Kỹ thuật rfid và ứng dụng trong dải tần hf và lf 1

Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF, LF BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên Khoá: K49 Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: Viễn Thông Đầu đề đồ án: ……………Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF …………………………………………………………… Các số liệu liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… ………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………….… ……………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Phần thuyết minh bao gồm phần Phần : Kỹ thuật RFID………………………………………………………………………… Phần : Các chuẩn RFID ứng dụng dải tần ………………………………………… Phần : Xây dựng hệ thống RFID hoàn chỉnh………………………………………………… Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): ……………………………………………………………………………………………………………………… … ………………………………………………………………………………………………………………………… ……… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………… Họ tên giảng viên hướng dẫn: ……TS Nguyễn Hữu Trung………………… ………………………… Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ………………………………………………………………… Ngày hoàn thành đồ án: ……………………………………………………………………… ………………… Ngày tháng năm Chủ nhiệm Bộ mơn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên hồn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày … tháng … năm … Cán phản biện Page of 92 Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF, LF BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Ngành: Viễn thơng Khố: K49 Giảng viên hướng dẫn: Cán phản biện: Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét cán phản biện: Ngày tháng năm Cán phản biện ( Ký, ghi rõ họ tên ) Page of 92 Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF, LF Lời nói đầu Được quan tâm ủng hộ thầy giáo TS Nguyễn Hữu Trung, từ năm học thứ tư (2008) chúng em tham gia nghiên cứu tìm hiểu sâu hệ thống xử lý tín hiệu số ứng dụng thực tiễn kèm hệ thống định vị GPS, hệ thống đèn giao thông thông minh Trong năm qua, chúng em tiếp xúc với nhiều công nghệ kiến thức chun ngành bổ ích Sau q trình nghiên cứu, nhận thấy tiến tiềm công nghệ nhận dạng RFID (Radio Frequency Identification), khích lệ động viên thầy Nguyễn Hữu Trung, chúng em mạnh dạn chọn đề tài “Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF LF“ làm đồ án tốt nghiệp Qua đây, chúng em xin bày tỏ cảm ơn sâu sắc trước hướng dẫn tận tình thầy giáo TS.Nguyễn Hữu Trung cô giáo TS.Nguyễn Thúy Anh suốt thời gian thực đề tài khóa luận tốt nghiệp Đồng thời, chúng em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới anh khóa K47 nhóm phát triển cơng nghệ giúp đỡ chúng em kiến thức thực tiễn để hồn thành tốt đề tài khóa luận tốt nghiệp Có kinh nghiệm kiến thức quý báu để thực đề tài để chuẩn bị hành trang bước vào sống, chúng em ghi nhớ cảm ơn giảng dạy tần tình, ân cần quan tâm thầy cô giáo Khoa Điện Tử Viễn Thông - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội suốt thời gian vừa qua Chúng em xin gừi lời cảm ơn tới bạn bè, người thân giúp đỡ động viên chúng em q trình hồn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp Hà Nội, ngày… tháng… năm … Page of 92 Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF, LF TÓM TẮT NỘI DUNG Công nghệ RFID công nghệ mới, đặc biệt Việt Nam Tuy nhiên, khẳng định rằng: ứng dụng mà mang lại giúp ích nhiều đời sống cho phát triển khoa học kỹ thuật Hiện nay, kỹ thuật RFID ứng dụng giới chia làm hai: ứng dụng đóng (close application) ứng dụng mở (open application) Trong ứng dụng đóng thường dùng cơng nghiệp hay hệ thống bảo mật ứng dụng mở thường dùng hệ thống phục vụ nhu cầu xã hội quản lý thư viện hay hàng hóa… Khóa luận có cấu trúc gồm bốn chương giúp cho người đọc có nhìn tổng quan cơng nghệ đồng thời sâu vào phân tích thiết kế hệ thống quản lý truy nhập sử dụng công nghệ RFID dải tần HF LF Kỹ thuật RFID kỹ thuật sử dụng sóng radio để trao đổi thơng tin hai phát thu Trong cấu trúc thẻ gồm ba lớp thiết kế đặc biệt có cấu trúc phát siêu mỏng để giao tiếp với đầu đọc (reader) Dải tần số RFID dùng rộng bao gồm dải tần LF, HF UHF Tùy tứng mục đích cụ thể mà nhà nghiên cứu lựa chọn dải tần thích hợp cho ứng dụng Trong ứng dụng quản lý người hay tài sản, ứng dụng phổ biến việc quản lý truy nhập hệ thống vào hay bảo mật Nhận biết nhu cầu đó, khóa luận tập trung vào nghiên cứu xây dựng hệ thống truy nhập ứng dụng công nghệ RFID dải tần LF ( tần số 125Khz ) dải tần HF (tần số 13,56Mhz) Tại số 125Khz, hệ thống sử dụng chip reader EM4095 (IC đọc tín hiệu) với phạm vi từ 5cm - 10cm Tại tần số 13,56Mhz IC TRF7960 hãng TI phạm vi vịng 5m -10m Bài khóa luận mơ tả hệ thống mơ hình ứng dụng RFID dải tần 125Khz kết nối với máy tính kèm theo hệ thống cửa tự động, phần mềm sở liệu quản lý nhân khối hiển thị LCD Vi điểu khiến giao tiếp với chip đọc reader PIC với ngôn ngữ C, phần mềm sở liệu viết ngôn ngữ C# (sử dụng VS2005) Phần cuối khóa luận nêu kết thực nghiệm đánh giá kết thu Page of 92 Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF, LF ABSTRACT RFID really is a new techonogy, specially in Vietnam There are many applications with RFID used in the worl Nowadays, RFID is divided to applycations : the close application and the open application The close application is used in Industry or the secret system and the open application is used in demand of society such as library These are the major contents of the project: Chapter : RFID techology and system This chapter help us to see a basic of RFID techonogy Chapter : Standards in RFID and applycations There are many standards about RFID in the word So, this chapter held for us to understand the most popular standards Chapter : constructing RFID system in RF and HF Chapter : Summing up MỤC LỤC Page of 92 Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF, LF LỜI NÓI ĐẦU .3 TÓM TẮT NỘI DUNG .4 MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT……………………………………………10 MỞ ĐẦU 13 CHƯƠNG .15 KỸ THUẬT VÀ HỆ THỐNG RFID 15 1.1 Hệ thống nhận dạng tự động (Auto Identification-Auto ID): 15 1.1.1 Hệ thống nhận dạng mã vạch (Barcode): 16 1.1.2 Hệ thống nhận dạng sinh học: .16 1.1.3 Hệ thống nhận dạng thẻ thông minh (smart card): 16 1.2 Kỹ thuật RFID 17 1.3 Nguyên lý kỹ thuật RFID 18 1.4 Cơ chế trao đổi lượng liệu 19 1.5 Hệ thống RFID 24 1.5.1 Cấu trúc hệ thống 24 1.5.2 Thẻ RFID .25 1.5.2.1 Thẻ thụ động: 25 1.5.2.2 Bán thụ động 25 1.5.2.3 Thẻ tích cực 25 1.5.3 Các reader : 25 1.5.3.1 Bộ đọc 25 1.5.3.2 Bộ đọc mạng 25 1.5.3.3 Bộ đọc cố định .25 Page of 92 Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF, LF 1.5.3.4 Bộ đọc cầm tay .25 1.5.4 Anten 25 1.5.5 Server 25 1.6 Những ưu điểm hệ thống RFID 25 1.7 Kết luận………………………………………………………………… 34 CHƯƠNG .25 CÁC CHUẨN RFID VÀ ỨNG DỤNG .25 2.1 Các chuẩn RFID 25 2.1.1 Điều lệ chuẩn hoá 25 2.1.2 Một số tiêu chuẩn xây dựng cho công nghệ RFID : 25 2.2 Ứng dụng RFID vào thực tiễn 25 2.2.1 Trong hệ thống bưu viễn thơng 25 2.2.2 Trong hệ thống giao thông 25 2.2.3 Trong kinh doanh 25 2.2.4 Trong hệ thống thư viện : .25 2.2.5 Hệ thống theo dõi quản lý động vật 25 2.3 Kết luận …………………………………………………………………………… 25 CHƯƠNG .25 XÂY DỰNG HỆ THỐNG RFID DẢI TẦN HF VÀ LF 25 3.1 Hệ thống RFID dải tần LF 25 3.1.1 Tổng quan hệ thống 25 3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống 25 3.1.2.1 Khối nguồn 25 3.1.2.2 Khối hiển thị 25 Page of 92 Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF, LF 3.1.2.3 Khối xử lý trung tâm 25 3.1.2.4 Khối giao tiếp máy tính: 25 3.1.2.5 Khối role .25 3.1.3 Thuật toán 25 3.1.3.1 Sơ đồ khối thuật toán khối xử lý trung tâm 25 3.1.3.2 Sơ đồ khối thuật toán PC .25 3.1.4 Thẻ (Tag) RFID 25 3.1.5 IC RFID 25 3.1.6 Thiết kế anten cho hệ thống 25 3.1.7 Mơ hình 25 3.2 Hệ thống RFID dải tần HF 25 3.2.1 Tồng quan công nghệ xây dựng hệ thống 25 3.2.2 Bộ đọc (reader) TRF7960 25 3.2.2.1 Mô tả chức chân linh kiện 25 3.2.2.2 Cơ chế cấp nguồn 25 3.2.2.3 Các chế độ làm việc 25 3.2.2.4 Nhận tín hiệu 25 3.2.3 Mơ hình ứng dụng 25 3.2.4 Kết luận .25 CHƯƠNG KẾT LUẬN ………………………………… ………………… 86 4.1 Kết qua thu được……………………………………………………… 86 4.2 Hướng phát triển …………………………… …….………….………86 4.3 Kết luận … ………………………………………….…………………87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 DANH SÁCH HÌNH VẼ Page of 92 Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF, LF Hình 1.1 Mơ hình hệ thống nhận dạng tự động Error: Reference source not found5 Hình 1.2 Minh họa cơng nghệ RFID 177 Hình 1.3 Cấu trúc thẻ tag RFID 188 Hình 1.4 Quá trình quản lý thẻ qua ănten 199 Hình 1.5 Từ trường dao động .20 Hình 1.6 Năng lượng sinh từ từ trường dao động phía đầu đọc 21 Hình 1.7 Tín hiệu điều biên ASK 23 Hình 1.8 Tín hiệu điều tần FSK 23 Hình 1.9 Tín hiệu điều pha PSK 24 Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống RFID đơn giản 25 Hình 1.11 Các lớp thẻ RFID 26 Hình 1.12 Lớp mạch anten 26 Hình 1.13 Cấu trúc thẻ thụ động .27 Hình 1.14 Ngun lý thẻ tích cực 29 Hình 1.15 Trao đổi thông tin reader tag (bộ đọc thẻ ) 30 Hình 1.16 Ăngten thu phát giao tiếp với thẻ RFID 34 Hình 2.1 Dải tần ứng dụng 41 Hình 2.2 Mơ hình khai thác thông tin thẻ RFID 46 Hình 2.3 Cổng vào sử dụng cơng nghệ RFID 46 Hình 2.4 Ứng dụng hệ thống RFID dây truyền sản xuất .47 Hình 2.5 Ứng dụng hệ thống RFID quản lý kho hàng ……………… 48 Hình 2.6 Ứng dụng RFID quản lý thư viện 48 Hình 3.1 Page of 92 Tổng quan hệ thống 54 Kỹ thuật RFID ứng dụng dải tần HF, LF Hình Sơ đồ khối hệ thống 54 Hình 3.3 Khối nguồn 55 Hình 3.4 Khối hiển thị 56 Hình 3.5 Khối xử lý trung tâm .57 Hình 3.6 Khối giao tiếp máy tính 59 Hình 3.7 Khối rơle 59 Hình 3.8 Sơ đồ thuật tốn khối xử lý trung tâm .60 Hình 3.9 Sơ đồ thuật toán PC 61 Hình 3.10 Sơ đồ chip EM4102 63 Hình 3.11 Sơ đồ khối IC EM4102 .63 Hình 3.12 Phân chia 64 bits nhớ EM4102 64 Hình 3.13 Mã hóa liệu dạng mã Manchester .65 Hình 3.14 Sơ đồ bố trí chân EM4095 66 Hình 3.15 Cấu hình EM4095 dùng chế độ Read Only 69 Hình 3.16 Cấu hình EM4095 dùng chế độ Read Write 70 Hình 3.17 Sơ đồ khối EM4095 71 Hình 3.18 Chế độ hoạt động Read Only 71 Hình 3.19 Chế độ hoạt động Read Write 72 Hình 3.20 Mạch dao động LC 73 Hình 3.21 Mơ hình tổng thể hệ thống 75 Hình 3.22 Giao diện hiển thị PC… ……………………………………76 Hình 3.23 Dải tần radio ứng dụng RFID 77 Hình 3.24 Sơ đồ khối hệ thống RFID dải tần HF 77 Hình 3.25 Sơ đồ khối giao tiếp TRF7960 78 Hình 3.26 Sơ đồ chân TRF796x .79 Page 10 of 92