Đồ án Công nghệ không dây đề tài "Điểm danh sinh viên sử dụng công nghệ RFID" | Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoARcPSD| 36625228
TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỂM DANH SINH VIÊN SỬ DỤNG CÔNG LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và
không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Chương 1:
GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU
Đề tài nghiên cứu xây dựng và triển khai một hệ thống điểm danh tự
động sử dụng công nghệ sóng vô tuyến không dây Radio Frequency
Identification (RFID) nhằm tự động hóa, thay thế hoàn toàn mọi công đoạn
điểm danh sinh viên hiện nay trong Nhà trường, tạo các lợi thế về mặt thời
gian, sức lực, sự tiện lợi, mang lại tính chính xác cao và giải quyết các khuyết
điểm mà việc điểm danh thông thường có thể mang lại. Hệ thống được xây
dựng giới hạn trong phạm vi một phòng học, sử dụng tần số vô tuyến để có thể
tự động nhận biết các sinh viên đang, từng tham gia vào một tiết học của
phòng học ấy và có thể ghi nhận, lưu trữ, quản lý các hoạt động ra vào của sinh viên
Giải pháp điểm danh học sinh sinh viên bằng công nghệ RFID giúp quá
trình quản lý dạy học, quản lý học sinh sinh viên, quản lý mọi diễn biến hiện
diện và địa điểm, vị trí của đối tượng quản lý được dễ dàng nhanh chóng và
chính xác, giúp nâng cao hiệu quả quản lý của nhà trường đối với học sinh sinh
viên về mọi mặt của công tác đào tạo và quản lý con người. Các sự kiện vắng
mặt, điểm danh, truy xét địa điểm vị trí.. được dễ dàng hiển thị trên hệ thống lOMoARcPSD| 36625228
một cách tức thời và chính xác. Mỗi học sinh sinh viên chỉ cần đeo 1 tag hoặc
thẻ RFID, tại các vị trí trong nhà trường phủ sóng RFID là dễ dàng có thể đem lại
kết quả quản lý như mong muốn LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện để tài này, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng
góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô và bạn bè, vậy nên em xin chân thành cảm ơn: -
Ban giám hiệu nhà trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
đã tạo điều kiện tốt nhất cho sinh viên học tập và nghiên cứu. -
Thầy cô trong trường đã tận tình hưởng dẫn và thư viện trường đã
cung cấp giáo trình và tài liệu tham khảo trong suốt quá trình học tập của sinh viên. -
Đặc biệt là sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Thanh
Nghĩa đã giảng dạy, giúp đỡ và phân tích rõ về những vấn để sinh viên còn khúc mắc.
Em đã cố gắng trong quá trình tìm hiều và thực hiện để tài nhưng vì kiến thức
còn hạn chế khiến đồ án này không được như ý, rất mong được sự góp ý, nhận xét
đánh giá về nội dung và hình thức trình bày từ thầy để có thể hoàn thiện bài báo cáo tốt hơn. Xin chân thành cảm ơn!
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong quá trình học tập và sinh hoạt tại trường, nhận thấy được nhiều
khuyết điểm và bất cập mà việc điểm danh thủ công hiện nay trường ta đang
thực hiện mang lại, chúng em đặt ra bài toán về vấn đơn giản hóa, tiến tới tự
động hóa và khắc phục các nhược điểm vốn có. Sẽ thế nào nếu chúng ta có thể
thực hiện công việc điểm danh bằng hằng ngày việc đẩy cao tính hữu dụng của
tấm thẻ sinh viên của mỗi người, đưa việc điểm danh truyền thống thành điểm lOMoARcPSD| 36625228
danh không chạm, rằng máy móc sẽ tự động hết tất cả ? Quyết định tìm hiểu và
đưa ra giải pháp giải quyết các vấn đề trên, nhóm chúng em lựa chọn đề tài
“Điểm danh sinh viên sử dụng công nghệ RFID” áp dụng công nghệ RFID. Bài
nghiên cứu xây dựng một hệ thống điểm danh có thể thu thập tự động các
thông tin và hoạt động ra vào lớp của sinh viên bằng sóng vô tuyến thông qua
thẻ sinh viên để xử lý và điểm danh cho từng người.
Các hệ thống điểm danh tự động sử dụng sóng vô tuyến hiện nay góp
mặt hầu hết trong các công ty, tập đoàn, lớn nhỏ đều hiện hữu và các nơi đông
người cần kiểm soát, mà ta có thể biết đến là các máy chấm công. Việc thực
hiện điểm danh của hệ thống này thường sẽ theo một quy trình: người dùng
đưa thẻ vào đầu đọc; đầu đọc quét thẻ và sẽ ghi nhận thời điểm điểm danh,
sau đó báo hiệu cho người dùng kết quả. Đặc điểm của hệ thống điểm danh này
là hệ thống được xây dựng dựa trên tần số LF hoặc HF, khoảng cách đọc thẻ
của hệ thống không xa, chi phí xây dựng thấp, người dùng phải chủ động trong
quá trình đọc ghi của thẻ, nhưng bù lại có thể chủ động kiểm soát các kết quả
của việc điểm danh. Đã có nhiều bài nghiên cứu cả trong và ngoài nước về vấn
đề nâng cao khả năng hoạt động của hệ thống trên, đưa ra các giải pháp như
tăng độ rộng của vùng đọc dữ liệu, tăng khả năng lưu trữ dữ liệu của các tấm
thẻ RFID, cải tiến các công nghệ sử dụng cho hệ thống, … nhưng phần lớn các
nghiên cứu lại áp dụng vào các khía cạnh khác của xã hội như định vị, an ninh,
kiểm kho, … Rất ít các hệ thống điểm danh tự động nhận dạng mà không cần
quẹt thẻ như đề tài này. Thế nhưng nhận biết được sự tương đồng giữa các hệ
thống sử dụng tần số vô tuyến để phát hiện đối tượng với nhau, chúng em tìm
hiểu, thay đổi, chắt lọc và áp dụng vào bài nghiên cứu của mình. Bằng việc đẩy
cao tần số sử dụng cho hệ thống để mở rộng diện tích vùng đọc dữ liệu, tìm
hiểu cách thức hoạt động, các chức năng của từng loại thiết bị cũng như bố trí
sơ đồ lắp đặt hợp lí. Hướng tới việc cung cấp tư liệu cơ bản để và xây dựng một
hệ thống điểm danh hoàn toàn tự động mà không cần người dùng thực hiện
bất kỳ thao tác thủ công nào. lOMoARcPSD| 36625228 1.2. MỤC TIÊU
Mục tiêu chính là tạo ra một hệ thống điểm danh tự động sử dụng công
nghệ thẻ RFID và Arduino. Khi sinh viên tiếp cận với thiết bị đầu đọc RFID,
thông tin từ thẻ sẽ được đọc và gửi đến ứng dụng trên Visual Studio để xác
nhận danh tính của sinh viên.
1.3. NỘi DUNG NGHIÊN CỨU -
Hệ thống điểm danh sinh viên sử dụng công nghệ RFID -
Nghiên cứu tài liệu về Kit Arduino UNO R3. -
Thiết kế, tính toán và thi công cho phần cứng. -
Viết code cho Kit Arduino Uno R3. -
Chỉnh sửa các lỗi điều khiển, lỗi lập trình và lỗi của các thiết bị. - Viết báo cáo đồ án. 1.4. GIỚI HẠN
Hệ thống đánh giá sinh viên sử dụng công nghệ RFID có thể có một số
giới hạn nhất định, bao gồm:
Khả năng phát hiện sai sót: Hệ thống RFID phải được đặt ở vị trí chính xác
để đảm bảo đọc chính xác thẻ RFID của sinh viên. Nếu không đặt đúng vị trí
hoặc thẻ bị mất hoặc hỏng, hệ thống có thể không phát hiện được và gây ra sai
sót trong việc đánh giá.
Chi phí đầu tư: Việc triển khai hệ thống RFID đòi hỏi một chi phí đầu tư
lớn, bao gồm cả chi phí cài đặt và chi phí duy trì. Vì vậy, việc áp dụng hệ thống
này cần được đánh giá kỹ lưỡng để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả kinh tế.
Vấn đề bảo mật: Dữ liệu được thu thập thông qua hệ thống RFID có thể
dễ dàng bị đánh cắp nếu không được bảo mật đúng cách. Do đó, cần có các lOMoARcPSD| 36625228
biện pháp bảo mật đáng tin cậy để đảm bảo an toàn và bảo mật thông tin của sinh viên.
Vấn đề quyền riêng tư: Sử dụng hệ thống RFID để đánh giá sinh viên có
thể dẫn đến việc thu thập thông tin cá nhân của sinh viên một cách liên tục và
tự động. Điều này có thể gây tranh cãi về quyền riêng tư và đạo đức.
Hạn chế trong việc đánh giá hiệu quả: Hệ thống RFID chỉ đo lường việc
tham gia và rời khỏi lớp học, còn việc đánh giá hiệu quả của sinh viên trong mỗi
buổi học thì không phải là điều dễ dàng. Việc đánh giá hiệu quả của sinh viên
cần có sự đánh giá từ giảng viên hoặc một hệ thống đánh giá khác để đảm bảo
tính chính xác và công bằng.
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
II.1. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG
II.1.1. Vi điều khiển[1] Giới thiệu về Arduino
Arduino là một board mạch vi xử lý dùng đê lập trình xây dựng các ứng dụng tương
tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Ưu điềm của Arduino là ngôn
ngữ cực kì dễ học (giống C/C++), cấp ngoại vi trên bo mạch đều đã được chuẩn hóa,
nên không cần biết nhiều về điện tử chúng ta cũng có thể lập trình được. Phần cứng
bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel
8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Những model hiện tại được trang bị gồm 1 công giao
tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau. Arduino Uno R3 SMD lOMoARcPSD| 36625228 Thông số kỹ thuật
Bảng 2.1: Bảng thông số kĩ thuật Arduino Uno R3
Nguồn sử dụng: Arduino có thể được cấp nguồn thông qua cổng USB
hoặc cấp nguồn ngoài thông qua jack cắm 2.1mm, cũng có thể sử dụng 2
chân Vin và GND để cấp nguồn cho Arduino. Chức năng các chân:
- Chân 5V và chân 3.3V: các chân này dùng để lấy nguồn ra tương ứng 5V và 3.3V.
- Vin: Cấp nguồn cho Arduino. - GND: chân nối mass.
- Reset: chân thiết lập lại hoạt động từ đầu cho board khi nhận tín hiệu.
2.1.2. Công nghệ RFID và Module MFRC522
Giới thiệu công nghệ RFID [12]
Công nghệ RFID là công nghệ nhận dạng đối tượng băng sóng vô tuyến. Công nghệ
này cho phép nhận biết các đối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio, từ đó có
thể giám sát, quan lý từng đối tượng. lOMoARcPSD| 36625228
Một thiết bị hay một hệ thống RFID được cấu tạo bởi hai thành phần chính là thiết bị
đọc (reader) và thiết bị phát mã RFID có gắn chip. Thiết bị đọc được gắn anten để thu
phát sóng điện từ, thiết bị phát mã RFID được gắn với vật cản nhận dạng, mỗi thiết bị
RFID chứa một mã số nhất định và không trùng lặp nhau.
Các tần số thường được sử dụng trong hệ thống RFID:
LF: 125 kHz – 34.2 kHz (low frequencies): ứng dụng nhiều cho hệ thống
quản lý nhân sự, chấm công, cửa bảo mật, bãi giữ xe...
HF: 13.56 MHz (high frequencies): ứng dụng nhiều cho quản lý nguồn
gốc hàng hóa, vận chuyển hàng hóa, cửa bảo mật, bãi giữ xe...
UHF: 860 MHz - 960 MHz (ultra high frequencies): ứng dụng nhiều
trong các hệ thống kiểm soát như thu phí đường bộ tự động, kiểm kê kho
hàng, kiểm soát đường đi của hàng hóa...
SHF: 2.45 GHz: (super high frequencies): ứng dụng nhiều trong các hệ thống
kiểm soát như thu phí đường bộ tự động, kiểm soát lưu thông hàng hóa, kiểm
soát hàng hóa, kiểm kê kho hàng... Module RFID MFRC522 [2]
Hình 2.4: Hình thực tế Module RFID RC522 Hình 2.5: Kí hiệu MFRC522 Thông số kỹ thuật
Bảng 2.2: Bảng thông số kĩ thuật MFRC 522 lOMoARcPSD| 36625228 Chức năng các chân:
SDA: kết nối với chân SPI_SDA của vi điều khiển để lựa chọn chip khi
giao tiếp SPI (Kích hoạt ở mức thấp).
SCK: Kết nối với chân SPI_SCK của vi điều khiển để tạo xung trong chế độ truyền SPI.
MIS0: Kết nối với chân SPI _MISO của vi điều khiển có chức năng
Master Data Out- Slave In trong chế độ giao tiếp SPI.
M0SI: Kết nối với chân SPI_MOSI của vi điều khiển có chức năng
Master Data In- Slave Out trong chế độ giao tiếp SPI. IRQ: Chân ngắt. GND: Chân nối mass. RST: Chân Reset. VCC: Chân cấp nguồn.
2.2.3. Giới thiệu về Visual studio code 2022
Visual Studio Code 2022 là một phiên bản mới nhất của phần mềm Visual
Studio Code - một trình biên tập mã nguồn mở và miễn phí được phát triển bởi
Microsoft. Visual Studio Code được thiết kế để hỗ trợ các nhà phát triển trong
quá trình viết code, sửa lỗi và triển khai các ứng dụng.
Visual Studio Code 2022 có nhiều tính năng mới, cải tiến và bổ sung so với các
phiên bản trước đó, bao gồm:
- Cải tiến tính năng IntelliSense: IntelliSense giúp đề xuất mã, các thông tin hỗ
trợ về cú pháp và các đối tượng trong code khi nhập liệu, từ đó giúp giảm
thời gian nhập code và tăng độ chính xác của code. Phiên bản mới cải tiến và
tối ưu hóa IntelliSense, giúp các nhà phát triển viết code nhanh hơn và dễ dàng hơn.
- Hỗ trợ đa nền tảng: Visual Studio Code 2022 được hỗ trợ trên các nền tảng
khác nhau như Windows, MacOS và Linux, cho phép các nhà phát triển làm
việc trên nhiều hệ điều hành khác nhau một cách dễ dàng.
- Cải tiến tính năng Debugging: Tính năng Debugging cho phép các nhà phát
triển kiểm tra và sửa lỗi code một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn. Phiên
bản mới cải tiến tính năng này và bổ sung nhiều tính năng mới, cho phép các
nhà phát triển tìm kiếm lỗi, chạy từng bước một code và kiểm tra các giá trị biến.
- Công cụ tìm kiếm nhanh: Visual Studio Code 2022 cung cấp công cụ tìm
kiếm nhanh để tìm kiếm các file, dòng code, biến và tên hàm trong project một cách dễ dàng. lOMoARcPSD| 36625228
- Hỗ trợ Git: Visual Studio Code 2022 tích hợp với Git và cung cấp tính năng
quản lý mã nguồn như push, pull, commit và merge code từ các repository Git khác nhau.
Visual Studio Code 2022 là một trình biên tập mã nguồn rất mạnh mẽ và tiện
ích cho các nhà phát triển. Nó có nhiều tính năng mới và cải tiến giúp tăng tính
hiệu quả và tiết kiệm thời gian trong quá trình phát triển ứng dụng.
Hình 2.4: Logo phần mềm Visual Studio Code 2022