sistema de detección de alumnos y registro de...

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

pág. 1

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

pág. 2

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

pág. 9

}

}

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);


delay(100);

pág. 10


delay(100);


delay(100);


delay(100);


delay(100);


delay(100);

digitalWrite(LedVerde,LOW);


delay(500);

}

void Error(){

Serial.println("USUARIO NO IDENTIFICADO");

digitalWrite(LedRojo,HIGH);


tone(3951,500);

delay(500);

digitalWrite(LedRojo,LOW);


delay(500);



tone(523.3,500);

delay(500);

pág. 11



delay(500);



tone(3951,2000);

delay(2000);



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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