Ứng dụng công nghệ RFID vào quản lý nhân sự

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG  ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ RFID VÀ ỨNG DỤNG TRONG QUẢN LÝ NHÂN SỰ GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy SVTH: Lương Quang Tài 10046681 Hoàng Ngọc Quang 10033451 Lớp: DHDT6B TP.Hồ Chí Minh, 07/2014 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ điện tử, nhất là các thầy cô trong bộ môn Viễn thông đã cung cấp những kiến thức nền tảng giúp chúng em hoàn thiện đồ án này. Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn cô Đào Thị Thu Thủy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án này. Cô đã rèn luyện cho chúng em tính tự lập và nhiều kinh nghiệm trong nghiên khoa học. Kính chúc quý thầy cô nhiều sức khỏe và thuận lợi trong công việc. TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2014 Sinh viên thực hiện Lương Quang Tài Hoàng Ngọc Quang MỤC LỤC PHẦN I: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ RFID 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 1 1.1. Giới thiệu chung về RFID 1 1.2. Phân loại hệ thống RFID 2 1.2.1. Phân loại theo tần số 3 1.2.2. Phân loại theo tiêu chuẩn 5 1.3. RFID và các hệ thống nhận dạng 6 1.3.1. Hệ thống mã vạch 6 1.3.2. Nhận dạng quang học 7 1.3.3. Nhận dạng sinh trắc học 8 1.3.4. Thẻ thông minh 8 1.3.5. Ưu và nhược điểm của hệ thống RFID 9 1.4. Một số ứng dụng của RFID 10 CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG RFID 12 2.1. Thẻ (tag) 12 2.1.1. Thẻ thụ động 12 2.1.2. Thẻ tích cực 13 2.1.3. Thẻ bán thụ động 14 2.1.4. Mã hóa dữ liệu trên thẻ 15 2.2. Reader RFID 16 2.2.1. Máy phát 18 2.2.2. Máy thu 18 2.2.3. Vi mạch 18 2.2.4. Bộ nhớ 19 2.2.5. Các kênh nhập – xuất của cảm biến, cơ cấu chấp hành và bảng tín hiệu 19 2.2.6. Mạch điều khiển 19 2.2.7. Giao diện truyền thông 19 2.2.8. Nguồn năng lượng 20 2.2.9. Các thành phần logic 20 2.3. Cơ cấu truyền dữ liệu giữa thẻ và reader 21 2.3.1. Điều chế tán xạ ngược 22 2.3.2. Kiểu máy phát 22 PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 23 CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT LINH KIỆN 23 1.1. Vi điều khiển PIC 16F887 23 1.1.1. Cấu trúc của PIC 16F887 23 1.1.2. Một số đặc tính của PIC 16F887 25 1.1.3. Tổ chức bộ nhớ 26 1.1.4. Các cổng xuất nhập của PIC 16F887 27 1.1.5. Timer0 28 1.2. Chip EM4095 29 1.2.1. Tổng quan 29 1.2.2. Sơ đồ khối 31 1.3. Thẻ thụ động 34 1.3.1. Cấu trúc 34 1.3.2. Sơ đồ khối 35 1.3.3. Tổ chức bộ nhớ của EM4100 36 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÂN SỰ DÙNG RFID 37 2.1. Sơ đồ khối hệ thống 37 2.2. Mạch đọc RFID 37 2.2.1. Tính toán các thông số 37 2.2.2. Thiết kế anten cho mạch đọc 41 2.2.3. Sơ đồ mạch 43 2.3. Mạch vi xử lý 44 2.4. Khối nguồn 44 2.5. Lưu đồ giải thuật của chương trình chính 45 PHỤ LỤC 48 DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU PHẦN I Hình 1.1. Hệ thống RFID toàn diện 2 Hình 1.2. Phân loại hệ thống RFID theo tần số 3 Bảng 1.1. Chuẩn hoạt động của RFID 3 Hình 1.3. Các hệ thống nhận dạng tự động 6 Hình 1.4. Mã vạch 7 Hình 1.5. Một phần mềm nhận dạng kí tự quang học 7 Hình 1.6. Nhận dạng dấu vân tay 8 Hình 1.7. Thẻ thông minh 9 Hình 1.8. Một số ứng dụng của RFID 11 Hình 2.1. Một số loại thẻ thụ động 13 Hình 2.2. Một số loại thẻ tích cực 14 Hình 2.3. Thẻ bán thụ động 14 Hình 2.4. Mã hóa Manchester 15 Hình 2.5 Mã hóa hai pha (biphase) 15 Hình 2.6. Mã hóa PSK 16 Hình 2.7. Một loại reader RFID 17 Hình 2.8. Các thành phần vật lý của reader 18 Hình 2.9. Các thành phần logic của reader 20 Hình 2.10. Cơ chế truyền ở trường gần và trường xa của reader 21 Hình 2.11. Cơ chế tán xạ ngược 22 Hình 2.12. Cơ chế truyền kiểu máy phát 22 PHẦN II Hình 1.1. Sơ đồ chân PIC 16F887 23 Hình 1.2. Sơ đồ khối của PIC 16F887 24 Hình 1.3. Bộ nhớ chương trình của PIC 16F887 26 Hình 1.4. Bộ nhớ dữ liệu của PIC 16F887 27 Hình 1.5. Sơ đồ khối Timer0 28 Hình 1.6. Sơ đồ chân EM4095 30 Bảng 1.1. Chức năng các chân của EM4095 30 Hình 1.7. Sơ đồ khối của EM4095 31 Hình 1.8. Cấu hình EM4095 chế độ chỉ đọc 33 Hình 1.9. Cấu hình EM4095 chế độ đọc/ghi 34 Hình 1.10. Cấu hình hoạt đồn của EM4095 34 Hình 1.11. Chức năng từng chân của EM4100 35 Hình 1.12. Sơ đồ khối của EM4100 35 Hình 1.13. Tổ chức bộ nhớ của EM4100 36 Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát mạch đọc RFID 37 Hình 2.2. Tín hiệu anten tại DEMOD_IN đã được phân chia với hệ số dc 39 Hình 2.3. Cuộn dây đồng được cuốn thành N vòng 42 Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý mạch đọc RFID 43 Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý mạch vi xử lý 44 Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 44 TÓM TẮT ĐỒ ÁN YÊU CẦU ĐỒ ÁN  Tìm hiểu công nghệ RFID và các ứng dụng trong thực tế.  Thiết kế thi công mạch đọc thẻ RFID.  Kết hợp phần mềm và vi xử lý để ứng dụng RFID trong quản lý nhân sự. CÔNG VIỆC ĐÃ THỰC HIỆN  Thiết kế và thi công được mạch đọc thẻ RFID tần số 125 kHz dùng IC EM4095.  Kết hợp với mạch vi xử lý dùng PIC 16F887 để hiển thị lên LCD và điều khiển thiết bị.  Kiểm soát ra vào đơn giản: nếu đúng thẻ thì cho vào, nếu sai thì không cho vào. Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy PHẦN I: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ RFID CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 1.1. Giới thiệu chung về RFID Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification – nhận dạng đối tượng bằng sóng radio) cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa, không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc giữa hai vật không nhìn thấy. Công nghệ này cho ta phương pháp truyền nhận dữ liệu từ một điểm đến điểm khác. Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các tag (thẻ) đến reader (bộ đọc). Tag có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kệ (pallet). Reader quét dữ liệu của tag và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của tag. Chẳng hạn các tag có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi để hệ thống thu phí đường có thể nhanh chóng nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường. Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động làm việc như sau: reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip. Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin lấy được từ chip. Các chip không tiếp xúc không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi reader. Tại Việt Nam hiện nay, nhu cầu sử dụng RFID ngày càng nhiều và mở ra một thị trường vô cùng tiềm năng cho các nhà nghiên cứu, sinh viên và các nhà sản xuất. Một số doanh nghiệp Việt Nam đã bắt đầu ứng dụng các tiện ích của công nghệ RFID. 10 [...]... Tuy nhiên RFID Intermec Technologies giữ bản quyền sản phẩm và yêu cầu phải trả phí nếu sử dụng công nghệ của họ làm cho chi phí cho hệ thống RFID tăng cao, cản trở quá trình phát triển ứng dụng RFID Hiện nay một chuẩn RFID EPC Global miễn phí đang được xây dựng trên phạm vị toàn cầu để giải quyết vấn đề trên 1.4     Một số ứng dụng của RFID Quản lý kho, quản lý đăng nhập ra /vào cho nhân viên tại... ra /vào cho nhân viên tại xí nghiệp, nơi công sở Mua hàng hóa trong siêu thị, thẻ thanh toán điện tử Ứng dụng trong y tế: bệnh án điện tử, quản lý thuốc, quản lý thông tin bệnh nhân Ứng dụng trong hệ thống bảo mật, cảnh báo: thẻ ra vào, thẻ giữ xe, cảnh báo mất đồ vật 19 Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS Đào Thị Thu Thủy  Ứng dụng trong lĩnh vực bưu điện, hàng không: quản lý, theo dõi bưu phẩm, hàng hóa, trạm... ta có thể ứng dụng vào các xử lý phức tạp ở mức này để tạo ra lưu thông hệ thống Về bản chất một vài phần thiết bị quản lý sự kiện của middleware tự di chuyển và kết hợp với thành phần quản lý sự kiện của reader 29 Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS Đào Thị Thu Thủy  Antenna subsystem: Anten phụ bao gồm giao diện và logic giúp reader RFID giao tiếp với tag RFID và điều khiển các anten vật lý 2.3 Cơ chế... nhân cho quá trình nhận và gởi tin đến API  Envent manager: Khi Reader nhận ra Tag gọi là giám sát (observation) Khi một giám sát khác với giám sát tước đó người ta gọi là sự kiện Phân biệt giữa các sự kiện gọi là loại sự kiện Hệ thống phụ quản lý sự kiện gọi là xác định kiểu giám sát để xét xem có cần gửi sự kiện này đến các ứng dụng bên ngoài của hệ thống Với reader thông minh, chúng ta có thể ứng. .. năng lượng cho thẻ RFID hoặc bởi các giao thức sử dụng để liên lạc giữa thẻ và đầu đọc Sự lựa chọn tần số, công suất nguồn và giao thức truyền dữ liệu phụ thuộc cơ bản vào dải tần cho phép, chi phí và đặc trưng của ứng dụng cụ thể 11 Đồ án chuyên ngành 1.2.1 GVHD: ThS Đào Thị Thu Thủy Phân loại theo tần số Hình 1.2 Phân loại hệ thống RFID theo tần số Bảng 1.1 Chuẩn hoạt động của RFID Khoảng tần số... Đào Thị Thu Thủy Hình 1.1 Hệ thống RFID toàn diện 1.2 Phân loại hệ thống RFID Một hệ thống RFID bao gồm một đầu đọc (Reader), một bộ phát đáp hay còn gọi là thẻ RFID (RFID Tags), và hệ thống anten Thẻ RFID được gắn vào vật thể cần nhận dạng, chứa thông tin của vật thể đó và giao tiếp với đầu đọc bằng sóng vô tuyến, thu phát qua hệ thống anten Người dùng có thể xử lý trực tiếp thông tin trên đầu đọc,... giữa 2 vấn đề bảo mật và giá cả Ta không thể gắn 1 chip RFID có giá 5USD lên 1 cuốn sách giá chỉ có 50.000VNĐ  Các thông tin bên trong RFID của sản phẩm có thể đọc được ở khoảng cách xa Vì thế phát sinh các vấn đề như thông tin cá nhân bị lộ, bị giới hacker lợi dụng Không chỉ đe dọa thông tin cá nhân của người tiêu dùng, các lỗ hổng công nghệ của RFID còn có thể "tiếp tay" cho những kẻ bất lương đánh... trong nhiều môi trường khắc nghiệt như nóng ẩm, hóa chất ăn mòn Tùy vào những ứng dụng cụ thể mà hệ thống sẽ được thiết kế theo môi trường đó 18 Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS Đào Thị Thu Thủy Song song với các ưu điểm trên, công nghệ RFID vẫn còn tồn tại những khuyết điểm cần được nghiên cứu và khắc phục:  Giá cả vẫn còn khá cao Những thẻ RFID giá rẻ thường đi đôi với việc có rất nhiều lỗ hổng về bảo mật,... character Regconition) sử dụng một loại chữ đặc biệt sao cho có thể vừa đọc bằng mắt thường vừa đọc tự động bằng máy móc OCR được hình thành từ một lĩnh vực nghiên cứu về nhận dạng mẫu, trí tuệ nhân tạo và machine vision Mặc dù công việc nghiên cứu học thuật vẫn tiếp tục, một phần công việc của OCR đã chuyển sang ứng dụng trong thực tế được hiện thực qua các phần mềm nhận dạng được các công ty trên thế giới... này là sử dụng kỹ thuật phân chia thời gian đa truy cập (TDMA)  Thiếu chuẩn chung Tại thời điểm hiện tại công nghệ RFID có xu hướng sử dụng chuẩn Electronic Product Code Generation 2 (EPC Generation 2) Chuẩn EPC Generation 2 được thiết kế để nâng cao khả năng tương thích của RFID được xuất phát từ các nhà cung cấp khác nhau Giao thức EPC Generation 2 được cấp bằng sáng chế của hãng thiết bị RFID Intermec . Trung bình đến cao Dùng trong quân sự 865 – 868 MHz (Châu Âu) hoặc 902 – 928 MHz (Bắc Mĩ) 1 – 2 m Cao EAN (The European Article Numbering system) 2450 – 5800 MHz (microwave) 1 – 2 m Cao Chuẩn 802.11. trộm, nhận dạng động vật, hệ thống khóa tự động  Tần số cao HF (High Frequency): băng tần 13,56 MHz. Tần số cao cho phép độ chính xác cao hơn với phạm vi 3 feet (0.9m), vì thế giảm rủi ro đọc. sóng có tần số thấp (low- frequency) có thể xuyên qua tường tốt hơn sóng có tần số cao hơn nó, nhưng tần số cao có tốc độ đọc nhanh hơn. Hiện này không có tổ chức toàn cầu nào quản lý tần số