บทช่วยสอน 'ประตูอัจฉริยะ' Arduino RFID: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

โดย Peter Tran, 10ELT1

ในบทช่วยสอนนี้ คุณจะทำงานกับโมดูลเครื่องอ่าน RFID เพื่อปลดล็อกประตูที่ขับเคลื่อนด้วยไมโครเซอร์โว! ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีบัตรเข้าใช้ที่ถูกต้องเพื่อเข้าออก และไม่ส่งเสียงเตือนหรือเปิดไฟสัญญาณผู้บุกรุก

คุณจะได้รับคำแนะนำทีละขั้นตอนและช่วยเหลือด้วยคู่มือ 'การทดสอบและแก้ไขปัญหา' และส่วน 'แอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริง' ในตอนท้าย

รหัสสำหรับโครงการนี้มีอยู่ที่

โปรดดาวน์โหลดห้องสมุดที่จำเป็นสำหรับเซ็นเซอร์ RFID จาก

เสบียง:

• Arduino UNO (หรือไมโครคอนโทรลเลอร์อื่นที่เข้ากันได้)
• การสร้างต้นแบบเขียงหั่นขนม
• โมดูลเครื่องอ่าน RFID ((RFID-RC522) พร้อมแท็ก RFID
• ไมโครเซอร์โว (9g)
• ไฟ LED (สีเหลือง สีเขียว และสีแดง)
• Piezo Buzzers

ขั้นตอนที่ 1: ทฤษฎี RFID

เครื่องอ่าน RFID คืออะไร?

การติดแท็กระบุความถี่วิทยุ (RFID) เป็นระบบ ID ที่ใช้อุปกรณ์ระบุความถี่วิทยุขนาดเล็กเพื่อวัตถุประสงค์ในการระบุและติดตาม ระบบการติดแท็ก RFID ประกอบด้วยตัวแท็ก อุปกรณ์อ่าน/เขียน และแอปพลิเคชันระบบโฮสต์สำหรับการเก็บรวบรวม ประมวลผล และส่งข้อมูล พูดง่ายๆ ก็คือ RFID ใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าในการถ่ายโอนข้อมูลในระยะทางสั้นๆ

RFID มีประโยชน์ในการระบุตัวบุคคล ทำธุรกรรม ฯลฯ คุณสามารถใช้ระบบ RFID เพื่อเปิดประตูได้ ตัวอย่างเช่น เฉพาะผู้ที่มีข้อมูลที่ถูกต้องในบัตรเท่านั้นที่เข้าได้ ในบทช่วยสอนนี้ เรามีแท็ก RFID หลายแท็ก โดยแต่ละแท็กจะมี Unique Identification (UID) ของตัวเอง แต่จะอนุญาตให้เข้าถึงการ์ดได้เพียงใบเดียว

เค้าโครงพิน RFID-RC522

พิน 1: VCC, พลังงานบวก (3.3v) พิน 2: RST, รีเซ็ตพิน 3: GroundPin 4: IRQ, พินอินเทอร์รัปต์ที่ใช้ในการปลุกโมดูลเมื่ออุปกรณ์เข้าสู่ช่วงพิน 5: MISO โดยทั่วไปจะสื่อสาร INPin 6: MOSI โดยทั่วไปการสื่อสาร OUTPin 7: SCK ใช้เป็นนาฬิกา/oscillatorPin 8: SS ใช้เป็นอินพุตแบบอนุกรม

ขั้นตอนที่ 2: การเชื่อมต่อโมดูล RFID

1. ดาวน์โหลดไลบรารีที่จำเป็นจากส่วนแนะนำ
2. แยกเนื้อหาออกจากโฟลเดอร์ zip "rfid-master" และเพิ่มโฟลเดอร์ไลบรารีนี้ภายใต้ไลบรารีที่มีอยู่ของ Arduino
3. รีสตาร์ท Arduino IDE
4. รหัส Arduino มีการเชื่อมโยงเมื่อเริ่มต้นบทช่วยสอน รวบรวมรหัสและกำจัดข้อผิดพลาดใด ๆ
5. เชื่อมต่อ Arduino UNO กับเครื่องอ่าน RFID โปรดดูที่การเดินสายพินด้านล่าง รวมถึงแผนผังด้านบนเพื่อการอ้างอิงที่ง่าย

ปักหมุดสายไฟจาก RFID-RC522 ไปยัง Arduino Uno

SDA ------------------------ ดิจิตอล 10 SCK---------------------- --Digital 13 MOSI----------------------ดิจิตอล 11 MISO-------------------- --Digital 12 IRQ ------------------------ ไม่ได้เชื่อมต่อ GND -------------------- ----GND RST ------------------------ ดิจิตอล 9 3.3v---------------- --------3.3v (อย่าเชื่อมต่อกับ 5v)

ขั้นตอนที่ 3: การอ่านข้อมูลจากแท็ก RFID

1. ไปที่ ไฟล์ > ตัวอย่าง > MFRC522 > DumpInfo แล้วอัปโหลดโค้ด รหัสนี้จะพร้อมใช้งานใน Arduino IDE (หลังจากติดตั้งไลบรารี RFID)
2. เปิดจอภาพแบบอนุกรมและคุณควรเห็นบางอย่างเช่นรูปด้านซ้ายด้านบน
3. ประมาณแท็ก RFID ไปยังเครื่องอ่าน
4. ข้อมูลที่สามารถอ่านได้จากแท็กแสดงอยู่ในรูปด้านบนขวา ข้อความที่เน้นสีเหลืองคือ Unique Identification (UID) ของแท็ก RFID จดไว้ในภายหลัง

ขั้นตอนที่ 4: ทดสอบเครื่องอ่าน RFID

1. ใส่ UID ลงในโค้ด Arduino ตามที่ต้องการ (ใกล้ส่วน 'การเข้าถึงที่ได้รับอนุญาต')
2. ประมาณแท็กที่คุณเลือกให้สิทธิ์เข้าถึง แล้วคุณจะเห็นข้อความที่ได้รับอนุญาต
3. ประมาณแท็กอื่นที่มี UID อื่น แล้วคุณจะเห็นข้อความปฏิเสธ
4. โปรดดูส่วน 'การทดสอบและการแก้ไขปัญหา' หากคุณประสบปัญหาใดๆ

ขั้นตอนที่ 5: Micro Servo, LED และ Buzzers

ไมโครเซอร์โว

1. เชื่อมต่อไมโครเซอร์โวตามคำแนะนำในหน้า 49-52 ของ SparkFun SIK Guide (เวอร์ชัน 3.2)
2. ขา PWM ของเซอร์โวควรเชื่อมต่อกับ pin6 บน Arduino
3. อ้างถึงรหัสอ้างอิงที่ลิงก์ไว้ในบทนำที่ชื่อ "RFID_wITH_SERVO.ino" และแผนผังด้านบน

4. โปรดดูส่วน 'การทดสอบและการแก้ไขปัญหา' หากคุณประสบปัญหาใดๆ

ไฟ LED และ Piezo Buzzers

1. ติดตั้ง LED และ Piezo Buzzers โดยอ้างอิงจากแผนภาพด้านบน
2. ใช้รหัส "RFID_WithServo_and_Lights.ino"
3. โปรดดูส่วน 'การทดสอบและการแก้ไขปัญหา' หากคุณประสบปัญหาใดๆ

ขั้นตอนที่ 6: การทดสอบและการแก้ไขปัญหา

การทดสอบ

1. ไฟ LED สีเหลืองควรสว่างเมื่อไม่มีการสแกนแท็ก
2. เมื่อใช้แท็ก RFID ที่ได้รับอนุญาต ไฟสีเขียวควรกะพริบสองครั้งพร้อมเสียงบี๊บสองครั้ง
3. เมื่อใช้แท็ก RFID ที่ไม่ได้รับอนุญาต ไฟสีแดงควรกะพริบสามครั้งพร้อมเสียงบี๊บสามครั้ง

การแก้ไขปัญหา

1. ไฟ LED ไม่สว่าง: ย้อนกลับขั้วของ LED โดยหมุนไปรอบๆ ไฟ LED อาจดับเช่นกัน
2. โปรแกรมไม่อัปโหลด: เปลี่ยนพอร์ตอนุกรมในเครื่องมือ>พอร์ตอนุกรม>
3. เซอร์โวไม่บิดเบี้ยว: แม้แต่สายไฟที่มีสีก็เสียบผิดได้ง่ายจนน่าตกใจ
4. เซอร์โวยังไม่ทำงาน อย่าลืมต่อไฟ (สายสีแดงและสีน้ำตาล) กับ +5v และกราวด์
5. เซอร์โวเพียงแค่กระตุก: ใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก

ขั้นตอนที่ 7: แอปพลิเคชันในโลกแห่งความจริง

สามารถรวม RFID เข้ากับแอพพลิเคชั่นความปลอดภัยเกือบทุกชนิด ทำให้ต้นแบบนี้มีประโยชน์มากและเหมาะสมกับการใช้งานจริงในทันที โมเดลที่คล้ายกันซึ่งแท็ก RFID ที่ได้รับอนุญาตสามารถเปิดใช้งานเซอร์โวซึ่งปลดล็อกประตูได้ สามารถใช้ใน:

• อาคารสำนักงาน
• อพาร์ตเมนต์
• โรงแรม
• เช็คอินห้องสัมมนาห้องสมุด
• เช่า/เช่ารถ

ข้อดีเพิ่มเติมบางประการของ RFID คือ:

• ยากที่จะคัดลอกหรือแฮ็ค ไม่สามารถ "คัดลอกสัญญาณวิทยุ" ได้ และสามารถเข้ารหัสสัญญาณได้เอง ดังนั้นอุปกรณ์อื่นๆ จึงไม่สามารถถอดรหัสข้อมูลได้
• ปรับแต่งได้และตั้งโปรแกรมได้ สามารถตั้งโปรแกรมคีย์การ์ด RFID ให้เปิดประตูเฉพาะ (หรือเพียงประตูเดียว) ในช่วงเวลาที่กำหนด (โรงแรมใช้คีย์การ์ดเพื่ออนุญาตให้แขกเข้าใช้ห้องพักในโรงแรมและศูนย์ออกกำลังกายเท่านั้น โดยกำหนดให้หยุดทำงานในช่วงเช้าของเช็คเอาท์) ระบบนี้ช่วยให้ฝ่ายจัดการจำกัดการเข้าถึงของพนักงานเฉพาะพื้นที่ที่ได้รับอนุญาตเฉพาะของสถานที่ในระยะเวลาหนึ่ง.
• ไม่ระบุชื่อ หากไม่มีเครื่องหมายระบุบนคีย์การ์ด มีเพียงผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาตและคอมพิวเตอร์เท่านั้นที่จะรู้ว่าประตูใดที่การ์ดจะปลดล็อก
• ปิดการใช้งานได้อย่างง่ายดาย หากคีย์การ์ดสูญหายหรือถูกขโมย ระบบสามารถยกเลิกการอนุญาตสัญญาณระบุตัวตนได้อย่างง่ายดาย หรือการ์ดอาจหมดอายุได้
• การรักษาความปลอดภัยที่คุ้มค่ายิ่งขึ้น เมื่อกุญแจทางกายภาพสูญหายหรือถูกบุกรุก จะต้องเปลี่ยนล็อคเพื่อเรียกคืนความปลอดภัย เมื่อคีย์การ์ดสูญหาย สามารถยกเลิกสิทธิ์ได้ ทำให้ใช้แล้วทิ้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไม่ต้องเปลี่ยนล็อค

ข้อเสียบางประการของ RFID คือ:

• ระบบ RFID มักจะมีราคาแพงกว่าระบบบาร์โค้ด
• แท็ก RFID มักจะใหญ่กว่าฉลากบาร์โค้ด
• แท็กเป็นแบบเฉพาะแอปพลิเคชัน ไม่มีแท็กใดที่เหมาะกับทุกคน
• ความสามารถในการอ่านหนังสือเดินทางและบัตรเครดิตโดยไม่ได้รับอนุญาต
• มากกว่าหนึ่งแท็กสามารถตอบสนองในเวลาเดียวกัน