Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (14.62 MB, 60 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
Sau quá trình tìm hi u, nghiên c u và th c hiể ứ ự ện đề tài đồ án 1 và hoàn thành đúng tiến độ, chúng em xin chân thành g i lời cử ảm ơn sâu sắc nhất đến q thầy cơ, gia đình và những người anh, người em, ngườ ạn đã giúp đỡi b cho chúng em.
Chúng em xin g i l i cử ờ ảm ơn đến thầy Đậu Tr ng Hi n, giọ ể ảng viên trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã hướng dẫn và tạo điều kiện để nhóm có thể hồn thành được đề tài c a mình. ủ
M t l n n a chúng em xin cộ ầ ữ ảm ơn tấ ảt c mọi người đã luôn giúp đỡ, h ỗ trợ ậ t n tình cho chúng em để chúng em hoàn thành tốt đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn!
i th c hi tài:
Bùi H u Th nh ữ ị Tôn Th t B o Tồn ấ ả
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">2.1.3 Sơ đồ chân ESP32 NodeMCU ... 4 2.2.NH N D NG VÂN TAY VÀ MODULE AS608... 5Ậ Ạ
2.2.1.Gi i thiớ ệu sơ lược v vân tay và nh n d ng vân tay ... 5ề ậ ạ 2.2.2 Các bước xử lí nhận dạng vân tay ... 6 2.2.3.Gi i thi u v module AS608 ... 7ớ ệ ề 2.3. MODULE TH I GIAN TH C DS1307 ... 9Ờ Ự
2.3.1. Gi i thi u ... 9ớ ệ 2.3.2.Thông s k thu t module th i gian th c ... 9ố ỹ ậ ờ ự 2.3.3.Các chân k t n i c a DS1307 ... 10ế ố ủ 2.3.4.T ổ chức thanh ghi trong DS1307 ... 10 2.4. MÀN HÌNH LCD 1602 VÀ MODULE CHUYỂN ĐỔI GIAO TI P I2C ... 13Ế
2.6.1. Chu n giao ti p I2C ... 16ẩ ế 2.6.2. Chu n giao ti p UART ... 17ẩ ế CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ ... 19
3.1.GI I THI U ... 19Ớ Ệ 3.2. TÍNH TỐN VÀ THI T K HẾ Ế Ệ THỐNG ... 19
3.2.1. Thi t k ế ế sơ đồ kh i h ố ệ thống ... 19
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">3.2.2. Tính tốn và thi t k mế ế ạch ... 20
3.2.3. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ... 27
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ... 28
4.1.Gi i thi u ... 28ớ ệ 4.2 . Ti n hành l p ráp m ch trên Test Board. ... 28ế ắ ạ 4.3. L p trình h ậ ệ thống. ... 28
4.3.1. Lưu đồ giải thuật. ... 28
4.3.2. Ph n m m lầ ề ập trình cho vi điều khi n ... 33ể 4.3.3. Ph n m m l p trình Web... 34ầ ề ậ 4.4. Tài liệu hướng d n s d ng thao tác trên h ẫ ử ụ ệ thống ... 37
4.4.1. Quy trình khởi động h ệ thống ... 37
4.4.2. Quy trình thao tác trên web. ... 38
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - ĐÁNH GIÁ ... 40
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">Hình 2.1. ESP32 ... 3
Hình 2.2.Sơ đồ chân ESP32 NodeMCU-32S ... 4
Hình 2. 3.Sơ đồ quá trình xử lý nh ... 6ả Hình 2. 4.Sơ đồ quá trình so sánh vân tay ... 7
Hình 2. 5.Module c m bi n vân tay AS608 ... 8ả ế Hình 2. 6.Sơ đồ chân AS608... 9
Hình 2. 7.Module DS1307 ... 9
Hình 2. 8.T ổ chức thanh ghi trong DS1307 ... 10
Hình 2. 9.T ổ chức 7 thanh ghi đầu trong DS1307 ... 11
Hình 3. 3.M i quan h c a kh i x lý trung tâm và kh i c m bi n vân tay ... 21ố ệ ủ ố ử ố ả ế Hình 3. 4.Sơ đồ kết nối giữa NodeMCU-32S với AS608 ... 22
Hình 3. 5.Sơ đồ kết nối giữa NodeMCU-32S với DS1307 ... 23
Hình 3. 6.Module LCD1602-I2C ... 23
Hình 3. 7.Sơ đồ kết nối NodeMCU-32S với LCD1602-I2C ... 24
Hình 3. 8.Sơ đồ nối dây và hình ảnh thực tế của bàn phím ma trận 4x4 ... 25
Hình 3. 9.Sơ đồ kết nối NodeMCU-32S với Keypad 4x4 ... 25
Hình 3. 10.Module ngu n T89 ... 26ồ Hình 3. 11.Sơ đồ ngun lý tồn mạch ... 27
Hình 4. 1.Hình nh k t n i trên Test Board dả ế ố ựa trên sơ đồ nguyên lý toàn mạch... 28
Hình 4. 2.Lưu đồ giải thuật tồn hệ thống ... 29
Hình 4. 3. Lưu đồ chế độ mặc định ... 30
Hình 4. 4. Lưu đồ chế độ cài đặt thời gian ... 31
Hình 4. 5. Lưu đồ chế độ thêm vân tay ... 32
Hình 4. 6. Lưu đồ chế độ xóa vân tay ... 33
Hình 4. 7.Giao di n l p trình Arduino IDE ... 34ệ ậ Hình 4. 8.Arduino Toolbar... 34
Hình 4. 9.Giao di n l p trình c a ph n mệ ậ ủ ầ ềm Sublime Text 3 ... 35
Hình 4. 10. Co s dở ữ liệu Firebase ... 35
Hình 4. 11.Giao di n trang ch c a web ... 36ệ ủ ủ Hình 4. 12.Giao di n thêm nhân viên ... 36ệ Hình 4. 13.Giao di n xóa nhân viên ... 37ệ Hình 4. 14.Giao di n tra c u thơng tin ... 37ệ ứ Hình 4. 15. Thao tác để thêm ID vào hệ thống ... 38
Hình 4. 16.Thao tác để xóa ID khỏi hệ thống ... 38
</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">Hình 4. 17.Thao tác để xem lịch sử điểm danh của từng nhân viên ... 39 Hình 4. 18.Thao tác để tra cứu thơn tin nhân viên ... 39
Hình 5. 1. LCD hi n thể ị đang đợi ID ( đang đợi vân tay ) ... 40 Hình 5. 2.Ta tiến hành đưa tay vào cảm bi n ... 40ế Hình 5. 3.LCD thơng báo đã tìm thấy ID, nghĩa là ệc điểm danh đã hoàn tấ vi t ... 41 Hình 5. 4.Khi vào ch ế độ cài đặt th i gian, ta ti n hành nhờ ế ập năm ... 41 Hình 5. 5.Khi vào ch ế độ cài đặt th i gian, ti n hành nh p tháng ... 42ờ ế ậ Hình 5. 6.Khi vào ch ế độ cài đặt th i gian, ta ti n hành nh p ngày ... 42ờ ế ậ Hình 5. 7.Khi vào ch ế độ cài đặt th i gian, ta ti n hành nh p gi ... 43ờ ế ậ ờ Hình 5. 8. Khi vào ch ế độ cài đặt th i gian, ti n hành nh p phút ... 43ờ ế ậ Hình 5. 9.Khi vào ch ế độ cài đặt th i gian, ta ti n hành nh p giây ... 43ờ ế ậ Hình 5. 10. Các bước tiến hành thực hiện thêm ID trên web ... 44 Hình 5. 11.Sau khi th c hi n các thao tác trên web, LCD hi n th yêu cự ệ ể ị ầu chúng ta đưa tay vào c m bi n ... 44ả ế Hình 5. 12. Sau khi quét xong LCD yêu c u chúng ta l y tay ra kh i c m bi n ... 45ầ ấ ỏ ả ế Hình 5. 13. LCD hi n th yêu c u chúng ta xác th c l i vân tay 1 l n n a ... 45ể ị ầ ự ạ ầ ữ Hình 5. 14.LCD hi n thể ị chúng ta đã thêm ID thành công ... 45 Hình 5. 15.Các bước thực hiện trên web để thực hi n xóa vân tay ... 46ệ Hình 5. 16. LCD hi n th ể ị đã thự ệ hi n xóa thành cơng ... 46 Hình 5. 17.Các bước thực hiện và kết quả kiểm tra lịch sử điểm danh của nhân viên ... 47 Hình 5. 18. Các bước thực hiện và kết quả tra cứu thông tin nhân viên ... 47
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">Bảng 2. 1.Sơ đồ các chân k t n i c a DS1307 ... 10ế ố ủ B ng 2. 2.Các chân k t n i c a LCD 1602 ... 14ả ế ố ủ
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">UART: Universal Asynchronous Receiver Transmitter I2C: Inter-Integrated Circuit
USB: Universal Serial Bus LCD:Liquid-Crystal Display HTML: Hypertext Markup Language CSS: Cascading Style Sheets JS: Javascript
IoT: Internet Of Things
TTL: Transistor Transistor Logic – IDE: Integrated Development Environment ID: Identification
UDP:User Datagram Protocol TCP:Transmission Control Protocol I/O: Input/Output
Wifi:Wireless Fidelity WPA:Wi-Fi Protected Access
</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">1
Trong th i bu i hi n nay, công nghờ ổ ệ ệ đang phát triển bùng nổ và đóng vai trị quan trọng trong đời sống của con người. Từ đó, vấn đề bảo mật thơng tin cá nhân được đặt lên hàng đầu để nh n bi t mậ ế ột người nào đó trong hàng tỉ người trên trái đất. Công nghệ sinh trắc được ra đời để đảm bảo yêu cầu trên.
Nhi u công ngh sinh trề ệ ắc đã và đang được phát t n, m t sriể ộ ố chúng đang được s d ng ử ụ trong các ng d ng th c t ứ ụ ự ế và đạt hiệu quả cao. Các đặc trưng sinh trắc được sử d ng hi n nay ụ ệ có th k ể ể đến là vân tay gương mặt, giọng nói. Mỗi đặc trưng đều có những ưu và nhược điểm riêng, nên vi c s dệ ử ụng đăc trưng sinh tr c nào còn tùy thu c vào yêu c u c a mắ ộ ầ ủ ỗi ứng d ng. ụ Trong số đó, nhận d ng bạ ằng vân tay được xem là m t trong nh ng k thu t nh n d ng hoàn ộ ữ ỹ ậ ậ ạ thiện và đáng tin cậy nh ất.
V i nhớ ững điều được k ể ở trên, nhóm sinh viên quyết định th c hiự ện đồ án 1 v i tên tài: ớ đề “ĐIỂM DANH NHÂN VIÊN B NG H Ằ Ệ THỐNG QUÉT VÂN TAY, ĐIỀU KHI N THÔNG Ể QUA WEBSITE” nhằm mục đích tạo ra hệ thống qu n lý nhân viên trong m t khu v c nhả ộ ự ất định, bao g m vi c giám sát giờ ra giờ vào c a mồ ệ ủ ột nhân viên, đồng thời lưu trữ thơng tin dữ liệu của nhân viên đó trên Internet.
Với đặc tính ưu việt c a vân tay là không bao gi ủ ờ thay đổi và độc nh t trong su t cuấ ố ộc đời, Vân tay là m t tham s sinh hộ ố ọc không thay đổi theo tuổi tác đặc trưng cho mỗi cá th . Mơ ể hình IOT là mơ hình r t ph bi n trong thấ ổ ế ời đại 4.0, vi c các s n phệ ả ẩm có mơ hình IOT đang rất được ưu chuộng. Do đó, nhóm đã quyết định th c hi n s n ph m c a mình g m 1 module ự ệ ả ẩ ủ ồ c m biả ến vân tay, vi điều khi n ESP32 NodeMCU, t t c dể ấ ả ữ liệu sẽ được lưu trên firebase và sẽ có 1 giao diện website để tương tác và qu n lý. ả
1.2.M C TIÊU Ụ
Tìm hi u và nghiên c u v ESP32, module c m bi n vân tay AS608, bàn phím ma trể ứ ề ả ế ận 4x4, LCD 1602, cách k t n i giế ố ữa các module để hoàn thi n mơ hình. ệ
Xây d ng mơ hình quét vân tay, l y dự ấ ữ liệu vân tay đưa lên real-time database trên firebase để lưu trữ dữ liệu.
Thống kê thời gian vào ra c a nhân viên và qu n lý trên website. ủ ả
</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">18
Hình 2. 15. M t khung truy n d u UART ộ ề ữ liệ
c.Nguyên lý hoạt động
-Bước 1: b phát nh n d u song song t ộ ậ ữ liệ ừ đường bus.
-Bước 2: b phát thêm các bit start, bit check parity và bit stop và s p x p lộ ắ ế ại dướ ại d ng chu ỗi.
-Bước 3: B phát s truy n d u theo dộ ẽ ề ữ liệ ạng chu i t i b thu. ỗ ớ ộ -Bước 4: b thu lo i b ộ ạ ỏ đi các bit start, bit parity và bit stop từ gói d u. ữ liệ
-Bước 5: b thu chuyộ ển đổi dữ liệu từ dạng chuỗi sang dạng song song sau đó gửi dữ liệu này lên đường bus của thiết bị đầu cuối.
</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">Hệ thống có các chức năng chính như sau : Khi ra vào cửa thì nhân viên ph i quét vâả n tay, sau đó dữ liệu s ẽ được truyền lên Firebase Database để ki m tra th i gian ra vào. Chúng ta ể ờ dùng web ( n i bộ ộ, chưa đăng ký tên vùng trên internet) để thao tác v i h ớ ệ thống.
3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ H Ệ THỐNG
3.2.1. Thi t k ế ế sơ đồ kh i h ố ệ thống
Chức năng từng khối:
<b> Khối nguồn: cung c p ngu n 5V cho kh i x lý trung tâm board ESP32 </b>ấ ồ ố ử (NodeMCU-32S) . Kh i hi n th dùng chung ngu n 5V v i kh i x lý trung ố ể ị ồ ớ ố ử tâm. Kh i th i gian th c và kh i cố ờ ự ố ảm ếbi n vân tay dùng ngu n 3.3V t ESP32 ồ ừ
<b> Khối x lý trung tâmử</b> : thu th p dậ ữ liệu t các thi t bừ ế ị sau đó xử lý và điều khi n, thi hành các công viể ệc đượ ậc l p trình s n. Kh i này do board ESP32 ( ẵ ố NodeMCU-32S) th c hi n. ự ệ
<b> Khối c m bi n vân tayảế</b> : ti n hành quét và xác thế ực sau đó đưa dữ liệu đến cho kh i trung tâm x lý. Kh i này do module c m bi n vân tay AS608 th c hi n. ố ử ố ả ế ự ệ
Hình 3. 1.Sơ đồ khố ệ thối h ng
</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">20
<b> Khối hi n thểị: hi n th thông tin ch , các thông báo mà kh i x lý trung tâm </b>ể ị ế độ ố ử yêu c u hi n th . Kh i này do module LCD1602-I2C th c hi n. Ngồi ra cịn s ầ ể ị ố ự ệ ử d ng mụ ột con LED ( onboard ESP32 ) để hi n th c nh báo khi có vân tay l ể ị ả ạ quét quá nhi u l n. ề ầ
<b> Khối ma tr n phímậ</b> : cho phép chuy n sang ch c p nh t th i gian cho khể ế độ ậ ậ ờ ối thời gian th c. Kh i này do bàn phím ma tr n 4x4 ( Keypad 4x4) th c hiự ố ậ ự ện.
<b> Khối th i gian th cờự : cung c p d u th i gian cho kh i x lý trung tâm. Kh</b>ấ ữ liệ ờ ố ử ối này do module DS1307 th c hi n. ự ệ
<b> Khối Web : bao g m giao di</b>ồ ện web để người qu n lí, th c hi n các thao tác ả ự ệ như: thêm ID, xóa ID… Và cơ sở dữ liệu Firebase để lưu trữ dữ liệu mà khối xử lý trung tâm đưa lên mạng Internet.
3.2.2. Tính tốn và thi t k mế ế ạch
a.Kh i x lý trung tâm ( NodeMCU-32S) ố ử
NodeMCU-32S là m t board s d ng chip ESP32, chip này r t ph bi n trong ộ ử ụ ấ ổ ế lĩnh vực IoT. Với ý tưởng đưa dữ liệu lên mạng Internet ( cụ thể là Firebase Database ) , thì chúng em phân vân giữa ESP8266 và ESP32 . Nhưng việc k t h p khá nhi u module thì ế ợ ề ESP8266 b h n ch v s ị ạ ế ề ố lượng chân , nên để ợ h p lí nh t thì chúng em ch n s d ng ESP32. ấ ọ ử ụ
Hình 3. 2.Board NodeMCU-32S
</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">21 b.Kh i c m bi n vân tay ( AS608) ố ả ế
i c m bi n s g i tín hi u v kh
Khố ả ế ẽ ử ệ ề ối xử lý, kh i x lý s nh n tín hi u và thố ử ẽ ậ ệ ực hi n theo nhệ ững gì được l p trình ( g i dậ ử ữ liệu lên Firebase , khởi động LED cảnh báo…) .Đồng thời kh i c m biố ả ến vân tay thay đổi chế độ làm vi c khi kh i x lý trung tâm yêu c u. ệ ố ử ầ
Trên th ị trường hi n nay có r t nhi u lo i c m biệ ấ ề ạ ả ến vân tay như đầu đọc vân tay R303S có khả năng lưu trữ 1000 m u vân tay,R301 có khẫ ả năng lưu trữ 500 mẫu… Do đề tài thực hi n chỉ ệ ở quy mô nh nên nhóm l a ch n module AS608 có khỏ ự ọ ả năng lưu trữ 120 vân tay.
C m bi n vân tay AS608 tích h p x lý nh và thu t toán x lý trên cùng mả ế ợ ử ả ậ ử ột chip, giúp kh i x lý ch c n nh n tín hi u digital mà không c n th c hi n b t kì thu t tốn x ố ử ỉ ầ ậ ệ ầ ự ệ ấ ậ ử lý nh nào. Chu n giao ti p UART ( TTL ) t 9600-115200 bps, s d ng tả ẩ ế ừ ử ụ ốc độ mặc định là 57600 bps đảm bảo truyền và nhận chính xác dữ liệu. Một số thông số khác như :
+Điệ ấ 3.0 ~ 3.6VDC ( thườ ấp 3.3VDC, lưu ý quan trọng n u c p lế ấ ớn hơn thì cảm biến có th cháy ngay l p t c ). ể ậ ứ
+Dòng tiêu th : 30~60mA, trung bình 40mA. ụ ở
Cách n i dây cho c m bi n AS608 vào Board NodeMCU-32S theo th t chân: ố ả ế ứ ự +Dây s 1:N i vào chân ngu n 3.3V c a Board ESP32. ố ố ồ ủ
+Dây s 2 ( TX ) : N i vào GPIO16 (RX) c a Board ESP32. ố ố ủ +Dây s 3 ( RX ) : N i vào GPIO17 (TX) c a Board ESP32. ố ố ủ +Dây s 4 : N i vào GND c a Board ESP32. ố ố ủ
+Nh ng dây còn l i b ng. ữ ạ ỏ trố
Hình 3. 3.M i quan h c a kh i x lý trung tâm và kh i c m bi n vân tayố ệ ủ ố ử ố ả ế
</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">22 c.Kh i th i gian th c ( DS1307) ố ờ ự
u v ng kh i Web s c hi n vi c l y d u th i gian th c t
Internet, nhưng chúng em đã gặp vấn đề là n u chúng em t t Web ( vì chúng em s d ng Web ế ắ ử ụ n i bộ ộ không đăng ký tên miền nên chúng em không thể cho nó hoạt động liên tục ) thì hệ thống s không th c p nh t thời gian vào ra của nhân viên để đưa dữ ệu lên Firebase. Nên ẽ ể ậ ậ li chúng em quyết định thêm kh i th i gian thố ờ ực vào để giúp kh c ph c vắ ụ ấn đề này.
DS1307 là m t module th i gian th c ph bi n. Nó cung c p dộ ờ ự ổ ế ấ ữ liệu th i gian ờ cho ESP32 x lý. DS1307 s d ng giao ti p I2C cùng chu n giao ti p v i LCD giúp chúng em ử ử ụ ế ẩ ế ớ tiết ki m dây k t n i . N u hệ ế ố ế ệ thống mất điện thì DS1307 v n có mẫ ột viên pin dự phịng để chạy đến khi hệ thống có điệ ại, dung lượn l ng viên pin này có th giúp cho module hoể ạt động hơn 5 năm khi khơng có nguồn cấp.
DS1307 s d ng giao tiử ụ ếp I2C nên các chân được k t nế ối như sau: +Chân s 1 ( DS ): b ố ỏ trống.
+ Chân s 2 (SCL) : n i v i chân GPIO22 ( SCL c a ESP32 ). ố ố ớ ủ +Chân s 3 (SDA) : n i v i chân GPIO21 ( SDA c a ESP32). ố ố ớ ủ + Chân s 4 (VCC): n i v i ngu n 3.3V c a ESP32. ố ố ớ ồ ủ +Chân s 5 (GND): n i v i GND c a ESP32. ố ố ớ ủ
Hình 3. 4.Sơ đồ ế k t n i gi a NodeMCU-32S v i AS608ố ữ ớ
</div>