Đồ án Công nghệ tự động: Thiết kế thiết bị khóa cửa bằng bảo mật và thẻ chip RFID

Chia sẻ: Luu Van Duong | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:75

Thêm vào BST

Báo xấu

673
lượt xem 68
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án Thiết kế thiết bị khóa cửa bằng bảo mật và thẻ chip RFID trình bày nội dung với kết cấu 5 chương: Đặt vấn đề và nhiệm vụ thư; tổng quan về các hệ thống khóa cửa tự động ngày nay; thiết kế phần cứng; thiết kế phần mềm; kết luận và phương hướng phát triển,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án Công nghệ tự động: Thiết kế thiết bị khóa cửa bằng bảo mật và thẻ chip RFID

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG  ĐỒ ÁN MÔN HỌC Vi xử lý trong đo lường điều khiển ĐỀ TÀI: Thiết kế thiết bị khóa cửa bằng bảo mật và thẻ chip RFID Giáo viên hướng dẫn: Cô Bùi Thị Duyên Thầy Nguyễn Tiến Dũng Sinh viên thực hiện: 1. Bùi Đình Cường 2. Lưu Văn Dương 3. Nguyễn Quang Anh 4. Đặng Huy Hoàng Lớp: D9CNTD2
Đề 9. Nghiên cứu thiết kế thiết bị khóa bằng bảo mật và thẻ chip RFID STT HỌ VÀ TÊN LỚP MSV 1 Nguyễn Quang Anh Đ9CNTĐ1 1481410002 2 Bùi Đình Cường Đ9CNTĐ1 1481410007 3 Lưu Văn Dương Đ9CNTĐ1 1481410018 Nhóm trưởng 4 Đặng Huy Hoàng Đ9CNTĐ1 1481410026 Nhiệm vụ thiết kế: + Sử dụng khóa số và thẻ RFID để mở cửa tự động. + Có ma trận phím 4x4 để nhập pass và thay đổi pass + Sử dụng Rom ngoài họ 24Cxx để lưu pass. + Hiển thị pass và thông báo kết quả lên màn hình LCD 2 dòng. + Nếu pass đúng thì điều khiển động cơ bước mở cửa. + Nếu nhập pass sai quá số lần qui định thi đưa ra báo động (Led/Loa). + Sử dụng RealTime Ds1307 lưu thời gian người ra vào. Yêu cầu: + Chương 1: Đặt vấn đề và nhiệm vụ thư. (1 tuần) + Chương 2: Tổng quan về các hệ thống khóa cửa tự động ngày nay. (2 tuần) + Chương 3: Thiết kế phần cứng. (2 tuần) + Chương 4: Thiết kế phần mềm. (2 tuần) + Chương 5: Kết luận và phương hướng phát triển. (1 tuần) Thời gian làm đồ án: Từ 20/03/2017 đến 15/05/2017 Giảng viên HD: cô Bùi Thị Duyên và thầy Nguyễn Tiến Dũng Email liên hệ: duyenbt@epu.edu.vn; dungnt@epu.edu.vn
LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển của xã hội hiện đại ai trong số chúng ta cũng cần bảo những thiết bị bảo vệ tài sản trong nhà như khoá cửa, thiết bị cảnh báo chống trộm hay camera nhưng có lẽ thiết bị được sử dụng nhiều nhất vẫn chính là khoá cửa. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại khoá cửa nhưng hầu hết là khoá cơ khí, các khoá cơ khí này gặp vấn đề lớn đó là tính bảo mật của các loại khoá này là không cao, nên dễ dàng bị phá bởi các chìa khoá đa năng. Đa số khoá kỹ thuật số đang có bán trên thị trường đều có giá bán khá cao và chủ yếu là loại khoá tay nắm ta thường thấy trong khách sạn hoặc các căn hộ chung cư. Khoá sử dụng phương pháp cài đặt mã số để khoá hoặc mở và người sử dụng có thể cài đặt số bất kỳ.Hệ thống số của khoá được thiết kế bằng các phím bấm số nên khá tiện lợi khi sử dụng. Bên cạnh loại chỉ có một chức năng khoá bằng mã số, còn có loại kèm theo chứ năng khoá bằng thẻ. Nếu như bạn trót quên mã số thì có thể dùng thẻ để mở khoá. Vì vậy để nâng cao yêu cầu về tính bảo mật để bảo vệ tài sản và giao diện trực quan dễ sử dụng. Nhóm chúng em đã quyết định thực hiện đề tài thiết kế thiết bị khoá bằng bảo mật và thẻ chip RFID (Radio Frequency Identification) Trong quá trình thực hiện đồ án này em đã nhận được rất nhiều sự chia sẻ , góp ý về việc trình bày một đồ án như thế nào và các kiến thức bổ ích sử dụng trong đồ án này từ các bạn, anh chị khóa trên cũng như các thầy cô, đặc biệt là cô Bùi Thị Duyên và thầy Nguyễn Tiến Dũng – Giảng viên bộ môn “Vi xử lý trong đo lường điều khiển” khoa Công nghệ tự động Trường Đại Học Điện lực. Em xin chân thành cảm ơn các bạn , các anh chị khóa trên và các thầy cô đã giúp em làm đồ án này và mong mọi người xem lại giúp em đồ án của em về các lỗi mắc phải trong đồ án và hy vọng các bạn , anh chị và thầy cô góp ý cho em để em có thể chỉnh sửa đồ án được hoàn thiện hơn!
Em xin chân thành cảm ơn !... CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ THƯ Để tăng tính bảo mật, tiện nghi của khoá nhóm chúng em đã đề ra những nhiệm vụ quan trọng trong quá trình thiết kế và thực hiện đề tài như sau: + Sử dụng khoá số và thẻ RFID để mở cửa tự động ( Để đề phòng trường hợp quên mật khẩu của khoá ngoài việc sử dụng khoá số chúng em sử dụng thêm thẻ RFID ). + Sử dụng ma trận phím 4x4 để nhập password và thay đổi password. + Sử dụng ROM ngoài họ 24Cxx để lưu password. + Hiển thi password và thông báo kết quả lên màn hình LCD 2 dòng ( Giúp cho việc quan sát thông tin dễ dàng và trực quan hơn). + Sau khi nhập password đúng hệ thống sẽ điều khiển động cơ bước mở ra ( Thay vì sau khi nhập đúng password và tự mở cửa thì với thiết bị này cửa sẽ tự động mở sau khi đã nhập đúng password) . + Nếu trong trường hợp nhập sai quá số lần quy định hệ thống sẽ kích hoạt báo động để cảnh bảo. + Sử dụng Realtime Ds1307 lưu thời gian người ra vào.
Trên đây là những nhiệm vụ chính mà nhóm em dưới sự hướng dẫn của thầy cô, đã đặt ra để có thể thiết kế nên thiết bị khoá bằng bảo mật và thẻ chip RFID vừa có tính bảo mật cao nhưng lại dễ sử dụng và thân thiện với người dùng.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG KHÓA CỬA TỰ ĐỘNG NGÀY NAY Khi chính thức đưa một công trình đi vào hoạt động, một trong những yếu tố được các chủ đầu tư chú trọng nhất chính là việc đảm bảo an ninh cho công trình đó. Các công trình càng lớn thì đòi hỏi mức độ an ninh càng cao. Để đảm bảo an ninh, bên cạnh việc thuê lực lượng bảo vệ, lắp đặt camera giám sát, thì hệ thống kiểm soát ra vào là một trong những yếu tố không thể thiếu được. I. Trên thị trường Việt Nam hiện nay vẫn tồn tại một số lượng lớn các khóa cửa đơn giản do điều kiện tài chính của người dân và do nhu cầu bảo mật nhà cửa còn chưa quá cao nên chúng ta có thể thấy chúng tại bất kỳ đâu như một số loại khóa như sau: Khóa bấm – Khóa chốt Khóa bấm là loại khóa có kích thước, hình dáng nhỏ vừa lòng bàn tay, có loại bấm vào là sẽ khóa được hay cần phải có chìa khóa mới khóa được. Đây là loại khóa thường được sử dụng cho khóa cửa gỗ, khóa cửa sắt, cửa xếp. Khóa bấm được chìa thành 2 loại khóa: loại khóa bấm chống cắt và loại thông thường
Khóa chốt là loại khóa với khả năng chống trộm, tính bảo mật khá cao. Đặc điểm của khóa này là có then chốt ngang qua cầu khóa và vặn chìa khóa để rút chốt ra khỏi 2 cầu để mở khóa. Khóa cửa tay nắm tròn Khóa tay nắm tròn là loại khóa thường được lắp đặt cho cửa gỗ hay cửa nhôm kính. Chúng ta mở khóa bằng cách vặn quay phải hoặc quay trái để đóng vào mở ra. Nó được thiết kế với bên trong cửa thường có 1 nút bấm hoặc bên trong là chỗ cắm chìa khóa như bên ngoài.
Đặc biệt, đối với 1 số loại khóa cửa tay nắm tròn cao cấp, khi khóa cửa bên trong 1 nấc khóa (có 1 cái chốt chìa ra ngoài ), khóa cửa ở bên ngoài cũng có 1 nấc khóa. Loại này chúng ta khá khó khi mở, có thể phải phá khóa cửa. Khóa cửa tay gạt thường được lắp đặt cho khóa cửa gỗ và cửa nhôm kính. Nó được cấu tạo có phần thanh ngang gạt xuống ở bên trong và ngoài cửa để mở, hay
có một số loại khóa cửa chỉ có phần tay gạt bên trong còn bên ngoài là 1 ổ khóa cắm chìa khóa vặn 2 nấc để mở cửa. Khóa cơ cửa cuốn Đối với khóa cơ cửa cuốn có rất nhiều chủng loại trên thị trường, khóa cửa cuốn của Trung Quốc giá rẻ và được khách hàng sử dụng nhiều, tuy nhiên khi hỏng thì không có đồ thay thế, việc sửa chữa các loại này khá phức tạp. Khóa cửa cuốn được thiết kế có khóa chốt ngang chừng, thường áp dụng cho cửa cuốn tấm liền, có các mẫu khóa như khóa chìa răng cưa, chìa vi tính, khóa 4 cạnh Khi sử dụng chúng ta nên mở đúng chiều, đúng hướng, khi bị kẹt không nên cố vặn sẽ bị gãy chìa. Khóa cửa điện tử
Khóa cửa điện tử là loại khóa cửa hiện đại cao cấp, tính bảo mật, an toàn rất cao. Để mở cửa chúng ta sử dụng thẻ từ, mã số hoặc vân tay, thông thường được lắp đặt cho cửa gỗ hoặc cửa kính, cửa kính thủy lực. Nó là loại khóa c ửa tay gạt nhưng sử dụng phần mềm để khóa cửa và được mã hóa bằng thẻ từ, mật khẩu, vân tay… khi nhập đúng mật khẩu hay vân tay đúng chủ cửa tự động mở ra. Khi sử dụng khóa cửa điện tử thường hay bị hết pin vì vậy chúng ta cần chú ý kiểm tra hoặc bị loạn mã nếu ta bấm mã số nhiều lần không đúng. Đây là loại khóa cửa mới xuất hiện ở Việt Nam được hơn chục năm nhưng chưa được phổ biến lắm do giá thành cao, tuy nhiên những năm gần đây do thu nhập người dân tăng và kiến thức người dân ngày càng cao. Loại cửa này đang dần được phổ biến II. Dựa trên thực tế đời sống và tìm giải pháp Cùng với sự gia tăng phức tạp của các loại tội phạm (như ấu dâm, trộm cắp giết người, lừa đảo bán hàng…) thì nhu cầu chọn một chiếc khóa an toàn, thông minh và có thể bảo vệ trẻ em và tài sản ở các khu nhà riêng khỏi các hiểm họa trên đã làm cho nhu cầu về những chiếc khóa điện tử tăng vọt. Mặc dù giá đã giảm nhưng với thu nhập bình quân đầu người năm 2017 chỉ khoảng 2,200 USD (khoảng hơn 50 triệu đồng) thì
việc đầu tư từ 715 triệu đồng vào một chiếc khóa cửa thông minh là một lựa chọn rất khó khăn, trong khi đó các loại khóa phổ thông tuy rẻ nhưng lại cồng kềnh, khó bảo quản (hay mất chìa khóa chẳng hạn), nếu chọn nhầm hàng chất lượng kém có thể gây ra những hậu quả khôn lường Nhận thấy thực trạng đáng lo về tình trạng an ninh hiện nay, nhóm em dưới sự hướng dẫn tận tình của cô Bùi Thị Duyên đã cho ra đời khóa điện tử thông minh giá rẻ phù hợp cho mọi tầng lớp nhân dân với giá thành sản xuất chưa tới 400,000 vnđ!! Tuy còn thô sơ, nhưng chỉ cần cải tiến đôi chút về hình dáng và gia cố sản phẩm để tạo độ bền. Những chiếc khóa điện tử này sẽ đến được với mọi nhà với giá thành rẻ, chất lượng tốt, bền và đẹp mà vẫn sở hữu công nghệ hiện đại của chiếc khóa điện tử 15 triệu đồng, tạo sự an tâm cho mọi gia đình! Hệ thống kiểm soát ra vào (access control) là một thuật ngữ dùng để miêu tả bất kì một biện pháp nào nhằm kiểm soát hay hạn chế hoạt động ra vào tại một địa điểm hay một khu vực nhất định. Kiểm soát ra vào không phải là một khái niệm mới lạ, bởi vì từ xưa đến nay, người ta luôn có nhu cầu bảo vệ con người và của cải bằng cách hạn chế ra vào ở các khu vực “trọng yếu” hay “nhạy cảm”. Vào thời xa xưa, hệ thống kiểm soát ra vào đơn giản có thể chỉ là một cánh cửa và một chùm chìa khóa, hay một đường hào, cầu sắt bao quanh một lâu đài. Dần dần, các hệ thống kiểm soát ra vào đã được cải tiến và trở nên hiện đại hơn theo xu hướng phát triển công nghệ trên toàn cầu. Hệ thống kiểm soát ra vào điện tử lần đầu được sử dụng vào những năm 1960, khi ấy các phím số cơ bản cùng mã PIN cá nhân đã được dùng để quản lý hoạt động ra vào. Phương pháp này sau đó đã được cải tiến bằng việc sử dụng thẻ quẹt (swipe card) hay thẻ khóa từ (key card), và vẫn đang được tiếp tục áp dụng cho đến ngày nay. Bên cạnh hai loại thẻ này, thẻ cảm ứng (proximity card), được phát minh vào cuối những năm 1970, cũng ngày càng trở nên phổ biến.
So với hệ thống kiểm soát ra vào trước kia, các hệ thống ngày nay không chỉ đơn thuần cho phép hay từ chối ra vào mà còn có thể ghi nhớ, lưu trữ các hoạt động “đến và đi” và cập nhật, quản lý mức độ kiểm soát chỉ qua vài cú click chuột. Các hệ thống kiểm soát ra vào ngày nay cũng rất đa dạng về phương thức hoạt động và giá thành, vì thế có thể phù hợp với nhiều yêu cầu bảo mật và an ninh khác nhau. Một hệ thống kiểm soát ra vào thông thường có bốn thành phần cơ bản bao gồm: Thông tin người sử dụng là một vật hữu hình hay một thông tin, đặc điểm cơ thể con người mà cho phép một cá nhân truy cập một thiết bị hay hệ thống máy tính. Thông tin người sử dụng có thể là thẻ, con dấu, mã PIN, dấu vân tay, khuôn mặt, v.v. Đầu đọc là một thiết bị điện tử dùng để “đọc” thông tin người sử dụng và kiểm tra tính hợp lệ, cho phép hay không cho phép người đó ra hay vào khu vực kiểm soát. Thiết bị khóa giúp ngăn chặn việc vào cửa tự do. Một số thiết bị khóa thông dụng là khóa điện tử, khóa từ, khóa chốt. Bảng điều khiển (hay hệ thống quản lý trên máy tính) có chức năng xử lý mọi thông tin về hoạt động ra vào tại các cửa và kiểm soát từ xa các đầu đọc. Với bốn thành phần cơ bản trên, một hệ thống kiểm soát ra vào sẽ hoạt động theo nguyên lý sau: Mỗi cửa ra/vào sẽ được gắn một hệ thống khoá và đầu đọc dùng để điều khiển khoá. Ở trạng thái bình thường, thiết bị khóa sẽ ngăn chặn việc có người tự do đi qua cửa kiểm soát. Một người muốn đi vào khu vực kiểm soát cần đăng kí vào hệ thống sử dụng quyền truy cập duy nhất (thẻ,mã số PIN,vân tay….). Khi muốn vào hoặc ra khu vực kiểm soát, họ bắt buộc phải sử dụng quyền này.
Đầu đọc được kết nối với bảng điều khiển hoặc máy tính qua đó thông tin ra vào của người truy nhập khu vực được quản lý chặt chẽ. Dữ liệu gồm thông tin người truy nhập, thời gian ra/vào sẽ được lưu lại trong đầu đọc hoặc truyền trực tiếp về bảng điều khiển hay phần mềm kiểm soát trên máy tính của bảo vệ hoặc người quản lý. Nhìn chung, việc lắp đặt hệ thống kiểm soát ra vào cho một công trình sẽ giúp nâng cao độ an toàn và bảo đảm an ninh của công trình đó. Đối với một khu chung cư, hệ thống này sẽ khiến việc quản lý ra vào của người dân sinh sống và khách đến chung cư dễ dàng, thuận tiện hơn, và ngăn chặn trường hợp có kẻ xâm nhập với mục đích xấu. Đối với các doanh nghiệp, hệ thống này không chỉ đóng vai trò như một biện pháp an ninh mà còn là một công cụ quản lý nhân sự, thúc đẩy quá trình tự động hóa giúp doanh nghiệp giảm bớt chi phí vận hành. Cụ thể, một hệ thống kiểm soát ra vào sẽ giúp một doanh nghiệp: Theo dõi và kiểm soát các hoạt động ra/ vào trong doanh nghiệp. Hạn chế truy cập đến các khu vực nhạy cảm như trung tâm dữ liệu, nhà kho, phòng thiết bị , v.v. hay ngăn chặn các truy cập trái phép. Loại bỏ các chi phí phát sinh như chi phí làm lại khóa khi một nhân viên nghỉ việc. Với hệ thống kiểm soát ra vào, chủ doanh nghiệp chỉ cần xóa thông tin truy cập của người lao động trên hệ thống. Điều khiển, quản lý từ xa kiểm soát ra/ vào của nhiều cơ sở chỉ thông qua một giao diện. Triển khai hệ thống chấm công với chi phí hợp lý hơn nhờ khả năng quản lý giờ ra/ vào nơi làm việc của nhân viên. Bảo đảm an toàn cho tài sản trong công ty, nếu xảy ra mất mát có thể dựa vào dữ liệu ra vào để truy cứu trách nhiệm. Cung cấp một môi trường làm việc an toàn hơn.
Tóm lai, với một văn phòng làm việc chuyên nghiệp hay một khu dân cư tiện nghi, hiện đại, kiểm soát ra vào là một hệ thống cần thiết và quan trọng
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG I. Tổng quan về phần cứng 3. Sơ đồ khối của hệ thống 3.1 Giới thiệu về họ VĐK 8051 3.1.1 Cấu tạo VĐK 8051 MCS51 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất. Các IC tiêu biểu cho họ là 8031, 8051, 8951... Những đặc điểm chính và nguyên tắt hoạt động của các bộ vi điều khiển này khác nhau không nhiều. Khi đã sử dụng thành thạo một loại vi điều khiển thì ta có thể nhanh chóng vận dụng kinh nghiệm để làm quen và làm chủ các ứng dụng của một bộ vi điều khiển khác. Vì vậy để có những hiểu biết cụ thể về các bộ vi điều khiển cũng như để phục vụ cho đề tài tốt nghiệp này ta bắt đầu tìm hiểu một
bộ vi điều khiển thông dụn g nhất, đó là họ MCS51 và nếu như họ MCS51 là họ điển hình thì 8051 lại chính là đại diện tiêu biểu. Các đặc điểm của 8051 được tóm tắt như sau : 4 KB ROM bên trong. 128 Byte RAM nội. 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit. Giao tiếp nối tiếp. 64 KB vùng nhớ mã ngoài 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại. Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn). 210 vị trí nhớ có thể định vị bit. 4 s cho hoạt động nhân hoặc chia. Bảng mô tả sự khác nhau của các IC trong họ MSC51: Bảng 2.1 Sự khác nhau của các IC trong họ MCS51
3.1.2 Cấu trúc VĐK 8051, chức năng từng chân Cấu trúc từng chân của VĐK 8051 Hình 2.2 Cấu trúc từng chân VĐK 8051 Chức năng hoạt động của từng chân (pin) được tóm tắt như sau: