TÊN ĐỀ TÀI : Thiết kế và chế tạo khóa thông minh nhận diện khuôn mặt
Họ và tên sinh viên: Tưởng Thanh Phúc – Nguyễn Thanh Huy

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN -ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN -ĐIỆN TỬ
CHUYÊN NGÀNH: KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHĨA THƠNG MINH NHẬN DIỆN
KHN MẶT

Người hướng dẫn: Ths. Trần Duy Chung
Sinh viên thực hiện:
Tưởng Thanh Phúc
Nguyễn Thanh Huy
Mã sinh viên:
1811505120142
1811505120326

Đà Nẵng, 6/2022

Lớp: 18D3
Lớp: 18D4


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN -ĐIỆN TỬ
CHUYÊN NGÀNH: KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHĨA THƠNG MINH NHẬN DIỆN
KHN MẶT

Người hướng dẫn: Ths. Trần Duy Chung
Sinh viên thực hiện:
Tưởng Thanh Phúc
Nguyễn Thanh Huy
Mã sinh viên:
1811505120142
1811505120326

Đà Nẵng, 6/2022

Lớp: 18D3
Lớp: 18D4


NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN


NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN



TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: Th.s TRẦN DUY CHUNG
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH HUY

Mã SV: 1811505120326

TƯỞNG THANH PHÚC

Mã SV: 1811505120142

1. Tên đề tài:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHĨA THƠNG MINH NHẬN DIỆN KHUÔN MẶT
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
-

Dùng esp32 cam để nhận diện khuôn mặt

- Cảnh báo sai mật khẩu và mở khóa từ xa qua điện điện thoại
Tài liệu ban đầu:
- Tìm hiểu các thơng tin qua các trạng mạng, và tham khảo các sách, báo tài liệu
chuyên nghành.
-


Tài liệu về lập trình vi điều khiển, các chuẩn giao tiếp...

3. Nội dung chính của đồ án:
 Chương 1 : Tổng Quan chung Trình bày về đặt vấn để dẫn nhập lý do chọn đề tài ,
mục tiêu , nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.
 Chương 2 : Cơ Sở Lý Thuyết Trình bày về các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề
mà đề tải sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài.
 Chương 3 : Tính Tốn Và Thiết Kế Giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài
mà mình thiết kế và các tính tốn, thiết kế gồm những phần nào. Thiết kế sơ đồ khối
hệ thống, sơ đồ nguyên lý toản mạch, tính tốn thiết kế mạch
 Chương 4 : Thi Cơng Hệ Thống Trình bày về q trình vẽ mạch in lắp ráp các thiết
bị, đo kiểm tra mạch, lắp ráp mơ hình. Thiết kế lưu để giải thuật cho chương trình
và viết chương trình cho hệ thống. Hướng dẫn quy trình sử dụng hệ thống.
4. Các sản phẩm dự kiến
-

Hồn thành sản phẩm có thể mở khóa bằng nhận dạng khuôn mặt.
Báo cáo tổng kết đồ án tốt nghiệp


5. Ngày giao đồ án: 2/3/2022
6. Ngày nộp đồ án: 2/6/2022
Trưởng Bộ môn

Đà Nẵng, ngày 05 tháng 03 năm 2022
Người hướng dẫn


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THANH HUY
TƯỞNG THANH PHÚC
2. Mã sinh viên: 1811505120326
Lớp: 18D4
1811505120142
18D3
3. Họ và tên người hướng dẫn: Th.s. TRẦN DUY CHUNG
4. Đề tài
Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHĨA THƠNG MINH NHẬN DIỆN KHUÔN
MẶT
Thời gian thực hiện: Từ ngày: 2/3/2022 đến ngày: 2/6/2022 .
5. Mục tiêu

-

Dùng esp32 cam để nhận diện khuôn mặt, kết hợp với vân tay, thẻ từ và mật
khẩu để mở khóa.
Cảnh báo sai mật khẩu và mở khóa từ xa qua điện thoại.

6. Nội dung chính

 Chương 1 : Tổng Quan chung Trình bày về đặt vấn để dẫn nhập lý do chọn đề tài ,
mục tiêu , nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.
 Chương 2 : Cơ Sở Lý Thuyết Trình bày về các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề
mà đề tải sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài.
 Chương 3 : Tính Tốn Và Thiết Kế Giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài

mà mình thiết kế và các tính tốn, thiết kế gồm những phần nào. Thiết kế sơ đồ khối
hệ thống, sơ đồ nguyên lý toản mạch, tính tốn thiết kế mạch
 Chương 4 : Thi Cơng Hệ Thống Trình bày về q trình vẽ mạch in lắp ráp các thiết
bị, đo kiểm tra mạch, lắp ráp mơ hình. Thiết kế lưu để giải thuật cho chương trình
và viết chương trình cho hệ thống. Hướng dẫn quy trình sử dụng hệ thống.
7. Kết quả dự kiến đạt được


- Hồn thành sản phẩm khóa thơng minh nhận diện bằng khuôn mặt.
8. Tiến độ thực hiện
TT

Thời gian

Nội dung công việc
Lên ý tưởng cho đề tài Tìm hiểu

1

Tuần 1

và chọn đề tài lên kế hoạch chi
tiết

2

Tuần 2

Chọn đề tài và ghi đề cương
nhiệm vụ của đề tài

Tìm hiểu các đề tài và xây dựng

3

Tuần 3

mơ hình khóa thơng minh nhận
diện khuôn mặt

4

Tuần 4

5

Tuần 5

6

Tuần 6

7

Tuần 7

8

Tuần 8

9


Tuần 9

10

Tuần 10

11

Tuần 11

12

Tuần 12

13

Tuần 13

Gặp GVHD để báo cáo về hướng
thực hiện đề tài.
Tìm hiểu về esp32 cam
Nghiên cứu thiết kế chế tạo phần
cứng .
Lập trình điều khiển
Lập trình điều khiển giao tiếp về
phần cứng
Lập trình điều khiển , lắp ráp linh
kiện
Sắp xếp bố trí cho hợp lí

Báo cáo tiến độ cho GVHD.
Hồn thiện mơ hình.
Viết báo cáo.
Kiểm tra hoạt động của hệ thống.

Kết quả dự kiến đạt được


14

Tuần 14

Hoàn tất báo cáo. Khắc phục các
sự cố.
Vá lỗi các sự cố nếu có. Hồn

15

Tuần 15

thiện báo cáo, gặp GVPB và bảo
vệ.
Đà Nẵng, ngày 05 tháng 03 năm 2022

BỘ MÔN DUYỆT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN



LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi đến Thầy Trần Duy Chung lời cảm ơn chân thành và sâu
sắc nhất. Nhờ có sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của Thầy trong suốt thời gian qua,
em đã có thể thực hiện và hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp. Những lời nhận xét, góp ý và
hướng dẫn tận tình của Thầy đã giúp em có một định hướng đúng đắn trong suốt quá
trình thực hiện Đề tài giúp em nhìn ra được những ưu, khuyết điểm của Đề tài và
từng bước hoàn thiện hơn.
Đồng thời, em xin trân trọng cảm ơn các Thầy Cô của trường Đại học Sư phạm Kỹ
thuật nói chung và của khoa Điện- Điện Tử nói riêng đã dạy dỗ chúng em suốt quãng
thời gian ngồi trên ghế giảng đường Đại học. Những lời giảng của Thầy Cô trên bục
giảng đã trang bị cho chúng em những kiến thức và giúp chúng em tích lũy thêm những
kinh nghiệm.
Bên cạnh đó, xin cảm ơn sự hỗ trợ và giúp đỡ của bạn bè trong thời gian học tập
tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật và trong q trình hồn thành Đồ Án Tốt Nghiệp
này.

i


CAM ĐOAN
Đề tài này là do nhóm em tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Duy
Chung dựa vào một số tài liệu trước đó và khơng sao chép từ tài liệu hay cơng trình đã
có trước đó.
Những thống số hay số liệu trong đề tài chưa được bảo vệ hay báo cáo trước đó .
Những trích dẫn, ghi chú, số liệu, hình ảnh trong đề tài được ghi tên và nguồn gốc rõ
ràng.
Chúng em cam đoan những lời ở trên là đúng sự thật và trung thực, nếu có bất kì
phát giác nào thì nhóm xin chịu trách nhiệm.
Sinh viên thực hiện


Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

Tưởng Thanh Phúc

Nguyễn Thanh Huy

ii


TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Hiện nay, cùng với sự phát triển của xã hội, vấn đề an ninh bảo mật đang được yêu
cầu khắt khe tại mọi quốc gia trên thế giới. Các hệ thống nhận dạng con người được ra
đời với độ tin cậy ngày càng cao. Một trong các bài toán nhận dạng con người rất được
quan tâm hiện nay là nhận dạng khn mặt, bài tốn nhận dạng khuôn mặt phục vụ mạnh
mẽ trong nhiều lĩnh vực của đời sống đặc biệt ở những lĩnh vực công nghệ cao yêu cầu
bảo đảm an ninh, bảo mật…
Vì vậy đề tài: “Thiết kế và chế tạo khóa thông minh nhận diện bằng khn mặt”.
là đề tài nóng hổi và càng ngày được con người tìm cách hồn thiện nó để mang lại kết
quả tốt nhất.
Trong đề tài này, ngoài việc tập trung nghiên cứu bảo mật bằng nhận diện khuôn
mặt đề tài còn nghiên cứu bảo mật về nhận dạng vân tay, RFID, mật khẩu. Đây là một
đề tài rất có ý nghĩa trong việc giúp bảo vệ tài sản của cá nhân hay một doanh nghiệp
hay nhà nước, giúp chúng ta có cuộc sống an tồn hơn.
Kết hợp các kiến thức trên lại để xây dựng, thực hiện đề tài này. Sử dụng ESP32

CAM để thu nhận hình ảnh chuyền về trình duyệt Web để xử lý nhận dạng khuôn mặt
và sử dụng ESP32 thực thi chức năng quét nhận dạng vân tay, RFID, mật khẩu và điều
khiển khóa điện.
Nội dung chính của báo cáo sẽ trình bày những vấn đề lý thuyết cơ bản của
lĩnh vực phát hiện khuôn mặt cũng như những thành công mà các nhà nghiên cứu đã đạt
được trong những năm gần đây. Báo cáo nhằm mục đích có được cái nhìn tổng qt về
bảo mật nhận diện bằng khuôn mặt.

iii


MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN ......................................................................
NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN .........................................................................
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i
CAM ĐOAN................................................................................................................... ii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ........................................................................................................... iii
MỤC LỤC ......................................................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ....................................................................... vii
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT .....................................................................................x
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .......................................................................4
1.1. Nhu cầu về khóa thơng minh ................................................................................4
2.1. Tổng quan về khóa cửa .........................................................................................4
2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của khóa cửa [14] .......................................4
2.1.2. Tìm hiểu các loại khóa trên thị trường hiện nay ............................................7
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..............................................................................10
2.1. Công nghệ sinh trắc và bảo mật [5] ....................................................................10
2.2. Phát hiện khuôn mặt [15] ....................................................................................11

2.3. Nhận dạng khuôn mặt [25] .................................................................................12
2.3.1. Nhận dạng truyền thống. ..............................................................................14
2.3.2. Nhận dạng 3D .............................................................................................. 14
2.4. Nhận dạng vân tay [18].......................................................................................15
2.5. Tổng quan xử lý ảnh [16] ...................................................................................16
2.6. Công nghệ RFID [24] .........................................................................................17
2.7. Giới thiệu phần mềm .......................................................................................... 18
2.7.1. Arduino IDE [6] ........................................................................................... 18
iv


2.7.2. Ứng dụng tin nhắn telegram [4] ...................................................................19
2.8. Giới thiệu linh kiện ............................................................................................. 24
2.8.1. Giới thiệu về Module ESP32 CAM [9]........................................................24
2.8.2. Giới thiệu về module ESP32 [21] ................................................................ 26
2.8.3. Cảm biến nhận dạng vân tay AS608 [13] ....................................................28
2.8.4. Module Relay [23] .......................................................................................29
2.8.5. Ổ khóa điện từ LY-03 [12]...........................................................................30
2.8.6. Module RFID RC522: [11] ..........................................................................31
2.8.7. Module chuyển đổi FT232RL [19] .............................................................. 32
2.8.8. Bàn phím mềm 4x4 [3] ................................................................................32
2.8.9. Module tăng áp XL6009 [10].......................................................................33
2.8.10. Module giảm áp LM2596 [1] .....................................................................34
2.8.11. Màn hình LCD 1602 và module I2C [2] ...................................................35
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG ...................................................37
3.1. Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................................ 37
3.1.1. Yêu cầu đề tài ............................................................................................... 37
3.1.2. Thiết kế sơ đồ khối .......................................................................................37
3.1.3. Chức năng các khối ......................................................................................37
3.2. Thiết kế đề tài .....................................................................................................38

3.2.1. ESP32 CAM .................................................................................................38
3.2.2. ESP32 ...........................................................................................................39
3.2.3. Nguồn ...........................................................................................................41
CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỚNG ........................................................................42
4.1. Thi cơng sản phẩm .............................................................................................. 42
4.1.1. Mạch in.........................................................................................................42
4.1.2. Mạch in 3D ...................................................................................................42
4.1.3 Mạch sau khi thi cơng ...................................................................................44
4.2. Mơ hình sản phẩm và q trình hoạt động .........................................................44
v


4.2.1. Mơ hình sản phẩm ........................................................................................44
4.2.2. Q trình hoạt động ......................................................................................47
KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ....................................................................48
KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN .........................................................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 50
PHỤ LỤC ..........................................................................................................................

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 2.1: Thơng số ESP32 CAM [9] ............................................................................ 24
Bảng 2.2: Thông số ESP32 [21] .................................................................................... 27
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật cảm biến vân tay [13]...................................................... 28
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật module RFID [11] ........................................................... 31
Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật module FT232RL [19] .................................................... 32
Bảng 2.6: Thông số module XL6009 [10]..................................................................... 34

Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật Module LM2596 [1] ....................................................... 35
Bảng 2.8: Thơng số module I2C [2] .............................................................................. 36
...........................................................................................................................................
HÌnh 1.1: Khóa then cài [14] .......................................................................................... 5
Hình 1.2: Khóa dây xích [14] .......................................................................................... 5
Hình 1.3: Khóa chốt nổi [14] ........................................................................................... 6
Hình 1.4: Khóa dạng ổ [14] ............................................................................................. 6
Hình 1.5: Khóa điện tử .................................................................................................... 7
Hình 1.6: Cơ chế mở khóa [7] ......................................................................................... 7
Hình 1.7: Khóa vân tay .................................................................................................... 8
Hình 1.8: Khóa bằng thẻ từ ............................................................................................. 8
Hình 1.9: Khóa bằng mật khẩu số ................................................................................... 9
Hình 2.1: Sơ đồ khối logic chính của hệ thống sinh trắc học [26] ................................ 11
Hình 2.2: Cơng nghệ phát hiện khuôn mặt [17] ............................................................ 12

vii


Hình 2.3: Hệ thống nhận diện khn mặt [15] .............................................................. 13
Hình 2.4: Cơng nghệ nhận dạng vân tay [18]................................................................ 16
Hình 2.5: Cơng Nghệ RFID [24] ................................................................................... 17
Hình 2.6: Biểu tượng Arduino IDE [6] ......................................................................... 18
Hình 2.7: Giao diện khởi tạo phần mềm Arduino IDE ................................................. 19
Hình 2.8: Ứng dụng telegram trên Google Play ............................................................ 20
Hình 2.9: Tìm kiếm botfather ........................................................................................ 20
Hình 2.10: Cửa sổ lệnh của botfather ............................................................................ 21
Hình 2.11: Thơng báo tạo bot thành cơng ..................................................................... 22
Hình 2.12: Tìm kiếm idbot ............................................................................................ 23
Hình 2.13: Nhận ID User............................................................................................... 23
Hình 2.14. Module ESP32- CAM [9]............................................................................ 24

Hình 2.15: Hình ảnh các chân ESP32 Cam [9] ............................................................. 25
Hình 2.16: module ESP32 [21] ..................................................................................... 26
Hình 2.17: Các chân của ESP32 [21] ............................................................................ 27
Hình 2.18. Cảm biến nhận dạng vân tay AS608 [13].................................................... 28
Hình 2.19. Relay [23] .................................................................................................... 29
Hình 2.20: Ổ khóa điện từ LY-03 [12] .......................................................................... 30
Hình 2.21: Module RFID RC522 [11] .......................................................................... 31
Hình 2.22: Module FT232RL [19] ................................................................................ 32
viii


Hình 2.23: Bàn phím mềm 4x4 [3] ................................................................................ 33
Hình 2.24: Module tăng áp XL6009 [10] ...................................................................... 33
Hình 2.25: Module giảm áp LM2596 [1] ...................................................................... 34
Hình 2.26: Màn hình LCD 1602 [2] .............................................................................. 35
Hình 2.27: Module I2C [2] ............................................................................................ 36
Hình 3.1: Sơ đồ khối ...................................................................................................... 37
Hình 3.2: Pin 18650 ....................................................................................................... 38
Hình 3.3: Lưu đồ thuật tốn ESP32 CAM .................................................................... 39
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý ESP32 ................................................................................. 40
Hình 3.5: Lưu đồ thuật tốn ESP32............................................................................... 40
Hình 3.6: Sơ đồ nguồn của mạch .................................................................................. 41
Hình 3.7: Sơ đồ nguồn của khóa điện ........................................................................... 41
Hình 4.1: Mạch in khối ESP32 ...................................................................................... 42
Hình 4.2: Mạch in 3D mặt trước ................................................................................... 43
Hình 4.3: mạch in 3D mặt sau ....................................................................................... 43
Hình 4.4: Mạch sau khi thi cơng ................................................................................... 44
Hình 4.5: Mơ hình sau khi hồn thiện ........................................................................... 45
Hình 4.6: Lấy địa chỉ IP ................................................................................................ 46
Hình 4.7: Giao diện web ESP32 CAM .......................................................................... 46

Hình 4.8: Cảnh báo gửi về Telegram ............................................................................ 47
ix


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

CHỮ VIẾT TẮT:
IoT: Internet of thing
RFID: Radio Frequency Identification
API: Application Programming Interface
LCD: Liquid Crystal Display
TTL: Transistor-transistor logic
NFC: Near-Field Communications
UART: Universal Asynchronous Receiver / Transmitter
ID: identification

x


Thiết kế và chế tạo khóa thơng minh nhận diện khuôn mặt

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài
Từ xưa con người luôn mong muốn chế tạo một thiết bị "biết suy nghĩ và làm việc
giống như con người". Để chế tạo được những con Robot có khả năng "suy nghĩ" và "tự
hoạt động độc lập" gần giống như con người, ngoài các yêu cầu về phần cứng và phần
mềm điều khiển thì yếu tố quan trọng khơng thể thiếu đó là "thị giác máy tính (Computer
Vision)". "Thị giác máy tính" tương tự như "đơi mắt" của con người, nhờ đó Robot có
thể "quan sát" được thế giới xung quanh chúng để có thể đưa ra phản ứng với bên ngồi.

Vài chục năm qua, con người đã tạo ra các cảm biến, vi xử lý hình ảnh giống (và ở mức
độ nào đó cịn tốt hơn) khả năng nhìn của mắt người. Những thấu kính lớn hơn, hồn
hảo về mặt quang học cùng các điểm ảnh phụ bán dẫn nhỏ tới mức nano mét giúp các
camera ngày nay có độ chính xác và nhạy đáng kinh ngạc, camera có thể chụp hàng
ngàn ảnh mỗi giây và nhận diện từ xa với độ chính xác cao.
Ở nước ta, hoạt động nghiên cứu và thiết kế các hệ thống nhận dạng đang có những
bước đầu phát triển trong các trường đại học. Các đề tài nghiên cứu khoa học và đồ án
trước đây chủ yếu tập trung vào các mảng nhận dạng dấu vân tay để hỗ trợ điều khiển
trong các hệ thống an ninh… Tuy nhiên, các đề tài liên quan tới giao tiếp giữa người và
máy tính thơng qua nhận dạng khn mặt kết hợp với nhận dạng vân tay vẫn chưa được
phát triển đầy đủ.
Trong thời đại phát triển hiện nay, vấn đề bảo mật và an ninh là một vấn đề cực kì
quan trọng và cần thiết trong cuộc sống, ta có thể thấy được hàng loạt các cơng nghệ có
liên quan và ảnh hưởng đến vấn đề này đang thúc đẩy đời sống phát triển mạnh mẽ. Từ
vấn đề an ninh của các cơ quan, trụ sở cho tới việc đảm bảo an tồn các thiết bị, nhà
cửa, cơng trình,…Điển hình như một thiết lập một hệ thống bảo vệ nhà cửa tránh sự
xâm nhập của người lạ cũng như vấn đề trộm cướp. Hệ thống đó có thể là một ổ khóa
thơng minh được người dùng cài đặt mật khẩu là những con số, kí tự, hay bằng vân tay,
khuôn mặt,…
Nhận thấy đây là hướng phát triển mới và có tiềm năng ứng dụng cao, đồ án “Thiết
kế và chế tạo khóa thông minh nhận diện gương mặt” kết hợp với các biện pháp bảo
mật hiện có như nhận diện vân tay, thẻ từ và mật khẩu để tạo nên một hệ khóa bảo mật
đảm bảo an ninh.

Sinh viên thực hiện: Tưởng Thanh Phúc- Nguyễn Thanh Huy

Người hướng dẫn: Ths. Trần Duy Chung

1



Thiết kế và chế tạo khóa thơng minh nhận diện khuôn mặt

Mục tiêu đề tài
-

Nhận diện được khuôn mặt người, nhận diện được vân tay, mở khóa được bằng
mật khẩu và RFID.

-

Tìm hiểu cách thức vận hành của quá trình phát hiện và nhận dạng khuôn mặt.

-

Nghiên cứu các vấn đề thực tiễn cần giải quyết, đề ra các phương án giải
quyết vấn đề khó khăn.

-

Tìm hiểu cách thức vận hành, kết nối của ESP32 CAM và ESP32.

-

Tìm hiểu về phần mềm Arduino IDE, cách viết code và cài đặt các thư viện
hỗ trợ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu
-


Thiết bị điều khiển trung tâm: ESP32 CAM, ESP32

-

Các thiết bị kết nối: màn hình LCD 1602, cảm biến vân tay, RFID, keypad.

-

Các phương pháp, thuật toán để phục vụ cho việc phát hiện và nhận diện
khuôn mặt người và vân tay

-

Nghiên cứu các bộ thư viện phục vụ cho quá trình xử lý.

-

Nghiên cứu về ứng dụng Telegram.

b. Phạm vi nghiên cứu
-

Tìm hiểu và sử dụng cảm biến nhận dạng vân tay AS608, ESP32 CAM, ESP32,
RFID, Keypad, LCD 1602

-

Nghiên cứu, tìm hiểu về nhận dạng khn mặt (Face Recognition) và phát hiện
khuôn mặt (Face Detection).


-

Nghiên cứu cách gửi và nhận dữ liệu qua ứng dụng telegram.

Phương pháp nghiên cứu
-

Sử dụng phương pháp luận để tìm hiểu, thu thập, phân tích, các tài liệu có liên
quan.
Nghiên cứu các thành phần có trong khóa thơng minh.

Sinh viên thực hiện: Tưởng Thanh Phúc- Nguyễn Thanh Huy

Người hướng dẫn: Ths. Trần Duy Chung

2


Thiết kế và chế tạo khóa thơng minh nhận diện khn mặt

Kết quả dự kiến
Mạch sẽ mở khóa khi nhận dạng được khuôn mặt hoặc đúng vân tay, đúng thẻ từ
và mặt khẩu hoặc có thể mở khóa qua ứng dụng. Có thơng báo và cảnh báo về điện thoại
qua ứng dụng, chụp hình gửi về điện thoại khi sai khuôn mặt.
Nội dung bố cục
Chương 1: Tổng quan về đề tài
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Phân tích thiết kế hệ thống
Chương 4: Thi công hệ thống


Sinh viên thực hiện: Tưởng Thanh Phúc- Nguyễn Thanh Huy

Người hướng dẫn: Ths. Trần Duy Chung

3


Thiết kế và chế tạo khóa thơng minh nhận diện khuôn mặt

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1. Nhu cầu về khóa thơng minh
Hiện nay, với sự phát triển của các ứng dụng điện toán đám mây và các giao tiếp
khơng dây, việc “ thơng minh hóa’’ các hoạt động trong cuộc sống hằng ngày rất được
quan tâm và phát triển. Bắt đầu từ những thói quen sử dụng điện thoại thơng minh, trợ
lí ảo thơng minh giúp sắp xếp thời gian biểu hay thông báo lịch hẹn, hay các ứng dụng
tài chính thơng minh giúp cân đối tài chính cá nhân, gia đình… Cho đến những cảnh
báo tắc đường, chỉ đường khi tham gia giao thông, tất cả giờ đây nằm gọn trong túi quần
của bạn. Và tất nhiên, nhà thông minh cũng bắt đầu trở thành một xu thế, khi chiếc điện
thoại thơng minh giúp ta kiểm sốt ngơi nhà của mình qua SMS hay Email về mọi thứ
ta muốn như nhiệt độ phòng, bật tắt đèn từ xa, kiểm soát điện năng tiêu thụ… và quan
trọng nhất là vấn đề an ninh cho ngơi nhà của mình.
Để đáp ứng nhu cầu đó, khóa thơng minh được sinh ra để người dùng có thể bảo
vệ được tài sản của mình và đương nhiên là sẽ đáng tin cậy hơn rất nhiều so với các loại
khóa truyền thống. Các loại khóa thơng minh hiện nay sử dụng 3 cơ chế khóa chính đó
là: mở khóa bằng thẻ từ, mở khóa bằng nhận diện vân tay, mở khóa bằng phím số. Ngồi
những loại khóa thơng minh hiên nay, mở khóa bằng “nhận diện khn mặt” cũng là đề
tài về tính bảo mật an ninh cũng đang được nghiên cứu.
Không chỉ vậy, khóa thơng minh có chức năng chính là tăng cường độ tin cậy về

bảo mật, do nó có thể ứng dụng vào nhiều hệ thống khác nhau như khóa cửa, khóa
phịng, khóa cửa tủ, két sắt…
Với hiệu năng làm việc, độ tin cậy và tính ứng dụng cao, khóa thông minh dần
trở thành xu thế tất yếu trong cuộc sống hằng ngày của con người.
2.1. Tổng quan về khóa cửa
2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của khóa cửa [14]
Để có được một bộ khóa cửa như hiện nay, khóa cửa đã trải qua nhiều giai đoạn
phát triển, có thể tóm lược qua các cột mốc sau:
-

Khóa then cài:

Đây là những loại “khóa” đơn giản trong giai đoạn con người bắt đầu có ý thức
giữ gìn nhà cửa, tránh sự xâm nhập của kẻ gian. Khóa cửa dưới dạng then cài có kết cấu

Sinh viên thực hiện: Tưởng Thanh Phúc- Nguyễn Thanh Huy

Người hướng dẫn: Ths. Trần Duy Chung

4


Thiết kế và chế tạo khóa thơng minh nhận diện khn mặt

khá đơn giản nhưng ngược lại cũng có tác dụng khá hữu hiệu trong việc đảm bảo an
ninh cho chủ nhà.

Hình 1.1: Khóa then cài [14]
-


Khóa dây xích:

Bước phát triển hơn nữa, người ta đã biết sử dụng dây xích nối một đầu bên cửa
và một đầu cố định. (để giữ cửa khỏi mở ra bằng cách mấu điểm cuối của sợi dây với
một cái móc nằm ở mặt sau của cánh cửa).

Hình 1.2: Khóa dây xích [14]
-

Khóa chốt nổi:

Sinh viên thực hiện: Tưởng Thanh Phúc- Nguyễn Thanh Huy

Người hướng dẫn: Ths. Trần Duy Chung

5


Thiết kế và chế tạo khóa thơng minh nhận diện khn mặt

Là hình thức biến thể của then cài và dây xích. Đó là một thanh hình dẹp bằng
kim loại gắn nổi trên cánh cửa, để giữ cửa khỏi mở ra bằng cách chốt (cài) vào khung
bao của bộ cửa.

Hình 1.3: Khóa chốt nổi [14]
-

Khóa cơ truyền thống:

Những bộ khóa cửa đầu tiên ra đời rất đơn giản thường làm bằng gỗ ( loại tốt) với

hệ chìa chữ L rất đơn giản.
Khi các vật liệu bằng kim loại phát triển ổ khóa cửa chuyển qua làm bằng kim loại
rắt đa dạng về kiểu dáng, hoa văn, màu sắc, nhưng chung quy ta lại có thể phân biệt từng
giai đoạn của nó thơng qua hệ chìa.

Hình 1.4: Khóa dạng ổ [14]
-

Khóa hiện đại – khóa điện tử

Sinh viên thực hiện: Tưởng Thanh Phúc- Nguyễn Thanh Huy

Người hướng dẫn: Ths. Trần Duy Chung

6