Sistema de detección de alumnos y registro de cuenta con tecnología RFID
Clave de registro del proyecto: CIN2018A20093
Institución: 6779 - COL INDOAMERICANO, S.C.
Autores:
Díaz Coria Ximena
Gutiérrez Barradas Carlos Emmanuel
Ruíz Ruíz Salvador
Saavedra Pérez Aleksy Vinod
Asesores:
Neri Espinoza Karen
Kerlegand Bañales Carla
Área 1: Ciencias Fisicomatemáticas y de las Ingenierías
Disciplina: Computación y Tecnologías de la Información
Tipo de investigación: Desarrollo Tecnológico
Lugar y fecha: Tlalnepantla, Estado de México, 14 de febrero 2018
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Índice Temático
Resumen Ejecutivo …………………………………………………………………….…pág. 3
Introducción………………………………………………………………………………...pág. 5
Fundamentación Teórica……………………………………...……………………….....pág. 5
Metodología………………………………………………………………………...………pág. 7
Resultados……………………………………………………………………………......pág. 14
Conclusiones……………………………………………………………………………...pág. 14
Aparato Crítico……………………………………………………………………...…….pág. 15
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Resumen Ejecutivo
Una forma muy poco eficaz y antigua para tener el registro de todos los alumnos y
maestros, así como su uso de diferentes servicios dentro de las instalaciones escolares,
es el papel. La innovación dentro de las escuelas es importante para su buena
organización por lo que hemos buscado la posibilidad de solucionar la pérdida de
tiempo ante el “pase de lista” de las clases, el uso de la cafetería y sus compras
“lentas”, el ingreso a diferentes servicios como biblioteca, gimnasio, enfermería,
préstamo de objetos e incluso la misma Institución. Todo esto usando una misma tarjeta
que funge como identificación única dentro de la Institución.
Al construirse un sistema de detección de alumnos y actividades, se espera que
ayudaran a la población estudiantil a contar con una identificación única para facilitar su
registro en diferentes ámbitos dentro de la misma, de igual manera facilitar el uso de
servicios dentro de la escuela, crear un sistema de detección de alumnos que los ayude
en su vida diaria facilitando su forma de registro, dentro de las instalaciones, así mismo
utilizar un sistema de cobro y de asistencia que podrá ser utilizado dentro de la
institución o colegio.
Lo que se espera para la finalización de este proyecto es un dispositivo lector de
alumnos que identifique al usuario, cuando este realice una compra dentro de las
instalaciones, cuando asista a clases, cuando haga uso de algún servicio escolar, tales
como un gimnasio, biblioteca, enfermería, paquetería, entre otros .
Con los resultados, siendo exitosos, nos ayudaron a demostrar que si es posible la
aplicación de esta tecnología a las escuelas. Una recomendación para facilitar su uso,
es remplazar el microcontrolador por un microprocesador.
Como propuesta podría añadirse, una plataforma más elaborada que facilite al usuario
la visualización sobre la información acerca del alumno y sus diferentes usos con el
sistema RFID.
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Resumen
La creación de una base de datos que con ayuda de un sistema de detección elaborado
con Arduino UNO y RFID ayudara a la población estudiantil a un mejor uso de las
instalaciones y a la organización que se tiene dentro de la misma para el registro y
actividad de los estudiantes y docentes dentro de la misma así como el manejo de
diferentes áreas a las cuales se pueda o no tener acceso como el gimnasio, compras
dentro de la cafetería, la enfermería y también mostrar su asistencia dentro de las
clases.
Abstract
The creation of a database that, with help of a system of detection elaborated with
Arduino ONE and RFID will help the student population with a better usage of the
School facilities ,and to the organization that it has inside the same one for the record
and activity of the students and teachers inside the institution, as well as the
management of different areas to which they could or not take access as the gym,
purchases inside the cafeteria, the nursery and also to show their assistance inside the
classes.
Figura 1. Arduino Uno
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Introducción
En colegios de distintos niveles educativos existe una problemática, que por verla todos
los días cae en la cotidianidad provocando que no se le vea como tal. Dicha
problemática es la falta de practicidad en las distintas actividades diarias que se
realizan dentro de la institución, por ejemplo: el pasar asistencia, la compra de
alimentos, el préstamo de un libro en la biblioteca, etc. Por ello se ideó y creó un
dispositivo que pudiera hacer dichas acciones de manera automatizada.
Objetivo
El objetivo de dicho proyecto es mejorar la eficiencia de este tipo de actividades
cotidianas de una manera práctica y eficaz, además de lograr un registro de los
alumnos y sus respectivas actividades dentro del colegio sin hacer uso de papel,
logrando así un registro total de manera precisa e inequívoca.
Fundamentación teórica
Antecedentes:
Geareye. Es un sistema el cual está encargado de contar todos los objetos previamente
identificados por el usuario, que se encuentran dentro de una mochila a través de un
dispositivo móvil y al hacer falta uno de estos, alerta al usuario con una alarma para que
este no olvide algún objeto. Además, también le indica a que distancia del objeto se
encuentra el usuario para que se le sea más fácil su localización y así continuar con su
camino.
Este producto ya existente fue diseñado e implementado para profesionales que
necesitan viajar a lugares abiertos en los cuales es más fácil que se pierda algún
componente necesario para su trabajo.
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Definición de Términos:
Para nuestro prototipo, requerimos de varios materiales y diferentes componentes así
como:
Micro controlador Arduino UNO: Arduino es una plataforma de hardware libre, basada
en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar
el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares. Por otro lado Arduino nos
proporciona un software consistente en un entorno de desarrollo (IDE) que implementa
el lenguaje de programación de arduino y el bootloader ejecutado en la placa. La
principal característica del software de programación y del lenguaje de programación es
su sencillez y facilidad de uso.
Sistema RFID: Los sistemas de identificación por radiofrecuencia o RFID (Radio
Frequency Identification) son una nueva tecnología para la identificación de objetos a
distancia sin necesidad de contacto, ni siquiera visual. Se requiere lo que se conoce
como etiqueta o tag RFID que consiste en un microchip que va adjunto a una antena de
radio y que va a servir para identificar unívocamente al elemento portador de la
etiqueta. Con esto podemos almacenar hasta 2 Kbytes de datos.
También se va a necesitar un lector que sea capaz de leer los datos almacenados en la
etiqueta. Lo más normal es tener un dispositivo que tenga una o más antenas que
emitan ondas de radio y que reciban las señales devueltas por la etiqueta RFID. Una
vez hecho esto se puede trabajar con un ordenador sobre los datos que se han leído.
Los microchips en las etiquetas RFID pueden ser o bien de lectura o bien regrabables,
teniendo éstos más posibilidades ya que puede variarse su información o aumentarse la
misma, lo cual es muy útil para realizar seguimiento de los objetos que portan la
etiqueta (estudios biométricos en animales, movimientos en las cadenas de fabricación
y montaje, etc.).
Esta tecnología usa ondas de radio para identificar productos de forma automática,
involucrando etiquetas o TAGS que emiten señales de radio a unos dispositivos
llamados lectores, encargados de recoger las señales. Cuando un chip RFID cruza el
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campo de la antena este se activa y emite una señal. Las antenas crean diferentes
campos de onda y cubren diferentes distancias.
Hipótesis:
Al construirse un sistema de detección de alumnos y actividades usando los
componentes previos mencionados (Arduino UNO y sistemas RFID) y elaborando una
base de datos en la cual se pueda tener registro de los alumnos así como un
expediente, se espera que ayudaran a la población estudiantil a contar con una
identificación única para facilitar su registro en diferentes ámbitos dentro de la misma,
de igual manera facilitar el uso de servicios dentro de la escuela.
Metodología
La base para que el proyecto funcionara fue un microcontrolador Arduino Uno, este
mismo recibía y mandaba datos, de igual manera utilizamos una antena RFID que
recibe la señal de la tarjeta del estudiante. El funcionamiento del proyecto consta en
que el estudiante acerca la tarjeta, la informacion llega al microcontrolador e imprime
los datos en una pantalla LCD.
Materiales y Herramientas:
Pantalla LCD
Placa Arduino Uno
Antena RFID
Tarjeta de Identificacion
Jumpers
Cautin
Soldadura de Estaño
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Código:
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#define LedVerde 6
#define LedRojo 5
#define Buzzer 7
byte myCards[] = {0xDA,0xB8,0x94,0xCE, //Tarjeta
0xDA,0xc7,0x87,0x63}; //Llavero azul
int successRead;
byte dummy = 0x00;
byte readCard[4];
#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);
void setup() {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.print("BIENVENIDO");
pinMode(LedVerde,OUTPUT);
pinMode(LedRojo,OUTPUT);
pinMode(Buzzer,OUTPUT);
//Comienza el programa
Serial.begin(9600);
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SPI.begin(); //Iniciamos protocolo SPI
mfrc522.PCD_Init();
mfrc522.PCD_SetAntennaGain(mfrc522.RxGain_max);
lcd.print("Bienvenido");
}
void loop () {
do{
successRead = getID();
}
while (!successRead); //Esperando que haya una comunicación con la tarjeta
if (readCard[0] == myCards[4] && readCard[1] == myCards[5]
&& readCard[2] == myCards[6] && readCard[3] == myCards[7]) //Llavero Azul
{
Serial.println("LLAVE REGISTRADAS");
Success();
for(int i = 0; i<4; i++) dummy = readCard[i]; // removing previous stored value fromthe readCard variable
successRead = 0;
}else if(readCard[0] == myCards[0] && readCard[1] == myCards[1]
&& readCard[2] == myCards[2] && readCard[3] == myCards[3]) //Tarjeta
{
Serial.println("CARTERA REGISTRADA");
Success();
for(int i = 0; i<4; i++) dummy = readCard[i];
}
else {
Error(); //calling the error function
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}
}
int getID() {
// Getting ready for Reading PICCs
if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {
return 0;
}
if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {
return 0;
}
Serial.println("");
for (int i = 0; i < 4; i++) { //
readCard[i] = mfrc522.uid.uidByte[i];
Serial.print(readCard[i], HEX);
}
Serial.println("");
mfrc522.PICC_HaltA();
return 1;
}
void Success(){
digitalWrite(LedVerde,HIGH);
digitalWrite(Buzzer,HIGH);
delay(100);
digitalWrite(Buzzer,LOW);
delay(100);
digitalWrite(Buzzer,HIGH);
delay(100);
pág. 10
digitalWrite(Buzzer,LOW);
delay(100);
digitalWrite(Buzzer,HIGH);
delay(100);
digitalWrite(Buzzer,LOW);
delay(100);
digitalWrite(Buzzer,HIGH);
delay(100);
digitalWrite(Buzzer,LOW);
delay(100);
digitalWrite(LedVerde,LOW);
digitalWrite(Buzzer,LOW);
delay(500);
}
void Error(){
Serial.println("USUARIO NO IDENTIFICADO");
digitalWrite(LedRojo,HIGH);
digitalWrite(Buzzer,HIGH);
tone(3951,500);
delay(500);
digitalWrite(LedRojo,LOW);
digitalWrite(Buzzer,LOW);
delay(500);
digitalWrite(LedRojo,HIGH);
digitalWrite(Buzzer,HIGH);
tone(523.3,500);
delay(500);
pág. 11
digitalWrite(LedRojo,LOW);
digitalWrite(Buzzer,LOW);
delay(500);
digitalWrite(LedRojo,HIGH);
digitalWrite(Buzzer,HIGH);
tone(3951,2000);
delay(2000);
digitalWrite(LedRojo,LOW);
digitalWrite(Buzzer,LOW);
delay(500);
}
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Figura 2.Antena RFID Figura 3. LCD
Figura 4. Conexión Arduino uno Figuras 5. Prototipo terminado
con antena RFID
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Resultados
Se esperaba facilitar la renta de servicios para estiudiantes dentro de instalaciones
escolares para asi poder reducir los tiempos de compra y facilitar la accesibilidad a
otros servicios, se realizaron varios códigos dependiendo del servicio requerido para así
optimizar el tiempo de respuesta del proyecto.
Realizamos pruebas con dos tarjetas y los resultados fueron los esperados, usamos
contadores para llevar el registro de actividad de la tarjeta. Pero para que el prototipo
para pueda ser usado dentro de una escuela se debería remplazar el microcontrolador
por un microprocesador, ya que el microconotrolador no cuenta con la capacdad de
almacenamiento necesaria para cumplir todas sus funciones dentro de una institución
con un alto número de usuarios.
Conclusiones
Debido al éxito de la prueba de tarjetas, logramos concluir que el prototipo en efecto, es
funcional, sin embargo, ya anteriormente explicado, para realizar las actividades que se
espera que cumpla el dispositivo dentro de una institución, se debe optar por un
microprocesador.
En un futuro se reemplazará el circuito integrado para lograr el uso del prototipo dentro
de un colegio, creando distintos códigos para las diferentes necesidades de la vida
estudiantil antes mencionadas. Así mismo se espera elaborar una elaborar una
plataformaque permita la visualizaciónsobre la información acerca del alumno y sus
diferentes usos con el sistema RFID.
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Aparato Crítico
Correa, A. & Álvarez, C. & Gómez, R. (2010). SISTEMAS DE IDENTIFICACIÓN POR
RADIOFRECUENCIA, CÓDIGO DE BARRAS Y SU RELACIÓN CON LA GESTIÓN DE
LA CADENA DE SUMINISTRO. Estudios Gerenciales, 26 (116), 115-141.
Blázquez, L. (s.f.). SISTEMAS DE IDENTIFICACIÓN POR RADIOFRECUENCIA p. 1.
Recuperado de http://www.it.uc3m.es/jmb/RFID/rfid.pdf
¿Cómo funciona un Sistema RFID UHF?. (2016). Dipolerfid.es. Recuperado el 4 de
febrero del 2018, de http://www.dipolerfid.es/es/blog/Como-Funciona-Sistema-RFID-
UHF
Arduino. (2018). Libraries. Recuperado el 5 de febrero del 2018, de
https://WWW.arduino.cc/en/Reference/Libraries
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