Luận văn Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG HỆ THỐNG HIỂN THỊ THÔNG TIN VÀ CHỐNG TRỘM XE MÁY DÙNG CẢM BIẾN VÂN TAY GVHD: ThS. PHAN VÂN HOÀN SVTH: PHẠM ĐỨC HUY MSSV: 11941044 SVTH: NGUYỄN ĐÌNH TOÀN MSSV: 11941056 S K L 0 0 4 2 3 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTTP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HCMUTE Đềtài:HỆ THỐNG HIỂN THỊ THÔNG TIN VÀ CHỐNG TRỘM XE MÁY DÙNG CẢM BIẾN VÂN TAY NGÀNH SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG Sinh viên: Phạm Đức Huy MSSV: 11941044 Nguyễn Đình Toàn MSSV: 11941056 GVHD: ThS. Phan Vân Hoàn Tp.Hồ Chí Minh, 2/2016
3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Thông tin sinh viên Họ và tên: Phạm Đức Huy MSSV: 11941044 Tel: 0933525095 Email: huyspk@outlook.com Họ và tên: Nguyễn Đình Toàn MSSV: 11941056 Tel: 0989106985 Email: nguyendinhtoandt@gmail.com 2. Thông tin đề tài Tên của đề tài: Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay Mục đích của đề tài: Mục đích của đề tài là thiết kế một sản phẩm, trong đó áp dụng cảm biến nhận dạng vân tay và thu phát bluetooth để tăng tính bảo mật, đồng thời giao tiếp với các tín hiệu xe máy để hiển thị thông tin trạng thái xe, thời gian, các lựa chọn bảo mật. Đồ án tốt nghiệp đƣợc thực hiện tại: Bộ môn Điện Tử Viễn Thông, Khoa Điện - Điện Tử, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Thời gian thực hiện: Từ ngày 10/10/2015 đến 22 /01 /2016 3. Các nhiệm vụ cụ thể của đề tài - Tìm hiểu kiến trúc và chức năng vi điều khiển ARM STM32F103VET6. - Tìm hiểu chip điều khiển màn hình TFT CPLD và SDRAM. - Khảo sát chip điều khiển màn cảm ứng Touch XPT2046. - Khảo sát cảm biến vân tay Fingure print sensor (R308). - Khảo sát giao tiếp bluetooth (HC-05). - Khảo sát giao tiếp encoder. - Khảo sát module phát âm thanh DFPlayer Mini. - Khảo sát hệ thống điện tín hiệu xe máy. - Thiết kế phần cứng hệ thống. - Thiết kế chƣơng trình xử lý. 4. Lời cam đoan của sinh viên Chúng tôi – Phạm Đức Huy và Nguyễn Đình Toàn cam đoan ĐATN là công trình nghiên cứu của bản thân chúng tôi)dƣới sự hƣớng dẫn của thạc sỹ Phan Vân Hoàn. Các kết quả công bố trong ĐATN là trung thực và không sao chép từ bất kỳ công trình nào khác. i PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay Tp.HCM, ngày 11 tháng 3 năm 2016 SV thực hiện đồ án Phạm Đức Huy - Nguyễn Đình Toàn Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 Xác nhận của Bộ Môn Giáo viên hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên và học hàm học vị) ii PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay TRƢỜNG ĐH. SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 1 năm 2016 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Phạm Đức Huy Lớp: 11941ĐT MSSV: 11941044 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Đình Toàn Lớp: 11941ĐT MSSV: 11941056 Tên đề tài: Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD 1 Nhận đề tài và tìm kiếm tài liệu liên quan Xử lý tài liệu và chọn lọc tài liệu liên quan đến 2 đề tài 3 Soạn đề cƣơng chi tiết 4 Tìm hiểu nguyên lý STM32F103VE Tìm hiều nguyên lý cảm biến vân tay, LCD TFT, 5 cảm ứng, rotary encoder 6 Thiết kế sơ đồ nguyên lý và thi công mạch in 7 Thi công mạch in 8 Xây dựng lƣu đồ giải thuật iii PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay 9 Xây dựng chƣơng trình 10 Xây dựng chƣơng trình 11 Xử lý nhiễu hệ thống 12 Kiểm tra hoạt động của thiết bị 13 Viết báo cáo 14 Viết báo cáo 15 Hoàn thiện báo cáo 16 GV HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) iv PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 1 năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) v PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến Thầy hƣớng dẫn, ThS. Phan Vân Hoàn đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ em trong quá trình thực hiện, trong quá trình hƣớng dẫn Thầy luôn có những đóng góp ý kiến và chỉ dẫn rất tận tình cũng nhƣ tạo những điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất trong thời gian cho phép. Em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý Thầy (Cô) trong khoa Điện- Điện tử trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh nói chung và bộ môn Điện Tử Công Nghiệp nói riêng đã tận tình giảng dạy những kiến thức chuyên ngành làm nền tảng để từ đó em có thể ứng dụng và phát triển lên nhằm phục vụ cho công tác nghiên cứu và thực hiện đồ án. Ngoài ra em cũng cảm ơn gia đình, bố mẹđã hỗ trợ, giúp đỡ động viên em trong quá trình thực hiện đồ án này. Sau cùng đó là lời cảm ơn đến các bạn lớp Sƣ phạm kỹ thuật Điện – Điện tử những ngƣời bạn đã luôn cùng sát cánh bên nhau trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và có những đóng góp ý kiến rất thiết thực để em có thể tìm ra những hƣớng giải quyết khác nhau để hoàn thành đồ án một cách tốt nhất. Ngƣời thực hiện đề tài Phạm Đức Huy Nguyễn Đình Toàn vi PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay MỤC LỤC PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỜI CAM ĐOAN v LỜI CẢM ƠN vi LIỆT KÊ HÌNH VẼ x LIỆT KÊ BẢNG xii TÓM TẮT 1 1. CHƢƠNG I : TỔNG QUAN 2 1.1. Tổng Quan Về Lĩnh Vực Nghiên Cứu 2 1.2. Mục đích đề tài 3 1.3. Nhiệm vụ và giới hạn đề tài 3 1.3.1. Nhiệm vụ 3 1.3.2. Giới hạn 4 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 4 1.5. Tóm tắt đề tài 4 2. CHƢƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 2.1. Khảo sát vi điều khiển ARM STM32F103VET6 5 2.1.1. Tổng quan về ARM 5 2.1.2. Kiến trúc của STM32F103VET6 6 2.1.3. Cấu hình và tính năng của STM32F103VET6 9 2.2. ADC 11 2.3. Các chuẩn giao tiếp truyền dữ liệu 12 2.3.1. Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART 12 2.3.2. Chuẩn giao tiếp SPI 15 2.4. Timer 16 2.4.1. Timer hệ thống 16 2.4.2. Timer chế độ counter 17 2.5. Ngắt 18 2.5.1. Ngắt ngoài 18 2.5.2. NVIC ( Nested Vector Interrupt Controller ) 19 2.6. RTC 20 vii PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay 2.7. Khảo sát cảm biến nhận dạng vân tay R308 20 2.7.1. Tổng quan 20 2.7.2. Hệ thống nhận dạng vân tay 21 2.7.3. Giao thức truyền thông 22 2.8. Khảo sát màn hình MD043SD và IC điều khiển 22 2.8.1. Mô tả chung 22 2.8.2. Sơ đồ chân chức năng và đặc tính điện 24 2.8.3. Tập lệnh làm việc 25 2.9. Khảo sát IC càm ứng XPT2046 26 2.9.1. Mô tả chung 26 2.9.2. Sơ đồ khối và sơ đồ chân XPT2046 27 2.9.3. Phƣơng pháp xây dựng màn hình cảm ứng dùng 4 dây 28 2.9.4. Hệ thống màn hình cảm ứng điện trở 29 2.10. Module âm thanh DFPlayer Mini 30 2.10.1. Tổng quan chi tiết module 30 2.10.2. Tập lệnh chức năng 34 2.11. Khảo sát module Bluetooth 35 2.12. Khảo sát module Rotary Encoder 36 2.13. Khảo sát PhoneGap và Evothings Workbench 37 2.14. Khảo sát hệ thống điện xe máy 39 3. CHƢƠNG III : THIẾT KẾ HỆ THỐNG 42 3.1. Thiết kế phần cứng hệ thống 42 3.1.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 42 3.1.2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý 43 3.2. Thiết kế chƣơng trình kết nối trên điện thoại 54 3.3. Thiết kế lƣu đồ giải thuật 54 3.3.1. Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình chính 54 3.3.2. Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình cài đặt mật khẩu 57 3.3.3. Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình xử lý tín hiệu 58 3.3.4. Lƣu đồ xử lý tín hiệu bluetooth 59 3.3.5. Lƣu đồ cài đặt thông số hệ thống 60 4. CHƢƠNG IV : KẾT QUẢ 61 4.1. Kết quả thi công sản phẩm 61 4.2. Kết quả chạy thử nghiệm 63 viii PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay 4.3. Kết quả phần mềm kết nối bluetooth 67 5. CHƢƠNG V : KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 68 5.1. Kết luận 68 5.2. Hƣớng phát triển 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 70 ix PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình 2.1 Các dòng vi điều khiển STM32 5 Hình 2.2 Sơ đồ kiến trúc bên trong STM32F1 7 Hình 2.3 Sơ đồ khối ADC 11 Hình 2.4 Khung truyền USART 14 Hình 2.5 Thanh ghi TIMx_CR1 17 Hình 2.6 Sơ đồ ngắt ngoài 19 Hình 2.7 Cảm biến vân tay R308 21 Hình 2.8 Màn hình MD043SD 23 Hình 2.9 Sơ đồ khối XPT2046 27 Hình 2.10 Sơ đồ chân XPT2046 27 Hình 2.11 Màn hình cảm ứng bốn dây 29 Hình 2.12 Module âm thanh DFPlayer Mini 32 Hình 2.13 Module bluetooth HC-05 35 Hình 2.14 Module Rotary Encoder 36 Hình 2.15 Dạng sóng rotary encoder 37 Hình 2.16 Cửa sổ Evothings Workbench 38 Hình 2.17 Nguyên lý công tơ mét 40 Hình 2.18 Hệ thống điện xe máy 41 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 42 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 45 Hình 3.3 Khối ổn áp 5V 46 Hình 3.4 Tính chọn giá trị cuộn cảm 46 Hình 3.5 Sơ đồ mạch nguồn LM2596 mẫu 47 Hình 3.6 Khối ổn áp 3.3V 47 Hình 3.7 Khối cấp nguồn vi điều khiển 48 Hình 3.8 Tụ lọc nhiễu vi điều khiển 48 x PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay Hình 3.9 Vi điều khiển STM32F103VET6 49 Hình 3.10 Khối Reset và nạp chƣơng trình 50 Hình 3.11 Khối cảm biến vân tay 50 Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý LCD TFT 51 Hình 3.13 Khối giao tiếp tín hiệu xe máy 52 Hình 3.14 Khối phát âm thanh 53 Hình 3.15 Khối bluetooth 53 Hình 3.16 Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình chính 56 Hình 3.17 Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình cài đặt mật khẩu 57 Hình 3.18 Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình xử lý tín hiệu 58 Hình 3.19 Lưu đồ xử lý tín hiệu bluetooth 59 Hình 3.20 Lƣu đồ cài đặt chƣơng trình hệ thống 60 Hình 4.1 Lớp Top mạch in 61 Hình 4.2 Lớp Bottom mạch in 61 Hình 4.3 Lớp Top sản phẩm 62 Hình 4.4 Lớp Bottom sản phẩm 62 Hình 4.5 Màn hình khởi động thiết bị 63 Hình 4.6 Màn hình đăng nhập thiết bị 64 Hình 4.7 Giao diện chính của hệ thống 64 Hình 4.8 Giao diện cài đặt mật khẩu 65 Hình 4.9 Giao diện thiết lập ngƣời dùng 65 Hình 4.10 Giao diện cài đặt thời gian 66 Hình 4.11 Giao diện cài đặt độ sáng màn hình 66 Hình 4.12 Giao diện ứng dụng trên di động 67 xi PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay LIỆT KÊ BẢNG Bảng 2-1 Chi tiết gói lệnh R308 22 Bảng 2-2 Sơ đồ chân màn hình MD043SD 24 Bảng 2-3 Tập lệnh màn hình MD043SD 25 Bảng 2-4 Sơ đồ chân XPT2046 27 Bảng 2-5 Đặc điểm DFPlayer 31 Bảng 2-6 Chức năng chân DFPlayer 32 Bảng 2-7 Khung truyền UART DFPlayer 33 Bảng 2-8 Tập lệnh làm việc DFPlayer Mini 34 xii PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay TÓM TẮT Trong đề tài “Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay” này, hệ thống thực hiển chức năng hiện thị các tín hiệu của xe máy nhƣ đèn, tốc độ, nhiên liệu, số máy lên màn hình cảm ứng. Hệ thống cũng cho phép ngƣời dùng tự cài đặt mật khẩu, dấu vân tay, độ sáng màn hình. Hệ thống sử dụng cảm biến vân tay để xác định ngƣời sử dụng và có cho phép khởi động máy hay không. Sau đó sẽ kiểm tra kết nối với thiết bị bluetooth, khi thiết bị bluetooth bị mất kết nối hệ thống tự động tắt máy động cơ xe máy. 1 PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay 1. CHƢƠNG I : TỔNG QUAN 1.1. Tổng Quan Về Lĩnh Vực Nghiên Cứu Hiện nay ở nƣớc ta đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về công nghệ nhận dạng vân tay, nhƣng chủ yếu chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu, tìm hiểu hoạt động, tính năng của cảm biến nhận dạng vân tay, các sản phẩm thực tế ứng dụng cảm biến nhận dạng vân tay thì vẫn chƣa chuyên sâu, chủ yếu là các sản phẩm nhập từ nƣớc ngoài. Đồng thời, tệ nạn đánh cắp xe máy ngoài xã hội vẫn là một vấn nạn nghiêm trọng, chƣa có biện pháp hữu hiệu phòng chống. Khá nhiều ngƣời dùng chủ quan cho rằng xe máy đắt tiền, cao cấp đã có khoá “xịn” rất khó mất trộm. Trên thực tế, tội phạm thƣờng chỉ mất từ 5 đến 10 giây là có thể vô hiệu hoá các loại khoá từ, khoá cơ. Các loại khoá cổ xe, khoá càng chỉ tốn thêm của chúng ít phút để hoàn toàn vô hiệu hoá và chiếm đoạt tài sản. Điều đáng nói là mặc dù trộm cắp xe máy xảy ra nhiều, nhƣng tỉ lệ điều tra khám phá để tìm ra đối tƣợng lấy xe là rất thấp, theo thống kê chƣa đến 30%. Lý do là vì đối tƣợng hoạt động ngày càng chuyên nghiệp, tinh vi và có tổ chức. Tội phạm thƣờng cấu kết với nhau, tạo ra những đƣờng dây khép kín từ khâu trộm cắp đến tiêu thụ sản phẩm. Hiện trƣờng những vụ án này hầu nhƣ không để lại bất cứ một dấu vết nào, khiến lực lƣợng điều tra vô cùng vất vả. Theo con số thống kê của Công an Thành phố Hà Nội, cứ 10 vụ mất trộm tài sản thì có từ 3-4 vụ có liên quan đến môtô, xe máy. Trong đó, tỷ lệ xe tay ga bị mất cắp chiếm trên 60%. Đội chống tội phạm xâm phạm sở hữu cũng cho biết thêm, xe máy ngày càng bị mất cắp thƣờng xuyên một phần cũng do ý thức phòng ngừa của ngƣời có tài sản. Đa phần nguyên nhân của các vụ mất trộm là xe máy dựng ở vỉa hè, khuất tầm nhìn của chủ xe, chủ nhà, không có ngƣời trông giữ và không khóa càng, không trang bị cho xe các thiết bị chống trộm an toàn nhƣ khóa chống trộm hay lắp định vị GPS cho xe khiến xe máy dễ dàng trở thành “mồi ngon” của các những tên trộm. Do thấy tình trạng mất trộm xe máy ngày càng nhiều, không ít ngƣời dùng chọn trang bị khoá chống trộm nhƣ một giải pháp ít tốn thời gian để bảo vệ tài sản của mình. 2 PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay Tuy nhiên, chủ xe thƣờng gặp khó khăn khi tìm mua thiết bị phù hợp giữa hàng loạt sản phẩm chống trộm xe máy đủ loại hình dáng, kích cỡ và giá thành. Hầu hết sản phẩm đang lƣu hành trên thị trƣờng hiện nay tràn ngập các thiết bị không rõ nguồn gốc hoặc mang xuất xứ Trung Quốc, không hề thể hiện bất kỳ thông tin về chất lƣợng, kiểm định hay các tiêu chuẩn sản xuất trên bao bì. Kèm theo những sản phẩm này thƣờng là những công nghệ khoá sóng lỗi thời dễ dàng bị kẻ gian dò tần số và vô hiệu hoá. Ngoài ra nếu dùng công tắc bí mật, dùng RFID, kẻ gian vẫn có thể đợi ta khởi động động cơ rồi mới ra tay. Lúc này các giải pháp bảo mật đã bị vô hiệu. Do đó kết hợp công nghệ nhận dạng vân tay và bluetooth vào thiết bị chống trộm xe máy sẽ đem lại hiệu quả cao hơn, khó bị kẻ gian hóa giải. Ngoài ra thiết bị cũng cung cấp một màn hình hiển thị khác để quản lý thiết bị cũng nhƣ tăng tính thẫm mỹ cho phƣơng tiện. Với ý tƣởng trên, ngƣời thực hiện đồ án quyết định thực hiện đề tài: “Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay”. 1.2. Mục đích đề tài Mục đích của đề tài là thiết kế một sản phẩm, trong đó áp dụng cảm biến nhận dạng vân tay và thu phát bluetooth để tăng tính bảo mật,đồng thời giao tiếp với các tín hiệu xe máy để hiển thị thông tin trạng thái xe, thời gian, các lựa chọn bảo mật. 1.3. Nhiệm vụ và giới hạn đề tài 1.3.1. Nhiệm vụ - Tìm hiểu kiến trúc và chức năng vi điều khiển ARM STM32F103VET6. - Tìm hiểu chip điều khiển màn hình TFT CPLD và SDRAM. - Khảo sát chip điều khiển màn cảm ứng Touch XPT2046. - Khảo sát cảm biến vân tay Fingure print sensor (R308). - Khảo sát giao tiếp bluetooth (HC-05). - Khảo sát giao tiếp encoder. - Khảo sát module phát âm thanh DFPlayer Mini. - Khảo sát hệ thống điện tín hiệu xe máy. - Thiết kế phần cứng hệ thống. 3 PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay - Thiết kế chƣơng trình xử lý. 1.3.2. Giới hạn Vì tính chất của hệ thống rất phức tạp và cần có nhiều thời gian hơn để nghiên cứu nên ngƣời thực hiện đề tài chỉ dừng lại ở việc thiết đặt các chức năng quan trọng nhất của hệ thống nhƣ: Hiển thị các thông tin cơ bản của xe máy nhƣ : vận tốc, tín hiệu đèn, mức xăng. Giao tiếp phần cứng hệ thống với cảm biến nhận dạng vân tay giới hạn ở mức bốn ngƣời dùng. 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu Đọc các tài liệu có liên quan. Tìm ra các hƣớng tiếp cận khác nhau thuộc lĩnh vực nghiên cứu. Quan sát và thực nghiệm trên sản phẩm thực tế. Đánh giá kết quả thực nghiệm và tìm ra các hƣớng giải quyết mới để đi đến thống nhất và hoàn thiện đề tài nghiên cứu. 1.5. Tóm tắt đề tài Nhƣ vậy, với các yêu cầu về nhiệm vụ và mục tiêu đề ra, báo cáo đƣợc xây dựng bao gồm các chƣơng sau: - Chƣơng 1: Tổng quan. - Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết. - Chƣơng 3: Thiết kế hệ thống. - Chƣơng 4: Kết quả thực hiện. - Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển đề tài. 4 PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay 2. CHƢƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Khảo sát vi điều khiển ARM STM32F103VET6 2.1.1. Tổng quan về ARM Trong vài năm trở lại đây, một trong những xu hƣớng chủ yếu trong các thiết kế với vi điều khiển là sử dụng các chip ARM7 và ARM9 nhƣ một vi điều khiển đa dụng. Ngày nay các nhà sản xuất IC đựa ra thị trƣờng hơn 240 dòng vi điều khiển sử dụng lõi ARM. Hiện các sản phẩm vi điều khiển lõi ARM đƣợc dùng nhiều nhất là của hãng ST với ƣu điểm chi phí thấp, cung cấp nhiều dòng sản phẩm. Hình bên dƣới là các dòng vi điều khiển lõi ARM Cortex-M 32 bit của ARM. Hình 2.1 Các dòng vi điều khiển STM32 5 PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay Tập đoàn ST Microelectronic vừa cho ra mắt dòng STM32F1, vi điều khiển đầu tiên dựa trên nền lõi ARM Cortex-M3 thế hệ mới do hãng ARM thiết kế, lõi ARM Cortex-M3 là sự cải tiến của lõi ARM7 truyền thống, từng mang lại sự thành công vang dội cho công ty ARM. Các CPU ARM7 và ARM9 có thể thực thi hai tập lệnh: ARM 32- bit và Thumb 16-bit. Điều này cho phép ngƣời phát triển để tối ƣu hoá chƣơng trình của mình bằng cách lựa chọn tập lệnh nào đƣợc sử dụng cho thủ tục khác nhau: lệnh 32-bit để tăng tốc độ xử lí và lệnh 16-bit để nén mã chƣơng trình. CPU Cortex đƣợc thiết kế để thực thi tập lệnh Thumb-2, là một sự pha trộn của lệnh 16-bit và 32-bit. Tập lệnh thumb- 2 cải tiến 26% mật độ mã so với tập lệnh ARM 32-bit và 25% hiệu suất so với tập lệnh Thumb 16-bit. Tập lệnh Thumb2 có một số lệnh nhân đƣợc cải tiến, có thể thực hiện trong một chu kì đơn và khả năng thực hiện phép chia bằng phần cứng và chỉ mất từ 2-7 chukỳ. Dòng STM32 thiết lập các tiêu chuẩn mới về hiệu suất, chi phí, cũng nhƣ khả năng đáp ứng các ứng dụng tiêu thụ năng lƣợng thấp và tính điều khiển thời gian thực khắckhe. Vi điều khiển STM32F103VET6 thuộc dòng ARM Cortex-M3 nhóm High-density đƣợc sản xuất bởi hãng STMicroelectronics, trong đề tài này ngƣời thực hiện sử dụng Vi điều khiển STM32 F103VET6 vì nó có nhiều tính năng cao hơn trong khi so sánh với các vi điều khiển F0 nhƣng giá thành vẫn ở mức thấp. Ngoài ra nó có bộ nhớ ROM 512 Kbyte, đáp ứng đƣợc yêu cầu của đề tài. Nó có thể thực hiện xử lý tín hiệu kỹ thuật số hiệu suất tần số cao, sử dụng năng lƣợng thấp để tiết kiệm cho hệ thống, tốc độ của thiết bị ngoại vi đƣợc tăng lên cho hiệu suất tốt hơn. 2.1.2. Kiến trúc của STM32F103VET6 Ở phần này trình bày về lõi vi điều khiển, bộ nhớ, kết nối I/O và thiết bị ngoại vi đƣợc giới thiệu trong sơ đồ khối hình 2.2 Kiến trúc hệ thống bao gồm: lõi ARM Cortex-M3, các bus, bộ truyền dữ liệu tốc độ cao DMA, SRAM nội, bộ nhớ FLASH và các kết nối ngoại vi khác Hệ thống các bus: ICode bus: kết nối lõi Cortex-M3 đến giao diện lệnh bộ nhớ FLASH. Dcode bus: kết nối lõi Cortex-M3 đến giao diện dữ liệu bộ nhớ PLASH. 6 PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống hiển thị thông tin và chống trộm xe máy dùng cảm biến vân tay System bus: kết nối lõi Cortex-M3 đến bus Matrix để quản lý việc phân chia giữa lõi và DMA. Hình 2.2 Sơ đồ kiến trúc bên trong STM32F1 DMA bus: kết nối DMA đến bus Matrix để quản lý việc truy cập của CPU DCode và DMA đến SRAM, bộ nhớ PLASH và thiết bị ngoại vi. Bus Matrix: bus này sẽ quản lý việc phân quyền truy cập giữa lõi, System bus và DMA master bus. AHB/APB Bridge: cung cấp các kết nối đồng bộ giữa AHB và hai bus APB. APB1 hoạt động ở tần số thấp 36MHz và APB2 hoạt động ở tốc độ cao 72MHz. Lõi ARM Cortex-M3 chính là CPU của vi điều khiển và là một trong những thành phần quan trọng nhất trong các bộ phận của vi điều khiển. Lõi này là phiên bản cuối của bộ xử lý ARM đƣợc áp dụng cho các hệ thống nhúng. Nó có thông số kỹ thuật cũng nhƣ tần số hoạt động tối đa 72MHz. 7 PHẠM ĐỨC HUY – NGUYỄN ĐÌNH TOÀN
22. S K L 0 0 2 1 5 4