TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT HƢNG YÊN
KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI : Thiết kế, chế tạo phần cứng thiết bị điểm danh lớp
thực hành bằng cảm biến vân tay
Sinh Viên Thực Hiện : Trần Đình Linh
Lớp : 112182.1
Giảng Viên Hướng Dẫn : Nguyễn Thị Thắm
Hưng Yên 2022
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI CẢM ƠN
Chương 1 Tổng quan về đề tài ........................................................................... 1
1.1 Giới thiệu về đề tài .................................................................................... 1
1.2 Mục đính nghiên cứu ................................................................................. 1
1.3 Giới hạn đề tài ........................................................................................... 2
1.4 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu .................................................. 2
1.4.1 Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 2
1.4.2 Phương tiện ......................................................................................... 2
Chương 2 Cơ sở lý thuyết ................................................................................... 3
2.1 Giới thiệu về arduino ................................................................................. 3
2.1.1 Khái niệm về arduino ......................................................................... 3
2.1.2 Arduino uno R3 ................................................................................. 3
2.2.2 Năng lượng ......................................................................................... 6
2.2.3 Bộ nhớ ................................................................................................ 6
2.2.4 Công cụ lập trình ................................................................................ 6
2.2 Module RFID RC522 ................................................................................ 8
2.2.1 Tổng quan về RFID RC522 ................................................................ 8
2.2.2 Chi tiết cấu hình chân RC522 ............................................................ 9
2.2.3 Các đặc tính RC522 ............................................................................ 9
2.2.4 Ứng dụng module RFID RC522....................................................... 10
2.2.5 Tổ chức vùng nhớ thẻ từ .................................................................. 10
2.2.6 Chuẩn giao tiếp spi ........................................................................... 10
2.3 Cảm biến vân tay ..................................................................................... 12
2.3.1 Tổng quan về cảm biến vân tay ........................................................ 12
2.3.2 Cảm biến As 608 .............................................................................. 13
2.4 Mạch chuyển đổi I2C .............................................................................. 15
2.5 Stm32f103 ............................................................................................... 16
2.5.1 Giới thiệu về họ stm ......................................................................... 16
2.5.2 Kit stm32f103 ................................................................................... 17
2.6 ESP 8266 ................................................................................................. 19
2.6.1 Tổng quan về ESP 8266 .................................................................. 19
2.6.2 Thông số kĩ thuật .............................................................................. 21
2.7 Module ds1307 và chuẩn giao tiếp I2C ................................................... 21
2.7.1 Module ds1307 ................................................................................. 21
2.7.2 Giao thức i2c .................................................................................... 22
2.8 LCD 20x4 ............................................................................................ 25
2.9 Chuẩn giao tiếp UART ............................................................................ 26
2.10 Cấu hình CUBE MX cho mạch ............................................................ 28
Chương 3 Thiết kế chế tạo ................................................................................. 33
3.1 Sơ đồ khối hệ thống ................................................................................ 33
3.2 Nguyên lý mạch ....................................................................................... 35
3.3 Sơ đồ mạch in và bố trí linh kiện ............................................................. 36
3.3 Lưu đồ thuật toán ..................................................................................... 38
3.4 Hình ảnh hoàn thiện ................................................................................ 41
Chương 4 Kết luận và hướng phát triển………………………………………51
4.1 Kêt luận .................................................................................................... 42
4.2 Hướng phát triển đề tài ............................................................................ 42
Tài liệu tham khảo ............................................................................................. 43
Phụ lục ............................................................................................................... 44
Danh mục hình ảnh
Hình 2.1 Uno r3 .................................................................................................. 3
Hình 2.2 Vi điều khiển trên board uno ................................................................ 4
Hình 2.3 Giao diện công cụ lập trình .................................................................. 7
Hình 2.4 Giao diện device manager .................................................................... 7
Hình 2.5 Thiết lập board và cổng com cho uno .................................................. 8
Hình 2.6 Thẻ từ RFID ......................................................................................... 8
Hình 2.7 Sơ đồ chân RC522 ................................................................................ 9
Hình 2.8 Tổ chức vùng nhớ thẻ mifare class ..................................................... 10
Hình 2.9 Mô hình giao tiếp spi (stm32 với RC522) .......................................... 11
Hình 2.10 Cơ chế truyền và nhận của master slave........................................... 12
Hình 2.11 Một số mẫu vân tay .......................................................................... 13
Hình 2.12 Cảm biến vân tay .............................................................................. 14
Hình 2.13 Mạch chuyển đổi i2c lcd ................................................................... 15
Hình 2.14 Bảng địa chỉ i2c ................................................................................ 16
Hình 2.15 Tổng quan về bộ kit .......................................................................... 17
Hình 2.16 Sơ đồ chân ........................................................................................ 20
Hình 2.17 Chíp và kít esp 8266 ........................................................................ 21
Hình 2.18 Module DS1307 ................................................................................ 22
Hình 2.19 Giao tiếp i2c 1 master nhiều slave .................................................... 23
Hình 2.20 Khung truyền i2c .............................................................................. 23
Hình 2.21 Cách giao tiếp với giữa master với slave thông qua địa chỉ slave.... 24
Hình 2.22 Khởi tạo giao tiếp i2c ....................................................................... 25
Hình 2.23 Màn hình LCD 20x4 ........................................................................ 26
Hình 2.24 Kết nối UART .................................................................................. 27
Hình 2.25 Khung truyền UART ........................................................................ 27
Hình 2.26 Cấu hình cho chip stm32 .................................................................. 29
Hình 2.27 Sắp xếp thứ tự ngắt cho chip ............................................................ 29
Hình 2.28 Cấu hình clock cho chip ................................................................... 30
Hình 2.29 Cấu hình UART1 và 2 ...................................................................... 30
Hình 2.30 Cấu hình spi ...................................................................................... 31
Hình 2.31 Cấu hình I2C ..................................................................................... 31
Hình 3.1 Sơ đồ khối ........................................................................................... 33
Hình 3.2 Khối nguồn ......................................................................................... 33
Hình 3.3 Khối cảm biến ..................................................................................... 33
Hình 3.4 Khối hiển thị ....................................................................................... 34
Hình 3.5 Khối xử lý trung tâm .......................................................................... 34
Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý .................................................................................. 35
Hình 3.7 Sơ đồ mạch in ..................................................................................... 36
Hình 3.8 Sơ đồ bố trí linh kiện trên mặt board .................................................. 37
Hình 3.9 Lưu đồ thuật toán mạch ...................................................................... 38
Hình 3.10 Lưu đồ thuật toán trên google scritp ................................................. 39
Hình 3.11 Hình ảnh hoàn thiện sản phẩm ......................................................... 41