.
Giới thiệu về khóa thông minh
Hình 1.1 Hình ảnh về khóa thông minh thực tế
1.3.1 Giới thiệu về khóa thông minh a) Khái quát về khóa thông minh
Khóa cửa thông minh, hay còn gọi là khóa cửa kỹ thuật số, là sản phẩm tích hợp nhiều tính năng mở cửa hiện đại như vân tay, thẻ từ, mã số, và mở cửa qua Bluetooth, điện thoại, ứng dụng, hoặc wifi Với thiết kế hiện đại và mạch điện tử hoạt động bằng nguồn điện 4V hoặc pin sạc, loại khóa này giúp người dùng không cần sử dụng chìa khóa cơ truyền thống, đồng thời giảm thiểu lo lắng về việc làm rơi, mất chìa hoặc quên chìa khi ra khỏi nhà.
Mở khóa bằng vân tay
Hình 1.2 Khóa thông minh mở khóa bằng vân tay
Khóa thông minh mở khóa bằng vân tay, như hình 1.2, là một giải pháp an ninh hiện đại được ưa chuộng trong đời sống hàng ngày Tính năng này không chỉ nâng cao tính bảo mật mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng Công nghệ sinh trắc học vân tay, với khả năng nhận diện đặc trưng của mỗi cá nhân, đã được áp dụng rộng rãi, không chỉ trong quản lý con người mà còn trong lĩnh vực điều tra tội phạm.
Chỉ những người đã cài đặt vân tay mới có thể mở cửa, đảm bảo an toàn tối đa cho gia đình bạn Ngay cả những người trong nhà cũng không thể mở cửa nếu chưa được cài đặt trên hệ thống Sản phẩm này thường được sử dụng tại các chung cư, nhà phố cao cấp hoặc những nơi có yêu cầu bảo mật cao.
Mở khóa bằng thẻ từ, mã số
Hình 1.3 Khóa thông minh mở khóa bằng thẻ từ, mã số
Khóa thông minh sử dụng thẻ từ và mã số ngày càng trở nên phổ biến, cho phép mở cửa dễ dàng chỉ bằng cách quệt thẻ vào ổ khóa Loại khóa này thường được áp dụng tại các khách sạn và resort, giúp đảm bảo an toàn và tiện nghi cho du khách Khóa từ không chỉ dễ sử dụng mà còn có khả năng cung cấp số lượng thẻ lớn, hỗ trợ quản lý hiệu quả khi kết hợp với hệ thống quản lý khách sạn thông minh Ngoài ra, người dùng có thể điều khiển khóa từ xa qua điện thoại, ứng dụng, wifi hoặc bluetooth.
Hình 1.4 Khóa thông minh mở khóa bằng điện thoại, app, wifi, bluetooth
Khóa thông minh mở khóa bằng điện thoại, ứng dụng, wifi và bluetooth mang lại sự tiện lợi và hữu ích, giúp người dùng không phải lo lắng về những vấn đề như kẹt khóa hay quên chìa Chủ nhà có thể chia sẻ các phím ảo với người khác, nhưng quyền truy cập sẽ bị giới hạn theo thời gian, đảm bảo an toàn cho ngôi nhà Hệ thống khóa thông minh cũng thông báo cho chủ nhà khi có người ra vào và cho phép họ hủy lệnh mở cửa bất kỳ lúc nào, đặc biệt trong tình huống khẩn cấp.
Mở cửa bằng chìa cơ dự phòng
Khi khóa cửa thông minh gặp sự cố, bạn vẫn có thể sử dụng chìa khóa cơ để mở, đảm bảo tính linh hoạt trong mọi tình huống Dù công nghệ hiện đại đến đâu, vẫn có thể xảy ra sai sót hoặc tình huống bất ngờ, vì vậy tính năng sử dụng chìa khóa cơ là cần thiết cho mỗi chiếc khóa cửa thông minh Ngoài ra, có nhiều loại cửa phù hợp để lắp đặt khóa cửa thông minh, mang lại sự tiện lợi và an toàn cho người sử dụng.
Hầu hết các chất liệu cửa như nhôm kính, gỗ, thép và kính thủy lực đều có thể lắp đặt khóa cửa thông minh Để đảm bảo tính năng hoạt động hiệu quả, cần lựa chọn loại khóa điện tử phù hợp với kích thước và độ dày của cửa Thông thường, cửa có kích thước từ 85 mm trở lên và độ dày từ 35 mm trở lên sẽ thích hợp để lắp đặt khóa thông minh.
Khóa cửa thông minh thường được lắp đặt cho những cửa lớn và có thiết kế hiện đại, trong khi các loại cửa truyền thống chủ yếu sử dụng khóa chìa Tuy nhiên, không phải tất cả các loại cửa đều phù hợp với khóa cửa thông minh; ví dụ, cửa cuốn và cửa xếp thường không được trang bị loại khóa này.
Cũng như khóa cửa truyền thống, khóa cửa thông minh có cấu tạo bao gồm hai bộ phận là ổ khóa và chìa khóa
Chìa khóa của khóa thông minh không tồn tại dưới dạng vật lý, mà được lưu trữ trong ứng dụng trên điện thoại thông minh, thẻ từ, hoặc một loại móc chìa khóa đặc biệt được thiết kế riêng cho khóa thông minh.
Khóa đơn giản thường sử dụng một đoạn mã số làm "chìa khóa" Những loại khóa này được gắn trực tiếp vào ổ khóa thông thường, bao gồm các bộ phận thu phát tín hiệu và thiết bị mở, khóa chốt.
Khóa cửa thông minh là một phần thiết yếu trong cuộc sống số thời đại 4.0, giúp kết nối con người với sự hiện đại và nâng cao chất lượng cuộc sống Một ngôi nhà thông minh bắt đầu từ việc trang bị khóa cửa thông minh, mang lại sự tiện lợi và an toàn cho người sử dụng.
1.3.2 Các phương thức mở khóa trong đồ án
Khóa thông minh mà tôi thiết kế có sự kết hợp hoàn hảo giữa công nghệ cao và cấu tạo hiện đại, với các phương thức mở cơ bản như: mở bằng vân tay, mã số, và điều khiển từ xa.
Khóa vân tay là một hệ thống an ninh tiên tiến, cho phép mã hóa vân tay của người sử dụng trên thiết bị Khóa sẽ tự động mở chỉ khi vân tay đã được đăng ký đặt lên thiết bị, đảm bảo an toàn tối đa cho người dùng.
Khóa mở bằng chuỗi mật mã là một giải pháp an ninh hiện đại, sử dụng mật mã thay vì chìa khóa truyền thống để mở cửa Mỗi thẻ khóa được gán một mã ID riêng biệt, và chỉ những mã ID đã được cài đặt mới có khả năng mở khóa, đảm bảo tính bảo mật cao cho người sử dụng.
Mở khóa bằng thẻ RFID, viết tắt của Radio Frequency Identification, là công nghệ nhận dạng đối tượng dựa trên sóng vô tuyến Công nghệ này giúp các thiết bị khóa hiện đại hoạt động nhanh hơn so với các phương thức truyền thống.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁC LINH KIỆN
Tổng quan về Arduino
Hình 2.1 Các loại board Arduino
2.1.1 Giới thiệu về Board Arduino Uno
Arduino là một bo mạch vi xử lý cho phép lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến và động cơ Với nhiều loại khác nhau, Arduino đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng Điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển dễ sử dụng và ngôn ngữ lập trình thân thiện, phù hợp cho cả những người mới bắt đầu Giá thành thấp và tính chất nguồn mở cùng với cộng đồng người dùng đông đảo đã giúp Arduino thu hút một lượng lớn người sử dụng, từ học sinh phổ thông đến sinh viên đại học.
Bảng mạch Arduino là một công cụ đa năng, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như điều khiển cánh tay robot, giám sát và điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm trong phòng thí nghiệm, cũng như quản lý hoạt động của động cơ để mở và đóng cửa.
Arduino Uno là bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều khiển Microchip ATmega328, phát triển bởi Arduino.cc Bảng mạch này có các chân đầu vào/đầu ra Digital và Analog, cho phép giao tiếp với nhiều bảng mạch mở rộng khác Arduino Uno rất phù hợp cho những người mới bắt đầu và đam mê điện tử, lập trình Với nền tảng mở từ Arduino.cc, người dùng có thể dễ dàng xây dựng các dự án như lập trình Robot, xe tự hành, hoặc điều khiển đèn LED.
Hình 2.2 Hình ảnh thực tế về Arduino Uno
LED được tích hợp trên bảng mạch và kết nối với chân D13 Khi chân D13 ở mức cao (HIGH), LED sẽ sáng, và khi ở mức thấp (LOW), LED sẽ tắt.
- VIN: Chân này dùng để cấp nguồn ngoài (điện áp cấp từ 7-12VDC)
- 5V: Điện áp ra 5V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 500mA)
- 3V3: Điện áp ra 3.3V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 50mA)
- GND: Là chân mang điện cực âm trên board
Chân IOREF trên Arduino UNO xác định điện áp hoạt động của vi điều khiển và cho phép đọc điện áp này Tuy nhiên, chân IOREF không được sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị khác.
Hình 2.1 Các chân nguồn của Arduino Uno b) Thông số kỹ thuật
Chip điều khiển ATmega328P Điện áp hoạt động 5V Điện áp đầu vào(khuyên dùng) 7-12V Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V
Số chân Digital 14 (of which 6 provide PWM(điều chế độ rộng xung) output)
Dòng điện DC trên mỗi chân I/O 20 mA
Dòng điện DC trên chân 3.3V 50 mA
Flash Memory(bộ nhớ chương trình)
32 KB (ATmega328P) of which 0.5 KB used by bootloader
Tốc độ thạch anh 16 MHz
LED_BUILTIN(Led tích hợp) 13
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của Arduino Uno c) Bộ nhớ
- 32 KB bộ nhớ Plash: Trong đó bootloader chiếm 0.5KB
KB cho SRAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh) lưu trữ giá trị của các biến đã khai báo Việc khai báo nhiều biến sẽ tiêu tốn nhiều bộ nhớ RAM hơn Lưu ý rằng dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất khi nguồn điện bị ngắt.
1 KB of EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) allows for both reading and writing data, ensuring that information is retained even when power is lost This type of memory features input and output pins for seamless data interaction.
Board Arduino Uno có 14 chân Digital cho phép sử dụng làm đầu vào và đầu ra, với các hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead() Mỗi chân cung cấp điện áp 5V và dòng tối đa 20mA, kèm theo điện trở kéo lên từ 20-50 ohm Để bảo vệ board mạch, dòng tối đa trên mỗi chân I/O không được vượt quá 40mA.
Ngoài ra, một số chân Digital có chức năng đặt biệt:
- Serial: 0 (RX) và 1 (TX): Được sử dụng để nhận dữ liệu (RX) và truyền dữ liệu (TX) TTL
- PWM: 3, 5, 6, 9 và 11 Cung cấp đầu ra xung PWM với độ phân giải 8 bit bằng hàm analogWrite ()
- SPI (Serial Peripheral Interface :Giao diện Ngoại vi Nối tiếp): 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Các chân này hỗ trợ giao tiếp SPI bằng thư viện SPI
Bảng mạch được trang bị một LED tích hợp, kết nối với chân D13 Khi chân D13 nhận tín hiệu mức cao (HIGH), LED sẽ phát sáng, trong khi đó, LED sẽ tắt khi chân ở mức thấp (LOW).
- TWI/I2C: A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác
- Arduino Uno R3 có 6 chân Analog từ A0 đến A5, đầu vào cung cấp độ phân giải là 10 bit
2.1.2 Giới thiệu về Board Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 CH340 là phiên bản nâng cấp của Arduino Uno R3, sở hữu nhiều chân giao tiếp và bộ nhớ lớn hơn Mạch được thiết kế với linh kiện tương đương phiên bản chính hãng từ Arduino.cc, lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu nhiều bộ nhớ và cổng giao tiếp hơn so với Arduino Uno.
2560 CH340 chỉ thay đổi chip dán so với Arduino Mega 2560 R3
Arduino Mega 2560 là một bo mạch vi điều khiển mạnh mẽ, sử dụng chip Atmega2560, với bộ nhớ và số lượng chân I/O được mở rộng, mang lại khả năng kết nối và xử lý tốt hơn so với các bo mạch khác trên thị trường.
Arduino Mega được thiết kế cho các dự án phức tạp và yêu cầu nhiều bộ nhớ hơn, như trong Hình 2.4 Mặc dù nhiều dự án điện tử có thể sử dụng các loại Arduino khác như Uno R3, Nano hay Pro Mini, Arduino Mega vẫn cần thiết cho những ứng dụng đặc biệt như chế tạo máy in 3D hoặc điều khiển nhiều động cơ DC và động cơ bước, nhờ vào khả năng lưu trữ thông tin và dữ liệu lớn cùng với số lượng chân I/O phong phú.
Hình 2.4 Hình ảnh thực tế về Ardiuno Mega 2560
Có ba phương pháp để cấp nguồn cho Arduino Mega: sử dụng cáp USB, chân cấp nguồn Vin, hoặc giắc cắm nguồn DC.
- Điện áp hoạt động: 5V DC
- EEPROM 4 KB c) Các cổng vào ra
- Có 54 chân I/O digital và 16 chân analog được tích hợp trên bo mạch giúp thiết bị này trở nên riêng biệt và nổi bật so với các thiết bị khác
- Có 15 chân được sử dụng cho xuất xung PWM
- Một bộ dao động thạch anh có tần số 16 MHz được tích hợp trên board Arduino Mega2560
- Arduino Mega2560 có cổng USB được sử dụng để kết nối và chuyển mã từ máy tính đến mạch Arduino Mega dựa trên phần mềm IDE
Tích hợp jack nguồn DC giúp cung cấp nguồn cho bo mạch, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng điện tử Một số phiên bản Arduino, chẳng hạn như Arduino Pro Mini, không có jack cắm nguồn DC, điều này có thể gây khó khăn cho người dùng trong việc cấp nguồn cho thiết bị.
Đầu jack kết nối ICSP, nằm gần nút reset, là một bổ sung quan trọng cho Arduino Mega, cho phép lập trình và tải file từ máy tính thông qua phần mềm IDE.
Nhận dạng vân tay với cảm biến vân tay AS608
2.2.1 Sơ lược về dấu vân tay và nhận dạng vân tay
2.2.1.1 Khái niệm về dấu vân tay
Vân tay hình thành từ các gai da dưới lớp biểu bì, nơi tập trung các tuyến mồ hôi và tuyến bã nhờn Chúng đã được định hình khi thai nhi được 4 tháng trong bụng mẹ và giữ nguyên dạng cho đến khi về già Khi một người bị bỏng, thương tích hoặc bệnh tật, vân tay sẽ phục hồi nguyên trạng sau khi lành Tuy nhiên, nếu có tổn thương sâu làm hủy hoại hoàn toàn, sẹo chằng chịt có thể xóa mất vân tay.
Dấu vân tay của con người là những đặc điểm chi tiết, gần như độc nhất, khó thay đổi và tồn tại bền bỉ suốt đời, làm cho chúng trở thành những dấu ấn lâu dài của bản sắc cá nhân.
Vân tay không ai giống ai, đặc biệt nhất là vân ngón cái và ngón trỏ
2.2.1.2 Giới thiệu về nhận dạng vân tay
Từ xa xưa, con người đã nhận ra rằng mỗi cá nhân có một vân tay riêng biệt, nhưng chưa có cơ sở khoa học để nghiên cứu Đến thế kỷ 16, các kỹ thuật vân tay hiện đại bắt đầu xuất hiện, thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của các lý thuyết và chương trình nhận dạng vân tay Năm 1888, Francis Galton đã giới thiệu các đặc trưng chi tiết phục vụ cho việc đối sánh vân tay.
Vào đầu thế kỷ 20, nhận dạng vân tay đã được công nhận là một phương pháp xác định danh tính cá nhân có giá trị và trở thành tiêu chuẩn pháp lý Chẳng hạn, vào năm 1924, FBI đã thiết lập một cơ sở dữ liệu với 810.000 thẻ vân tay.
2.2.1.3 Việc ứng dụng công nghệ nhận dạng vân tay hiện nay
Hiện nay, công nghệ nhận dạng vân tay đang trở nên phổ biến trong việc bảo vệ dữ liệu và đảm bảo an ninh an toàn với độ chính xác cao Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như máy quét vân tay chấm công, mở khóa điện thoại và khóa cửa bằng vân tay.
Trong ngành công nghiệp khóa cửa điện tử, công nghệ nhận dạng vân tay đã phát triển mạnh mẽ, dẫn đến sự ra đời của nhiều dòng khóa cửa vân tay, thay thế các loại khóa điện tử truyền thống chỉ sử dụng chìa cơ, thẻ từ hoặc mã số Để đảm bảo an ninh tối ưu, các khóa cửa vân tay thường được kết hợp với các phương pháp nhận diện bổ sung như mã số và thẻ từ.
Dòng khóa cửa vân tay hiện nay ngày càng được cải tiến với công nghệ nhận dạng vân tay tiên tiến, mang lại khả năng cảm biến nhanh chóng và chính xác hơn so với công nghệ quang học cũ Công nghệ nhận dạng vân tay bán dẫn đang trở thành xu hướng mới trong việc nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống khóa cửa thông minh.
Hình 2.6 Hình ảnh vân tay được nhận dạng
2.2.1.4 Nguyên lý hoạt động cơ bản của nhận dạng vân tay
Công nghệ nhận dạng vân tay hoạt động bằng cách quét hình ảnh dấu vân tay khi người dùng đặt ngón tay lên thiết bị Thiết bị sẽ so sánh các đặc điểm hình ảnh vân tay với dữ liệu đã lưu trữ trong hệ thống Quá trình này chuyển đổi dữ liệu thành dạng số và xác nhận tính hợp lệ của dấu vân tay để hệ thống thực hiện các chức năng tiếp theo Hệ thống sinh trắc học ghi nhận và lưu trữ mẫu vân tay của người dùng dưới dạng số hoá toàn phần Có hai phương pháp chính để lấy dấu vân tay.
Cách cổ điển để sao chép hình dạng vân tay là sử dụng máy quét để ghi nhận và xử lý, thông qua các phương pháp như lăn tay bằng mực hoặc chạm vào một bề mặt nào đó.
Cách thứ hai, hiện tại đa số các nước đều sử dụng phần mềm hoặc thiết bị quét vân tay để nhận dạng vân tay
Cách em dùng là sử dụng cảm biến quét vân tay AS608, vì thuận tiện và tiết kiệm thời gian
2.2.1.5 Các bước xử lý trong quá trình nhận dạng vân tay
Quá trình xử lý nhận dạng vân tay bao gồm hai giai đoạn chính: xử lý ảnh và so sánh vân tay Giai đoạn đầu tiên, xử lý ảnh, là bước quan trọng trong việc thu thập và chuẩn hóa hình ảnh vân tay để đảm bảo độ chính xác cho các bước tiếp theo.
Hình 2.7 Sơ đồ quá trình xử lý ảnh
Mục đích của quá trình tăng cường ảnh vân tay, như thể hiện trong Hình 2.7, là để rút trích các đặc trưng vân tay từ ảnh đã được cải thiện Quá trình này được thực hiện qua nhiều bước nhỏ.
Tăng cường ảnh (Image Enhancement) là bước quan trọng trong quá trình xử lý vân tay, giúp làm rõ hình ảnh thu được từ thiết bị đầu đọc vân tay Các thiết bị này thường không cung cấp hình ảnh chất lượng cao do vân tay có thể bị hao mòn, bẩn hoặc áp lực không đồng đều khi quét Việc cải thiện chất lượng ảnh vân tay là cần thiết để rút trích các đặc trưng chính xác và đầy đủ, từ đó nâng cao độ tin cậy của quá trình nhận diện.
- Phân tích ảnh (Image Analysis): Thông qua phân tích ảnh, ảnh sẽ được loại bỏ những thông tin làm nhiễu hay những thông tin không cần thiết
Nhị phân hóa ảnh vân tay là quá trình chuyển đổi ảnh thành dạng trắng đen, giúp chuẩn bị cho bước làm mỏng vân tay Bước này có thể được thực hiện hoặc không, tùy thuộc vào thuật toán rút trích đặc trưng được sử dụng.
Làm mỏng (Thinning) là quá trình giảm độ dày của các đường vân lồi trong ảnh vân tay, nhằm mục đích tối ưu hóa việc rút trích đặc trưng của vân tay Bước này có thể được thực hiện hoặc không, tùy thuộc vào thuật toán rút trích đặc trưng được sử dụng.
- Rút trích đặc trưng (Minutiae Extraction): Rút trích những đặc trưng cần thiết cho quá trình so sánh vân tay
Tăng cường ảnh Phân tích ảnh Nhị phân hóa
Làm mỏng Rút trích đặc trưng b) Quá trình so sánh vân tay
Hình 2.8 Quá trình so sánh vân tay
Quá trình so sánh vân tay dựa trên các đặc trưng đã được rút trích, như được thể hiện trong Hình 2.8, nhằm mục đích xác định sự tương đồng giữa các mẫu Các bước thực hiện trong quá trình này bao gồm nhiều giai đoạn nhỏ để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả.
- Phân tích đặc trưng (Minutiae Analysis): Phân tích các đặc điểm cần thiết của các đặc trưng để phục vụ cho việc so sánh vân tay
Giới thiệu công nghệ RFID
Công nghệ Nhận dạng Tần số Radio (RFID) sử dụng sóng vô tuyến để nhận diện đối tượng Hệ thống RFID bao gồm hai thành phần chính: thiết bị đọc (RFID reader) và thiết bị phát sóng RFID gắn chip, thường được gọi là tag.
Nguyên lý hoạt động của RFID dựa trên việc thiết bị RFID reader phát ra sóng điện từ ở tần số nhất định Khi sản phẩm gắn RFID tag nằm trong vùng hoạt động, nó sẽ cảm nhận và thu năng lượng từ sóng điện từ này để gửi lại mã số cho RFID reader Nhờ đó, RFID reader có khả năng nhận dạng các tag trong vùng hoạt động.
Thẻ chip RFID chứa nhiều mã nhận dạng khác nhau, thường là 32bit, cho phép tạo ra hơn 4 tỷ mã số độc nhất Mỗi thẻ chip RFID được gán một mã số riêng biệt khi xuất xưởng, do đó khả năng nhầm lẫn giữa các vật gắn chip RFID là rất thấp, chỉ khoảng 1 trên 4 tỷ.
Hình 2.3 Chip bảo mật trong thẻ RFID
Hình 2.4 Hình ảnh thực tế Module RFID-RC522
- Dòng ở chế độ chờ: 10-13mA
- Dòng ở chế độ nghỉ: ’ được gửi về thì đánh nối dung tin nhắn
Gửi mã Ctrl+Z hay 0x1A hoặc giá trị 26 để kết thúc nội dung và gửi tin nhắn
Mô tả: Lệnh gửi tin nhắn
Lệnh: AT+CMGR=x x là địa chỉ tin nhắn cần đọc
Mô tả: Đọc một tin nhắn vừa gửi đến, lệnh được trả về nội dung tin nhắn, thông tin người gửi, thời gian gửi
Lệnh: AT+CMGDA=”DEL ALL”
Mô tả: Xóa toàn bộ tin nhắn trong các hộp thư
Lệnh: AT+CNMI=2,2
Mô tả: Hiển thị nội dung tin nhắn ngay khi có tin nhắn đến
2.5.4 Sơ đồ chân Module GSM GPRS
- TXD: Chân truyền Uart TX
- RXD: Chân nhận Uart RX
- DTR : Chân UART DTR, thường không xài
- SPKP, SPKN: ngõ ra âm thanh, nối với loa để phát âm thanh
- MICP, MICN: ngõ vào âm thanh, phải gắn thêm Micro để thu âm thanh
- Reset: Chân khởi động lại Sim800L (thường không xài)
- RING: Báo có cuộc gọi đến
Màn hình LCD 16x2
Hình 2.8 Hình ảnh thực tế màn hình LCD 16x2
Thứ tự Tên kí hiệu I/O Mô tả
3 Vo Analog Điều khiển ánh sáng nền
Bảng 2.4 Sơ đồ các chân của màn hình LCD 16x2
Cấp dương nguồn +5V và đất tương ứng thì V0 được dùng để điều khiển độ tương phản của LCD
+ Chân chọn thanh ghi RS (Register select)
Trong LCD, hai thanh ghi quan trọng được điều khiển bởi chân RS Khi RS = 0, thanh ghi mã lệnh được chọn, cho phép người dùng gửi các lệnh như xóa màn hình hoặc di chuyển con trỏ về đầu dòng Ngược lại, khi RS = 1, thanh ghi dữ liệu được chọn, cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị trên LCD.
+ Chân đọc/ghi(R/W) Đầu đọc/ghi cho phép người dùng ghi thông tin trên LCD Khi R/W = 0 thì ghi, R/W = 1 thì đọc
Chân cho phép E của LCD đóng vai trò quan trọng trong việc chốt thông tin trên các chân dữ liệu Để LCD có thể ghi nhận dữ liệu, xung tín hiệu phải được áp dụng lên chân E với độ rộng tối thiểu là 450ns.
Chân D0 - D7 là 8 chân dữ liệu 8 bit, được sử dụng để truyền thông tin đến màn hình LCD hoặc đọc dữ liệu từ các thanh ghi của nó Để hiển thị các ký tự và số, chúng ta gửi mã ASCII tương ứng của các chữ cái từ A đến Z, a đến z, và các số từ 0 đến 9 đến các chân này khi tín hiệu RS bằng 1.
Cũng có các mã lệnh mà có thể gửi đến LCD để xóa màn hình hoặc đưa con trỏ về đầu dòng hoặc nhấp nháy con trỏ
Để kiểm tra xem LCD có sẵn sàng nhận thông tin hay không, chúng ta sử dụng RS = 0 để kiểm tra bit cờ bận D7 Khi R/W = 1 và RS = 0, nếu D7 = 1, điều này có nghĩa là LCD đang bận với các công việc nội bộ và không thể nhận thông tin mới Ngược lại, nếu D7 = 0, LCD đã sẵn sàng nhận thông tin mới Do đó, việc kiểm tra cờ bận trước khi ghi dữ liệu lên LCD là rất quan trọng.
2.6.2 Module giao tiếp I2C giữa LCD 16x2 với ARDIUNO a) Giới thiệu Module giao tiếp I2C
Hình 2.9 Hình ảnh thực tế Module giao tiếp I2C
Việc sử dụng giao tiếp I2C (như mô tả trong Hình 2.18) giúp chuyển giao việc điều khiển màn hình cho IC xử lý trên mạch, chỉ cần gửi mã lệnh và nội dung hiển thị Điều này cho phép vi điều khiển có thêm thời gian để xử lý các tiến trình phức tạp khác, mang lại nhiều lợi ích cho hiệu suất hệ thống.
- Giao tiếp I2C chỉ sử dụng duy nhất 2 dây tín hiệu: SDA và SCL giúp tiết kiệm chân trên vi điều khiển
- Tốc độ truyền dữ liệu lên đến 400Kbps
- Dữ liệu truyền nhận đảm bảo tính toàn vẹn vì sử dụng cơ chế phản hồi (ACK) trên mỗi byte dữ liệu
Mạch có khả năng kết nối tối đa 8 module qua I2C bus với địa chỉ mặc định 0x27, cho phép thay đổi địa chỉ bằng các mối hàn A0, A1, A2 Điện áp hoạt động của module nằm trong khoảng 3V-6V, và người dùng có thể điều chỉnh độ tương phản thông qua biến trở màu xanh Việc kết nối I2C với Arduino Mega 2560 cũng rất đơn giản và hiệu quả.
- Chân GND I2C nối với chân GND của mega 2560
- Chân VCC I2C nối với chân 3.3V của mega 2560
- Chân SDA I2C nối với chân 20 SDA của mega 2560
- Chân SCL I2C nối với chân 21 SCL của mega 2560