Đồ án quản lý ô-tô tự động ở cổng vào ra xử lý nhận dạng biển số xe trên matlab

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, nhu cầu đi lại của con người ngày càng tăng, lưu lượng giao thông ngày càng lớn, việc sử dung ô tô cá nhân để đi lại ngày càng trở nên phổ biến và tập trung nhiều ở các thành phố lớn. Tính đến năm 2015 trên địa bàn TP Hà Nội hiện có khoảng 530.000 xe ô-tô các loại, TP Hồ Chí Minh có khoảng 600.000 xe ô-tô. Các trung tâm thương mại, khu mua sắm, các khu đô thị, khu dân cư cao, nghỉ dưỡng mở ra ngày càng nhiều và được nhiều người lựa chọn là điểm đến, là nơi sinh sống lý tưởng cho gia đình. Đặt ra vấn đề quản lý đối với các phương tiện ra vào, nhất là phương tiện có giá trị lớn như ô tô khi việc sử dụng ô tô cá nhân đang ngay càng phổ biến ở nước ta. Các phương thức quản lý ô tô vào ra bằng phương pháp thủ công hoặc bán thủ công tỏ ra ngày càng lạc hậu, kém hiệu quả, mất thời gian và không chuyên nghiệp. không đáp ứng được nhu cầu của xã hội.

Đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp quản lý ô-tô tự động ở cổng vào ra ứng dụng phương pháp xử lý nhận dạng biển số xe trên matlab, kết hợp với phần điều khiển là module arduino và bảo mật module thẻ từ hoặc NFC của smart phone để điều khiển các hệ thống chấp hành. Đồng thời thiết kế mô hình tự đông kiểm soát ô tô ở cổng ra vào.

Kết quả nhóm đạt được là hoàn chỉnh được mô hình kiểm soát ô tô tự động ở cổng ra vào ứng dụng xử lý ảnh trên matlab, bảo mật bằng cả thẻ từ RFID và NFC của smartphone. Phần mềm xử lý ảnh và phần cứng hoạt động ổn định.

LỜI NÓI ĐẦU

Chúng em xin chân thành cám ơn giảng viên hướng dẫn TS. Lê  Tiến Dũng đã giúp đỡ và góp ý tận tình trong suốt thời gian thực hiện đề tài để chúng em có thể hoàn thành tốt đề tài đúng thời gian quy định.

Chúng em xin cam đoan đề tài là công trình nghiên cứu của nhóm. Các kết quả và số liệu và mô hình trong đề tài là của nhóm có được và xây dựng trong quá trình xây dựng đồ án.

Chúng em sẽ cố gắng xây dựng và phát triển hơn nữa đề tài được cho với hy vọng có thể ứng dụng vào thực tế, giúp giải quyết phần nào vào việc kiểm soát các phương tiện. đồng thời sẵn sàng chia sẽ cũng như giúp đỡ các bạn sinh viên khóa sau về phần mềm xử lý biển số xe nhóm đã viết để có thể xây dựng các hệ thông liên quan.

Vì thời gian và trình độ bản thân có giới hạn nên trong đề tài không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để chúng em có thể rút kinh nghiệm và phát triển hơn nữa đề tài được giao

 MỤC LỤC

TÓM TẮT.. 1

LỜI NÓI ĐẦU.. 2

GIỚI THIỆU CHUNG.. 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI7

1.1 Lý do chọn đề tài7

1.2 Nội dung của đề tài9

1.3 Mục tiêu đề tài9

1.4 Đối tượng nghiên cứu. 9

1.5 Phương pháp thực hiện đề tài9

1.6 Ý nghĩa của đề tài9

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG, LỰA CHỌN THIẾT BỊ10

2.1 Các yêu cầu của hệ thống. 10

2.2 Thiết kế hệ thống. 10

2.3 Lựa chọn thiết bị13

2.3.1 Khối điều khiển trung tâm.. 13

2.3.2 Khối quét thẻ từ. 15

2.3.3 Các cấu kiện khác. 18

2.4 Kết nối thiết bị18

2.5 Lắp đặt thiết bị, xây dựng mô hình. 20

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN PHẦN MỀM, GIẢI THUẬT XỬ LÝ ẢNH.. 23

3.1 Phần mềm điều khiển các thiết bị23

3.1.1 Thuật toán điều khiển arduino 1. 24

3.1.2 Thuật toán điều khiển arduino 2. 25

3.2 Xử lý ảnh. 25

3.2.1 Lựa chọn phần mềm.. 25

3.2.2 Ảnh số và các đại lượng đặc trưng. 26

3.2.2.1 Ảnh số. 26

3.2.2.2 Các đại lượng đặc trưng. 28

3.2.3 Tổng quan xử lý ảnh. 30

3.2.3.1 Khái niệm xử lý ảnh. 30

3.2.3.2 Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh. 31

3.3 Điều kiện nhận dạng biển số xe. 32

3.4 Các bước nhận dạng biển số xe. 33

3.5 Đề xuất giải thuật xử lý ảnh biển số xe. 34

3.5.1 Tách biển số. 34

3.5.1.1 Tinh chỉnh ảnh đầu vào. 35

3.5.1.2 Tìm vùng trắng. 36

3.5.1.3 Xét điều kiện, cắt biển số. 37

3.5.2 Phân đoạn ký tự. 38

3.5.2.1 Nhị phân ảnh, đảo giá trị pixel39

3.5.2.2 Tìm vùng trắng. 39

3.5.2.3 Xét điều kiện, cắt ký tự. 39

3.5.3 Nhận dạng ký tự. 40

3.5.3.1 Tổng quan. 40

3.5.3.2 Lựa chọn phương pháp. 41

3.5.3.3 Kết quả nhận dạng. 41

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ.. 46

4.1 Kết quả thực nghiệm của mô hình.46

4.2 Kết quả hoạt động của các cơ cấu trong hệ thống. 48

4.2.1 Cơ cấu quét thẻ từ và NFC.. 48

4.2.2 Cơ cấu barie. 48

4.2.3 Cơ cấu cảm biến. 48

4.2.4 Xử lý ảnh. 48

4.2.5 Lưu trữ và trích xuất thông tin. 48

4.3 Kết quả hoạt động ở các chế độ làm việc. 48

4.3.1 Chế độ tự động. 48

4.3.2 Chế độ bằng tay. 48

4.3.3 Chế độ lúc xảy ra sự cố. 48

KẾT LUẬN.. 48

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

Hình 1.1.1: Hệ thống tự động quản lý ô tô vào ra. 11

Hình 1.1.2: Hệ thống quản lý ô tô vào ra truyền thống. 11

Hình 2.2.1: Sơ đồ khối hệ thống. 15

Hình 2.2.2: Sơ đồ mặt bằng. 15

Hình 2.3.1: Module arduino uno. 16

Hình 2.3.2: Giao diện arduino IDE.. 17

Hình 2.3.3: Thông số kỹ thuật arduino uno. 18

Hình 2.3.4: Modul thẻ từ và thẻ RFID.. 18

Hình 2.3.5: ứng dụng NFC.. 20

Hình 2.4.1: Sơ đồ khối kết nối21

Hình 2.4.2: Sơ đồ kết nối dây chi tiết22

Hình 2.5.1: Điều khiển trung tâm.. 23

Hình 2.5.2: Trạm quét thẻ từ. 24

Hình 2.5.3: Barie và cảm biến. 25

Hình 2.5.4: Nút điều khiển bằng tay. 25

Hình 2.5.5: Mô hình hoàn chỉnh. 26

Hình 3.1.1: Lưu đồ thuật toán arduino 1. 27

Hình 3.1.2: Lưu đồ thuật toán arduino 2. 28

Hình 3.2.1: Ảnh nhị phân. 29

Hình 3.2.2: Ảnh xám.. 30

Hình 3.2.3: Ảnh màu. 30

Hình 3.2.4: Pixel32

Hình 3.2.5: Mức xám.. 33

Hình 3.2.3.1: Xử lý ảnh. 34

Hình 3.4.1: Quá trình nhận dạng biển số. 36

Hình 3.5.1.1: Giải thuật cắt vùng biển số. 38

Hình 3.5.1.1: Cắt vùng giữa của ảnh. 38

Hình 3.5.1.3: Quá trình nhị phân ảnh. 40

Hình 3.5.1.3: Khử nhiễu, tìm vùng trắng còn lại40

Hình 3.5.1.4: Khử nhiễu, tìm vùng trắng còn lại41

Hình 3.5.2.1: Giải thuật phân đoạn ký tự. 42

Hình 3.5.2.2: Quá trình nhị phân và đảo giá trị pixel42

Hình 3.5.2.3: Các vùng trắng thỏa điều kiện. 43

Hình 3.5.2.4: Các ký tự đã cắt43

Hình 3.5.3.1: Sơ đồ so khớp ký tự “4”. 45

Hình 3.5.3.2: Sơ đồ so khớp ký tự “3”. 45

Hình 3.5.3.3: Sơ đồ so khớp ký tự “S”. 46

Hình 3.5.3.4: Sơ đồ so khớp ký tự “0”. 46

Hình 3.5.3.5: Sơ đồ so khớp ký tự “9”. 47

Hình 3.5.3.6: Sơ đồ so khớp ký tự “6”. 47

Hình 3.5.3.7: Sơ đồ so khớp ký tự “7”. 48

Hình 4.1.1: Mô hình tự động quản lý ô tô vào ra. 49

Hình 4.1.2: Giao diện vận hành chính. 50

Hình 4.1.3: Giao diện phụ. 50

DANH MỤC VIẾT TẮT

• CSDL        : Cơ sở dữ liệu
• RFID          :
• NFC           :
•  

GIỚI THIỆU CHUNG

Bài trình bày đồ án gồm 4 chương:

• Chương 1: Tổng quan đề tài nghiên cứu

Nội dung chương 1 nêu lên vấn đề cấp bách của đề tài, nội dung, mục tiêu, đối tượng nghiên cứu cũng như ý nghĩa của đề tài.

• Chương 2: Thiết kế hệ thống, lựa chọn thiết bị

Tìm hiểu các yêu cầu hệ thống từ đó lên phương án thiết kế và xây dựng mô hình. Lựa chọn các linh kiện, thiết bị cần thiết.

• Chương 3: Phương án phần mềm, giải thuật xử lý ảnh

Tìm hiểu về ảnh số và vấn đề xử lý ảnh biển số xe. Từ đó đưa ra giải thuật xử lý ảnh thích hợp và hoàn thiện phần mềm trên matlab.

• Chương 4: Kết quả thực nghiệm và đánh giá

Đánh giá khả năng hoạt động của mô hình, khả năng nhận dạng của phần mềm thông qua các chế độ hoạt động

Tiến trình thực hiện đề tài: ……………….

Đóng góp của các thành viên trong nhóm:

• Phan Tùng: …………….
• Nguyễn Văn Tính: …………………….

                                                                                                               CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Lý do chọn đề tài

Việc đảm bảo an ninh trên nhiều lĩnh vực trong các khu đô thị cao cấp, các trung tâm mua sắm, khu nghỉ dưỡng, biệt thự đang ngày càng được quan tâm. Trong đó việc kiểm soát phương tiện ô tô ở cổng ra vào đòi hỏi phải đảm bảo an toàn, linh hoạt nhằm tránh hiện tượng trộm cắp, tiết kiệm thời gian cũng như tăng mức độ tiện lợi trong quá trình làm thủ tục ra vào cổng kiểm soát.

Các hệ thống kiểm soát ô tô ở cổng vào ra trong nước ta đa phần còn thực hiện theo phương pháp thủ công là mọi hoạt động của hệ thống đều do nhân viên trực thực hiện bằng tay thông tin được lưu bằng cách viết giấy như hình 1.1.2. Hoặc bán thủ công như hình 1.1.3 sử dụng camera, barie nhưng cũng chỉ so sánh dưới dạng hình ảnh, đòi hỏi nhân viên phải quan sát bằng mắt và so sánh ảnh trên màn hình để đưa ra quyết định gây tốn nhiều thời gian, dễ nhầm lẫn và độ an toàn không cao.

Nhằm giải quyết vấn đề trên nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “hệ thống tự động quản lý xe ô tô vào ra ứng dụng xử lý ảnh”. Cấu tạo của hệ thống như hình 1.1.1.

Hình 1.1.1: Hệ thống tự động quản lý ô tô vào ra

Hình 1.1.2: Hệ thống tự động quản lý ô tô vào ra thủ công

Hình 1.1.3: Hệ thống quản lý ô tô vào ra bán thủ công

1.2 Nội dung của đề tài

• Tìm hiểu về thực trạng việc quản lý ô tô vào ra ở các khu trung tâm mua sắm, khu village, khu nghỉ dưỡng… trong nước ta và nhu cầu cấp thiết đề tài.
• Nghiên cứu lý thuyết xử lý ảnh và đề xuất giải thuật xử lý biển số xe ô tô. Viết chương trình nhận dạng biển số trên phần mềm matlab
• Tìm hiểu và áp dụng module điều khiển arduino để điều khiển các động cơ servo điều khiển barie, các hệ thống còi, đèn báo và nút nhấn.
• Tính năng bảo mật sử dụng modul thẻ từ RFID hoặc NFC trên smartphone
• Chế tạo phần cứng kết hợp phần mềm để hoàn thiện mô hình.
• Đề xuất và hoàn thiện được giải thuật phần mềm xử lý ảnh với độ chính xác cao
• Xây dựng hoàn thiện mô hình phần cứng. Bao gồm đầy đủ các tính năng cần thiết
• Hệ thống hoạt động ổn định, tỉ lệ nhận dạng được biển số cao. Đáp ứng được các nhu cầu và các tình huống có thể xảy ra trong khi vận hành.

1.3 Mục tiêu đề tài

1.4 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu hệ thống quản lý ô tô ở cổng vào ra. Các yêu cầu thực tế, các tình huống bất thường có thể xảy ra. Từ đó phân tích và đề xuất phương án giải quyết hợp lý nhất.

Đi sâu vào đề tài, nhóm tập trung nghiên cứu lý thuyết về ảnh, phương pháp xử lý ảnh và tìm ra giải thuật xử lý ảnh biển số hợp lý, và chính xác nhất.

1.5 Phương pháp thực hiện đề tài

Để đảm bảo được sự hoạt động như yêu cầu đề tài cần kết hợp giữa phần mềm xử lý ảnh để xử lý, nhận dạng biển số xe và kết hợp phần điều khiển để điều khiển các cơ cấu như barie, còi, đèn báo…

1.6 Ý nghĩa của đề tài

• Đề tài hoàn thiện nhằm giúp tự động hóa quá trình quản lý ô tô vào ra
• Giảm khối lượng công việc và hạn chế số lượng nhân viên trực ở cổng quản lý
• Linh hoạt trong khâu quản lý và rút ngắn thời gian ra vào cổng
• Đề tài hoàn thiện là tiền đề quan trọng để phát triển các hệ thông liên quan đến xử lý ảnh đặt biệt là cử lý biển số xe sau này

                                                   CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG, LỰA CHỌN THIẾT BỊ

2.1 Các yêu cầu của hệ thống

Sau quá trình tìm hiểu thực trạng và nhu cầu thực tế về các hệ thống tự động quản lý ô tô vào ra. Nhóm đã tổng kết các yêu cầu cần có của hệ thống để đạt được độ chính xác và ổn định trong quá trình vận hành:

• Có 2 camera để chụp ảnh lúc xe vào và lúc xe ra
• Phần mềm xử lý ảnh nhằm đọc biển số, so sánh, đưa quyết định và lưu trữ thông tin vào cơ sở dữ liệu.
• 2 động cơ điều khiển barie vào và barie ra
• 2 trạm quét thẻ từ nhằm mục đích bảo mật
• Có loa và đèn báo giúp quá trình vận hành trở nên trực quan và thuận tiện hơn
• Bảo mật cả nhân bằng thẻ từ RFID hoặc NFC của smartphone.

2.2 Thiết kế hệ thống

Từ các yêu cầu đặt ra, tiến hành thiết kế hệ thống. Để hệ thống có thể đi vào hoạt động được, cần đảm bảo đúng các điều kiện thật tế, tính toán đến các sự cố có thể xảy ra:

• Camera đặt ngang ở trụ đỡ barie, chiều cao ngang với chiều cao ước lượng của biến số xe so với mặt đất. Góc chụp của camera càng bé càng tốt
• Vạch dừng xe được đặt sao cho khi ô tô dừng lại ngay đó thì trạm quét thẻ từ sẽ nằm ngang bên cửa trái của xe, thuận tiện cho quá trình quét thẻ
• Cảm biến phát hiện xe qua nằm ngay dưới barie. Lúc xe ra khỏi cùng cảm biến cũng là lúc xe vừa qua khỏi barie, lúc này bộ phận điều khiển sẽ điều khiển cho barie đóng lại
•  Các đèn còi báo tình trạng của trạm quét thẻ, tình trạng của barie được đặt ngay chính nó, hướng về người lái xe giúp việc quan sát trở nên dễ dàng hơn
• Trên mô hình nhằm đảm bảo tính thẩm mỹ thì toàn bộ mạch điều khiển, nguồn cũng như dây kết nối sẽ được ẩn dưới bốt gác hoặc bên dưới mô hình.

Sơ đồ khối chức năng hệ thống được mô tả như hình 2.2.1. Hoạt động của các khối trong sơ đồ như sau:

Hình 2.2.1: Sơ đồ khối hệ thống

• Khi có người quét thẻ thì khối quét thẻ sẽ gửi tín hiệu vào bộ điều khiển trung tâm. Bộ điều khiển trung tâm sẽ cho phát tín hiệu còi báo, đèn báo trạm quét chuyển sang màu đỏ tức là đang bận và đồng thời bộ điều khiển lúc này sẽ gửi tín hiệu đến máy tính, máy tính đưa tín hiệu cho camera chụp ảnh. Ảnh sau khi chụp sẽ được đưa vào khối xử lý ảnh. Tại đây bức ảnh chụp sẽ được xử lý để đưa ra biển số dưới dạng text, mọi thông tin về ngày giờ, biển số, chủ xe sẽ được lưu vào cơ sở dữ liệu. đồng thời hiển thị trên giao diện hoạt động của hệ thống.
• Sau khi quá trình nhận dạng kết thúc thì khối xử lý sẽ trả tín hiệu về cho khối điều khiển trung tâm cho đèn báo của trạm quét thẻ chuyển sang xanh. Đồng thời xét nếu đúng điều kiện thì khối điều khiển sẽ điều khiển cho barie mở ra kết hợp cho đèn báo barie chuyển sang màu xanh.
• Xe lúc này di chuyển đến cảm biến và khi cảm biến chuyển mức từ 0 sang mức 1 (cảm biến thường mức 1) tức là xe đã qua khỏi cảm biến. Bộ điều khiển trung tâm lúc này sẽ đưa tín hiệu đóng barie. Trong quá trình đóng barie nếu có sự cố như xe chết máy bị giật lùi, cảm biến phát hiện thì sẽ dừng đóng barie. Nếu không sự cố gì xảy ra, barie đóng hoàn toàn, đèn báo trạng thái barie sẽ chuyển sang đỏ. Kết thúc quá trình.
• Các điều kiện được xét sẽ tùy vào vị trí xe đang ở cổng vào hay ra. Điều kiện lối vào là nhận dạng được biển số xe. Điều kiện lối ra kết hợp với nhận dạng được biển số và so sánh với biển số đầu vào.
• Nếu quá trình xét điều kiện không thõa mãn thì khối điều khiển sẽ gửi tín hiệu đến loa báo giúp người vận hành kịp thời xử lý

Với sơ đồ khối đã có tiến hành thiết kế mô hình mặt bằng trước khi bắt tay vào lắp ráp mô hình. Mô hình mặt bằng hệ thống như Hình 2.2.2.

Hình 2.2.2: Sơ đồ mặt bằng

Hệ thống được vận hành như sau:

• Thẻ từ được cấp cho chủ xe khi xe đã đăng ký và được lưu thông tin cá nhân vào hệ thống hoặc sử dụng NFC của smart phone để quét và lưu thông tin thay thế cho thẻ từ.
• Lối vào: Khi vào cổng người lái xe sẽ dừng lại trước vạch và sử dụng thẻ từ cá nhân hoặc điện thoại để quét lên mạch quét, khi đó camera sẽ tự động chụp ảnh, đưa đến bộ phận xử lý ảnh để nhận dạng biển số. Lưu các thông tin liên quan vào cơ sở dữ liệu đồng thời phát tín hiệu cho barie mở ra. Khi xe đi đến cảm biến đặt ngay ở barie, hệ thống sẽ nhận biết được đang có xe đến và barie sẽ đóng lại khi xe hoàn toàn qua khỏi barie
• Lối ra: Quá trình thực hiện tương tự. Người lái xe sẽ quét thẻ, lúc này camera sẽ chụp lại ảnh, xử lý ảnh và so sánh với kết quả ở đầu vào, nếu trùng khớp thì cho mở gác chắn cho xe ra. Nếu sai thì phát tín hiệu cảnh báo để nhân viên trực kiểm tra. 
• Hệ thống có các nút đóng mở barie thủ công phòng lúc xảy ra sự cố. Hệ thống còi đèn báo giúp người vận hành nhanh chóng nắm bắt thông tin. Ngoài ra còn các chức năng khác như xem lịch sử, tra cứu thông tin trên dao diện máy tính.

2.3 Lựa chọn thiết bị

Để có thể kết nối với máy tính cũng như điều khiển các thiết bị có trong hệ thống cần có một mạch vi điều khiển.

Sau khi xem xét trên nhiều phương diện, về độ ổn định, độ tiện dụng, giá thành, thẩm mỹ cũng như khả năng tương tác giữa các thiết bị nhóm quyết định sử dụng các linh kiện, thiết bị cho từng khối như sau:

    2.3.1 Khối điều khiển trung tâm

• Vi điều khiển: Sử dụng 2 module arduino uno để kết giao tiếp với máy tính, thẻ từ, cảm biến và điều khiển các cơ cấu như barie, còi, đèn.

Hình 2.3.1: Module arduino uno

• Giới thiệu tổng quan về arduino: Arduino là nền tảng thiết bị điện tử mã nguồn mở, một nền tảng mà mọi thiết bị phần cứng đều được làm sẵn và chuẩn hóa có thể được sử dụng để dễ dàng giao tiếp với phần cứng và bộ cảm biến để mở rộng các hệ thống mong muốn. Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea, nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin. Nó chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm 2005 như là một công cụ cho sinh viên học tập của giáo sư Massimo Banzi, một trong những người phát triển Arduino tại trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII).
• Phần mềm lập trình arduino: Arduino IDE là phần mềm sử dụng để viết chương trình, kết nối và lập trình cho Arduino và hoàn toàn miễn phí. Giao diện arduino IDE như Hình 3.2.2
• Thông số module arduino uno: Arduino Uno được xây dựng với phần xử lý là vi điều khiển ATmega328P sử dụng thạch anh có chu kì dao động là 16 MHz. Với vi điều khiển này, ta có tổng cộng 14 pin (ngõ) ra / vào được đánh số từ 0 tới 13 (trong đó có 6 pin PWM, được đánh dấu ~ trước mã số của pin). Song song đó, ta có thêm 6 pin nhận tín hiệu analog được đánh kí hiệu từ A0 - A5, 6 pin này cũng có thể sử dụng được như các pin ra / vào bình thường (như pin 0 - 13). Ở các pin được đề cập, pin 13 là pin đặc biệt vì nối trực tiếp với LED trạng thái trên board. Trên board còn có 1 nút reset, 1 ngõ kết nối với máy tính qua cổng USB và 1 ngõ cấp nguồn sử dụng jack 2.1mm lấy năng lượng trực tiếp từ AC-DC adapter hay thông qua ắc-quy nguồn. thông số kỹ thuật arduino uno được biểu diễn trên Hình 3.2.3

Hình 2.3.2: Giao diện arduino IDE

Hình 2.3.3: Thông số kỹ thuật arduino uno

    2.3.2 Khối quét thẻ từ

Sử dụng module RFID – RC522 để làm trạm quét thẻ từ. Có 2 phương thức quét thẻ là sử dụng thẻ từ RFID và sử dụng NFC tích hợp sẵn trên đa số smartphone hiện tại

• Module thẻ từ:

Hình 2.3.4: Modul thẻ từ và thẻ RFID

Modul thẻ từ RFID – RC522 được chuẩn hóa với module arduino nên dễ dàng kết nối với arduino, với độ nhạy, ổn định, bảo mật cao và giá thành hợp lý nên được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặt biệt là những ứng dụng đòi hỏi sóng vô tuyến, tính năng bảo mật cao.

Các thông số cơ bản như sau:

• Điện áp hoạt động: 3.3V 13-26mA
• Dòng tiêu thụ ở chế độ Stand by: 3.3V 10-13mA
• Sleep-mode: <80uA
• Tải tối đa: 30mA
• Tần số hoạt động: 13.56Mhz
• Khoảng cách đọc: 0 – 60mm
• Giao thức truyền thông: SPI
• Tốc độ dữ liệu tối đa: 10Mbit / s
• Kích thước: 40 x 60 mm
• Nhiệt độ hoạt động: -20 đến 80 ° C

Các chân kết nối:

• 1 - SDA(CS)-Chân lựa chọn chip khi giao tiếp SPI( Kích hoạt ở mức thấp)
• 2 - SCK-Chân xung trong chế độ SPI
• 3 - MOSI(SDI)-Master Data Out- Slave In trong chế độ giao tiếp SPI
• 4 - MISO(SDO)-Master Data In- Slave Out trong chế độ giao tiếp SPI
• 5 - IRQ – Chân ngắt
• 6 - GND – Chân mass
• 7 - RST – Chân reset module
• 8 - 3V3
• NFC tích hợp trong smartphone: Ngoài việc sử dụng thẻ RFID để bảo mật chúng ta còn có thể sử dụng NFC của smartphone đối với những máy có hỗ trợ. Mỗi smartphone sẽ có 1 mã NFC riêng và để biết được mã đó ta cần cho hiển thị trên màn hình máy tính thông qua phần mềm arduino IDE Để sử dụng được NFC của smartphone để quét ta tiến hành mở NFC của điện thoại, để chế độ luôn luôn hoạt động để có thể quét ngay cả khi smartphone đang ở trạng thái chờ.

Hình 2.3.5: ứng dụng NFC

NFC (Near Field Communication) là bộ tiêu chuẩn cho phép smartphone và các thiết bị khác giao tiếp thông qua tín hiệu radio khi ở gần nhau. NFC hoạt động tương tự như RFID và có sự tương thích giữa chúng. Tuy nhiên khoảng cách hoạt động của NFC không lớn hơn 10cm. Đa số các smartphone hiện tại đều hỗ trợ NFC tuy nhiên đến bây giờ vẫn không có chiếc iphone nào của Apple có hỗ trợ NFC.

NFC hiện đã được ứng dụng rộng rãi vào nhiều lĩnh vực như:

• Thanh toán di dộng: thanh toán NFC làm việc tương tự tính năng thanh toán không tiếp xúc như PayPass của MasterCard. Sử dụng NFC điện thoại để thanh toán như một thẻ tín dụng
• Truyền dữ liệu không dây: Truyền giữa 2 thiết bị hỗ trợ NFC
• Có thể sử dụng thay mã QR
• Các smartphone trang bị NFC cũng có thể thay thế thẻ Transit trên hệ thống quá cảnh hoặc thẻ lên máy bay
• Thẻ an ninh: có thể chạm NFC vào đầu đọc thẻ để vào các khu vực an ninh. Thậm chí các nhà sản xuất xe hơi còn đang phát triển chìa khóa trang bị NFC.

Việc sử dụng NFC thay thế cho thẻ từ mang lại nhiều tiện ích nhất là khi trong ví đã có quá nhiều giấy tờ như bảo hiểm, bằng lái, thẻ ngân hàng… và hiển nhiên không một ai muốn nhét thêm bất cứ loại thẻ gì vào nó.

    2.3.3 Các cấu kiện khác trong hệ thống

• Điều khiển barie: nhóm sử dụng động cơ servo để điều khiển barie, động cơ servo có ưu điểm là nhỏ gọn, độ chính xác cao, tuy nhiên tốc độ còn khá nhanh nên nhóm đã hạn chế tốc độ bằng cách delay thời gian đóng mở
• Cảm biến: tận dụng cảm biết phát hiện vật thể thường mức cao có sẵn
• Các đèn led hiển thị, còi nhỏ 5V.
• Sơ đồ khối kết nối:
• Máy tính đảm nhiệm nhiêm vụ xử lý ảnh, lưu trữ thông tin vào CSDL, giao tiếp với các module arduino, ra lệnh cho camera chụp ảnh và nhận ảnh trả về. Đồng thời là hiển thị giao diện vận hành hệ thống
• Module arduino 1 điều khiển barie vào ra, đèn báo trạng thái barie, các nút nhấn bằng tay.
• Module arduino 2 nhận tín hiệu từ 2 module thẻ từ, điều khiển các đèn trạng thái module thẻ từ, còi báo.

2.4 Kết nối thiết bị

Hình 2.4.1: Sơ đồ khối kết nối

• Sơ đồ đi dây:

Sơ đồ đi dây được thể hiện ở Hình 2.4.3.

Hình 2.4.2: Sơ đồ kết nối dây chi tiết

2.5 Lắp đặt thiết bị, xây dựng mô hình

Dựa trên sơ đồ kết nối, sơ đồ mặt bằng ta tiến hành lắp đặt mô hình gồm đầy đủ các khối. Mô hình cần đảm bảo về độ ổn định và tính thẩm mỹ, đảm bảo đúng điều kiện thực tế. Sau đây là hình ảnh thực tế về mô hình mà nhóm đã thực hiện.

• Điều khiển trung tâm đặt chính giữa bốt gác và ẩn trong bốt gác hình 2.5.1

Hình 2.5.1: Điều khiển trung tâm

• Trạm quét thẻ từ đặt bên tay trái hướng xe vào, tính toán để khi xe dừng ở vạch dừng thì trạm quét sẽ nằm ngay bên cửa trước như hình hình 2.5.2. Đèn báo nằm ngay trên trạm quét
• Cảm biến nằm ngày dưới barie để biết chính xác lúc nào xe đã qua khỏi barie như Hình 2.5.3. Đèn báo nằm trên trụ đỡ barie
• Hệ thống nút điều khiển bằng tay gồm 4 nút mở, đóng barie vào và mở, đóng barie ra Hình 2.5.4
• Sau khi hoàn thành các cơ cấu ta có một mô hình hoàn chỉnh như Hình 2.5.5
• ..................

    1.1.1 Cơ cấu cảm biến

Cảm biến hoạt động nhạy và chính xác.

    1.1.2 Xử lý ảnh

Phần mềm xử lý ảnh đã viết cho tỉ lệ nhận dạng cao. Loại trừ được những vùng nhiễu không quá lớn. Giao diện vận hành trực quan, dễ sử dụng. Nhiều chức năng được tích hợp trong hệ thống đều hoạt động ổn định

    1.1.3 Lưu trữ và trích xuất thông tin

Các thông tin được lưu trữ vào file excel và cộng dồn thêm mỗi khi bật hệ thống nhằm tránh trường hợp hệ thống tạo ra quá nhiều file sẽ gây khó khăn mỗi khi cần trích xuất hoặc tìm kiếm.

ZZZZZZZZZZ ảnh

1.2 Kết quả hoạt động ở các chế độ làm việc

    1.2.1 Chế độ tự động

Ở chế độ tự động hệ thống vận hành bình thường, không cần sự can thiệp của nhân viên trực.

    1.2.2 Chế độ lúc xảy ra sự cố

Khi có sự cố xảy ra hệ thống sẽ lập tức cho còi báo động để nhân viên kịp thời xử lý

• Trường hợp không nhận dạng được biển số: Lúc này trên màn hình sẽ có một cửa sổ nhỏ tự động mở ra và yêu cầu nhân viên nhập biển số bằng tay, sau khi nhập xong barie sẽ mở và hoạt động như bình thường

Trường hợp biển số xe ra không trùng khớp với biển số xe vào: Lúc này barie ra sẽ không mở đồng thowifcho tín hiệ còi cảnh báo để nhân viên vận hành xử lý. Lúc này mọi quyết định sẽ do nhân viên đưa ra. Nếu có nhân viên thấy biển số xe đó giống biển số xe vào mà hệ thống nhận diện sai thì sẽ cho mở barie bằng nút nhấn bằng tay hoặc nút trên giao diện máy tính. Nhân viên cũng có thể tự mở nếu có sự giải thích thỏa đáng của chủ xe khi xe vào với xe ra không giống nhau (có thể là vì