LINK TẢI LUẬN VĂN MIỄN PHÍ CHO AE KET-NOI
HỆ THỐNG QUÁN LÝ RA VÀO QUA THẺ RFID
TÓM TẮT LUẬN VĂN YÊU CẦU LUẬN VĂN
Tìm hiểu công nghệ RFID.
Truyền nhận dữ liệu giữa reader và thẻ qua PC. Viết chương trình ‚Hệ thống quản lý nhân sự‛.
CÔNG VIỆC ĐÃ THỰC HIỆN
Hoàn thành chương trình đọc và ghi thông tin vào thẻ hoạt động ổn định, chính xác.
Chương trình ‚Hệ thống quản lý nhân sự‛ hoạt động tốt, tuy nhiên để đưa vào ứng dụng thực tế một cách rộng rãi và đa dạng cần cải tiến thêm một số hạng mục liên quan khác.
TÓM TẮT NỘI DUNG BÁO CÁO
Phần 1. Tìm hiểu công nghệ nhận dạng vô tuyến - RFID
Phần này trình bày tổng quan về lý thuyết và đi sâu tìm hiểu chi tiết các thành phần liên quan đến công nghệ RFID và các ứng dụng của nó trong thực tế.
Phần 2. Thiết kế và thi công
Trình bày về sơ đồ khối, giải thuật, chương trình và kết quả thi công.
iii
MỤC LỤC
Trang bìa ............................................................................................................................... i Nhiệm vụ luận văn ................................................................................................................ Lời Thank ........................................................................................................................... ii Tóm tắt................................................................................................................................ iii Mục lục ............................................................................................................................... iv Danh sách hình vẽ ............................................................................................................... v Danh sách bảng biểu .......................................................................................................... vi Danh sách các từ viết tắt ................................................................................................... vii
PHẦN 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN - RFID -----------------------
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID
1.1. Sơ lược về các hệ thống nhận dạng tự động ...................................................... 1 1.1.1. Hệ thống mã vạch (Barcode system) ..................................................................... 1 1.1.2. Nhận dạng ký tự quang học (Optical character recognition - OCR) ...................... 1 1.1.3. cách sinh trắc học (Biometric procedures) ................................................ 2 1.1.4. Thẻ thông minh (Smart Cards)............................................................................... 2 1.1.5. Hệ thống RFID (RFID System).............................................................................. 4
1.2. Giới thiệu chung về nhận dạng vô tuyến RFID ............................................................ 5 1.2.1. Lịch sửù phát triển của hệ thống RFID ................................................................... 5 1.2.2. Khái niệm RFID..................................................................................................... 8 1.2.3. So sánh các hệ thống ID khác nhau ....................................................................... 8
1.3. Các thành phần của một hệ thống RFID ...................................................................... 9 1.3.1. Thẻ RFID ............................................................................................................. 10
iv
1.3.2. Reader.................................................................................................................. 17
1.3.3. Database............................................................................................................... 25 1.4. Giao thức thẻ RFID..................................................................................................... 25 1.4.1. Thuật ngữ và khái niệm ....................................................................................... 25 1.4.2. cách lưu trữ dữ liệu trên thẻ .................................................................... 27 1.4.3. Thủ tục SINGULATION và ANTI-COLLISION................................................. 28 1.5. Điều lệ và chuẩn hóa.................................................................................................. 33 1.6. Một số tiêu chuẩn xây dựng cho công nghệ RFID ..................................................... 33 1.7. Tần số vô tuyến hoạt động của RFID......................................................................... 34
1.8. Các ứng dụng RFID hiện hành ................................................................................... 35 1.8.1. RFID trong việc xử phạt....................................................................................... 36 1.8.2. RFID trong an ninh quốc gia ................................................................................ 36 1.8.3. Trong hệ thống viễn thông................................................................................... 37 1.8.4. Ứng dụng trong quản lý thư viện ......................................................................... 37 1.8.5. Ứng dụng trong quản lý bán hàng........................................................................ 38 1.8.6. Nhận dạng động vật ............................................................................................. 39 1.8.7. Cấy ghép vào con người ...................................................................................... 39 1.8.8. Tính phí trong giao thông ..................................................................................... 40
1.9. Ưu, nhược điểm của hệ thống RFID ........................................................................... 40 1.9.1. Ưu điểm................................................................................................................ 40 1.9.2. Nhược điểm.......................................................................................................... 41
1.10. cách làm việc của RFID .............................................................................. 42
Chương 2. CÁC HỆ THỐNG RFID CƠ BẢN
2.1. Hệ thống 1 bit ............................................................................................................. 46 2.1.1. Tần số vô tuyến.................................................................................................... 46 2.1.2. Sóng viba.............................................................................................................. 48
iv
2.1.3. Bộ chia tần số....................................................................................................... 50
2.1.4. Transponder trường điện từ ................................................................................. 51 2.2. Hệ thống song công và bán song công ....................................................................... 53 2.2.1. Ghép cảm ứng ...................................................................................................... 54 2.2.2. Ghép điện từ tán xạ lùi ........................................................................................ 57 2.2.3. Ghép gần.............................................................................................................. 59 2.2.4. Ghép điện............................................................................................................. 61 2.2.5. Truyền dữ liệu từ reader đến transponder ........................................................... 62 2.3. Hệ thống tuần tự ........................................................................................................ 62 2.3.1. Ghép cảm ứng ...................................................................................................... 62
Chương 3. CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ MANG DỮ LIỆU
3.1. Transponder có bộ nhớ ............................................................................................... 66 3.1.1. Giao tiếp HF......................................................................................................... 67 3.1.2. Address and security logic ................................................................................... 68 3.1.3. Cấu trúc bộ nhớ.................................................................................................... 69
3.2. Bộ vi xử lý .................................................................................................................. 74 3.2.1. Thẻ có hai giao tiếp ............................................................................................. 76 3.3. Bộ nhớ......................................................................................................................... 77 3.4. Đo lường các biến vật lý ............................................................................................ 77 3.4.1. Transponder có cảm biến..................................................................................... 77
Chương 4. CẤU TRÚC CỦA READER
4.1. Luồng dữ liệu trong ứng dụng..................................................................................... 79 4.2. Các thành phần của reader ......................................................................................... 80 4.2.1. Mạch HF .............................................................................................................. 81 4.2.2. Đơn vị điều khiển................................................................................................. 84 4.3. Kết nối antenna trong hệ thống liên kết cảm ứng ..................................................... 86
iv
4.3.1. Kết nối sử dụng dòng điện phối hợp.................................................................... 86 4.3.2. Cung cấp thông qua cáp ....................................................................................... 87 4.3.3. Aûnh hưởng của hệ số Q........................................................................................ 88
Chương 5. MÃ HOÁ VÀ ĐIỀU CHẾ DỮ LIỆU
5.1. Các loại mã biểu diễn tín hiệu nhị phân..................................................................... 89 5.2. Các kỹ thuật điều chế số ............................................................................................ 91 5.2.1. Điều chế ASK ...................................................................................................... 91 5.2.2. Điều chế 2FSK..................................................................................................... 92 5.2.3. Điều chế PSK....................................................................................................... 92 5.2.4. Điều chế với sóng mang phụ ............................................................................... 93
Chương 6. SỰ CHÍNH XÁC CỦA DỮ LIỆU
6.1. Phương pháp kiểm tra lỗi ............................................................................................ 95 6.1.1. Kiểm tra chẵn lẻ .................................................................................................. 95 6.1.2. Phương pháp LRC ................................................................................................ 95 6.1.3. Phương pháp CRC ................................................................................................ 96
6.2. Đa truy cập, chống xung đột dữ liệu ........................................................................... 97 6.2.1. SDMA .................................................................................................................. 98 6.2.2. FDMA .................................................................................................................. 99 6.2.3. TDMA .................................................................................................................. 99
PHẦN 2
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG -----------------------
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
1.1. Giới thiệu .................................................................................................................. 105 iv
1.1.1. Giới thiệu đề tài ................................................................................................. 105 1.1.2. Yêu cầu đề tài.................................................................................................... 105 1.1.3. Nội dung của đề tài............................................................................................ 106
1.2. Yêu cầu hệ thống...................................................................................................... 106 1.2.1. Nhu cầu hệ thống ............................................................................................... 106 1.2.2. Quản lý dự án..................................................................................................... 106
1.3. Tổng quan về sơ đồ khối của hệ thống..................................................................... 107 1.3.1. Các thông số của Reader (DL910)..................................................................... 107 1.3.2. Các thông số của thẻ.......................................................................................... 108
1.4. Kết quả đo đạc thực tế việc đọc thẻ ......................................................................... 115
Chương 2. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG
2.1. Khảo xác hiện trạng.................................................................................................. 117 2.1.1. Giới thiệu chung................................................................................................. 117 2.1.2. Các vấn đề đặt ra cho hệ thống mới .................................................................. 117 2.1.3. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................ 118 2.1.4. Giới hạn hệ thống .............................................................................................. 118 2.1.5. Các chức năng của hệ thống mới ....................................................................... 118
2.2. Thiết kế sơ đồ ........................................................................................................... 119 2.2.1. Sơ đồ chức năng ................................................................................................ 119 2.2.2. Sơ đồ ngữ cảnh................................................................................................... 120 2.2.3. Sơ đồ luồng dữ liệu ............................................................................................ 120 2.2.4. Mô hình cơ sở dữ liệu......................................................................................... 121
Chương 3. CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THI CÔNG
3.1. Mục Quản lý hệ thống .............................................................................................. 123 3.1.1. Lưu đồ giải thuật ................................................................................................ 123 3.1.2. Kết quả thi công................................................................................................. 123
iv
3.2. Giao diện chương trình chính .................................................................................... 125 3.3. Mục Đọc, ghi thẻ....................................................................................................... 125 3.3.1. Lưu đồ giải thuật ............................................................................................... 125 3.3.2. Kết quả thi công................................................................................................. 126 3.4. Mục chấm công......................................................................................................... 127 3.4.1. Lưu đồ giải thuật ................................................................................................ 127 3.4.2 Kết quả thi công.................................................................................................. 127 3.4. Các Danh mục khác .................................................................................................. 128
Chương 4. TỔNG KẾT VÀ ĐÁNH GIÁ
4.1. Đánh giá.................................................................................................................... 129 4.2. Hạn chế..................................................................................................................... 129 4.3. Hướng phát triển đề tài............................................................................................. 129
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 130
iv
DANH SÁCH HÌNH VẼ
PHẦN 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN – RFID -----------------------
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID
Hình 1.1. Mã vạch ................................................................................................................ 1 Hình 1.2. Ký tự quang học.................................................................................................... 2 Hình 1.3. Kiến trúc tiêu biểu của thẻ bộ nhớ có logic bảo mật ............................................ 3 Hình 1.4. Kiến trúc cơ bản của một thẻ vi xử lý ................................................................... 3 Hình 1.5. Hệ thống RFID ..................................................................................................... 4 Hình 1.6. Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1880-1960 ...................................................... 5 Hình 1.7. Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1960-1990 ...................................................... 6 Hình 1.8. Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1990-2009 ...................................................... 7 Hình 1.9. Hệ thống RFID toàn diện.................................................................................... 10 Hình 1.10. Layout của thiết bị mang dữ liệu, transponder. Hình bên trái transponder ghép cảm ứng với antenna cuộn dây, hình bên phải transponder viba với antenna dipole ................. 10 Hình 1.11.Cấu trúc của một thẻ thụ động .......................................................................... 11 Hình 1.12. Một số loại thẻ tích cực .................................................................................... 14 Hình 1.13. Cấu trúc của một thẻ bán tích cực .................................................................... 15 Hình 1.14. Cấu trúc layout cơ bản của một reader............................................................. 18 Hình 1.15. Cơ chế truyền ở trường gần, trường xa giữa thẻ và reader ............................... 22 Hình 1.16. Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ thụ động .................................... 24 Hình 1.17. Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ bán thụ động ............................. 24 Hình 1.18. Cơ chế truyền kiểu máy phát của thẻû tích cực .................................................. 24 Hình 1.19. Layout bộ nhớ của một thẻ minh họa ................................................................ 27 Hình 1.20. Sơ đồ cây nhị phân............................................................................................ 31
v
Hình 1.21. Ứng dụng công nghệ RFID vào thư viện........................................................... 38 Hình 1.22. Ứng dụng công nghệ RFID trong siêu thị ......................................................... 39 Hình 1.23. Ứng dụng công nghệ RFID vào cấy ghép ........................................................ 40 Hình 1.24. Quá trình làm việc của thẻ và reader ............................................................... 43 Hình 1.25. Quá trình truyền nhận dữ liệu giữa thẻ và reader............................................. 44
Chương 2. CÁC HỆ THỐNG RFID CƠ BẢN
Hình 2.1. Các hệ thống RFID khác nhau............................................................................ 45 Hình 2.2. Giới thiệu hoạt động của hệ thống EAS tần số vô tuyến ..................................... 47 Hình 2.3. Antenna khung của hệ thống RF (cao 1,2 - 1,6m) và transponder....................... 48 Hình 2.4. Mạch cơ bản và hình dạng cụ thể của transponder viba..................................... 49 Hình 2.5. Transponder viba nằm trong vùng truy vấn của detector.................................... 49 Hình 2.6. Sơ đồ mạch điện và hoạt động của EAS sử dụng bộ chia tần số ......................... 50 Hình 2.7. Antenna của hệ thống RFID điện từ (cao 1.40 m) và transponder ...................... 52 Hình 2.8. Truyền dữ liệu trong hệ thống song công, bán song công và tuần tự................. .53 Hình 2.9. Năng lượng cung cấp cho transponder thông qua từ trường phát ra của reader. 54 Hình 2.10. Truyền dữ liệu bằng load modulation từ transponder đến reader ..................... 55 Hình 2.11. Phổ của điều chế sóng mang phụ...................................................................... 56 Hình 2.12. Sơ đồ mạch của transponder hài phụ................................................................ 57 Hình 2.13. Hoạt động của transponder tán xạ lùi .............................................................. 59 Hình 2.14. Transponder ghép gần được đưa vào trong reader ........................................... 60 Hình 2.15. Hệ thống ghép điện sử dụng điện trường để truyền năng lượng và dữ liệu....... 61 Hình 2.16. Sơ đồ mạch tương đương của hệ thống RFID ghép điện ................................... 62 Hình 2.17. Sơ đồ khối của transponder tuần tự sử dụng ghép cảm ứng.............................. 64 Hình 2.18. Sơ đồ điện áp của tụ nạp .................................................................................. 64
Chương 3. CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ MANG DỮ LIỆU
Hình 3.1. Sơ đồ phân loại các thiết bị mang dữ liệu dùng trong RFID............................... 66 Hình 3.2. Sơ đồ khối của tranpsonder có bộ nhớ................................................................ 67
v
Hình 3.3. Sơ đồ khối của một mạch HF của transponder liên kết cảm ứng với bộ load modulator ........................................................................................................................... 67 Hình 3.4. Sơ đồ khối của Address and Security logic.......................................................... 68 Hình 3.5. Sơ đồ khối của một transponder chỉ đọc ............................................................. 69 Hình 3.6. Sơ đồ khối của một transponder ghi được có chức năng bảo mật để thực hiện xác nhận giữa transponder và reader ....................................................................................... 71 Hình 3.7. Transponder có 2 bộ nhớ khoá để cấp quyền truy xuất khác nhau ......................... Hình 3.8. Một transponder có thể dùng cho nhiều ứng dụng bằng cách phân đoạn bộ nhớ của nó ....................................................................................................................................... 72 Hình 3.9. Sự khác nhau giữa segment cố định và segment tự do......................................... 74 Hình 3.10. Sơ đồ khối của một transponder có dùng bộ vi xử lý ........................................ 74 Hình 3.11. Quá trình xử lý lệnh trong hệ điều hành thẻ thông minh .................................. 75 Hình 3.12. Sơ đồ khối của một thẻ hai giao tiếp................................................................. 76 Hình 3.13. Transponder liên kết cảm ứng có thêm cảm biến nhiệt độ................................ 78
Chương 4. CẤU TRÚC CỦA READER
Hình 4.1. Nguyên lý Master-Slave giữa phần mềm, reader và tranpsonder........................ 79 Hình 4.2. Sơ đồ khối của một reader gồm có hệ thống điều khiển và mạch HF. Toàn bộ hệ thống được điều khiển bằng những lệnh ............................................................................. 81 Hình 4.3. Sơ đồ khối mạch HF của hệ thống RFID liên kết cảm ứng ................................. 82 Hình 4.4. Sơ đồ khối của một mạch HF trong hệ thống viba .............................................. 83 Hình 4.5. Hoạt động của một bộ directional coupler với hệ thống RFID tán xạ lùi ........... 83 Hình 4.6. Sơ đồ khối HF của reader trong hệ thống SEQ................................................... 84 Hình 4.7. Sơ đồ khối đơn vị điều khiển của reader ............................................................. 85 Hình 4.8. Quá trình mã hoá và giải mã tín hiệu bằng đơn vị điều khiển của reader .......... 85 Hình 4.9. Kết nối cuộn dây antenna bằng kỹ thuật 50 .................................................... .87 Hình 4.10. Mạch điện phối hợp trở kháng cho cuộn dây antenna....................................... 87
Chương 5. MÃ HOÁ VÀ ĐIỀU CHẾ DỮ LIỆU
v
Hình 5.1. Sơ đồ khối hệ thống viễn thông số ...................................................................... 89 Hình 5.2. Các loại mã đường truyền trong hệ thống RFID................................................. 90 Hình 5.3. Mã Pulse-pause .................................................................................................. 91 Hình 5.4. Điều chế ASK...................................................................................................... 92 Hình 5.5. Điều chế FSK...................................................................................................... 92 Hình 5.6. Điều chế PSK...................................................................................................... 93 Hình 5.7. Sơ đồ điều chế ghép kênh với kiểu điều chế ASK sóng mang phụ ...................... .93 Hình 5.8. Phổ của tín hiệu điều chế sóng mang phụ........................................................... 94
Chương 6. SỰ CHÍNH XÁC CỦA DỮ LIỆU
Hình 6.1. Kiểm tra LRC...................................................................................................... 95 Hình 6.2. Truyền dữ liệu đến nhiều thẻ .............................................................................. 97 Hình 6.3. Nhận dữ liệu từ nhiều thẻ ................................................................................... 97 Hình 6.4. Các phương pháp tránh xung đột dữ liệu............................................................ 98 Hình 6.5. SDMA, anten định hướng chỉ lần lượt đến các transponder ................................ 98 Hình 6.6. FMDA, vài kênh truyền với các tần số khác nhau dùng cho việc truyền dữ liệu giữa transponder và reader ........................................................................................................ 99 Hình 6.7. Các phương pháp điều khiển reader ................................................................. 100 Hình 6.8. Mã NRZ ............................................................................................................ 101 Hình 6.9. Mã hoá NRZ không thể phát hiện sự xung đột dữ liệu giữa các transponder... 101 Hình 6.10. Mã Manchester ............................................................................................... 102 Hình 6.11. Mã hoá Manchester giúp phát hiện bit xung đột............................................. 102 Hình 6.12. Quá trình tìm kiếm transponder hợp lệ ........................................................... 103 Hình 6.13. Số lần thực hiện trung bình để xác định địa chỉ transponder .......................... 104
PHẦN 2
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG -----------------------
v
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
Hình 1.1. Reader (DL910) ................................................................................................ 107 Hình 1.2. Sơ đồ khối của thẻ SL3 ICS10........................................................................... 111 Hình 1.3. Mô hình thực tế khảo sát .................................................................................. 116
Chương 2. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG
Hình 2.1. Sơ đồ chức năng................................................................................................ 119 Hình 2.2. Sơ đồ ngữ cảnh ................................................................................................. 120 Hình 2.3. Sơ đồ luồng dữ liệu ........................................................................................... 121
Chương 3. CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THI CÔNG
Hình 3.1. Lưu đồ giải thuật quản lý hệ thống ................................................................... 123 Hình 3.2. Giao diện đăng nhập hệ thống.......................................................................... 124 Hình 3.3. Giao diện chương trình chính............................................................................ 125 Hình 3.4. Lưu đồ giải thuật mục Đọc ghi ......................................................................... 126 Hình 3.5. Giao diện Đọc ghi............................................................................................. 126 Hình 3.6. Lưu đồ giải thuật mục Chấm công.................................................................... 127 Hình 3.7. Giao diện Chấm công ....................................................................................... 128
v
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
PHẦN 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN - RFID -----------------------
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID
Bảng 1.1: So sánh một số hệ thống nhận dạng.................................................................... 9 Bảng 1.2: Tần số hoạt động của RFID .............................................................................. 35
Chương 2. CÁC HỆ THỐNG RFID CƠ BẢN
Bảng 2.1: Các tham số hệ thống cho các hệ thống RF ...................................................... 48 Bảng 2.2: Dải tần số của các hệ thống bảo mật khác nhau............................................... 48 Bảng 2.3: Các thông số cơ bản của hệ thống .................................................................... 50 Bảng 2.4: Suy hao đường truyền trong không gian tự do ứng với những tần số khác nhau (độ lợi của antenna transponder là 1,64, của antenna reader là 1).......................................... 58
Chương 4. CẤU TRÚC CỦA READER
Bảng 4.1: Ví dụ về quá trình thực thi một lệnh đọc bởi phần mềm, reader và transponder . ........................................................................................................................................... 80
PHẦN 2
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG -----------------------
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
Bảng 1.1: Kế hoạch thực hiện và phân công nhiệm vụ................................................... 106 Bảng 1.2: Các thông số cơ bản của Reader (DL910) ...................................................... 107
vi
Bảng 1.3: Các thông số về đọc ghi của Reader (DL910) ................................................ 107 Bảng 1.4: Cổng hỗ trợ của Reader (DL910).................................................................... 108 Bảng 1.5: Các thông số về điện của Reader (DL910)..................................................... 108 Bảng 1.6: Kích thước Reader (DL910) ............................................................................ 108 Bảng 1.7: Mã kết nối, ngắt kết nối, đọc ghi thẻ .............................................................. 108 Bảng 1.8: Tần số hoạt động theo chuẩn của thẻ SL3 ICS10 ........................................... 111 Bảng 1.9: Khoảng cách hoạt động của thẻ UCODE HSL trong các băng tần số ............ 113 Bảng 1.10: Kết quả đo đạc thực tế tầm đo thẳng góc cực đại của Reader (UHF_R_G2_232_2A) với hai loại thẻ thụ động (SL3 ICS10 và SL3 ICS30 chuẩn UCODE EPC GEN2) di chuyển với vận tốc cực đại...................................................................... 116
Chương 2. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG
Bảng 2.1: Mô hình cơ sở dữ liệu...................................................................................... 122
vi
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
Bd (Baud bit/s): Tốc độ truyền
CDMA (Code Division Multiple Access): Đa truy cập phân chia mật mã
EAS (Electronic Article Surveillance): Thiết bị giám sát điện tử
EEPROM (Electric Erasable and Programmable Read-Only Memory): Kiểu EPROM có thể xóa bằng tín hiệu điện
ERP (Equivalen Radiated Power):
FDMA(Frequency Domain Multiple Access):
FDX (Full-Duplex): Song công
FSK (Frequency Shift Keying): Điều chế dịch tần số
GSM (Global System for Mobile Communication/Groupe Special Mobile): Hệ thống truyền thông di động toàn cầu
HDX (Half-Duplex): Bán song công
HSL (High Frequency Smart Label): Hệ thống ghi nhãn thông minh dùng ở tần số cao
ISM (Industrial Scientific Medical (frequency range)): Ngưỡng tần số được ứng dụng trong y khoa
ISO (International Organization for Standardization): Tổ chức ISO
LAN (Local Area Network): Mạng kết nối cục bộ
NRZ (Non-Return-to-Zero): Không trở về 0
OCR (Optical Character Recognition): Nhận dạng ký tự quang học
PC (Personal Computer): Máy tính cá nhân
RFID(Radio Frequency Identification): Kỹ thuật nhận dạng bằng vô tuyến
RO (Read Only): Chỉ đọc
RW (Read Write): Đọc ghi
SAW (Surface Acoustic Wave):
SDMA(Space Division Multiple Access):
vii
SEQ (Sequential System): Hệ thống tuần tự
STAC (Slotted Terminal Adaptive Collection):
TDMA(Time Domain Multiple Access): Đa truy cập theo miền thời gian UHF (Ultra High Frequency): Tần số siêu cao (300MHz – 3GHz)
UPC (Universal Product Code): Mã sản phẩm chuẩn toàn cầu
WORM (Write Once, Read Many): ghi một lần, đọc nhiều lần
vii
Luận văn tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự
PHẦN 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN - RFID -----------------------
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 là hình gồm nhiều sọc đứng, rộng và hẹp được in để thay mặt cho các mã số dưới dạng máy có thể đọc được.
Các mã sọc phù hợp với tiêu chuẩn Universal Product Code (UPC) được in trên hầu hết các sản phẩm hàng hóa bày bán trong các siêu thị hiện nay. Khi hình mã sọc được kéo lướt qua một công cụ quét quang học ở quầy kiểm tra thu tiền, máy tính sẽ đối chiếu số hiệu sản phẩm với cơ sở dữ liệu các danh sách giá và in ra giá tiền đúng với mã đó.
Hình 1.1. Mã vạch
1.1.2. Nhận dạng ký tự quang học (Optical character recognition - OCR)
Nhận dạng ký tự quang học là sự cảm nhận bằng máy các chữ in và chữ đánh máy. Bằng phần mềm OCR, 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 từ.
SVTH: Nguyễn Đình Thành
-1-
GVHD: Ths. Nguyễn Chí Ngọc
Luận văn tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự
Hình 1.2. Ký tự quang học
1.1.3. cách sinh trắc học (Biometric procedures)
Nhận dạng giọng nói (Voice identification)
Là cách 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 sẽ thực hiện theo yêu cầu của người nói.
Nhận dạng dấu vân tay (Fingerprinting procedures (dactyloscopy))
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 được và đem so sánh với mẫu tham khảo
đã được lưu trữ.
1.1.4. Thẻ thông minh (Smart Cards)
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 mà vì thế an toàn hơn nhiều. 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 2 loại thẻ thông minh cơ bản khác nhau dựa vào chức năng bên trong của nó: thẻ nhớ và thẻ vi xử lý.
SVTH: Nguyễn Đình Thành
-2-
GVHD: Ths. Nguyễn Chí Ngọc
Luận văn tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự
Thẻ nhớ (Memory cards)
Trong thẻ nhớ, bộ nhớ - thường là EEPROM được truy cập sử dụng hệ
thống logic tuần tự, nó cũng có thể được kết hợp với giải thuật bảo mật đơn giản bằng cách sử dụng hệ thống này. Các chức năng của thẻ nhớ thường được tối ưu hóa cho một ứng công cụ thể. Tính linh hoạt của nó bị giới hạn, tuy nhiên về mặt tích cực thẻ bộ nhớ có ưu thế về giá cả. Chính vì lý do đó mà thẻ bộ nhớ được dùng rộng rãi.
Hình 1.3. Kiến trúc tiêu biểu của thẻ bộ nhớ có logic bảo mật
Thẻ vi xử lý (Microprocessor cards)
Thẻ vi xử lý chứa một bộ vi xử lý được nối tới các ô bộ nhớ (RAM, ROM và
EEPROM). Thẻ vi xử lý rất linh hoạt. Trong hệ thống thẻ thông minh hiện đại, nó cũng có thể tích hợp các ứng dụng khác nhau trong một thẻ (đa ứng dụng).
Hình 1.4. Kiến trúc cơ bản của một thẻ vi xử lý
SVTH: Nguyễn Đình Thành
-3-
GVHD: Ths. Nguyễn Chí Ngọc
Luận văn tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự
ROM được lập trình mặt nạ tạo kết hợp thành hệ thống hoạt động (mã lập trình cao hơn) cho bộ vi xử lý và được chèn vào trong quá trình sản xuất chip. Nội dung của nó được xác lập trong quá trình sản xuất, tương tự cho tất cả các chip khác trong cùng đợt sản phẩm, và chúng không thể lập trình lại được.
EEPROM của chip chứa dữ liệu ứng dụng và các mã chương trình liên quan tới ứng dụng. Việc đọc hay ghi dữ liệu được điều khiển bởi hệ điều hành.
RAM là bộ nhớ làm việc tạm thời của bộ vi xử lý. Dữ liệu của nó có thể bị mất khi mất điện.
Các loại thẻ vi xử lý được dùng trong các ứng dụng có độ bảo mật. Các loại thẻ thông minh được dùng trong các hệ thống điện thoại di động GSM. Tuỳ chọn của việc lập trình thẻ vi xử lý cũng thuận tiện cho việc tạo ra các ứng dụng mới.
1.1.5. Hệ thống RFID (RFID System)
Hệ thống RFID liện hệ rất gần với thẻ thông minh. Cũng như hệ thống thẻ thông minh, dữ liệu được lưu trữ trên thiết bị mang dữ liệu điện tử là bộ 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 và đó là sử dụng từ tính và trường điện từ.
Hình 1.5. Hệ thống RFID
SVTH: Nguyễn Đình Thành
-4-
GVHD: Ths. Nguyễn Chí Ngọc
Luận văn tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự
1.2. Giới thiệu chung về nhận dạng vô tuyến RFID 1.2.1. Lịch sửù phát triển của hệ thống RFID
Các công nghệ ngày nay luôn hướng tới sự đơn giản, tiện lợi và đặc trưng luôn được ưu tiên hàng đầu là khả năng không dây (wireless). Thiết bị không dây càng ngày càng phát triển rộng rãi làm cho con người được giải phóng, tự do và thoải mái hơn. Công nghệ RFID ra đời đã tạo ra cuộc cách mạng trong môi trường tương tác hiện nay.
RFID là một trong những kỹ thuật được đánh giá cao và phát triển nhanh chóng trong khoảng thời gian ngắn. Lần đầu tiên một công nghệ tương tự đó là bộ tách sóng IFF (Identification Friend or Foe) được phát minh năm 1937 bởi người Anh và được quân đồng minh sử dụng trong Thế Chiến lần thứ II để nhận dạng máy bay ta và địch. Kỹ thuật này trở thành nền tảng cho hệ thống kiểm soa
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
HỆ THỐNG QUÁN LÝ RA VÀO QUA THẺ RFID
TÓM TẮT LUẬN VĂN YÊU CẦU LUẬN VĂN
Tìm hiểu công nghệ RFID.
Truyền nhận dữ liệu giữa reader và thẻ qua PC. Viết chương trình ‚Hệ thống quản lý nhân sự‛.
CÔNG VIỆC ĐÃ THỰC HIỆN
Hoàn thành chương trình đọc và ghi thông tin vào thẻ hoạt động ổn định, chính xác.
Chương trình ‚Hệ thống quản lý nhân sự‛ hoạt động tốt, tuy nhiên để đưa vào ứng dụng thực tế một cách rộng rãi và đa dạng cần cải tiến thêm một số hạng mục liên quan khác.
TÓM TẮT NỘI DUNG BÁO CÁO
Phần 1. Tìm hiểu công nghệ nhận dạng vô tuyến - RFID
Phần này trình bày tổng quan về lý thuyết và đi sâu tìm hiểu chi tiết các thành phần liên quan đến công nghệ RFID và các ứng dụng của nó trong thực tế.
Phần 2. Thiết kế và thi công
Trình bày về sơ đồ khối, giải thuật, chương trình và kết quả thi công.
iii
MỤC LỤC
Trang bìa ............................................................................................................................... i Nhiệm vụ luận văn ................................................................................................................ Lời Thank ........................................................................................................................... ii Tóm tắt................................................................................................................................ iii Mục lục ............................................................................................................................... iv Danh sách hình vẽ ............................................................................................................... v Danh sách bảng biểu .......................................................................................................... vi Danh sách các từ viết tắt ................................................................................................... vii
PHẦN 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN - RFID -----------------------
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID
1.1. Sơ lược về các hệ thống nhận dạng tự động ...................................................... 1 1.1.1. Hệ thống mã vạch (Barcode system) ..................................................................... 1 1.1.2. Nhận dạng ký tự quang học (Optical character recognition - OCR) ...................... 1 1.1.3. cách sinh trắc học (Biometric procedures) ................................................ 2 1.1.4. Thẻ thông minh (Smart Cards)............................................................................... 2 1.1.5. Hệ thống RFID (RFID System).............................................................................. 4
1.2. Giới thiệu chung về nhận dạng vô tuyến RFID ............................................................ 5 1.2.1. Lịch sửù phát triển của hệ thống RFID ................................................................... 5 1.2.2. Khái niệm RFID..................................................................................................... 8 1.2.3. So sánh các hệ thống ID khác nhau ....................................................................... 8
1.3. Các thành phần của một hệ thống RFID ...................................................................... 9 1.3.1. Thẻ RFID ............................................................................................................. 10
iv
1.3.2. Reader.................................................................................................................. 17
1.3.3. Database............................................................................................................... 25 1.4. Giao thức thẻ RFID..................................................................................................... 25 1.4.1. Thuật ngữ và khái niệm ....................................................................................... 25 1.4.2. cách lưu trữ dữ liệu trên thẻ .................................................................... 27 1.4.3. Thủ tục SINGULATION và ANTI-COLLISION................................................. 28 1.5. Điều lệ và chuẩn hóa.................................................................................................. 33 1.6. Một số tiêu chuẩn xây dựng cho công nghệ RFID ..................................................... 33 1.7. Tần số vô tuyến hoạt động của RFID......................................................................... 34
1.8. Các ứng dụng RFID hiện hành ................................................................................... 35 1.8.1. RFID trong việc xử phạt....................................................................................... 36 1.8.2. RFID trong an ninh quốc gia ................................................................................ 36 1.8.3. Trong hệ thống viễn thông................................................................................... 37 1.8.4. Ứng dụng trong quản lý thư viện ......................................................................... 37 1.8.5. Ứng dụng trong quản lý bán hàng........................................................................ 38 1.8.6. Nhận dạng động vật ............................................................................................. 39 1.8.7. Cấy ghép vào con người ...................................................................................... 39 1.8.8. Tính phí trong giao thông ..................................................................................... 40
1.9. Ưu, nhược điểm của hệ thống RFID ........................................................................... 40 1.9.1. Ưu điểm................................................................................................................ 40 1.9.2. Nhược điểm.......................................................................................................... 41
1.10. cách làm việc của RFID .............................................................................. 42
Chương 2. CÁC HỆ THỐNG RFID CƠ BẢN
2.1. Hệ thống 1 bit ............................................................................................................. 46 2.1.1. Tần số vô tuyến.................................................................................................... 46 2.1.2. Sóng viba.............................................................................................................. 48
iv
2.1.3. Bộ chia tần số....................................................................................................... 50
2.1.4. Transponder trường điện từ ................................................................................. 51 2.2. Hệ thống song công và bán song công ....................................................................... 53 2.2.1. Ghép cảm ứng ...................................................................................................... 54 2.2.2. Ghép điện từ tán xạ lùi ........................................................................................ 57 2.2.3. Ghép gần.............................................................................................................. 59 2.2.4. Ghép điện............................................................................................................. 61 2.2.5. Truyền dữ liệu từ reader đến transponder ........................................................... 62 2.3. Hệ thống tuần tự ........................................................................................................ 62 2.3.1. Ghép cảm ứng ...................................................................................................... 62
Chương 3. CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ MANG DỮ LIỆU
3.1. Transponder có bộ nhớ ............................................................................................... 66 3.1.1. Giao tiếp HF......................................................................................................... 67 3.1.2. Address and security logic ................................................................................... 68 3.1.3. Cấu trúc bộ nhớ.................................................................................................... 69
3.2. Bộ vi xử lý .................................................................................................................. 74 3.2.1. Thẻ có hai giao tiếp ............................................................................................. 76 3.3. Bộ nhớ......................................................................................................................... 77 3.4. Đo lường các biến vật lý ............................................................................................ 77 3.4.1. Transponder có cảm biến..................................................................................... 77
Chương 4. CẤU TRÚC CỦA READER
4.1. Luồng dữ liệu trong ứng dụng..................................................................................... 79 4.2. Các thành phần của reader ......................................................................................... 80 4.2.1. Mạch HF .............................................................................................................. 81 4.2.2. Đơn vị điều khiển................................................................................................. 84 4.3. Kết nối antenna trong hệ thống liên kết cảm ứng ..................................................... 86
iv
4.3.1. Kết nối sử dụng dòng điện phối hợp.................................................................... 86 4.3.2. Cung cấp thông qua cáp ....................................................................................... 87 4.3.3. Aûnh hưởng của hệ số Q........................................................................................ 88
Chương 5. MÃ HOÁ VÀ ĐIỀU CHẾ DỮ LIỆU
5.1. Các loại mã biểu diễn tín hiệu nhị phân..................................................................... 89 5.2. Các kỹ thuật điều chế số ............................................................................................ 91 5.2.1. Điều chế ASK ...................................................................................................... 91 5.2.2. Điều chế 2FSK..................................................................................................... 92 5.2.3. Điều chế PSK....................................................................................................... 92 5.2.4. Điều chế với sóng mang phụ ............................................................................... 93
Chương 6. SỰ CHÍNH XÁC CỦA DỮ LIỆU
6.1. Phương pháp kiểm tra lỗi ............................................................................................ 95 6.1.1. Kiểm tra chẵn lẻ .................................................................................................. 95 6.1.2. Phương pháp LRC ................................................................................................ 95 6.1.3. Phương pháp CRC ................................................................................................ 96
6.2. Đa truy cập, chống xung đột dữ liệu ........................................................................... 97 6.2.1. SDMA .................................................................................................................. 98 6.2.2. FDMA .................................................................................................................. 99 6.2.3. TDMA .................................................................................................................. 99
PHẦN 2
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG -----------------------
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
1.1. Giới thiệu .................................................................................................................. 105 iv
1.1.1. Giới thiệu đề tài ................................................................................................. 105 1.1.2. Yêu cầu đề tài.................................................................................................... 105 1.1.3. Nội dung của đề tài............................................................................................ 106
1.2. Yêu cầu hệ thống...................................................................................................... 106 1.2.1. Nhu cầu hệ thống ............................................................................................... 106 1.2.2. Quản lý dự án..................................................................................................... 106
1.3. Tổng quan về sơ đồ khối của hệ thống..................................................................... 107 1.3.1. Các thông số của Reader (DL910)..................................................................... 107 1.3.2. Các thông số của thẻ.......................................................................................... 108
1.4. Kết quả đo đạc thực tế việc đọc thẻ ......................................................................... 115
Chương 2. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG
2.1. Khảo xác hiện trạng.................................................................................................. 117 2.1.1. Giới thiệu chung................................................................................................. 117 2.1.2. Các vấn đề đặt ra cho hệ thống mới .................................................................. 117 2.1.3. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................ 118 2.1.4. Giới hạn hệ thống .............................................................................................. 118 2.1.5. Các chức năng của hệ thống mới ....................................................................... 118
2.2. Thiết kế sơ đồ ........................................................................................................... 119 2.2.1. Sơ đồ chức năng ................................................................................................ 119 2.2.2. Sơ đồ ngữ cảnh................................................................................................... 120 2.2.3. Sơ đồ luồng dữ liệu ............................................................................................ 120 2.2.4. Mô hình cơ sở dữ liệu......................................................................................... 121
Chương 3. CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THI CÔNG
3.1. Mục Quản lý hệ thống .............................................................................................. 123 3.1.1. Lưu đồ giải thuật ................................................................................................ 123 3.1.2. Kết quả thi công................................................................................................. 123
iv
3.2. Giao diện chương trình chính .................................................................................... 125 3.3. Mục Đọc, ghi thẻ....................................................................................................... 125 3.3.1. Lưu đồ giải thuật ............................................................................................... 125 3.3.2. Kết quả thi công................................................................................................. 126 3.4. Mục chấm công......................................................................................................... 127 3.4.1. Lưu đồ giải thuật ................................................................................................ 127 3.4.2 Kết quả thi công.................................................................................................. 127 3.4. Các Danh mục khác .................................................................................................. 128
Chương 4. TỔNG KẾT VÀ ĐÁNH GIÁ
4.1. Đánh giá.................................................................................................................... 129 4.2. Hạn chế..................................................................................................................... 129 4.3. Hướng phát triển đề tài............................................................................................. 129
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 130
iv
DANH SÁCH HÌNH VẼ
PHẦN 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN – RFID -----------------------
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID
Hình 1.1. Mã vạch ................................................................................................................ 1 Hình 1.2. Ký tự quang học.................................................................................................... 2 Hình 1.3. Kiến trúc tiêu biểu của thẻ bộ nhớ có logic bảo mật ............................................ 3 Hình 1.4. Kiến trúc cơ bản của một thẻ vi xử lý ................................................................... 3 Hình 1.5. Hệ thống RFID ..................................................................................................... 4 Hình 1.6. Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1880-1960 ...................................................... 5 Hình 1.7. Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1960-1990 ...................................................... 6 Hình 1.8. Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1990-2009 ...................................................... 7 Hình 1.9. Hệ thống RFID toàn diện.................................................................................... 10 Hình 1.10. Layout của thiết bị mang dữ liệu, transponder. Hình bên trái transponder ghép cảm ứng với antenna cuộn dây, hình bên phải transponder viba với antenna dipole ................. 10 Hình 1.11.Cấu trúc của một thẻ thụ động .......................................................................... 11 Hình 1.12. Một số loại thẻ tích cực .................................................................................... 14 Hình 1.13. Cấu trúc của một thẻ bán tích cực .................................................................... 15 Hình 1.14. Cấu trúc layout cơ bản của một reader............................................................. 18 Hình 1.15. Cơ chế truyền ở trường gần, trường xa giữa thẻ và reader ............................... 22 Hình 1.16. Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ thụ động .................................... 24 Hình 1.17. Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ bán thụ động ............................. 24 Hình 1.18. Cơ chế truyền kiểu máy phát của thẻû tích cực .................................................. 24 Hình 1.19. Layout bộ nhớ của một thẻ minh họa ................................................................ 27 Hình 1.20. Sơ đồ cây nhị phân............................................................................................ 31
v
Hình 1.21. Ứng dụng công nghệ RFID vào thư viện........................................................... 38 Hình 1.22. Ứng dụng công nghệ RFID trong siêu thị ......................................................... 39 Hình 1.23. Ứng dụng công nghệ RFID vào cấy ghép ........................................................ 40 Hình 1.24. Quá trình làm việc của thẻ và reader ............................................................... 43 Hình 1.25. Quá trình truyền nhận dữ liệu giữa thẻ và reader............................................. 44
Chương 2. CÁC HỆ THỐNG RFID CƠ BẢN
Hình 2.1. Các hệ thống RFID khác nhau............................................................................ 45 Hình 2.2. Giới thiệu hoạt động của hệ thống EAS tần số vô tuyến ..................................... 47 Hình 2.3. Antenna khung của hệ thống RF (cao 1,2 - 1,6m) và transponder....................... 48 Hình 2.4. Mạch cơ bản và hình dạng cụ thể của transponder viba..................................... 49 Hình 2.5. Transponder viba nằm trong vùng truy vấn của detector.................................... 49 Hình 2.6. Sơ đồ mạch điện và hoạt động của EAS sử dụng bộ chia tần số ......................... 50 Hình 2.7. Antenna của hệ thống RFID điện từ (cao 1.40 m) và transponder ...................... 52 Hình 2.8. Truyền dữ liệu trong hệ thống song công, bán song công và tuần tự................. .53 Hình 2.9. Năng lượng cung cấp cho transponder thông qua từ trường phát ra của reader. 54 Hình 2.10. Truyền dữ liệu bằng load modulation từ transponder đến reader ..................... 55 Hình 2.11. Phổ của điều chế sóng mang phụ...................................................................... 56 Hình 2.12. Sơ đồ mạch của transponder hài phụ................................................................ 57 Hình 2.13. Hoạt động của transponder tán xạ lùi .............................................................. 59 Hình 2.14. Transponder ghép gần được đưa vào trong reader ........................................... 60 Hình 2.15. Hệ thống ghép điện sử dụng điện trường để truyền năng lượng và dữ liệu....... 61 Hình 2.16. Sơ đồ mạch tương đương của hệ thống RFID ghép điện ................................... 62 Hình 2.17. Sơ đồ khối của transponder tuần tự sử dụng ghép cảm ứng.............................. 64 Hình 2.18. Sơ đồ điện áp của tụ nạp .................................................................................. 64
Chương 3. CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ MANG DỮ LIỆU
Hình 3.1. Sơ đồ phân loại các thiết bị mang dữ liệu dùng trong RFID............................... 66 Hình 3.2. Sơ đồ khối của tranpsonder có bộ nhớ................................................................ 67
v
Hình 3.3. Sơ đồ khối của một mạch HF của transponder liên kết cảm ứng với bộ load modulator ........................................................................................................................... 67 Hình 3.4. Sơ đồ khối của Address and Security logic.......................................................... 68 Hình 3.5. Sơ đồ khối của một transponder chỉ đọc ............................................................. 69 Hình 3.6. Sơ đồ khối của một transponder ghi được có chức năng bảo mật để thực hiện xác nhận giữa transponder và reader ....................................................................................... 71 Hình 3.7. Transponder có 2 bộ nhớ khoá để cấp quyền truy xuất khác nhau ......................... Hình 3.8. Một transponder có thể dùng cho nhiều ứng dụng bằng cách phân đoạn bộ nhớ của nó ....................................................................................................................................... 72 Hình 3.9. Sự khác nhau giữa segment cố định và segment tự do......................................... 74 Hình 3.10. Sơ đồ khối của một transponder có dùng bộ vi xử lý ........................................ 74 Hình 3.11. Quá trình xử lý lệnh trong hệ điều hành thẻ thông minh .................................. 75 Hình 3.12. Sơ đồ khối của một thẻ hai giao tiếp................................................................. 76 Hình 3.13. Transponder liên kết cảm ứng có thêm cảm biến nhiệt độ................................ 78
Chương 4. CẤU TRÚC CỦA READER
Hình 4.1. Nguyên lý Master-Slave giữa phần mềm, reader và tranpsonder........................ 79 Hình 4.2. Sơ đồ khối của một reader gồm có hệ thống điều khiển và mạch HF. Toàn bộ hệ thống được điều khiển bằng những lệnh ............................................................................. 81 Hình 4.3. Sơ đồ khối mạch HF của hệ thống RFID liên kết cảm ứng ................................. 82 Hình 4.4. Sơ đồ khối của một mạch HF trong hệ thống viba .............................................. 83 Hình 4.5. Hoạt động của một bộ directional coupler với hệ thống RFID tán xạ lùi ........... 83 Hình 4.6. Sơ đồ khối HF của reader trong hệ thống SEQ................................................... 84 Hình 4.7. Sơ đồ khối đơn vị điều khiển của reader ............................................................. 85 Hình 4.8. Quá trình mã hoá và giải mã tín hiệu bằng đơn vị điều khiển của reader .......... 85 Hình 4.9. Kết nối cuộn dây antenna bằng kỹ thuật 50 .................................................... .87 Hình 4.10. Mạch điện phối hợp trở kháng cho cuộn dây antenna....................................... 87
Chương 5. MÃ HOÁ VÀ ĐIỀU CHẾ DỮ LIỆU
v
Hình 5.1. Sơ đồ khối hệ thống viễn thông số ...................................................................... 89 Hình 5.2. Các loại mã đường truyền trong hệ thống RFID................................................. 90 Hình 5.3. Mã Pulse-pause .................................................................................................. 91 Hình 5.4. Điều chế ASK...................................................................................................... 92 Hình 5.5. Điều chế FSK...................................................................................................... 92 Hình 5.6. Điều chế PSK...................................................................................................... 93 Hình 5.7. Sơ đồ điều chế ghép kênh với kiểu điều chế ASK sóng mang phụ ...................... .93 Hình 5.8. Phổ của tín hiệu điều chế sóng mang phụ........................................................... 94
Chương 6. SỰ CHÍNH XÁC CỦA DỮ LIỆU
Hình 6.1. Kiểm tra LRC...................................................................................................... 95 Hình 6.2. Truyền dữ liệu đến nhiều thẻ .............................................................................. 97 Hình 6.3. Nhận dữ liệu từ nhiều thẻ ................................................................................... 97 Hình 6.4. Các phương pháp tránh xung đột dữ liệu............................................................ 98 Hình 6.5. SDMA, anten định hướng chỉ lần lượt đến các transponder ................................ 98 Hình 6.6. FMDA, vài kênh truyền với các tần số khác nhau dùng cho việc truyền dữ liệu giữa transponder và reader ........................................................................................................ 99 Hình 6.7. Các phương pháp điều khiển reader ................................................................. 100 Hình 6.8. Mã NRZ ............................................................................................................ 101 Hình 6.9. Mã hoá NRZ không thể phát hiện sự xung đột dữ liệu giữa các transponder... 101 Hình 6.10. Mã Manchester ............................................................................................... 102 Hình 6.11. Mã hoá Manchester giúp phát hiện bit xung đột............................................. 102 Hình 6.12. Quá trình tìm kiếm transponder hợp lệ ........................................................... 103 Hình 6.13. Số lần thực hiện trung bình để xác định địa chỉ transponder .......................... 104
PHẦN 2
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG -----------------------
v
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
Hình 1.1. Reader (DL910) ................................................................................................ 107 Hình 1.2. Sơ đồ khối của thẻ SL3 ICS10........................................................................... 111 Hình 1.3. Mô hình thực tế khảo sát .................................................................................. 116
Chương 2. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG
Hình 2.1. Sơ đồ chức năng................................................................................................ 119 Hình 2.2. Sơ đồ ngữ cảnh ................................................................................................. 120 Hình 2.3. Sơ đồ luồng dữ liệu ........................................................................................... 121
Chương 3. CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THI CÔNG
Hình 3.1. Lưu đồ giải thuật quản lý hệ thống ................................................................... 123 Hình 3.2. Giao diện đăng nhập hệ thống.......................................................................... 124 Hình 3.3. Giao diện chương trình chính............................................................................ 125 Hình 3.4. Lưu đồ giải thuật mục Đọc ghi ......................................................................... 126 Hình 3.5. Giao diện Đọc ghi............................................................................................. 126 Hình 3.6. Lưu đồ giải thuật mục Chấm công.................................................................... 127 Hình 3.7. Giao diện Chấm công ....................................................................................... 128
v
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
PHẦN 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN - RFID -----------------------
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID
Bảng 1.1: So sánh một số hệ thống nhận dạng.................................................................... 9 Bảng 1.2: Tần số hoạt động của RFID .............................................................................. 35
Chương 2. CÁC HỆ THỐNG RFID CƠ BẢN
Bảng 2.1: Các tham số hệ thống cho các hệ thống RF ...................................................... 48 Bảng 2.2: Dải tần số của các hệ thống bảo mật khác nhau............................................... 48 Bảng 2.3: Các thông số cơ bản của hệ thống .................................................................... 50 Bảng 2.4: Suy hao đường truyền trong không gian tự do ứng với những tần số khác nhau (độ lợi của antenna transponder là 1,64, của antenna reader là 1).......................................... 58
Chương 4. CẤU TRÚC CỦA READER
Bảng 4.1: Ví dụ về quá trình thực thi một lệnh đọc bởi phần mềm, reader và transponder . ........................................................................................................................................... 80
PHẦN 2
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG -----------------------
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
Bảng 1.1: Kế hoạch thực hiện và phân công nhiệm vụ................................................... 106 Bảng 1.2: Các thông số cơ bản của Reader (DL910) ...................................................... 107
vi
Bảng 1.3: Các thông số về đọc ghi của Reader (DL910) ................................................ 107 Bảng 1.4: Cổng hỗ trợ của Reader (DL910).................................................................... 108 Bảng 1.5: Các thông số về điện của Reader (DL910)..................................................... 108 Bảng 1.6: Kích thước Reader (DL910) ............................................................................ 108 Bảng 1.7: Mã kết nối, ngắt kết nối, đọc ghi thẻ .............................................................. 108 Bảng 1.8: Tần số hoạt động theo chuẩn của thẻ SL3 ICS10 ........................................... 111 Bảng 1.9: Khoảng cách hoạt động của thẻ UCODE HSL trong các băng tần số ............ 113 Bảng 1.10: Kết quả đo đạc thực tế tầm đo thẳng góc cực đại của Reader (UHF_R_G2_232_2A) với hai loại thẻ thụ động (SL3 ICS10 và SL3 ICS30 chuẩn UCODE EPC GEN2) di chuyển với vận tốc cực đại...................................................................... 116
Chương 2. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG
Bảng 2.1: Mô hình cơ sở dữ liệu...................................................................................... 122
vi
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
Bd (Baud bit/s): Tốc độ truyền
CDMA (Code Division Multiple Access): Đa truy cập phân chia mật mã
EAS (Electronic Article Surveillance): Thiết bị giám sát điện tử
EEPROM (Electric Erasable and Programmable Read-Only Memory): Kiểu EPROM có thể xóa bằng tín hiệu điện
ERP (Equivalen Radiated Power):
FDMA(Frequency Domain Multiple Access):
FDX (Full-Duplex): Song công
FSK (Frequency Shift Keying): Điều chế dịch tần số
GSM (Global System for Mobile Communication/Groupe Special Mobile): Hệ thống truyền thông di động toàn cầu
HDX (Half-Duplex): Bán song công
HSL (High Frequency Smart Label): Hệ thống ghi nhãn thông minh dùng ở tần số cao
ISM (Industrial Scientific Medical (frequency range)): Ngưỡng tần số được ứng dụng trong y khoa
ISO (International Organization for Standardization): Tổ chức ISO
LAN (Local Area Network): Mạng kết nối cục bộ
NRZ (Non-Return-to-Zero): Không trở về 0
OCR (Optical Character Recognition): Nhận dạng ký tự quang học
PC (Personal Computer): Máy tính cá nhân
RFID(Radio Frequency Identification): Kỹ thuật nhận dạng bằng vô tuyến
RO (Read Only): Chỉ đọc
RW (Read Write): Đọc ghi
SAW (Surface Acoustic Wave):
SDMA(Space Division Multiple Access):
vii
SEQ (Sequential System): Hệ thống tuần tự
STAC (Slotted Terminal Adaptive Collection):
TDMA(Time Domain Multiple Access): Đa truy cập theo miền thời gian UHF (Ultra High Frequency): Tần số siêu cao (300MHz – 3GHz)
UPC (Universal Product Code): Mã sản phẩm chuẩn toàn cầu
WORM (Write Once, Read Many): ghi một lần, đọc nhiều lần
vii
Luận văn tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự
PHẦN 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN - RFID -----------------------
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 là hình gồm nhiều sọc đứng, rộng và hẹp được in để thay mặt cho các mã số dưới dạng máy có thể đọc được.
Các mã sọc phù hợp với tiêu chuẩn Universal Product Code (UPC) được in trên hầu hết các sản phẩm hàng hóa bày bán trong các siêu thị hiện nay. Khi hình mã sọc được kéo lướt qua một công cụ quét quang học ở quầy kiểm tra thu tiền, máy tính sẽ đối chiếu số hiệu sản phẩm với cơ sở dữ liệu các danh sách giá và in ra giá tiền đúng với mã đó.
Hình 1.1. Mã vạch
1.1.2. Nhận dạng ký tự quang học (Optical character recognition - OCR)
Nhận dạng ký tự quang học là sự cảm nhận bằng máy các chữ in và chữ đánh máy. Bằng phần mềm OCR, 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 từ.
SVTH: Nguyễn Đình Thành
-1-
GVHD: Ths. Nguyễn Chí Ngọc
Luận văn tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự
Hình 1.2. Ký tự quang học
1.1.3. cách sinh trắc học (Biometric procedures)
Nhận dạng giọng nói (Voice identification)
Là cách 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 sẽ thực hiện theo yêu cầu của người nói.
Nhận dạng dấu vân tay (Fingerprinting procedures (dactyloscopy))
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 được và đem so sánh với mẫu tham khảo
đã được lưu trữ.
1.1.4. Thẻ thông minh (Smart Cards)
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 mà vì thế an toàn hơn nhiều. 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 2 loại thẻ thông minh cơ bản khác nhau dựa vào chức năng bên trong của nó: thẻ nhớ và thẻ vi xử lý.
SVTH: Nguyễn Đình Thành
-2-
GVHD: Ths. Nguyễn Chí Ngọc
Luận văn tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự
Thẻ nhớ (Memory cards)
Trong thẻ nhớ, bộ nhớ - thường là EEPROM được truy cập sử dụng hệ
thống logic tuần tự, nó cũng có thể được kết hợp với giải thuật bảo mật đơn giản bằng cách sử dụng hệ thống này. Các chức năng của thẻ nhớ thường được tối ưu hóa cho một ứng công cụ thể. Tính linh hoạt của nó bị giới hạn, tuy nhiên về mặt tích cực thẻ bộ nhớ có ưu thế về giá cả. Chính vì lý do đó mà thẻ bộ nhớ được dùng rộng rãi.
Hình 1.3. Kiến trúc tiêu biểu của thẻ bộ nhớ có logic bảo mật
Thẻ vi xử lý (Microprocessor cards)
Thẻ vi xử lý chứa một bộ vi xử lý được nối tới các ô bộ nhớ (RAM, ROM và
EEPROM). Thẻ vi xử lý rất linh hoạt. Trong hệ thống thẻ thông minh hiện đại, nó cũng có thể tích hợp các ứng dụng khác nhau trong một thẻ (đa ứng dụng).
Hình 1.4. Kiến trúc cơ bản của một thẻ vi xử lý
SVTH: Nguyễn Đình Thành
-3-
GVHD: Ths. Nguyễn Chí Ngọc
Luận văn tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự
ROM được lập trình mặt nạ tạo kết hợp thành hệ thống hoạt động (mã lập trình cao hơn) cho bộ vi xử lý và được chèn vào trong quá trình sản xuất chip. Nội dung của nó được xác lập trong quá trình sản xuất, tương tự cho tất cả các chip khác trong cùng đợt sản phẩm, và chúng không thể lập trình lại được.
EEPROM của chip chứa dữ liệu ứng dụng và các mã chương trình liên quan tới ứng dụng. Việc đọc hay ghi dữ liệu được điều khiển bởi hệ điều hành.
RAM là bộ nhớ làm việc tạm thời của bộ vi xử lý. Dữ liệu của nó có thể bị mất khi mất điện.
Các loại thẻ vi xử lý được dùng trong các ứng dụng có độ bảo mật. Các loại thẻ thông minh được dùng trong các hệ thống điện thoại di động GSM. Tuỳ chọn của việc lập trình thẻ vi xử lý cũng thuận tiện cho việc tạo ra các ứng dụng mới.
1.1.5. Hệ thống RFID (RFID System)
Hệ thống RFID liện hệ rất gần với thẻ thông minh. Cũng như hệ thống thẻ thông minh, dữ liệu được lưu trữ trên thiết bị mang dữ liệu điện tử là bộ 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 và đó là sử dụng từ tính và trường điện từ.
Hình 1.5. Hệ thống RFID
SVTH: Nguyễn Đình Thành
-4-
GVHD: Ths. Nguyễn Chí Ngọc
Luận văn tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự
1.2. Giới thiệu chung về nhận dạng vô tuyến RFID 1.2.1. Lịch sửù phát triển của hệ thống RFID
Các công nghệ ngày nay luôn hướng tới sự đơn giản, tiện lợi và đặc trưng luôn được ưu tiên hàng đầu là khả năng không dây (wireless). Thiết bị không dây càng ngày càng phát triển rộng rãi làm cho con người được giải phóng, tự do và thoải mái hơn. Công nghệ RFID ra đời đã tạo ra cuộc cách mạng trong môi trường tương tác hiện nay.
RFID là một trong những kỹ thuật được đánh giá cao và phát triển nhanh chóng trong khoảng thời gian ngắn. Lần đầu tiên một công nghệ tương tự đó là bộ tách sóng IFF (Identification Friend or Foe) được phát minh năm 1937 bởi người Anh và được quân đồng minh sử dụng trong Thế Chiến lần thứ II để nhận dạng máy bay ta và địch. Kỹ thuật này trở thành nền tảng cho hệ thống kiểm soa
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links