Thiết kế và chế tạo hệ thống đóng mở cửa tự động sử dụng công nghệ RFID

Sau đây em xin tìm hiểu và khảo sát các đặc tính của công nghệ nhận dạng bằng sóng vô tuyến RFID cũng như thiết kế một ứng dụng thực tế là “Thiết kế và chế tạo hệ thống đóng mở cửa tự độ

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện Đồ án, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Cô giáo Thạc sĩ Nguyễn Thị Thu Hiền người đã hết lòng hướng dẫn và ủng hộ tinh thần cho em trong thời gian thực hiện đồ án, luôn chỉ dẫn tận tình, giúp em thực hiện có được hướng đi đúng đắn nhất Em xin chân thành cảm ơn Cô và tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô

Em cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, cô giáo trong Khoa Công nghệ Tự động hóa – Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông đã dạy bảo, truyền đạt lại kiến thức cho em trong suốt 5 năm học đại học, để em có được những kiến thức như ngày hôm nay và từ những kiến thức nền tảng đó, em hoàn thiện đồ án được tốt hơn

Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã nhiệt tình giúp đỡ rất nhiều về tài liệu cũng như những kiến thức để em hoàn thành tốt đồ án này

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2016

Sinh viên

La Thị Luyến

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan toàn bộ nội dung của báo cáo này là do em tự tìm hiểu, nghiên cứu dưới sự định hướng của Cô giáo hướng dẫn Nội dung báo cáo này không sao chép và vi phạm bản quyền từ bất kỳ công trình nghiên cứu nào

Nếu những lời cam đoan trên không đúng, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước pháp luật

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2016

Sinh viên

La Thị Luyến

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

LỜI CAM ĐOAN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 7

LỜI NÓI ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 9

1.1 Sơ lược về các hệ thống nhận dạng tự động 9

1.1.1 Hệ thống mã vạch ( Barcode System) 9

1.1.2 Nhận dạng ký tự quang học (tiếng Anh: Optical Character Recognition, viết tắt là OCR) 9

1.1.3 Phương thức sinh trắc học ( Biometric procedures) 10

1.1.4 Thẻ thông minh ( Smart Card) 11

1.1.5 Hệ thống RFID 11

1.2 Tình hình trong nước và ngoài nước 11

1.2.1 Tình hình trong nước 11

1.2.2 Tình hình ngoài nước 13

1.3 Tính cấp thiết của đề tài 13

1.3.1 Mục tiêu của đề tài 14

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15

2.1 Khái niệm công nghệ RFID 15

2.2 Thành phần của một hệ thống RFID 15

2.3 Thẻ RFID (Tag) 16

2.3.1 Dung lượng của thẻ RFID 16

2.3.2 Các thành phần cơ bản của một thẻ RFID 16

2.3.3 Hình dạng và kích thước thẻ 17

2.3.4 Tần số hoạt động 18

2.4 Đầu đọc (READER) 23

2.4.1 Các thành phần vật lý của một Reader RFID 24

2.4.2 Phân loại READER 26

2.5 Phương thức làm việc của RFID 27

2.5.1 Modulated backscatter 28

2.5.2 Kiểu máy phát 29

2.6 Các ứng dụng RFID 29

2.7 Ưu, nhược điểm của hệ thống RFID 30

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN 32

3.1 Yêu cầu bài toán 32

3.2 Giải pháp thiết kế 32

3.2.1 Sơ đồ khối 32

3.2.2 Phân tích chức năng các khối 32

3.2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 33

3.3 Lựa chọn linh kiện 34

3.3.1 Khối MCU 34

3.3.2 Linh kiện khối hiển thị - Màn hình LCD 38

3.3.3 Module RFID RC522 42

3.3.4 Khối ma Trận Phím 4x4 (Keypad 4x4 SMD) 44

3.3.5 Một số linh kiện khác 44

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH 49

4.1 Thiết kế phần cứng 49

4.1.1 Sơ đồ nguyên lý 49

4.2.2 Sơ đồ mạch in 51

4.2 Thiết kế phần mềm 52

4.2.1 Lưu đồ thuật toán 52

4.3 Một số hình ảnh của sản phẩm 53

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

PHỤ LỤC 57

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Hệ thống RFID 15

Hình 2.2 Sơ đồ khối chip CPU trong thẻ RFID 17

Hình 2.3 Một số hình dạng của thẻ RFID 18

Hình 2.4 Thẻ thụ động 19

Hình 2.5 Thẻ tích cực 20

Hình 2.6 Thẻ bán tích cực 21

Hình 2.7 Vai trò của đầu đọc RFID theo nguyên lí chủ tớ 24

Hình 2.8 Các thành phần của một Reader 24

Hình 2.9 Cơ chế truyền ở trường gần, trường xa giữa thẻ và reader 28

Hình 2.10 Cơ chế truyền thông Modulation Backscatter của thẻ thụ động 28

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống đóng mở cửa tự động dùng thẻ từ 32

Hình 3.2 Arduino UNO 35

Hình 3.3 Màn hình LCD 16x2 38

Hình 3.4 Module RFID-RC522 42

Hình 3.5 Chân kết nối RC522 43

Hình 3.6 Ma trận phím 44

Hình 3.7 Động cơ bước 44

Hình 3.8 Thạch anh 45

Hình 3.9 Modul ULN2003 47

Hình 3.10 LED 47

Hình 3.11 Hình ảnh điện trở 48

Hình 3.12 Kí hiệu trên các sơ đồ nguyên lý 48

Hình 3.13 Modul I2C 48

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý 49

Hình 4.2 Khối nguồn .50

Hình 4.3 Khối MCU 50

Hình 4.4 Khối on/off 50

Hình 4.5 Khối hiển thị 50

Hình 4.6 Khối bàn phím 51

Hình 4.7 Khối RFID 51

Hình 4.8 Sơ đồ mạch in 51

Hình 4.9 Hình ảnh của sản phẩm khi khởi động 53

Hình 4.10 Hiển thị dòng chữ “Nhập password” 53

Hình 4.11 Hiển thị dòng chữ “Mời vào” 54

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Khoảng tần số RFID .18

Bảng 2.2 Khoảng đọc của tần số 19

Bảng 3.1 Đặc điểm kỹ thuật Arduino Uno R3 36

Bảng 3.2 Mô tả về các chân của Màn hình LCD 16x2 39

Bảng 3.3 Bảng mã lệnh của LCD 41

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật Đặc biệt trong lĩnh vực tự động hóa đã tạo nên một động lực thức đẩy và phát triển các ngành công nghiệp khác nhằm phục vụ và đáp ứng được nhu cầu của con người trong cuộc sống Con người với sự trợ giúp của máy móc, những công cụ thông minh đã không phải trực tiếp làm việc, hay những công việc mà con người không thể làm được với khả năng của minh mà chỉ việc điều khiển chúng hay chúng làm việc hoàn toàn tự động đã mang lại những lợi ích hết sức to lớn, giảm nhẹ và tối ưu hóa công việc Với sự tiến bộ này đã đáp ứng được những nhu cầu của con người trong cuộc sống hiện đại nói chung và trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói riêng

Đối với những sinh viên tự động hóa chúng ta thì việc nghiên cứu, tìm hiểu các đặc tính của công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến RFID có ý nghĩa thực tế hết sức quan trọng Nó không những trang bị cho chúng ta kỹ năng làm việc trong lĩnh vực điều khiển tự động, điện tử mà còn giúp chúng ta theo kịp với sự phát triển của khoa học kĩ thuật ngày nay khi tốt nghiệp ra trường

Sau đây em xin tìm hiểu và khảo sát các đặc tính của công nghệ nhận dạng

bằng sóng vô tuyến RFID cũng như thiết kế một ứng dụng thực tế là “Thiết kế và chế tạo hệ thống đóng mở cửa tự động sử dụng công nghệ RFID” Đây là cơ sở

để thiết kế những hệ thống tự động hóa đơn giản, cũng như phức tạp được ứng dụng rộng rãi trong khoa học và đời sống.Nội dung báo cáo gồm 4 chương được giới thiệu sơ lược sau đây:

- Chương 1: Tổng quan về công nghệ RFID

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Chương 3: Phân tích bài toán

- Chương 4: Thiết kế và thực thi

Do kiến thức còn hạn chế, cộng với thời gian tích lũy chưa nhiều nên báo cáo này không tránh khỏi thiếu sót và một số nội dung chưa được chi tiết, mong các thầy cô giáo góp ý và thông cảm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID

1.1 Sơ lược về các hệ thống nhận dạng tự động

1.1.1 Hệ thống mã vạch ( Barcode System)

Mã vạch (Barcode) theo định nghĩa là phương pháp lưu trữ và truyền tải thông tin bằng một lọai ký hiệu gọi là ký mã vạch (Barcode symbology) Ký mã vạch hay gọi tắt cũng là mã vạch, là 1 ký hiệu tổ hợp các khoảng trắng và vạch thẳng để biểu diễn các mẫu tự, ký hiệu và các con số Sự thay đổi trong độ rộng của vạch và khoảng trắng biểu diễn thông tin số hay chữ số dưới dạng mà máy có thể đọc được

Mã số mã vạch được thu nhận bằng một máy quét mã vạch, là một máy thu nhận hình ảnh của mã vạch in trên các bề mặt và chuyển thông tin chứa trong mã vạch đến máy tính hay các thiết bị cần thông tin này Nó thường có một nguồn sáng kèm theo thấu kính, để hội tụ ánh sáng lên mã vạch, rồi thu ánh sáng phản xạ về một cảm quang chuyển hóa tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện Ngoài ra, nhiều máy quét mã vạch còn có thêm mạch điện tử xử lý tín hiệu thu được từ cảm quang

để chuyển thành tín hiệu phù hợp cho kết nối với máy tính

máy scanner) thành các văn bản tài liệu Bằng phần mềm ORC các máy quét có thể quét trên một trang chữ in, và các ký tự sẽ được biến thành các văn bản theo qui cách tài liệu của chương trình xử lý

Hình 1.2 Nhận dạng kí tự quang học

1.1.3 Phương thức sinh trắc học ( Biometric procedures)

Phương thức sinh trắc học là công nghệ sử dụng những thuộc tính vật lý, đặc điểm sinh học riêng của mỗi cá nhân như vân tay, mống mắt, khuôn mặt để nhận diện

Nhận dạng giọng nói:

Là phương thức được thực hiện bằng cách kiểm tra các đặc trưng của giọng nói của người nói với một mẫu tham khảo có trước, nếu tương ứng thì đáp ứng thực hiện theo yêu cầu của người nói

Nhận dạng dấu vân tay:

Tiến trình này dựa trên sự so sánh mẫu nhú và lớp da trên đầu ngón tay Hệ thống sẽ phân tích dữ liệu từ các mẫu nó đọc đượng và đem so sánh với mẫu tham khảo đã được lưu trữ

Nhận dạng khuôn mặt:

Hệ thống nhận dạng khuôn mặt là một ứng dụng máy tính tự động xác định hoặc nhận dạng một người nào đó từ một bức hình ảnh kỹ thuật số hoặc một khung hình video từ một nguồn video Một trong những cách để thực hiện điều này là so sánh các đặc điểm khuôn mặt chọn trước từ hình ảnh và một cơ sở dữ liệu về khuôn mặt

Nhận dạng tròng mắt:

Công nghệ nhận dạng tròng mắt (Iris Recognition) là phương pháp sử dụng thuật toán hình ảnh để nhận dạng một người nào đó dựa vào cấu trúc phức tạp và

độc nhất của tròng mắt, thậm chí ngay cả khi họ đang đeo kính hoặc sử dụng áp tròng từ một khoảng cách nhất định

1.1.4 Thẻ thông minh ( Smart Card)

Thẻ thông minh là một hệ thống lưu trữ dữ liệu điện tử Nó có kích thước khoảng bằng thẻ tín dụng có thể chứa thông tin và trong hầu hết các trường hợp thì

nó chứa cả một bộ vi xử lý điều khiển nhiều chức năng đáp ứng nhu cầu người sử dụng Không giống như thẻ từ có những sọc từ ngoài mặt thẻ, thẻ thông minh giữ thông tin bên trong nó vì thế mà độ an toàn cao hơn Thẻ thông minh thường được dùng cho những thiết bị cần xác minh chủ quyền của người sử dụng, và nó tạo ra những mã truy cập cho hệ thống bảo an Thẻ thông minh đầu tiên là thẻ thông minh điện thoại trả trước được đưa vào sử dụng năm 1984

Có hai loại thẻ thông minh là : thẻ nhớ và thẻ vi xử lý

- Thẻ nhớ (memory card) thường chỉ gồm một bộ nhớ chỉ đọc (EEPROM) có thể lập trình, xóa được bằng tín hiệu điện

- Thẻ vi xử lý: là thẻ có gắn một bộ vi xử lý, bộ vi xử lý này có kích thước rất nhỏ nhưng có cấu tạo gồm bộ nhớ EEPROM, bộ nhớ chỉ đọc (ROM), bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), CPU Các các chi tiết của nó có vai trò giống như vai trò của các bộ phận tương tự trong một máy tính

1.1.5 Hệ thống RFID

Hệ thống RFID liên hệ rất gần với thẻ thông minh Cũng như trên hệ thống thẻ thông minh, dữ liệu được lưu trữ trên thiết bị mang dữ liệu điện tử là bộ phận phát đáp Tuy nhiên, không giống như thẻ thông minh, năng lượng cung cấp cho thiết bị mang dữ liệu và cho việc trao đổi dữ liệu giữa nó và đầu đọc/phát tín hiệu không dựa trên sự tiếp xúc điện mà thay vào đó là sử dụng từ tính và trường điện từ

1.2 Tình hình trong nước và ngoài nước

1.2.1 Tình hình trong nước

Công nghệ RFID tuy đã được ứng dụng khá lâu và phổ biến ở nhiều nước trên thế giới nhưng đối với Việt Nam thì vẫn còn khá mới mẻ Hiện nay chúng ta đang nắm bắt và triển khai công nghệ mới này để tận dụng các ưu điểm nổi trội của

nó Ở Việt Nam, công nghệ RFID đang trong bước đầu được ứng dụng trong các lĩnh vực: kiểm soát vào-ra, chấm công điện tử, quản lý phương tiện qua trạm thu

phí, kiểm soát bãi đỗ xe tự động Điển hình có công ty TECHPRO Việt Nam, hợp tác cùng Hãng IDTECK – Korea ứng dụng RFID trong chấm công điện tử, kiểm soát thang máy Viện Công nghệ Thông tin đã giới thiệu chào bán các hệ thống ứng dụng RFID như: hệ thống kiểm xoát xâm thực AC200 sử dụng thẻ RFID, khóa điện

tử RFID K400R, hệ thống kiểm soát vô tuyến

Trung tâm công nghệ cao Việt Nam, thuộc Viện điện tử- tin học- tự động hóa đang nghiên cứu thiết kế và xây dựng hệ phần mềm cho hệ thống quản lý tự động bằng thẻ RFID để ứng dụng thu phí cầu đường Tại TP.HCM, công nghệ RFID cũng đang được triển khai ứng dụng trong trạm thu phí Xa lộ Hà Nội

Quản lý nhân sự và chấm công: Khi ra vào công ty công việc nhân viên chỉ cần làm thẻ RFID khi đó dữ liệu của nhân viên sẽ được ghi nhận và lưu trữ trong đầu đọc để chấm công

Hệ thống trông giữ xe: Mô hình bãi giữ xe thông minh sử dụng công nghệ RFID hiện đang được áp dụng phổ biến để đơn giản hóa việc vào ra các bãi đậu xe

như rút ngắn thời gian kiểm tra, tránh được các trường hợp ùn tắc…

Ưu điểm của ứng dụng là tính năng an toàn và thời gian xử lý ngắn Không

lo lắng khi bị mất thẻ xe

Úng dụng RFID trong nuôi trồng thủy sản: Những con chip RFID siêu nhỏ

sẽ được gắn trên từng giai đoạn của sản phẩm nhằm ghi lại các thông số kỹ thuật của quy trình một cánh tự động và được phần mềm chuyên dụng ghi lại kết quả nhằm làm cơ sở đảm bảo truy xuất được sản phẩm trong chuỗi giá trị Khi các doanh nghiệp thủy sản Việt Nam sử dụng hệ thống này, việc xuất khẩu các sản phẩm thủy sản vào các nước có yêu cầu khắt khe về vệ sinh an toàn thực phẩm và hàng rào kỹ thuật sẽ trở lại nên dễ dàng và thuận lợi hơn rất nhiều

Ứng dụng trong sản xuất và xuất khẩu nông sản: Với công nghệ RFID người nông dân có thể biết được thông tin về cây trồng chúng đang cần tưới nước, bón phân, hay kiểm tra sâu bệnh và quan trọng đó là kỹ thuật truy nguyên nguồn gốc hàng hóa

1.2.2 Tình hình ngoài nước

Trên thế giới thì việc phát triển và ứng dụng của công nghệ RFID được ra đời khá lâu và được sử dụng rộng rãi trong một số lĩnh vực trong đời sống Và được tiêu chuẩn hóa bằng các tiêu chuẩn quốc tế

Việc phát triển của công nghệ RFID được đánh dấu một số cột mốc quan trọng như:

Năm 1969, sáng chế đầu tiên liên quan tới công nghệ RFID được Mario Cardullo đăng ký đầu tiên ở Mỹ.Mỹ cũng là quốc gia chiếm đa số các sáng chế

về RFID

Năm 1976-2008 số sáng chế RFID ở Mỹ là 2.822 sáng chế, ở Nhật 244 +Technologies, IBM và Symboy là những công ty dẫn đầu về các sáng chế trong công nghệ RFID

Ứng dụng RFID đầu tiên: Người Đức phát hiện ra rằng nếu phi công của họ khi trở về căn cứ, họ sẽ thay đổi các tín hiệu vô tuyến phản xạ trở lại Phương pháp thô sơ này cảnh báo phi hành đoàn radar trên mặt đất rằng đây là những máy bay Đức và Đồng Minh chứ không phải là máy bay của địch

1.3 Tính cấp thiết của đề tài

Thẻ RFID có kích thước rất nhỏ, dùng để gắn lên vật thể cần quản lý như hàng hóa, người Thẻ RFID chứa các chip silicon và các anten cho phép nhận lệnh

và đáp ứng lại bằng tần số vô tuyến RF từ một đầu đọc RFID Tín hiệu được ghi vào thẻ và được đọc không phụ thuộc vào hướng của thẻ mà chỉ cần thẻ đó nằm trong vùng phủ sóng của thiết bị là được Khi một thẻ RFID tiến đến gần một thiết

bị đọc ghi thẻ, năng lượng sóng điện từ đủ để cung cấp cho thẻ và từ đó quá trình trao đổi dữ liệu giữa thẻ và thiết bị đọc ghi thẻ bắt đầu Trong quá trình này, thiết bị

có thể đọc ghi thông tin trên thẻ, sau khi kết thúc quá trình trao đổi dữ liệu, chiếc thẻ đó được chỉ thị không tiếp nhận thêm thông tin gì nữa cho đến khi được lọt vào vùng phủ sóng tiếp theo

Hệ thống RFID là hệ thống nhận dạng dữ liệu tự động và không dây, cho phép việc đọc và ghi dữ liệu và không cần tiếp xúc trực tiếp với hệ thống Chúng rất hữu ích trong sản xuất và hoạt động được trong những điều kiện môi trường mà kỹ thuật khác không thể làm được

Trên thực tế, RFID được ứng dụng rất nhiều như: kiểm soát sản phẩm nhập xuất, mã số series, nguồn gốc sản phẩm, trong thư viện Dùng các thiết bị RFID làm các thẻ khóa điện tử điều khiển truy nhập thay cho các khóa kim loại như trước đây Điểm thuận lợi của thẻ khóa này khó bị dập ép và dễ dàng hủy bỏ khi bị đánh cắp và thất lạc chúng ta chỉ cần xóa bỏ thẻ từ cơ sở dữ liệu truy nhập hoặc tạo ra báo động khi các thẻ này được sử dụng

Hệ thống đóng mở cửa tự động rất tiện lợi Nó giúp chúng ta rút ngắn thời gian mở cửa, phải thao tác với ổ khóa, Bên cạnh đó, việc nghiên cứu và ứng dụng sản phẩm này trong thực tế còn làm tăng độ bảo mật, an toàn để kiểm soát Đó là sản phẩm công nghê ứng dụng theo tiến độ khoa học nên chắc chắn sẽ thể hiện các tính năng hiện đại phù hợp với thời đại hiện nay

Đóng mở cửa tự động dùng thẻ RFID là sự thay thế một cách thông minh nhất cho các hệ thống khóa cửa thông thường dùng bằng chìa khóa, với sự tiện dụng, nhanh chóng, tính thẩm mỹ cao, an toàn tuyệt đối, đó chính là ưu điểm của công nghệ RFID

1.3.1 Mục tiêu của đề tài

+ Nâng cao năng lực nghiên cứu và tự tìm hiểu tài liệu

+ Tìm hiểu công nghệ RFID

+ Chuyển giao và quảng bá Arduino và công nghệ RFID

+ Thiết kế và chế tạo ra hệ thống mở cửa tự động tiện lợi, có độ bảo mật tốt,

có tính thẩm mỹ cao

+ Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng các hệ thống RFID ngày càng nhiều và mở

ra một thị trường đầy tiềm năng cho các nhà nghiên cứu và sản xuất Tuy nhiên, để đón nhận, vận dụng và phát triển 1 hệ thống mới này, chúng ta cần có sự hiểu biết nhất định về chúng Công nghệ RFID chưa được triển khai rộng rãi ở Việt Nam là

do chi phí còn cao và chưa khai thác được nhiều ứng dụng của công nghệ này Nhận định được những điều đó và thấy được tiềm năng ứng dụng của công nghệ tiên tiến

em làm đề tài: “Thiết kế và chế tạo hệ thống đóng mở cửa tự động sử dụng công nghệ RFID”

Kết luận: Trong chương 1, em đã hiểu được ưu điểm của RFID so với các phương

pháp nhận dạng khác Chi tiết về công nghệ RFID em sẽ trình bày ở chương 2

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Khái niệm công nghệ RFID

Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification- nhận dạng bằng sóng vô tuyến) là một phương pháp nhận dạng tự động dựa trên việc lưu trữ dữ liệu từ xa, sử dụng thiết bị thẻ RFID và một đầu đọc RFID cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không cần 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 điểm này 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 các 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 scan 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 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

2.2 Thành phần của một hệ thống RFID

Hình 2.1 Hệ thống RFID

Một hệ thống RFID có ba thành phần cơ bản: Tag, đầu đọc, và một máy chủ Nguyên lý hoạt động: Đầu đọc phát ra sóng điện từ, thẻ chứa đựng một hệ thống tiếp sóng với một chip nhớ kĩ thuật số lưu giữ một mã sản phẩm điện tử duy

nhất và anten của thẻ được đóng gói với một thiết bị truyền tiếp, và thiết bị giải mã phát ra một tín hiệu kích hoạt thẻ RFID Vì vậy nó có thể đọc và viết dữ liệu lên nó Khi một thẻ RFID đi xuyên qua một vùng điện từ, nó tìm ra các tín hiệu kích hoạt của đầu đọc; các thẻ RFID thụ động hấp thụ năng lượng từ trường điện từ do đầu đọc tạo nên và sử dụng năng lượng đó nuôi các mạch vi chíp, vi chíp sau đó điều chế sóng để thẻ phát lại về phía đầu đọc và đầu đọc biến đổi các sóng đó thành tín hiệu số và từ đó nhận dạng món đồ có gắn thẻ RFID

2.3 Thẻ RFID (Tag)

Thẻ RFID là một thiết bị có thể lưu trữ và truyền dữ liệu đến một Reader

trong một môi trường không tiếp xúc bằng sóng vô tuyến Thẻ RFID mang dữ liệu

về một vật, một sản phẩm (item) nào đó và gắn lên sản phẩm đó Mỗi Tag có các bộ phận lưu trữ dữ liệu bên trong và cách giao tiếp với dữ liệu đó

Thẻ RFID gồm chip bán dẫn nhỏ (bộ nhớ của chip có thể chứa tới 96 bit đến

512 bit dữ liệu nhiều gấp 64 lần so với mã vạch) và anten được thu nhỏ trong một

số hình thức đóng gói Mỗi thẻ được lập trình với một nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đối tượng gắn thẻ đó

2.3.1 Dung lượng của thẻ RFID

Dung lượng thông tin của thẻ RFID có thể lưu trữ được phụ thuộc nhà cung cấp và loại ứng dụng, thông thường nó có thể mạng thông tin không lớn hơn 2Kb-

đủ để lưu trữ dữ liệu về đối tượng nằm trong diện cần quản lý Các công ty đáng nỗ lực tìm kiếm sử dụng thẻ đơn giản 96 bit các số thứ tự riêng, các chip này đơn giản,

dễ chế tạo và rẻ, thuận tiện cho các ứng dụng cần đóng gói

2.3.2 Các thành phần cơ bản của một thẻ RFID

- Antenna : Có nhiệm vụ nhận và truyền dữ liệu với reader, ngoài ra nó còn

nhận năng lượng để kích hoạt thẻ thụ động Thông thường các thành phần này được

in bằng mực đồng hoặc được cho vào một thẻ plastic nhỏ.Có nhiều dạng antenna, nhất là UHF, chiều dài của antenna tương ứng với phạm vi đọc của thẻ Antenna càng lớn thì phạm vi đọc càng lớn Những điểm kết nối giữa antenna và vi mạch của thẻ là những điểm kết nối yếu nhất của thẻ Nếu có bất kỳ một điểm kết nối nào bị hỏng thì hiệu suất của thẻ sẽ bị giảm đáng kể hoặc thậm chí thẻ có thể bị hỏng, không thể làm việc được

- Vi mạch (CPU) : Lưu trữ thông tin của thẻ, đồng thời nó còn tích hợp một

số đơn vị chức năng khác để đảm bảo cho quá trình trao đổi thông tin

Hình 2.2 Sơ đồ khối chip CPU trong thẻ RFID

- Bộ điều khiển nguồn: Phần này có chức năng chuyển năng lượng nhận từ

tín hiệu của đầu đọc gửi tới thành nguồn cung cấp cho thẻ RFID hoạt động

- Mạch tách xung: Tách tín hiệu xung từ tín hiệu nhận được phát bởi đầu đọc

- Bộ điều chế / giải điều chế: Bộ này có chức năng điều chế tín hiệu và

phát đi đồng thời giải điều chế tín hiệu nhận được từ đầu đọc

- Đơn vị Logic: Khối này chịu trách nhiệm cung cấp giao thức truyền giữa

Hình 2.3 Một số hình dạng của thẻ RFID

2.3.4 Tần số hoạt động

Tần số hoạt động là tần số điện từ mà thẻ dùng để giao tiếp hoặc thu được năng lượng Các thẻ và đầu đọc phải được chỉnh về cùng một tần số để liên lạc vớ nhau vì vậy cần phải chọn tần số đúng cho các ứng dụng cần triển khai Phổ điện từ

mà RFID thường hoạt động là tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF)

và vi sóng (Microwave) bảng 3-1 Các tần số khác nhau có đặc tính khác nhau nên thích hợp với các ứng dụng khác nhau

Khoảng đọc của các thẻ thụ động trên thực tế phụ thuộc vào rất nhiều tham

số như: tần số làm việc, công suất bộ đọc, nhiễu từ các thiết bị vô tuyến khác thông thường các thẻ làm việc ở tần số thấp đọc được 50cm hoặc ngắn hơn thế nữa

Ở những nơi cần đọc ở khoảng cách dài hơn ví dụ toa xe lửa cần sử dụng thẻ tích cực có nguồn riêng, khoảng cách đọc 100m hoặc xa hơn nữa

 Phân loại thẻ RFID dựa trên nguồn cung cấp cho thẻ

Trên cơ sở phân loại thẻ RFID dựa theo nguồn cung cấp cho thẻ, chúng ta có thể phân ra làm 3 loại chính: Thẻ tích cực, thẻ thụ động và thẻ bán tích cực (bán thụ động)

- Passive tag (tag thụ động):

Hình 2.4 Thẻ thụ động

Loại thẻ này không có nguồn bên trong (on-board), sử dụng nguồn nhận được từ Reader để tự tiếp sinh lực hoạt động và truyền dữ liệu được lưu trữ trong nó

cho Reader Đây là loại tag được sử dụng rộng rãi hiện nay, giá thành rẻ

+ Phương thức hoạt động: Bộ phận đọc tag sẽ truyền sóng radio đến passive tag và kích hoạt tag Sau đó tag sẽ tự động truyền thông tin được mã hóa của nó đến

bộ phận đọc

Hạn chế: tầm hoạt động hạn chế

+ Ưu điểm: passive tag không đòi hỏi phải có pin để hoạt động, có vòng đời

sử dụng rất lâu, kích thước nhỏ và rẻ, có thể tái sử dụng Vì thế phần lớn thẻ RFID hiện nay là thẻ thụ động

- Active tag (tag tích cực):

Hình 2.5 Thẻ tích cực

Là loại tag có gắn pin (một loại gắn pin cố định, một loại có thể thay thế) Thẻ tích cực sử dụng nguồn năng lượng bên trong để truyên dữ liệu cho reader Điện tử học bên trong gồm bộ vi mạch, cảm biến và các cổng vào/ra được cấp nguồn bởi năng lượng bên trong nó

+ Phương thức hoạt động: active tag sẽ tự động phát ra tín hiệu trong một bán kính khoảng100m đến các bộ phận đọc và truyền thông tin được mã hóa

+ Hạn chế: tag không thể hoạt động nếu không có pin, đắt và có kích thước tương đối lớn

+ Ưu điểm: tầm phủ sóng lớn (hơn 100m), có thể sử dụng các nguồn điện để hoạt động Trong tương lai gần, các active tag có thể sẽ mang nhưng chức năng sau:

 Khả năng tư kiểm soát và theo dõi sản phẩm nó gắn vào

 Có dung lượng thông tin lớn nhất

 Có thể được gắn với bộ phận tìm kiếm mạng lưới tự động, cho phép nó lựa chọn kênh truyền thông tốt nhất

Ngoài ra còn có loại thẻ bán thụ động là sự kết hợp giữa thẻ thụ động và chủ động Thẻ bán thụ động có sử dụng nguồn pin, khoảng cách đọc thẻ ngắn hơn thẻ chủ động nhưng xa hơn so với thẻ thụ động

 Thẻ bán tích cực (Semi-active, còn gọi là bán thụ động semi-passive)

Hình 2.6 Thẻ bán tích cực

Thẻ bán tích cực có một nguồn năng lượng bên trong (chẳng hạn là bộ pin)

và điện tử học bên trong để thực thi những nhiệm vụ chuyên dụng Nguồn bên trong cấp sinh lực cho thẻ hoạt động Tuy nhiên trong quá trình truyền dữ liệu, thẻ bán tích cực sử dụng nguồn từ reader Thẻ bán tích cực được gọi là thẻ có hỗ trợ pin (Batteryassisted Tag)

Thẻ bán tích cực cũng cho phép đọc tốt hơn ngay cả khi gắn thẻ bằng những vật liệu chắn tần số vô tuyến (RF-opaque và RF-absorbent) Sự có mặt của những vật liệu này có thể ngăn không cho thẻ thụ động hoạt động đúng dẫn đến việc truyền

dữ liệu không thành công Tuy nhiên, đây không phải là vấn đề khó khăn với thẻ bán tích cực

Phạm vi hoạt động của thẻ bán tích cực có thể lên tới 100feet (xấp xỉ 30.5m) với điều kiện lý tưởng

 Phân loại thẻ RFID dựa trên khả năng hỗ trợ ghi chép dữ liệu

 Thẻ read only (RO)

Thẻ RO có thể được lập trình (tức là ghi dữ liệu lên thẻ RO) chỉ một lần Dữ liệu

có thể được lưu vào thẻ tại xí nghiệp trong lúc sản xuất Nhà sản xuất loại thẻ này sẽ đưa

dữ liệu lên thẻ và người sử dụng thẻ không thể điều chỉnh được

Loại thẻ này chỉ tốt đối với những ứng dụng nhỏ mà không thực tế đối với quy mô sản xuất lớn hoặc khi dữ liệu của thẻ cần được làm theo yêu cầu của khách hàng dựa trên ứng dụng Loại thẻ này được sử dụng trong các ứng dụng kinh doanh

và hàng không nhỏ

 Thẻ write once, read many (WORM)

Thẻ WORM có thể được ghi dữ liệu một lần, mà thường thì không phải được ghi bởi nhà sản xuất mà bởi người sử dụng thẻ ngay lúc thẻ cần được ghi Tuy nhiên trong thực tế thì có thể ghi được vài lần (khoảng 100 lần), nếu ghi quá số lần cho phép, thẻ có thể bị phá hỏng vĩnh viễn

Thẻ WORM được gọi là Field Programmable, loại thẻ này có giá cả và hiệu suất tốt, có an toàn dữ liệu và là loại thẻ phổ biến nhất trong lĩnh vực kinh doanh ngày nay

 Thẻ read write (RW)

Thẻ RW có thể ghi dữ liệu được nhiều lần, khoảng từ 10.000 đến 100.000 lần hoặc có thể hơn nữa Việc này đem lại lợi ích rất lớn vì dữ liệu có thể được ghi bởi reader hoặc bởi thẻ (nếu là thẻ tích cực) Thẻ RW gồm thiết bị nhớ Flash và FRAM để lưu dữ liệu Thẻ RW được gọi là Field Programmable hoặc Reprogrammable (lập trình lại) Sự an toàn dữ liệu là một thách thức đối với thẻ

RW Thêm vào nữa là loại thẻ này thường đắt nhất Thẻ RW không được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng ngày nay, trong tương lai có thể công nghệ thẻ phát triển thì chi phí thẻ giảm xuống

2.3.4.3 Lựa chọn thẻ phụ thuộc vào yêu cầu sau

Dải đọc yêu cầu: Các thẻ active thường cho có dải đọc rộng hơn thẻ passive

Đối với các ứng dụng bán hàng, người ta thường sử dụng thẻ passive vì dải đọc của

những thẻ nãy cũng đủ đáp ứng yêu cầu

Chất liệu và đóng gói: Mỗi một chất liệu khác nhau sẽ tạo ra các thẻ RFID

có đặc điểm khác nhau Ví dụ, chất lỏng có thể ngăn cả luồng sóng radio Các hộp

chứa bằng kim loại cũng tạo ra nhiễu tới đầu đọc

Hệ số kích thước: Thẻ RFID có các kích thước khác nhau Hệ số kích thước

cho các loại thẻ RFID dùng cho các mỗi loại sản phẩm sẽ phụ thuộc vào cách đóng

gói sản phẩm đó

Chấp nhận các chuẩn: Việc tính toán xem liệu có phải hầu hết các đầu đọc

hiện có sẽ hiểu được các thẻ RF bạn đã chọn hay không cũng là một điều quan trọng EPCglobal và International Standards Organization (ISO) đã cung cấp các

chuẩn cho giao tiếp giữa thẻ RFID và đầu đọc

Chi phí: Chi phí của một thẻ RFID giữ vai trò quan trọng trong việc có chọn

loại thẻ đó hay không bới vì hầu hết các ứng dụng đều sử dụng rất nhiều thẻ RFID

Vì vậy, cần phải chọn loại thẻ RFID đáp ứng vừa đủ nhu cầu và có chi phí chấp

Đầu đọc RFID có trách nhiệm đọc, ghi và truyền dữ liệu đến thẻ RFID mà không cần sự liên hệ trực tiếp nào, hoạt động ghi dữ liệu lên thẻ bằng reader được gọi là tạo thẻ Quá trình tạo thẻ và kết hợp thẻ với một đối tượng được gọi là đưa thẻ vào hoạt động (commissioning the tag) Decommissioning thẻ có nghĩa là tách thẻ ra khỏi đối tượng được gắn thẻ và tùy ý làm mất hiệu lực hoạt động của thẻ Thời gian mà reader có thể phát năng lượng RF để đọc thẻ được gọi là chu kỳ làm việc của reader Ngoài ra trong một số trường hợp đầu đọc còn cung cấp năng lượng

hoạt động cho các thẻ nếu các thẻ RFID đó là các thẻ thụ động Các hoạt động ghi đọc được dựa trên nguyên lí chủ – tớ (Master- Slave) Vai trò của đầu đọc có thể là master hoặc là slave dựa trên đối tượng truyền thông của đầu đọc là gì Trong hình dưới phần mềm ứng dụng đang điều khiển và kích hoạt đầu đọc bằng cách gửi các lệnh ghi đọc Trong trường hợp này đầu đọc đóng vai trò là slave cho các chương trình ứng dụng Mặt khác đầu đọc bắt đầu truyền thông với lệnh truyền thông từ các chỉ thị của các chương trình ứng dụng trước đó, nó sẽ thông tin với các thẻ RFID trong phạm vi truy vấn của nó và trong trường hợp này đầu đọc đóng vai trò

là master

Reader là hệ thần kinh trung ương của toàn hệ thống phần cứng RFID thiết lập việc truyền với thành phần này và điều khiển nó, là thao tác quan trọng nhất của bất kỳ thực thể nào muốn liên kết với thực thể phần cứng này

Hình 2.7 Vai trò của đầu đọc RFID theo nguyên lí chủ tớ

2.4.1 Các thành phần vật lý của một Reader RFID

Hình 2.8 Các thành phần của một Reader

- Máy phát (Transmitter): Truyền nguồn AC và chu kỳ xung đồng hồ qua

antenna của nó đến thẻ trong phạm vi đọc cho phép, nó chịu trách nhiệm gửi tín hiệu của reader đến môi trường xung quanh và nhận lại đáp ứng của thẻ qua antenna của reader

- Máy thu (Receiver): Nhận tín hiệu tương tự từ thẻ qua antenne của

reader Sau đó nó gửi những tín hiệu này cho vi mạch của reader, tại nơi này nó được chuyển thành tín hiệu số tương đương (có nghĩa là dữ liệu mà thẻ đã truyền cho reader được biểu diễn ở dạng số)

- Vi mạch (Microprocessor): Thành phần này chịu trách nhiệm cung cấp

giao thức cho reader để nó truyền thông với thẻ tương thích với nó Nó thực hiện việc giải mã và kiểm tra lỗi tín hiệu tương tự nhận từ máy thu

- Bộ nhớ: Bộ nhớ dùng lưu trữ dữ liệu như các tham số cấu hình reader và

một bản kê khai các lần đọc thẻ Vì vậy nếu việc kết nối giữa reader và hệ thống mạch điều khiển/phần mềm bị hỏng thì tất cả dữ liệu thẻ đã được đọc không bị mất

- Kênh vào/ra đối với các cảm biến, cơ cấu truyền động đầu từ, bảng tín hiệu điện báo bên ngoài: Các reader không cần bật suốt Các thẻ có thể chỉ

xuất hiện lúc nào đó và rời khỏi reader mãi cho nên việc bật reader suốt sẽ gây lãng phí năng lượng Thêm nữa là giới hạn vừa đề cập ở trên cũng ảnh hưởng tới chu kỳ làm việc của reader Thành phần này cung cấp một cơ chế bật và tắt reader tùy thuộc vào các sự kiện bên ngoài

- Mạch điều khiển (có thể nó được đặt ở bên ngoài): Là một thực thể cho

phép thực thể bên ngoài là con người hoặc chương trình máy tính giao tiếp, điều khiển các chức năng của reader, điều khiển bảng tín hiệu điện báo và cơ cấu truyền động đầu từ kết hợp với reader này

- Mạch truyền thông: Cung cấp các lệnh truyền đến reader, nó cho phép

tương tác với các thực thể bên ngoài qua mạch điều khiển, để truyền dữ liệu của nó, nhận lệnh và gửi lại đáp ứng Thành phần này cũng có thể xem như là một phần của mạch điều khiển hoặc là phương tiện truyền giữa mạch điều khiển và các thực thể bên ngoài

- Nguồn năng lượng: Thành phần này cung cấp năng lượng cho các thành

phần của reader Nguồn năng lượng được được cung cấp cho các thành phần này qua một dây dẫn điện được kết nối với một ngỏ ra bên ngoài thích hợp

2.4.2 Phân loại READER

* Phân loại theo giao diện của Reader

Cũng như Tag, Reader cũng có thể được phân loại bằng hai tiêu chuẩn khác nhau Tiêu chuẩn đầu tiên là giao diện mà Reader cung cấp cho việc truyền thông Trong tiêu chuẩn này, Reader có thể được phân loại ra như sau:

- Serial

- Network

Serial Reader (Reader nối tiếp) Serial Reader sử dụng liên kết nối tiếp để

truyền trong một ứng dụng Reader kết nối đến cổng nối tiếp của máy tính dùng kết nối RS-232 hoặc RS-485 Cả hai loại kết nối này đều có giới hạn về chiều dài cáp

sử dụng kết nối Reader với máy tính RS- 485 cho phép cáp dài hơn RS-232

Ưu điểm của serial Reader là có độ tin cậy hơn network Reader Vì vậy sử dụng Reader loại này được khuyến khích nhằm làm tối thiểu sự phụ thuộc vào một kênh truyền

Nhược điểm của serial Reader là phụ thuộc vào chiều dài tối đa của cáp sử dụng để kết nối một Reader với một máy tính Thêm nữa là thường thì trên một máy chủ thì số cổng nối tiếp bị hạn chế, có thể phải cần nhiều máy chủ (nhiều hơn số máy chủ đối với các network Reader) để kết nối tất cả các serial Reader Một vấn đề nữa là việc bảo dưỡng nếu phần mềm hệ thống cần được cập nhật chẳng hạn, nhân viên bảo dưỡng phải xử lý mỗi Reader Tốc độ truyền dữ liệu nối tiếp thường thấp hơn tốc độ truyền dữ liệu mạng Những nhân tố này dẫn đến chi phí bảo dưỡng cao hơn và thời gian chết đáng kể

Network Reader (Reader hệ thống) kết nối máy tính sử dụng cả mạng có

dây và không dây Thực tế, Reader hoạt động như thiết bị mạng Tuy nhiên, chức năng giám sát SNMP (Simple Network Management Protocol) chỉ sẵn có đối với một vài loại network Reader Vì vậy, đa số Reader loại này không thể được giám sát

như các thiết bị mạng chuẩn

Ưu điểm của network Reader là không phụ thuộc vào chiều dài tối đa của cáp kết nối Reader với máy tính Sử dụng ít máy chủ hơn so với serial Reader Thêm nữa là phần mềm hệ thống của Reader có thể được cập nhật từ xa qua mạng

Do đó có thể giảm nhẹ khâu bảo dưỡng và chi phí sở hữu hệ thống RFID loại này sẽ thấp hơn

Nhược điểm của network Reader là việc truyền không đáng tin cậy bằng serial Reader Khi việc truyền bị rớt, chương trình phụ trợ không thể được xử lý Vì vậy hệ thống RFID có thể ngừng lại hoàn toàn Nói chung, Reader có bộ nhớ trong lưu trữ các lần đọc Tag Chức năng này có thể làm cho việc chết mạng trong thời gian ngắn đỡ hơn một ít

* Phân loại dựa trên tính chuyển động của Reader:

- Cố định một chỗ (stationary)

- Cầm tay (hand-held)

2.5 Phương thức làm việc của RFID

Một hệ thống RFID có ba thành phần cơ bản: Tag, đầu đọc, và một máy chủ Tuỳ thuộc vào loại thẻ, việc truyền giữa reader và thẻ có thể theo một trong những cách sau đây:

- Modulated backscatter

- Kiểu máy phát ( transmitter type)

Cũng như phát sóng tivi hay radio, hệ thống RFID cũng sử dụng bốn băng thông tần số chính: tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) hoặc sóng cực ngắn (viba)

Các hệ thống RFID thụ động hoạt động ở băng tần LF và HF sử dụng việc truyền thông near field trong khi băng tần UHF và sóng vi ba sử dụng far field

Phạm vi giữa antenna của reader và một bước sóng của sóng RF được phát bởi antenna được gọi là near field Phạm vi ngoài bước sóng của sóng RF đã phát từ antenna của reader được gọi là far field

Hình 2.9 Cơ chế truyền ở trường gần, trường xa giữa thẻ và reader

2.5.1 Modulated backscatter

Hình 2.10 Cơ chế truyền thông Modulation Backscatter của thẻ thụ động

Việc truyền modulated backscatter áp dụng cho cả thẻ thụ động và bán tích cực Vi mạch cần khoảng 1.2V từ tín hiệu của reader để tiếp sinh lực đối với việc đọc Còn đối với việc ghi thì vi mạch thường cần khoảng 2.2V từ tín hiệu của reader

Ở đây, reader luôn “ talk” trước sau đó mới tới thẻ Thẻ sử dụng mô hình này không thể truyền khi không có mặt reader vì nó phụ thuộc hoàn toàn vào năng lượng của reader để truyền dữ liệu của nó

2.5.2 Kiểu máy phát

Hình 2.11 Cơ chế truyền kiểu máy phát của thẻ tích cực

Kiểu truyền này chỉ áp dụng cho thẻ tích cực Trong kiểu này, thẻ phát tán thông điệp xung quanh môi trường với khoảng cách theo qui định, bất kể reader

có hay không có mặt ở đó Vì vậy, trong kiểu truyền này, thẻ luôn luôn “ talks” trước reader

Hướng sát nhập công nghệ RFID thành dây chuyền được thúc đẩy bởi có lợi

mà dễ thấy trong bản kiểm kê: tăng lượt vận chuyển, nhận, cung cấp có năng suất, giảm giá cho việc lao động chân tay, xếp hàng và sự thất thoát kiểm kê Các Reader được cài lúc chất hàng ở các cửa bến tàu có thể phát hiện Tag trên hàng hóa hoặc các pallet qua cửa Đầu đọc gửi một lệnh đến Tag để phát các nhận dạng của chúng, thu thập thông tin này và chuyển tiếp đến máy tính Và máy tính ghi cơ sở dữ liệu

kiểm kê dựa vào hàng hóa đó là nhập hay xuất Nếu hệ thống sử dụng các Tag thông minh, thì máy tính có thể ghi ngày giao/nhận và thời gian trên Tag

Cũng cùng những khả năng làm cho ý tưởng RFID quản lý dây chuyền có thế mạnh trong an ninh quốc gia, và luật pháp Các ứng dụng gồm đặc tính kiểm tra(chẳng hạn súng cầm tay, thiết bị liên lạc, máy tính), kiểm tra bằng chứng, passport và kiểm tra visa, kiểm tra cán bộ trong các tiện nghi và xâm nhập hệ thống điều khiển trong các tòa nhà hoặc các phòng (chẳng hạn như các thiết bị ra vào không khóa) Công nghệ RFID được xây dựng trong việc xử phạt và an ninh quốc gia rộng hơn trong luật pháp

RFID được ứng dụng trong các lĩnh vực:

- Bảo mật, an ninh:

+ Điều khiển truy nhập: Khóa và các thiết bị cố định

+ Quy trình quản lý

+ Chống trộm: trong việc kinh doanh mua bán

+ RFID trong việc xử phạt

- Giám sát:

+ Dây chuyền cung cấp: điều khiển cung cấp trong các nhà kho

+ Người hoặc súc vật: vận động viên, trẻ em, bệnh nhân, gia súc, thú kiểng

+ Tài sản: hành lý trên máy bay, thiết bị, hàng hóa

- Hệ thống thanh toán điện tử:

+ Lưu thông: hệ thống thu phí tự động Fastrak, EZ-pass

+ Vé: vào cổng công viên, nhà hát, …

+ Thẻ tín dụng

2.7 Ưu, nhược điểm của hệ thống RFID

 Ưu điểm:

- Không phải sắp xếp: lưu dấu, kiểm soát các đối tượng mà không cần phải

sắp xếp cùng Điều này tiết kiệm thời gian xử lý rất nhiều

- Kiểm kê với tốc độ cao: Nhiều đối tượng có thể được quét tại cùng một thời điểm Kết quả là, thời gian để đếm các đối tượng đã giảm thực sự

- Lưu vết đối tượng: thẻ RFID 96 bit cung cấp khả năng nhận dạng hàng tỉ đối tượng

- Khả năng ghi lại (ghi đè) thông tin: một số loại thẻ cho phép ghi và ghi lại nhiều lần Trong trường hợp tái sử dụng các bao bì, đây là một thuận lợi lớn

- Hoạt động đáng tin cậy trong môi trường không thuận lợi (ví dụ nóng, ẩm, bụi, bẩn, môi trường ăn mòn hay có sự va chạm…)

- Thu thập dữ liệu nhanh và thao tác không tiếp xúc

- Hệ thống triển khai với RFID sẽ tăng năng suất lao động, tự động hóa nhiều quá trình sản xuất, tăng sự thỏa mãn khách hàng và tăng lợi nhuận

 Nhược điểm:

- Giá cao: Nhược điểm chính của công nghệ RFID là giá cao

- Dễ bị ảnh hưởng: có thể làm tổn hại hệ thống RFID bởi việc phủ vật liệu bảo vệ từ 2 đến 3 lớp kim loại thông thường để ngăn chặn tín hiệu radio Cũng có thể tổn hại hệ thống RFID bởi việc đặt hai item đối ngược, điều đó có thể hủy các tín hiệu Điều này đòi hỏi kiến thức về kỹ thuật và sự canh thẳng hàng cẩn thận

- Việc thủ tiêu các Tag: các Tag RFID được dán bên trong bao bì và được phô ra dễ thủ tiêu Điều này có nghĩa là sẽ có nhiều vấn đề khi người sử dụng biết rõ hơn về vai trò của Tag

- Những liên quan riêng tư người sử dụng: Vấn đề với hệ thống RFID thư viện ngày nay là các Tag chứa thông tin tĩnh mà nó có thể được đọc dễ dàng bằng các đầu đọc Tag trái phép

- Đụng độ đầu đọc: Tín hiệu từ một đầu đọc có thể giao tiếp với tín hiệu từ nơi khác mà nơi đó tin tức chồng chéo nhau Điều này được gọi là đụng độ đầu đọc Một phương pháp tránh vấn đề này là sử dụng kỹ thuật phân chia thời gian đa truy

cập (TDTM)

Kết luận: Ở chương này, em tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của công nghệ RFID,

em sẽ trình bày phân tích bài toán ở chương 3

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN

3.1 Yêu cầu bài toán

Dùng các thiết bị RFID làm các thẻ nhận diện mở cửa Điểm thuận lợi của thẻ khóa này khó bị dập ép và dể dàng hủy bỏ khi bị đánh cắp và thất lạc người dùng chỉ cần xóa bỏ thẻ từ cơ sở dữ liệu truy nhập hoặc tạo ra báo động khi các thẻ này được sử dụng

Bàn phím nhập password từ ma trận quét phím và hiển thị lên LCD

3.2 Giải pháp thiết kế

3.2.1 Sơ đồ khối

Để thực hiện được thiết kế và chế tạo hệ thống đóng mở cửa tự động sử dụng công nghệ RFID em đưa ra sơ đồ thiết kế như sau:

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống đóng mở cửa tự động dùng thẻ từ

3.2.2 Phân tích chức năng các khối

- Khối cấp nguồn: Khối cấp nguồn có chức năng cấp nguồn 5V cho các

khối có thể hoạt động được

- Khối RFID CAR: Thẻ RFID dùng loại thẻ thụ động, thẻ này bản thân thẻ

RFID không chứa nguồn cung cấp cho chip chứa trong thẻ, thẻ chỉ hoạt động khi nằm trong phạm vi của đầu đọc và nhận được năng lượng do đầu lọc phát ra dưới