Với sự phát triển của nền kinh tế thì số lượng phương tiện cơ giới tham gia vào giao thông hoặc ra vào các bến bãi phục vụ cho sản xuất là rất lớn. Với những bãi đỗ lớn số lượng xe nhiều thì cần phải có mạch điện để giúp đỡ cho việc điều khiển và quản lý số lượng xe trong gara hiện là rất cần thiết, nhưng nếu số lượng xe vào lớn quá mức cho phép của gara xe thì sẽ gây cản trở lưu thông trong vì thế cần phải giới hạn số lượng xe vào bến bãi. Vì vậy việc thiết kế hệ thống quản lý số lượng xe ôtô sẽ giúp ta kiểm soát được số lượng xe trong gara tại mỗi bãi đậu xe là rất cần thiết. Lời cam đoaniLời cảm ơniiMục lụciiiDanh mục các chữ viết tắt, các ký hiệuvDanh mục các bảngviDanh mục các hình vẽ, đồ thịviMở đầu11. Tính cấp thiết của đề tài12.Mục đích nghiên cứu13. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu14. Phương pháp nghiên cứu15. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài2CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ BẰNG SÓNG RADIO RFID1.1. KHÁI QUÁT VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA RFID31.1.1 Khái quát chung về hê thống RFID31.1.2. Đặc điểm của hệ thống RFID với các hệ thống nhận dạng định danh(ID Identification) khác41.1.3. Các thành phần của hệ thống RFID41.1.4. Cơ chế giao tiếp giữa thẻ RFID và RFID Reader111.2. Giao thức của thẻ RFID131.2.1. Giao thức Slotted Aloha41.2.2. Giao thức Adaptive Binary Tree12CHƯƠNG 2. GIẢI PHÁP QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RFID2.1. NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ PHAM VI ỨNG DỤNG KHI SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RFID......................................................................................162.1.1. Ưu điểm của RFID162.1.2. Phạm vi ứng dụng của RFID trên thế giới162.1.3. Ứng dụng công nghệ RFID tại Việt Nam232.2. HỆ THỐNG QUẢN LÝ XE TẠI BÃI ĐỖ TRONG THỰC TẾ242.2.1. Nguyên lý hoạt động242.2.2. Ưu điểm của phương pháp quản lý dùng thẻ RFID cho bãi đỗ xe252.2.3. Tính năng của phần mềm giám sát272.3.ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG MÔ HÌNH QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE DÙNG RFID272.3.1. Cấu trúc hệ thống nhận tiếp nhận xe tại cửa vào và ra272.3.2. Phần mềm quản lý và giám sát282.2.3. Tính năng của phần mềm giám sát27CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE3.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG303.2. CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH313.2.1. Module RFID RC522313.2.2. Mạch điều khiển sử dụng ATMEGA 8383.2.3. Xây dựng phần mềm giám sát sử dung Visual Studio413.3. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CHƯƠNG TRÌNH433.3.1. Lưu đồ thuật toán cho vi điều khiển433.3.2. Chương trình trên máy tính493.4. THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH53KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ56TÀI LIỆU THAM KHẢO57PHỤ LỤC59
CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ BẰNG SÓNG RADIO RFID 1.1 KHÁI QUÁT VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA RFID 1.1.1 Khái quát chung thống RFID Đây công nghệ để định vị đối tượng sóng radio RFID(Radio Frequency Identification) )[7],[8],[9] kỹ thuật để nhận dạng cách tự động dựa theo khả nhận lưu trữ tín hiệu từ xa sử dụng hệ thống thẻ thông minh (Smart Card) Kỹ thuật định vị RFID hệ thống không dây cho phép thiết bị đọc liệu ghi chip nhớ mà không thực tiếp xúc với thiết bị khoảng cách xa, không yêu cầu hai thiết bị phải nhìn thấy Đây phương pháp để truyền nhận thông tin từ điểm đến điểm khác Ví dụ dạng RFID đơn giản hay sử dụng hệ thống RFID bị động nguyên tắc làm việc sau: đọc RFID truyền tín hiệu vô tuyến qua antenna tới chip mà đọc cần đọc thông tin Bộ đọc RFID chờ nhận thông tin từ chip cần đọc gửi thông tin đến hệ thống sử lý để phân tích thông tin nhận Các chip cần đọc không cần tiếp xúc với thiết bị đọc, hoạt động phương pháp tận dụng nguồn lượng nhận từ tín hiệu đọc đọc RFID 1.1.2 Đặc điểm hệ thống RFID với hệ thống nhận dạng định danh (ID- Identification) khác Có nhiều hệ thống nhận dạng ID sử dụng phương thức hoạt động khác sử dụng mã vạch, nhận dạng quang học (OCR- Optical Character Recognition), nhận dạng giọng nói thẻ thông minh (Smart Card),…Mỗi hệ thống có ưu nhược điểm riêng ứng dụng điều kiện cụ thể So với hệ thống nhận dạng ID khác hệ thống RFID có ưu điểm nhược điểm sau)[9],[10],[11]: Bảng 1.1 So sánh hệ thống nhận dạng ID Các thông số Mã vạch OCR Nhận dạng giọng nói Thẻ thông minh RFID Số lượng liệu (byte) Mật độ liệu Khả đọc Tác động môi trường Tác động vỏ bọc Tác động theo chiều vị trí Sự thoái hóa tiếp xúc Chi phí đầu tư Chi phí hoạt động Tốc độ đọc Khoảng cách đọc 1-100 1-100 - 16-64K 16-64K Thấp Tốt Thấp Tốt Cao Tốt Rất cao Tốt Rất cao Tốt Có Có Có Có Không Ảnh hưởng Ảnh hưởng Không ảnh hưởng Không ảnh hưởng Không ảnh hưởng Có Có Không Có Không Có Có Không Có Không Rất thấp Trung bình Rất cao Thấp Trung bình Thấp Thấp Cao Thấp Thấp ≈ giây ≈ > giây giây – 50 cm Dưới 1cm – 50 cm ≈ giây Tiếp xúc trực tiếp ≈ 0,5 giây 0-60 m 1.1.3 Các thành phần hệ thống RFID Các thành phần hệ thống RFID mô tả hình 1.1 Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống RFID Hệ thống RFID bao gồm thành phần: - Thẻ RFID (RFID Tag Transponder) ghi vào ghi với thông tin thẻ nhất, - Các RFID Reader (đầu đọc) để truy vấn đển RFID tag, RFID Reader thông qua anten truyền lệnh đọc lượng tới RFID tag, - Antenna để khuếch đại sóng điện từ dải tần phù hợp truyền đi, - Host computer, máy chủ xử lý thông tin chứa hệ thống phần mềm để quản lý số liệu nhận từ RFID tag 1.1.3.1 Thẻ RFID tag Thẻ RFID thiết bị chứa liệu nhận dạng đối tượng hệ thống RFID, thường bao gồm hệ thống anten chip điện tử hình 1.2 Hình 1.2 Cấu trúc thẻ RFID - Chip điện tử: Đây nơi lưu trữ số thông tin loại thẻ read-only (chỉ đọc), read-write (đọc-ghi được), hay write-once-read-many (chỉ ghi lần) - Antenna thành phần qua trọng thẻ RFID gắn với vi mạch truyền thông tin từ chip điện tử đến RFID Reader [11] Diện tích antenna lớn phạm vi đọc kéo dài[9], [10] Các thẻ RFID phân chia thành số loại dựa việc thẻ RFID có gắn nguồn bên hay không, có số loại sau: - Thụ động (Passive), - Tích cực (Active), - Bán tích cực (Semi-active)/ a Thẻ thụ động Cấu trúc thẻ thụ động mô tả hình 1.3 Hình 1.3 Thẻ RFID kiểu thụ động Thẻ RFID thụ động bao gồm hệ thống anten vi mạch thiết kế vật liệu đặc biệt[13] • Vi mạch thông thường gồm có: - Bộ chỉnh lưu : để chuyển nguồn xoay chiều từ antenna thành nguồn chiều đồng thời cung cấp nguồn điện đến thành phần hoạt động khác vi mạch - Thiết bị tách xung (Clock extractor): Nhiệm vụ thiết bị tách lấy tín xung điều khiển RFID Reader nhận từ anten - Bộ điều chế (Modulator): Chức điều chế trộn tín hiệu trả lời vào sóng mang truyền RFID Reader - Bộ xử lý logic (Logic unit): Xử lý thông tin nhận từ RFID Reader đưa đáp ứng phù hợp - Bộ nhớ (Memory): Đây nơi lưu trữ liệu thẻ RFID Bộ nhớ thường chia thành phân đoạn (block) Một block nhớ thẻ RFID chứa nhiều loại liệu mang thông tin khác nhau, ví dụ liệu nhận dạng đối tượng được, bit kiểm soát lỗi • Thành phần Antenna [8],[9] Antenna thẻ dùng để lấy nguồn lượng từ RFID Reader Antenna nối tới vi mạch Có thể sử dụng nhiều loại antenna, thông dụng antenne UHF, chiều dài antenna định tới bước sóng hoạt động thẻ Antenna cấu tạo dây dẫn điện hở đầu Chiều dài antenna nửa bước sóng tần số hoạt động thẻ RFID Chiều dài antenna thẻ lớn nhiều so với vi mạch kích thước định tới kích cỡ vật lý thẻ Một antenna thiết kế theo số yếu tố sau đây: - Khoảng cách đọc từ thẻ tới RFID Reader - Hướng thẻ so với RFID Reader - Vận tốc đáp ứng Những điểm mà kết nối vi mạch antenna kết nối yếu thẻ Nếu có xuất điểm nối hỏng coi thẻ không làm việc làm hiệu suất giảm đáng kể Hiện nay, antenna xây dựng dây kim loại mỏng nhiên thẻ RFID tương lai in lên nhãn thẻ, hay hộp sản phẩm việc sử dụng loại mực đặc biệt có khả dẫn điện Loại thẻ thụ động thiết kế nguồn cung cấp bên nên phải sử dụng nguồn lượng nhận từ RFID Reader để cung cấp cho chip điện tử hoạt động.Thẻ thụ động có cấu trúc đơn giản không chứa thành phần động thẻ thụ động có tuổi thọ cao chịu điều kiện khắc nghiệt Đối với loại thẻ thụ động, cần thẻ RFID Reader truyền thông với bắt buộc RFID Reader phải truyền lệnh truy vấn đến cho thẻ Chính bắt buộc cần phải có RFID Reader để thẻ RFID truyền thông tin tới RFID Reader Thẻ thụ động cho phép đọc khoảng cách gần từ 11cm trường gần (theo tiêu chuẩn ISO 14443) đến 10m trường xa (theo ISO 18000-6), kéo dài đến 183m kết hợp với anten chủ động.Thẻ thụ động có kích thước nhỏ giá thành rẻ Các thẻ thụ động giao tiếp dải tần số thấp (low), cao (high), cao (ultrahigh), vi sóng(microwave) b Thẻ RFID tích cực [13] Thẻ tích cực có chứa nguồn điện bên (một pin, nguồn từ pin mặt trời) thành phần điện tử để thực nhiệm vụ đặc thù Thẻ RFID tích cực sử dụng nguồn bên để truyền tải liệu với FFID Reader Chính không cần sử dụng nguồn lượng lấy từ RFID Reader Phần điện tử bên bao gồm vi mạch, cảm biến cổng vào/ra cấp nguồn cho hoạt động nguồn điện bên thẻ hình 1.4 dạng thẻ RFID tích cực Hình 1.4 Thẻ RFID tích cực Đối với loại thẻ tích cực, trình giao tiếp thẻ RFID Reader, thẻ RFID truyền trước, sau đến RFID Reader Vì RFID Reader không cần thiết truyền liệu thẻ tích cực có khả phát liệu cho vùng xung quanh RFID Reader Thẻ RFID tích cực gồm thành phần sau: - Vi mạch: Kích thước khả xử lý vi mạch thường lớn có có nguồn cấp có công suất lớn - Antenna: thẻ RFID tích cực tương tự thẻ thụ động - Nguồn cung cấp bên Tất thẻ RFID tích cực có nguồn bên để cấp phần cho điện tử bên truyền liệu Nếu sử dụng pin thẻ RFID tích cực có tuổi thọ từ - năm Một yếu tố để định tới thời gian tồn pin tốc độ truyền tải liệu thẻ tích cực Nếu tốc độ truyền cao khoảng cách truyền xa tuổi thọ pin thấp cấp nhiều lượng cho trình truyền - Phần điện tử bên cho phép thẻ RFID hoạt động độc lập cho phép thực nhiệm vụ tính toán hay hiển thị cảm biến, v.v… Thành phần thẻ RFID điều khiển phép lựa chọn kết nối tới cảm biến đặt bên Vì thẻ RFID tích cực thực nhiều nhiệm vụ khác nhau, phụ thuộc vào loại cảm biến gắn vào c Thẻ RFID bán thụ động [13] Thẻ RFID bán tích cực có nguồn bên trong.Nguồn cung cấp lượng cho thẻ tích cực hoạt động Tuy nhiên trình truyền diễn ra, thẻ RFID bán tích cực lại sử dụng nguồn lấy từ RFID Reader Thẻ RFID bán tích cực gọi loại thẻ có pin hỗ trợ (Battery assisted tag) Hình 1.5 Thẻ RFID bán thụ động Trên hình 1.5 mô tải loại thẻ RFID bán thụ động Đối với loại thẻ bán thụ động này, truyền thẻ RFID RFID Reader RFID Reader luôn truyền trước đến thẻ Vì không cần thời gian để tiếp lượng cho thẻ RFID bán tích cực, nên thời gian thẻ thụ động nằm phạm vi đọc RFID Reader cần Vì đối tượng gắn thẻ di chuyển với tốc độ cao, liệu thẻ đọc hết sử dụng loại thẻ RFID bán tích cực Thẻ RFID bán tích cực cho phép đọc tốt bị gắn vào vật liệu cản sóng điện từ (RF-Opaque RF-Absorbent) Phạm vi đọc thẻ RFID bán tích cực đạt đến 30.5m 1.1.3.2 Bộ đọc thẻ RFID (RFID Reader) Một RFID Reader điển hình chứa mô đun thu mô đun nhận sóng điện từ kết nối tới antenna để giao tiếp với thẻ RFID Ngoài RFID Reader gắn thêm mô đun truyền thông (RS232, RS485…)[4] để giao tiếp với máy tính [2] thiết bị cần thông tin từ thẻ RFID Reader RFID thiết bị có khả đọc ghi liệu lên thẻ RFID tương thích Quá trình ghi liệu người dùng lên thẻ gọi trình tạo thẻ Một thiết bị RFID Reader có cấu trúc điển hình 1.6 đây: Hình 1.6 Cấu trúc RFID Reader Các thành phần RFID Reader bao gồm: - Bộ phát (Transmitter): Bộ phát RFID Reader truyền sóng điện từ điều chế xung chứa mã lệnh đọc qua antenna đến thẻ RFID nằm phạm vi đọc cho phép - Bộ nhận (Receiver): Bộ nhận có nhiệm vụ nhận tín hiệu hồi đáp từ thẻ RFID, sau tách lấy tín hiệu hồi đáp chuyển tới xử lý - Bộ xử lý (Microprocessor): Bộ xử lý thông thường sử dụng vi điều khiển có nhiệm vụ tạo giao thức truyền thông cho RFID Reader để truyền thông với thẻ RFID tương thích Ngoài xử lý thực giải mã tín hiệu nhận kiểm tra lỗi truyền thông - Bộ nhớ (Memory): Bộ nhớ dùng để lưu trữ liệu RFID Reader tham số để cấu hình RFID Reader lưu trữ số lần đọc thẻ Vì xảy việc kết nối RFID Reader hệ thống điều khiển bị hỏng tất liệu mà thẻ RFID đọc không bị - Kênh vào/ra (In/Out channel): thông thường RFID Reader thường nối tới cảm biến, thiết bị hiển thị,…Các thiết bị yêu cầu xử lý tùy thuộc vào điều kiện cụ thể RFID Reader bật suốt gây lãng phí lượng Kênh vào/ra cung cấp phương thức để chế bật/tắt RFID Reader tùy vào kiện xảy bên Có số cảm biến : cảm biến ánh sáng chuyển động để phát lệnh đọc thẻ xuất đối tượng khu vực cảm biến - Mạch truyền thông (Comm Interface) Đây thành phần cung cấp lệnh đến RFID Reader, cho phép RFID Reader tương tác với đối tượng bên qua mạch điều khiển, để truyền nhận lệnh từ thành phần bên 1.1.4 Cơ chế giao tiếp thẻ RFID RFID Reader Tùy thuộc vào loại thẻ, việc truyền liệu RFID Reader thẻ RFID hai phương pháp sau đây: - Modulated backscatter - Kiểu phát chủ động (transmitter type) 1.1.4.1 Kiểu truyền Modulated backscatter Việc truyền modulated backscatter [11] áp dụng cho thẻ thụ động bán tích cực hình 1.7 Trong kiểu truyền thông này, RFID Reader gửi liên tục tín hiệu RF (Radio Frequency) gồm có nguồn xoay chiều cấp cho thẻ RFID tín hiệu xung mã hóa lệnh tới thẻ RFID Nhờ việc có kết nối mà antenna thẻ cung cấp nguồn cho vi mạch Vi mạch cần điện áp khoảng 1.2V từ RFID Reader để cấp nguồn cho hoạt động đọc Còn hoạt động ghi vi mạch cần nguồn cao khoảng 2.2V Khi vi mạch đáp ứng lại RFID Reader tạo sóng 10 Hình 3.12 Giao diện chương trình Visual Studio Muốn viết mã lệnh cho đối tượng ta nháy đôi vào đối tượng phép chương trình khai báo hàm số cho đối tượng Một cửa sổ khác lên, không gian viết chương trình cho đối tượng với tên hàm khai báo sẵn, thành phần không thuộc hàm xem đối tượng toàn cục Hình 3.13 Giao diện không gian lệnh Visual Studio 3.3 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CHƯƠNG TRÌNH 3.3.1 Lưu đồ thuật toán cho vi điều khiển Lưu đồ thuật toán chương trình cho vi điều khiển mô tả hình 3.14 a Chương trình bắt đầu việc khởi tạo phần truyền thông khởi tạo thông số làm việc cho vi mạch MFRC 522 Truyền thông bao gồm việc đặt tốc độ cho cổng USART 9600 bit/s để truyền thông với máy tính, kiểu truyền không đồng bit liệu, bit start, bit stop không sử dụng bit parity Các ghi điều khiển cổng USART ATMEGA theo tài liệu kỹ thuật nhà sản xuất phải đặt là: • UCSRB=0x98 : Đặt chế độ truyền • UCSRC=0x86; • UBRRL=0x33: Đặt tốc độ truyền 9600 bit/s 43 Vi điều khiển ATMEGA giao tiếp với MFRC522 qua giao diện SPI sử dụng chân SS, SCK, MOSI MISO Khi giao tiếp với MFRC522 vi điều khiển đóng vai trò master chân vi điều khiển cần cấu hình để phù hợp với chiều liệu Các chân MFRC522 nối tới vi điều khiển bảng 3.5 Bảng 3.5 Kết nối vi điều khiển tới MFRC522 Chân MFRC522 MFRC522_SS MFRC522_SCK MFRC522_MOSI MFRC522_MISO Chân ATMEGA PORTD.0 PORTD.1 PORTD.2 PORTD.3 Trạng thái chân ATMEGA Đầu Đầu Đầu Đầu vào Giá trị đặt cho ghi ATMEGA PORTD=0x00; DDRD=0xF7; Sau khơi tạo truyền thông, chương trình khởi tạo chế độ làm việc cho vi mạch MFRC522 Các chế độ MFRC522 thay đổi cách ghi giá trị phù hợp vào ghi điều khiển nằm bên vi mạch Thuật toán khởi tạo cho MFRC522 mô tả hinh 3.14b Thuật toán bắt đầu việc thực reset MFRC522, việc reset giúp cho vi mạch hoạt động xác với mong muốn ta vừa cấp nguồn, giá trị ghi điều khiển khởi tạo cách ngẫu nhiên làm sai lệch chế độ hoạt động vi mạch Việc reset MFRC 522 thực cách "hạ" chân Reset MFRC522 xuống mức logic "0" khoảng 1us sau "kéo" chân Reset MFRC522 lên mức cao • MFRC522_RST=0; • delay_us(1); • MFRC522_RST=1; Kết thúc Reset, MFRC522 thực thi lệnh gửi đến Chúng ta cần kích hoạt anten MFRC522, mặc định sau reset MFRC522 ngắt nguồn cấp cho anten vào chế độ chờ Để giao tiếp với thẻ RFID cần kích hoạt lại anten Để kích hoạt anten MFRC522 sử dụng ghi TxControlReg có địa 14H Các bit ghi mô tả bảng 3.6 Bit có trọng số cao bit bit có trọng số nhỏ bit Bảng 3.6 Thanh ghi điều khiển truyền thông 44 Bit Kí hiệu InvTx2RF On InvTx1RF On InvTx2RF Off InvTx1RF Off Tx2CW Reserved Tx2RF En Chức bit ghi TxControlReg cho bảng 3.7 Bắt đầu Khởi tạo Gửi yêu cầu đến thẻ RFID Lấy ID thẻ RFID Chọn thẻ RFID Xác thực thẻ RFID Ðọc thẻ RFID Truyền thông Thoát chương trình Kết thúc Ðáp ứng thẻ ? Có Không Không Có Bắt đầu MFRC522_Reset 45 Tx1RF En MFRC522_AntennaOff MFRC522_AntennaOn delay_ms(2000) Kết thúc a Chương trình b Chương trình khởi tạo MFRC522 Hình 3.14 Lưu đồ thuật toán Trong ghi TxControlReg cần quan tâm đến bit bit để điều khiển anten Đây bit cho phép điều khiển nguồn tạo sóng mang phát phát Để cho phép tạo sóng mang hai bit phải đặt lên mức "1" logic Bảng 3.7 Chức bit ghi TxControlReg Bit Kí hiệu InvTx2RFOn Giá trị InvTx1RFOn InvTx2RFOff InvTx1RFOff Tx2CW 1 Reserved Tx2RFEn Tx1RFEn 1 Chức Đầu đảo tin hiệu chân TX2 TX2 cho phép Đầu đảo tin hiệu chân TX1 TX1 cho phép Đầu đảo tin hiệu chân TX2 TX2 bị ngắt Đầu đảo tin hiệu chân TX1 TX1 bị ngắt Gửi liên tục giá sóng 13.56MHz chưa điều chế đến chân TX2 Cho phép điều chế sóng mang Chưa sử dụng Cấp nguồn cho tạo sóng mang chân TX2 Cấp nguồn cho tạo sóng mang chân TX1 Để thực việc đặt bit Tx1RFEn Tx2RFEn lên mức "1" ta sử dụng lệnh ngôn ngữ C sau: MFRC522_SetBitMask(TX_CONTROL_REGISTER, 0x03), lệnh đặt hai bit cuối ghi TxControlReg lên mức "1" phép sóng điều chế tới anten, sau chờ khoảng thời gian (khoảng giây) để hệ thống ổn định tiến hành gửi yêu cầu đọc thẻ RFID Một yêu cầu đọc thẻ cầu đọc thẻ ngôn ngữ C thực lệnh: 46 MFRC522_ComMFRC522(MFRC522_TRANSCEIVE,Buffer,1,Buffer,&Length); Trong MFRC522_TRANSCEIVE ghi chứa bit điều khiển (thanh ghi hỗn hợp) Bảng 3.8 Thanh ghi TRANSCEIVE Bit Kí hiệu Truy cập TStopNow Ghi TStopNow Ghi Reserved RxLastBit [2:0] Đọc Các bit 6,7 dành cho điều khiển Timer, bit 3,4,5 chưa sử dụng Ba bit cuối để báo liệu nhận có hợp lê hay không Bảng 3.9 Chức bit ghi TRANSCEIVE Bit Kí hiệu TStopNow TStartNow 3, 4, reserved 0, 1, RxLastBits[2:0] Mô tả Dừng timer Bắt đầu timer Dự phòng tương lai Chỉ số bit hợp lệ byte nhận cuối Nếu giá trị 000b toàn byte hợp lệ Nếu tất bit nhận bit thẻ hợp lệ thực thao tác đọc ID thẻ Để phát xung đột bit xảy có nhiều thẻ RFID phạm vi đọc ta cần phải xóa bit ValueAfterColl trước gửi lệnh đọc ID, bit ValueAfterColl nằm ghi CollReg có địa 0EH Bảng 3.10 Thanh ghi CollReg Bit Kí hiệu Truy cập ValueAfterColl Đọc/ghi reserved - CollPosNotValid Đọc CollPos[4:0] Đọc Bảng 3.11 Chức bit ghi CollReg Bit Kí hiệu ValueAfterColl reserved CollPosNotValid CollPos[4:0] - Giá trị Mô tả Tất các bit nhận bị xóa sau xảy xung đột, không xảy xung đột bit đặt logic Bit sử dụng để loại bỏ xung đột tốc tốc độ 106kBd Bit dự phòng tương lai Không có xung đột khoảng xung đột nằm khoảng CollPos[4:0], bit phải đặt để bit CollPos[4:0] có hiệu lực Chỉ vị trí xung đột phát khung nhận Những bit có hiệu lực bit 47 00h 01h 08h CollPosNotValid đặt Ví dụ bên Xung đột bit thứ 32 Xung đột bit Xung đột bit thứ Thanh ghi CollReg ghi xử lý xung đột bit, bit cần quan tâm bit số ghi Bit số tự động đặt lên xảy xung đột, bit cần xóa trước gửi yêu cầu đọc ID lệnh MFRC522_ClearBitMask(COLLISION_REGISTER,0x80), sau thực lệnh MFRC522_ComMFRC522(MFRC522_TRANSCEIVE,Buffer,2,Buffer,&Length), lệnh trả byte ID thẻ RFID vào đệm Buffer Nếu thẻ hợp lệ, ta thu ID tương ứng, ID sử dụng để lựa chọn giao tiếp với thẻ thực trình đọc thẻ Sau có liệu ID thẻ, liệu gửi lên máy tính qua cổng UART Do liệu từ máy tính gửi xuống hai module cho lên để phân biệt liệu dành cho module ta phải xây dựng khung tin hình 3.15 Byte địa (1 byte) Dữ liệu (3 byte) Bắt đầu (1 byte) Kết thúc (1 byte) Hình 3.15 Cấu trức tin truyền thông với máy tính Khung truyền thông bao gồm byte bắt đầu, byte đặc biệt để phân tách khung truyền, kết thúc khung byte, phần liệu byte bắt đầu byte kết thúc phần liệu Byte bắt đầu byte kết thúc không trùng với phần liệu Dữ liệu bao gồm byte địa chỉ, trạm cửa vào có địa 01h trạm cửa có địa 02h Khi PC gửi liệu xuống module #1 (hình 3.9), liệu có byte khởi đầu 01h module #1 sử dụng byte liệu 48 sau byte địa chỉ, địa khác 01h module #1 chuyển tiếp liệu đến module #2 Tương tự cần gửi liệu lên PC, hai module sử dụng cấu trúc hình 3.15 Khi nhận liệu PC vào byte địa để biết liệu nhận module Ba byte liệu trao đổi máy tính module byte địa thẻ RFID Tại cửa vào, module #1 nhận mã ID thẻ RFID gửi lên máy tính, máy tính ghi nhận xe vào bãi có mã ID Khi xe ra, module #2 đọc ID thẻ gửi lên máy tính, máy tính so sánh với ID lưu ghi nhận xe khỏi bãi 3.3.2 Chương trình máy tính Chương trình máy tính xây dựng phần mềm Visual Studio, ưu điểm chương trình xây dựng giao diện trực quan cách kéo thả công cụ, việc viết mã trở lên dẽ dàng nhờ tính gợi ý tự hoàn thiện lệnh Hình ảnh giao diện mô tả hình 3.16 49 Hình 3.16 Giao diện chương trình giám sát máy tính Giao diện chương trình xây dựng theo kiểu Tab, gồm Tab Tab dùng để lý giao diện Tab để quản lý xe Với phần giao diện chính, bên bao gồm PictureBox để chứa hình ảnh minh họa cho bãi đỗ xe với đầu vào, đầu vị trí đỗ Thông tin trạng thái bãi đỗ (trống hay đầy) hiển thị góc trái sử dụng Label, thông tin lớn cho phép người sử dụng kiểm soát thông tin bãi đỗ nhanh hơn, thông tin thời gian thể bên góc phải để tiện quan sát Phần bên giao diện bảng điều khiển hiển thị chi tiết tổng số xe bãi chứa, số xe có bãi số chỗ trống Ở khu vực bảng điều khiển phần hiển thị thông tin ID xe đến, xe thời điểm gần Khi có xe vào, chương trình ghi nhận hiển thị thông tin thời gian đến Khi có xe ra, thông tin thời gian vào bãi, thời gian xuất bãi hiển thị bên phải bảng điều khiển TexBox Các nút điều khiển chương trình sử dụng Command Button, gồm nút thoát chương trình, nút kết nối ngắt kết nối với module #1 module #2 Trong trường hợp máy tính có nhiều cổng kết nối, chương trình cho phép lựa chọn số hiệu cổng kết nối ComboBox bên cạnh nút kết nối Khi bắt đầu chương trình, người vận hành lựa chọn cổng kết nối sau ấn vào nút ấn Kết nối, cổng kết nối tồn chương trình hoạt động Nếu muốn dừng chương trình để kiểm tra sửa chữa ấn vào nút Ngắt kết nối, muốn thoát hẳn chương trình ấn vào nút Thoát Để truyền thông với module thiết kế ta sử dụng cổng RS232 hay thường kí hiệu cổng COMx (với x số hiệu cổng x=1,2,3, ) Trong Visual Studio tích hợp sẵn đối tượng giao tiếp với cổng COM giúp cho việc giao tiếp trở lên dẽ dàng đối tượng SerialPort Khi cần giao tiếp với cổng COM việc kéo đối tượng SerialPort từ công cụ (như hình 3.17) viết mã 50 Hình 3.17 Sử dụng đối tượng SerialPort Sau lấy SerialPort ra, cần khai báo số hiệu cổng tốc độ truyền cửa sổ Properties (hình 3.18) Các đối tượng cần quan tâm cửa sổ Properties là: • Baudrate: Tốc độ truyền tính số bit truyền giây Do cổng COM sử dụng kiểu truyền thông không đồng thông số tốc độ cần đặt cho hai bên truyền bên nhận tốc độ truyền nhận phải truyền thông • DataBits: Đây tham số quy định số bit liệu truyền khung Cổng UART có khả truyền bit bit Trong trường hợp cài đặt truyền bit • Parity: Đây bit kiểm tra chẵn lẻ, bit thêm vào bit liệu để phát lỗi phát sinh trình truyền Trong chương trình khoảng cách truyền ngắn tốc độ thấp lên ta không sử dụng bit này, đặt None (không sử dụng) • PortName: Số hiệu cổng cần giao tiếp Tại thời điểm có chương trình phép truy cập đến cổng COM cụ thể, chương trình cần đặt số hiệu cổng cho chương trình biết 51 Hình 3.18 Cài đặt truyền thông Sau cài đặt thông số cho cổng COM, ta cần viết đọa mã để truyền liệu Để truyền nhận byte ta sử dụng lệnh: • serialPort1.WriteLine(Byte): Gửi byte qua cổng COM Trong Byte liệu dạng bit cần truyền SerialPort1 tên đối tương SerialPort Khi gọi lệnh này, chương trình chèn thêm bit Start bit Stop sau gửi bit cổng COM theo tốc độ đặt sẵn với bit LSB gửi trước • Byte= serialPort1.ReadLine(): Đọc byte từ cổng COM Trong Byte biến chứa liệu nhận có độ dài byte Sử dụng lệnh truyền byte ta thực việc truyền tin gồm nhiều byte cách sử dung nhiều lệnh truyền Phần thức hai chương trình giao diện phần quản lý xe ra/vào bãi xe Tab quản lý xe có giao diện hình 3.19 52 Hình 3.19 Giao diện phần quản lý xe Phần lý xe hiển thị thông tin chi tiết 20 xe gần bao gồm: ID xe, thười gian đến, thời gian thời gian lưu lại bãi Muốn hiển thị xe cũ hơn, ta sử dụng nút Cũ để hiển thị từ xe thứ 21 đến xe 40 xe cũ mà chương trình lưu Để quay lại ấn vào nút Mới 3.4 THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH Mô hình thử nghiệm sử dụng công nghệ RFID cho giám sát số lương xe vào bãi xe xây dựng hình 3.19 53 Hình 3.19 Mô hình giám sát vào/ra cho bãi đỗ xe Các thành phần mô hình hai module dùng để giao tiếp với thẻ RFID, hai module điều khiển truyền thông gắn với hai module RFID Chức module điều khiển gửi lệnh thực thi xuống module RFID đồng thời nhận giá trị ID thẻ (nếu có thẻ phạm vi giao tiếp module RFID), đóng gói giá trị ID thành tin gửi lên máy tính Ngoài mô hình sử dụng chuyển đổi từ cổng USB (Universal Serial Bus) sang cổng RS232, lý phần lớn máy tính không trang bị cổng RS232 nữa, nhiên cổng USB máy có thuận tiện thử nghiệm, ưu điểm sử dụng chuyển đổi USB thành RS232 cấp nguồn 5V trực tiếp cho module mà không cần thêm nguồn phụ Thẻ RFID gắn lên xe mô hình (hình 3.20), xe qua module RFID #1 #2 ID thẻ ghi nhận gửi lên máy tính ID thẻ sử dụng để làm mã nhận dạng cho x era vào thẻ ID sản xuất gán số ID khác dài xe khác có mã nhận dạng 54 Hình 3.20 Thẻ RFID gắn với xe Phần mềm máy tính nhận liệu qua cổng RS232 hiển thị lên giao diện hình 3.21 Hình 3.21 Giao diện giám sát xe vào 55 Trong phần giao diện giám sát, thông số trạng thái bãi, số xe bãi, ID xe vừa thời gian xe lưu lại bãi hiển thị Các giá trị cập nhật vào sở liệu chương trình hiển thị lên bảng hình 3.23 Hình 3.23 Giao diện quản lý xe vào Trong phần quản lý xe vào ra, xe khỏi bãi lưu lại hiển thị thời gian đến, thời gian thời gian lưu bãi Các xe chưa khỏi bãi hiển thị thời gian vào ID tương ứng Mã ID xe chuỗi số dài byte tương ứng với 30 bit, khả mã hóa ID sử dụng làm mã nhận dạng 230 sấp xỉ tỉ tổ hợp khả trùng ID thấp, đảm bảo tính an toàn sử dụng ID để mã hóa xe 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn trình bày vấn đề liên quan đến công nghệ sử dụng thẻ RFID gồm nguyên lý, dạng thẻ RFID, giao thức truyền thông thẻ RFID Bên cạnh luận văn trình bày cách chi tiết cấu trúc chương trình cho mô hình giám sát bãi đỗ xe tự động Mô hình hoạt động tốt với chức phát xe vào, xe lưu lại thời gian xe vào bãi, thể tính đắn lý thuyết nghiên cứu Đề tài sở để phát triển thành hệ thống bãi đỗ thông minh thực tế Kiến nghị Luận văn dừng lại mức tìm hiểu nguyên lý chung công nghệ RFID đồng thời xây dựng mô hình để phục vụ cho việc nghiên cứu lý thuyết Phần mô hình dừng lại chức với mục đích giao tiếp với thẻ RFID, chưa thể ứng dụng thực tế Các tính bảo mật lưu trữ hình ảnh chưa thực Ngoài mô hình khoảng cách phát cho phép đọc thẻ phải nhỏ 6cm, khoảng cách chưa phù hợp thực tế mô hình sử dụng anten dạng thụ động giá rẻ, có khoảng cách gần Điều cải thiện cách sử dụng anten tích cực có kích thước lớn Do hướng phát triển đề tài Xây dựng hoàn chỉnh hệ thống giám sát hoàn thiện với hệ thống camera để lưu trữ hình ảnh lưu trữ liệu lên máy chủ để phục vụ cho mục đích giám sát từ xa 57 ... GIẢI PHÁP QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RFID 2.1 NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ PHAM VI ỨNG DỤNG KHI SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RFID 2.1.1 Ưu điểm RFID Với ưu điểm quan trọng việc áp dụng công nghệ RFID không cần... LÝ XE TẠI BÃI ĐỖ TRONG THỰC TẾ 2.2.1 Nguyên lý hoạt động Hệ thống ứng dụng việc kiểm soát số lượng xe ra/vào bãi đỗ xe, hệ thống kiểm soát thời gian xe bãi, số lượng chỗ trống lại Khi xe vào bãi. .. hình bãi đỗ xe tự động Thời gian ,mà xe vào bắt đầu tính quẹt thẻ lấy làm sở để tính toán cho thời gian đỗ xe Trên hình 2.6 mô tả trình kiểm tra đầu vào bãi đỗ Khi lái xe lấy xe đưa thẻ RFID cho