BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH GVHD : ThS. NGUYỄN VĂN NGA SVTH : NGUYỄN THANH ĐIỀN MSSV : 07101228 Tp. Hồ Chí Minh - 07/2012 Đồ án tốt nghiệp i GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu PHẦN A GIỚI THIỆU Đồ án tốt nghiệp ii GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu ĐỒ ÁN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Nga Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Điền Lợi Quốc Quang Cán bộ chấm phản biện: …………………………… Đồ án tốt nghiệp được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH. Ngày 31 tháng 07 năm 2012 Đồ án tốt nghiệp iii GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu TRƯỜNG ĐH. SƯ 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. HCM, ngày 20 tháng 7 năm 2012 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Điền MSSV: 07101228 Lợi Quốc Quang MSSV: 07101215 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 01 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2007 Lớp: 07101BD I. TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1. Tìm hiểu công nghệ RFID 2. Ứng dụng công nghệ xử lý ảnh 3. Lập trình ngôn ngữ C++ III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12/02/2012 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/07/2012 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Văn Nga CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ThS. Nguyễn Văn Nga THS.GV. NGUYỄN ĐÌNH PHÚ Đồ án tốt nghiệp iv GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu LỜI CẢM ƠN  &  Sau hơn bốn tháng thực hiện, chúng em đã hoàn thành đồ án đúng thời gian quy định của nhà trường. Có được kết quả đó ngoài sự nỗ lực của nhóm thực hiện đề tài còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn, quý thầy cô trong khoa Điện-Điện tử và các bạn sinh viên trong lớp 07101BD. Chúng em chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Điện- Điện tử đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt những năm học qua. Chúng em xin gởi lời chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Nga đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và chia sẻ những ý kiến quý báu để chúng em có thể hoàn thành tốt đồ án này. Đồng thời, chúng con xin cảm ơn cha mẹ và gia đình đã động viên và ở bên chúng con trong suốt thời gian học tập ở trường và tiến hành đồn án. Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn lớp 07101BD đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Trân trọng Nhóm thực hiện đồ án Nguyễn Thanh Điền Lợi Quốc Quang Đồ án tốt nghiệp v GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển mà đặc biệt là công nghệ kỹ thuật điện tử và công nghệ xử lý ảnh. Vì thế, các thế hệ vi mạch đã không ngừng cải tiến và phát triển để đáp ứng những nhu cầu phục vụ cho đời sống con người ngày càng thuận tiện hơn. Sự kết hợp giữa các thế hệ vi điều khiển cùng với công nghệ nhận dạng tự động dựa qua việc lưu trữ dữ liệu từ xa sử dụng thiết bị thẻ và đầu đọc thẻ sẽ làm cho việc quản lý dữ liệu cũng như xử lý ảnh trở nên thuận tiện hơn. Để vận dụng những kiến thức đã học nhằm thiết kế một hệ thống ứng dụng vào đời sống, người học phải tích lũy những kỹ năng lập trình, kiến thức cơ bản và chuyên sâu. Đồng thời, người học phải nghiên cứu lý thuyết, thiết kế, thi công mạch mới có thể hiểu rõ nguyên lý hoạt động của sản phNm thi công. Đó chính những kỹ năng của sinh viên ngành kỹ thuật Điện-Điện tử. Đồ án tốt nghiệp vi GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp. HCM, ngày tháng năm 2012 Giáo viên phản biện Đồ án tốt nghiệp vii GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp. HCM, ngày tháng năm 2012 Giáo viên hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp Trang 1 GVHD : ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 1: Dẫn nhập 1.1 Lý do chọn đề tài Ngày nay, khoa học kỹ thuật nói chung và kỹ thuật điện tử nói riêng đang phát triển nhanh chóng với hàng loạt các giải pháp công nghệ điện tử ra đời mà ứng dụng của nó vào đời sống là rất quan trọng. Chính vì thế, các sinh viên học ngành công nghệ điện tử không những tiếp thu các kiến thức ở đã học mà còn phải tìm hiểu và nghiên cứu thêm các công nghệ điện tử tiên tiến trên thế giới, để có thể đáp ứng được yêu cầu cao của thị trường lao động. Sự ra đời của RFID là một ý tưởng độc đáo và là một công nghệ mới, đang dần hoàn thiện và được đánh giá có nhiềm tiềm năng để thay thế công nghệ mã vạch trong tương lai không xa. Việc nhanh chóng nghiên cứu, làm chủ và đưa công nghệ này vào ứng dụng thực tiễn ở Việt Nam sẽ mang lại những lợi ích to lớn. Sự kết hợp giữa công nghệ xử lý ảnh và công nghệ RFID hứa hẹn sẽ tạo ra một trong những sản phNm công nghệ mới có hiệu quả rất cao cả về mặt khoa học lẫn thực tiễn. Một trong những điểm nổi bậc của công nghệ này chính là khả năng quản lý. Do đó, với mong muốn tăng cường khả năng quản lý xe ra, vào một cách hiện đại và hiệu quả hơn (đặc biệt là trong quá trình quản lý xe ra vào của hệ thống giữ xe), nhóm đề xuất chọn đề tài “HỆ THỐNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH” làm đề tài tốt nghiệp của nhóm. 1.2 Mục đích nghiên cứu Xây dựng được một mô hình nhận dạng biển số xe cơ bản ứng dụng công nghệ xử lý ảnh và công nghệ RFID. Từ đó, cải tiến và hoàn chỉnh để có thể áp dụng vào thực tế. v Tìm hiểu công nghệ RFID • Tổng quan về công nghệ RFID. • Phân tích các thành phần của hệ thống RFID • Tìm hiểu tình hình ứng dụng công nghệ RFID v Tìm hiểu giao thức truyền thông nối tiếp RS232 và RS485 • Khái niệm và các đặc trưng của các chuNn giao tiếp. v Tìm hiểu công nghệ xử lý ảnh. • Tổng quan về xử lý ảnh. • Phân tích các phương pháp xử lý ảnh. • Tìm hiểu tình hình ứng dụng công nghệ xử lý ảnh. v Thiết kế phần cứng. • Tìm hiểu yêu cầu thiết kế mạch đọc RFID. • Thiết kế mạch đọc transponder và giao tiếp với máy tính. • Thiết kế mạch chuyển đổi USB – RS232. v Thiết kế phần mềm • Thiết kế phần mềm trung gian giao tiếp giữa mạch đọc và hệ thống máy chủ. • Thiết kế phần mềm xử lý ảnh. Đồ án tốt nghiệp Trang 2 GVHD : ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 1: Dẫn nhập 1.3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu v Đối tượng nghiên cứu : • Thẻ RFID, reader RFID, IC EM4095, vi điều khiển PIC16F877A • Ngôn ngữ lập trình C++. v Phạm vi nghiên cứu • Ứng dụng công nghệ RFID . • Thi công KIT reader RFID sử dụng IC4095. • Kết hợp ứng dụng công nghệ xử lý ảnh và công nghệ RFID để thi công hệ thống nhận dạng biển số xe. • Hệ thống nhận dạng biển số xe nhận dạng được đúng biển số xe ra vào. • Hạn chế của hệ thống là một lúc không đọc được nhiều thẻ tag. • Điều khiển được thanh chắn khi xác nhận đúng biển số xe. 1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Quyển đồ án này ứng dụng nghiên cứu lý thuyết về công nghệ RFID của các anh chị các khoá trước , từ đó kết hợp với công nghệ xử lý ảnh thiết kế 1 hệ thống hệ thống nhận dạng biển số xe được lập trình trên kiến thức về vi điều khiển và xử lý ảnh sử dụng ngôn ngữ C, C++. Vì vậy nhóm thực hiện đề tài hy vọng quyển đồ án này sẽ tiếp tục là nguồn tài liệu tham khảo để hoàn thiện hệ thống giữ xe thông minh. 1.5 Tình hình nghiên cứu Hiện nay một số mô hình ứng dụng RFID tại Việt Nam: Giải pháp kiểm soát vào ra, chấm công điện tử, kiểm soát thang máy đang được áp dụng tại công ty TECHPRO Việt Nam; Trạm thu phí xa lộ Hà Nội; Hệ thống kiểm soát bãi đỗ xe tự động tại hầm đậu xe tòa nhà The Manor TP.HCM; Ngành vận chuyển hậu cần (logistics), kiểm soát toàn bộ hàng hóa từ nơi sản xuất cho đến nơi tiêu thụ cuối cùng. Hiện nay trên các diễn đàn điện tử có rất nhiều tài liệu nghiên cứu về RFID giúp cho sinh viên dễ dàng tiếp cận công nghệ này. Thông qua các diễn đàn này nhóm thực hiện đề tài nhận thấy có rất nhiều thành viên đã thực hiện thiết kế được nhiều hệ thống ứng dụng trên thực tế như quản lý thông tin sinh viên, khóa cửa,… Với những tài liệu thu thập và kiến thức tích lũy nhóm thực hiện đề tài lựa chọn ngôn ngữ C,C++ để thiết kế một ứng dụng như nhận dạng biển số xe. 1.6 Phương pháp nghiên cứu Đây là một đề tài khá hay và áp dụng được vào thực tế nhưng trong thời gian thực hiện đồ án nhóm thực hiện đề tài gặp rất nhiều khó khăn khi thu thập nguồn tài liệu. Nhóm thực hiện đề tài sử dụng hai phương pháp chủ yếu: v Phương pháp tham khảo tài liệu:  Nguồn tài liệu chủ yếu bằng cả tiếng Anh và tiếng Việt được tìm kiếm trên mạng internet.  Tham khảo tài liệu nghiên cứu của các anh chị năm trước làm đồ án để lại. v Phương pháp thực hành:  Thiết kế và thi công kit reader RFID để dễ dàng nắm bắt được lý thuyết.  Lập trình cho vi điều khiển và lập trình xử lý ảnh. [...]... phương thức truyền dữ liệu giữa transponder và reader Trong thực tế hệ thống RFID có thể chia làm 3 loại cơ bản đó là: hệ thống 1 bit, hệ thống song công và bán song công và hệ thống tuần tự - Hệ thống 1 bit - Hệ thống n bit: + Hệ thống song công và bán song công + Hệ thống tuần tự Hình 4.1 – Các hệ thống RFID khác nhau 4.1 Hệ thống 1 bit Một bit là đại lượng nhỏ nhất của thông tin, nó có 2 trạng thái:... việc gọn để bàn Máy chủ xử lý dữ liệu mà các reader thu thập từ các thẻ và dịch nó giữa mạng RFID và các hệ thống công nghệ thông tin lớn hơn, mà nơi đó quản lý dây chuyền hoặc cơ sở dữ liệu quản lý có thể thực thi “Middleware” phần mềm nối hệ thống RFID với một hệ thống quản lý luồng dữ liệu 3.6 Nguyên lý Master – Slave giữa phần mềm ứng dụng, reader, transponder Một phần mềm ứng dụng được thiết kế để... không còn phát huy tác dụng được nữa 2.2 Tần số hoạt động và ứng dụng tương ứng của hệ thống RFID 2.2.1 Tần số hoạt động của RFID Transponder và reader giao tiếp với nhau ở cùng một tần số Do hệ thống RFID truyền nhận với nhau thông qua sóng vô tuyến và khoảng cách cũng như khả năng truyền nhận phụ thuộc rất nhiều vào tần số chính vì vậy mà các hệ thống RFID sử dụng rất nhiều tần số khác nhau Nhưng theo... cầu tầm nhìn thẳng - Đắt Hệ thống nhận dạng và điều khiển vào ra của xe cộ Kiểm kê hàng hóa trước khi vào kho Hệ thống nhận dạng và điều khiển sự vào ra của xe cộ - - Khoảng cách đọc lớn Tốc độ đọc nhanh Yêu cầu tầm nhìn thẳng - Đắt - Bảng2.2 – Băng tần và các ứng dụng tương ứng của RFID 2.3 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống RFID 2.3.1 Ưu điểm của hệ thống RFID v Ưu điểm của hệ thông RFID có thể chia... thể xuyên qua vật “sáng” với RF • Công nghệ non-trẻ : mặc dù công nghệ RFID đang trải qua những thay đổi nhanh chóng nhưng những thay đổi đó báo hiệu sự bất tiện khi không cảnh giác 2.4 Ứng dụng của hệ thống RFID • • • • • • • • • • Quản lý đối tượng, nhân sự Kiểm soát vào ra ,chấm công điện tử ,kiểm soát thang máy Quản lý hàng hóa bán lẻ trong siêu thị Nghiên cứu động vật học Quản lý hàng hóa trong... truyền mã số nhận dạng và lưu trữ một số thông tin về đối tượng được nhận dạng Có kích thước rất nhỏ và mỏng hơn một tờ giấy bình thường, do vậy nó có thể được cấy vào dưới da Có tuổi thọ rất cao Tầm hoạt động : từ 10 cm đến vài mét, tùy theo tần số sử dụng Giá thành : khoảng 0,2 đô-la GVHD: ThS Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID Đồ án tốt nghiệp Trang 8 Hình 3.4 – Sơ đồ khối... chức năng hệ thống thay đổi theo đặc điểm nêu ra GVHD: ThS Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID Đồ án tốt nghiệp Trang 17 trong thiết kế và dải tần hệ thống RFID sử dụng Thẻ nhận sóng truyền từreader và nhờ bộ chuyển đổi sang DC và nhờ bộ điều chế để nhận chuỗi bit từ reader truyền tới Tiếp đến thẻ gửi sóng mang chứa dữ liệu phát đến reader Sau đó được điều chế (giả sử dùng... bình UHF 868 tới 928 Mhz 3m (10m) Trung bình Rất cao Bảng 2.1 – Các dải tần số hoạt động của hệ thống RFID 2.2.2 Ứng dụng của hệ thống RFID trong mỗi dải tần số khác nhau Các tần số khác nhau có các đặc tính cũng như sự tương thích khác nhau cho nên nó phù hợp với một số lĩnh vực ứng dụng riêng Ví dụ: Ở tần số thấp các thẻ sử dụng công suất ít hơn và có khả năng xuyên qua phi kim tốt hơn, nhưng chúng có... Tiêu chu n để lựa chọn hệ thống RFID 3.7.1 Tần số hoạt động RFID 125kHz – 13,56 Mhz: Sử dụng cho các hệ thống đăng nhập ra/vào, thông thường gọi là công nghệ cảm ứng (proximity), khoảng cách đọc rất ngắn (khoảng 10 cm) Khoảng cách đọc rất ngắn nên nếu có nhiều thiết bị reader gắn cạnh nhau vẫn không xảy ra hiện tượng nhiễu điện từ RFID 400 – 900 Mhz: Sử dụng cho ứng dụng quản lý kho Vùng phủ sóng của... cNn thận để loại bỏ được nhiễu xuất hiện trong quá trình hệ thống hoạt động Do yêu cầu bảo mật mà hệ thống RFID được chia làm hai nhóm: Các ứng dụng trong công nghiệp hay các ứng dụng trong chu trình kín Các ứng dụng trong công cộng có liên quan đến tài sản/tiền GVHD: ThS Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID Đồ án tốt nghiệp Trang 19 3.7.4 Yêu cầu về khả năng bộ nhớ Kích