Tổng quan về hệ thống
Giới thiệu chung
1.1.1: Lịch sử phát triển sóng vô tuyến
Công nghệ sóng vô tuyến đã được áp dụng trong thương mại từ những năm 1970 và hiện nay trở thành một phần quan trọng trong cuộc sống hàng ngày Nó xuất hiện trong các thiết bị như chìa khóa xe hơi, thẻ lệ phí quốc lộ và thẻ truy cập an toàn Công nghệ này cũng rất hữu ích trong các môi trường mà việc sử dụng mã vạch để đánh nhãn hàng hóa không khả thi hoặc không hiệu quả.
Kỹ thuật sóng vô tuyến, bắt nguồn từ thời kỳ Chiến tranh Thế giới thứ II, đã được phát triển mạnh mẽ trong những năm qua Trong thời gian chiến tranh, sóng radio được sử dụng để xác định nguồn gốc của máy bay, giúp phân biệt giữa đồng minh và kẻ thù Sự khảo sát và nghiên cứu kỹ thuật radio đã mở rộng sang các hoạt động thương mại từ thập niên 1960, và sự phát triển này trở nên rõ rệt hơn vào những năm 1970 nhờ vào sự đóng góp của các công ty, học viện và chính phủ Mỹ Ngoài ra, công nghệ mới như thẻ không cần nhìn thấy để đọc mã vạch đã xuất hiện, cho phép đọc nhanh và từ khoảng cách xa Công nghệ sóng vô tuyến đang ngày càng được cải tiến dựa trên nền tảng của những công nghệ mới này.
Hiện nay, công nghệ sóng vô tuyến đã có những bước tiến mới, tuy nhiên, việc áp dụng thực tế trong các ngành và quy trình sản xuất đang tạo ra nhiều cơ hội hấp dẫn hơn.
Hình 1.1: Ứng dụng của sóng vô tuyến trong cuộc sống.
Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) cho phép nhận dạng đối tượng qua sóng vô tuyến, giúp đọc thông tin từ chip ở khoảng cách xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp Kỹ thuật này sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các thẻ (tag) đến các bộ đọc (reader), mang lại phương pháp hiệu quả trong việc truyền và nhận dữ liệu.
Thẻ (tag) có thể được gắn vào các đối tượng như sản phẩm, hộp hoặc giá kê (pallet) Bộ đọc sẽ quét dữ liệu từ thẻ và gửi thông tin đó đến cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin của thẻ.
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 vô 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.
Chip RFID không tiếp xúc không tích điện, hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng từ tín hiệu do bộ đọc gửi Phương pháp này là một cách đáng tin cậy để phát hiện và giám sát điện tử, đại diện cho một hình thức truyền thông tin vô tuyến mới RFID có thể được xem như một loại mã vạch điện tử, trong đó dữ liệu được mã hóa thành các bit và truyền đi qua sóng vô tuyến để nhận diện.
Thẻ RFIDcó hai loại: tích cực và thụ động :
Các bộ thu phát tích cực có nguồn nuôi riêng, trong khi bộ thu phát thụ động thu năng lượng từ tín hiệu sóng vô tuyến mà nó nhận được từ máy dò hoặc máy đọc Loại thẻ thụ động này đang được ứng dụng rộng rãi hơn cả.
Hình 1.2:Phòng thí nghiệm về công nghệ sóng vô tuyến
Thẻ RFID thụ động sử dụng năng lượng sóng vô tuyến thu được qua ăng-ten, không cần nguồn nuôi Năng lượng AC cảm ứng này được chỉnh lưu để cung cấp điện 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 không có nguồn nuôi.
Các yêu cầu cơ bản
1.2.1: Mô tả nhiệm vụ công nghệ
- 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.
Thiết bị Loại sử dụng
Module quét thẻ Cảm biến RFID
Mạch chuyển đổi xử lí tín hiệu ADC ngoài hoặc trong chíp
Bộ điều khiển Vi điều khiển/ PLC/PC
Hiện thị LCD /LED/Monitor
Phím chức năng nhập dữ liệu Nút bấm / Màn hình chạm
Hình 1.3: Thẻ RFID chủ động Hình 1.4: Thẻ RFID thụ động
Tín hiệu cảnh báo Trên LCD/ Đèn/Còi
Bảng 1-1: Cấu trúc thiết bị.
Tần số hoạt động 13.56 MHZ
Khoảng cách đo LCD báo “Không tồn tại sinh viên”.
Nếu ID được nhận dạng có sẵn trong bộ nhớ thì đèn sẽ nháy :
Nếu ID là thẻ admin thì sẽ xóa toàn 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
Nếu số lần quét thẻ là chẵn (x%2==0), hệ thống sẽ lưu trữ thời gian đi của người dùng và lấy thời gian đi, đến từ EEPROM cùng với số lần điểm danh (x/2) Thông tin này sẽ được hiển thị trên màn hình LCD.
Thời gian đi, đến và số lần điểm danh của mỗi thành viên được lưu vào những vị trí khác nhau trong EEPROM.
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 ngôn ngữ lập trình Java là ứng dụng đa nền tảng (cross-platform) Ngôn ngữ code cho các chương trình của arduino là bằng
Arduino IDE tích hợp thư viện phần mềm "wiring", giúp lập trình viên dễ dàng thực hiện các thao tác code trong C hoặc C++ Thư viện này xuất phát từ chương trình "wiring" gốc, mang lại sự thuận tiện và hiệu quả cho việc phát triển ứng dụng.
Hình 3.25: Giao diện Arduino IDE
Hình 3.26: Giao diện Arduino IDE
Thử nghiệm và đánh giá hệ thống
Sau khi nhóm lên ý tưởng thực hiện đã tiến hành thử nghiệm và gặp một số lỗi khi tiến hành:
Nguyên nhân khiến LCD không hoạt động là do chân I2C bị chạm vào nhau khi hàn vào Arduino, dẫn đến cháy Sau khi xác định được nguyên nhân, nhóm đã tiến hành thay thế I2C và hàn lại cho đúng cách.
- Tính toán sai thời gian làm việc.
+Nguyên nhân: do thuật toán câu lệnh.
Khắc phục: Nhóm đã tính toán lại và điều chỉnh câu lệnh
- Khi lưu trữ vào bộ nhớ EEPROM chỉ lưu được thời gian không lưu được
ID của thẻ +Nguyên nhân của lỗi do sai câu lệnh trong khi code.
- Hiển thị sai thời gian thực.
+Nguyên nhân do quá trình code hệ thống.
- Không đọc được nhiều thẻ cùng 1 lúc +Nguyên nhân: Do sai code.
+Khắc phục: sau nhiều lần chạy thử nhóm đã tim ra nguyên nhân và code lại
Kết quả thực nghiệm hệ thống:
Hình 3.27: Kết quả thử nghiệm trên máy tính.
Sau qua nhiều lần thử nghiệm và sửa đổi, nhóm đã hoàn thành được sản phẩm theo các tiêu chí đã nêu ở mục 1.2.1
Mặc dù hệ thống đã hoàn thiện và đáp ứng các tiêu chí đã đề ra, nhóm nhận thấy vẫn còn nhiều cơ hội để phát triển hơn nữa Chúng tôi đã xác định một số hướng đi tiềm năng cho sự phát triển tiếp theo.
Thêm thẻ admin có thể thêm, xóa các thẻ có thể điểm danh.
Thêm còi báo động khi có thẻ lạ được nhận dạng.
Tải dữ liệu lên cloud để tránh trường hợp hệ thống xảy ra lỗi.
Hình 3.28: Thử nghiệm trên thực tế.
