Đề tài Nghiên cứu công nghệ RFID

ng đọc/ghi, hướng dẫn quy trình lắp ráp xử lý sản phNm). Mặt khác, thông tin đầu vào được nhập bằng tay (hoặc bằng các đầu đọc mã vạch) cho phép hệ thống điều khiển/kiểm soát. Sau đó những thông tin này có thể được truy xuất bởi các đầu đọc RFID. Trong vận chuyển và phân phối và lưu thông: Hệ thống RFID phù hợp nhất với phương thức vận tải đường ray. Các thẻ có thể nhận dạng toàn bộ 12 ký tự theo chuẩn công nghiệp cho phép xác định loại xe/toa hàng, chủ sở hữu, số xe...Các thẻ này được gắn vào gầm xe, toa hàng; Các ăng-ten được cài đặt ở giữa hoặc bên cạnh đường ray vận chuyển, các đầu đọc và các thiết bị hiển thị được lắp trong vòng khoảng 40 đến 100 feet dọc theo đường ray cùng các thiết bị viễn thông và thiết bị kiểm soát khác, do vậy có thể kiểm soát được các toa hàng trên ray. Mục đích chính trong các ứng dụng vận chuyển theo ray là cải tiến kích thước và tốc độ vận chuyển nhanh chóng cho phép giảm kích thước xe hàng hoặc giảm thiểu chi phí cho việc đầu tư các thiết bị mới.RFID còn được ứng dụng trong hệ thống thu phí cầu đường bộ hay cho phép các hãng hàng không kiểm soát hành lý của hành khách. Trong kinh doanh bán lẻ: RFID có thể thay thế kỹ thuật mã vạch hiện nay, vì nó không chỉ có khả năng xác định nguồn gốc sản phẩm mà còn cho phép nhà cung cấp và đại lý bán lẻ biết chính xác mặt hàng trên quầy và trong kho của họ. Một số siêu thị lớn đã sử dụng các thẻ RFID mỏng dán lên hàng hóa thay cho mã vạch, giúp việc thanh toán nhanh chóng, dễ dàng hơn. Nếu hàng hóa nào chưa thanh toán tiền đi qua cửa, máy nhận dạng vô tuyến RFID sẽ phát hiện ra và báo cho nhân viên an ninh. Ngoài ra, các công ty bách hóa không còn phải lo kiểm kho, không sợ giao nhầm hàng và thống kê số đầu sản phẩm đang kinh doanh của cả tổ hợp cửa hàng. Hơn nữa họ còn có thể biết chính xác bên trong túi khách hàng vào, ra có những gì. Trong lĩnh vực an ninh: RFID không đòi hỏi tầm nhìn giữa bộ thu phát và máy đọc, hệ thống này khắc phục được những hạn chế của các phương pháp nhận dạng tự động khác, ví dụ như mã vạch. Điều này có nghĩa là hệ thống RFID có thể hoạt động hiệu quả trong các môi trường khắc nghiệt những nơi bụi bẩn, ẩm ướt quá mức hay có phạm vi quan sát bị hạn chế. Một trong các lợi ích nổi bật của RFID là khả năng đọc trong các môi trường khắc nghiệt với tốc độ đáng chú ý: trong hầu hết các trường hợp thời gian phản ứng dưới 100 mili giây. Trong công tác quản lý bảo quản sản phẩm: Việc quản lý sách tại thư viện hiện rất vất vả, việc tìm kiếm sách thủ công làm tốn thời gian và quản lý cũng chưa thực sự hiệu quả. Nhờ công nghệ RFID, mỗi cuốn sách được gắn với một thẻ lưu thông tin về cuốn sách, mỗi khi cần tìm một cuốn sách nào đó, thay vì việc dò tìm phân loại từng cuốn sách, thủ thư chỉ việc dùng một đầu đọc có khả năng đọc các thẻ RFID từ xa có thể giúp định vị cuốn sách cần tìm rất nhanh chóng, ngoài ra việc thống kế sách cuối ngày càng trở lên đơn giản. Các hạt giống có giá trị, động vật thí nghiệm liên quan tới các dự án nghiên cứu lâu dài và chi phí cao, thịt và bơ sữa động vật, thú vật hoang dã và giống động vật quý hiếm, các loại gen...hiện nay vấn đề xác định tính duy nhất có thể được giải quyết thông qua ứng dụng các sáng kiến của công nghệ RFID. Trong quản lý nhân sự và chấm công: Khi vào, ra công ty để bắt đầu hay kết thúc một ngày hoặc ca làm việc, nhân viên chỉ cần đưa thẻ của mình đến gần máy đọc thẻ (không phải nhét vào), ngay lập tức máy phát ra một tiếng bíp, dữ liệu vào, ra của nhân viên đó đã được ghi nhận và lưu trữ trên máy chấm công. Trong trường hợp nếu những nhân viên nghỉ việc, thẻ nhân viên sẽ được thu hồi và tái sử dụng mà không ảnh hưởng đến chất lượng thẻ. Ưu điểm nổi bật của thẻ RFID so với thẻ mã vạch (Barcode) hay thẻ mã từ (Mag.Stripe card) là thẻ RFID không bị trầy xước, mài mòn khi dùng. Sử dụng thẻ chấm công loại cảm ứng, người phụ trách hệ thống sẽ lấy toàn bộ dữ liệu từ database của máy tính hoặc các máy đọc thẻ về, sau khi cập nhật dữ liệu sẽ có ngay báo cáo thống kê nhanh để ban giám đốc biết số lượng nhân viên đang có mặt, số nhân viên nghỉ hoặc biết được trình độ tay nghề từng nhân viên; nhân viên nào hết hạn hợp đồng lao động; bảo hiểm xã hội, bảo hiểm y tế... Trong y tế, giáo dục, vui chơi giải trí: Công nghệ RFID có thể sử dụng cho người cũng như đồ vật. Vì vậy, một số bệnh viện đang sử dụng vòng đeo tay RFID cho trẻ mới sinh và bệnh nhân cao tuổi mất trí. Ngoài ra còn ứng dụng trong việc quản lý hồ sơ bệnh án... Học sinh một trường đông học sinh ở Nhật dùng thẻ RFID để báo cho cha mẹ biết mình đã ra tới. Các công viên giải trí ở Mỹ bán ra vé RFID sẽ bật-nháy báo cho khách biết đến lượt mình vào cuộc chơi... Phần 2 : ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG RFID Các thành phần cơ bản của hệ thống RFID Một hệ thống RFID không thể thiếu 2 thành phần quan trọng cấu tạo nên là : Thẻ RFID (Transponder ) Đầu đọc (Reader) Hình 2.1 : Transponder và Reader là hai thành phần chính của hệ thống RFID Thẻ RFID là thành phần luôn gắn lên đối tượng cần nhận dạng .Nó bao gồm một ăngten kết nối với đầu đọc và một vi mạch điện tử. Khi thẻ RFID không nằm trong phạm vi dò tìm của đầu đọc thì nó không hoạt động mà chỉ hoạt động trong phạm vi đâu đọc. Đầu đọc là thành phần tự thiết kế và áp dụng vào tùy hoàn cảnh cũng như vị trí có thể chỉ đọc và cũng có thể ghi/đọc tùy theo yêu cầu chế tạo. Đầu đọc thường bao gồm module thu phát sóng vô tuyến, có một khối điều khiển và ăngten dùng để kết nối Transponder. Ngoài ra còn được tích hợp thêm RS232 và RS485 để truyền dữ liệu qua các hệ thống khác. Thẻ RFID 2.1 Giới thiệu tổng quát thẻ RFID Thành phần của thẻ (tag) RFID bao gồm một anten dùng kết nối với đầu đọc và một con chip dùng để lưu trữ dữ liệu.Dữ liệu được đọc ghi thông qua một đầu đọc thẻ (đầu đọc RFID) mà không phụ thuộc vào hướng hay vị trí chỉ cần thẻ RFID nằm trong vùng phủ sóng (phạm vi của đầu đọc) Hình 2.2 dạng của 1 số loại Transponder tiêu biểu Bộ nhớ chip trong thẻ RFID có thể chứa từ 96 đến 512 bit dữ liệu nhiều gấp 64 lần mã vạch. Thông tin lưu trữ trên chip có thể thay đổi được bởi sự tương tác của bộ đọc. Dung lượng lưu trữ cao có thể cho phép ta lưu trữ nhiều thông tin đa dạng cùng một lúc. Chíp trên thẻ được gắn kèm với một ăngten chuyển tín hiệu đến máy đọc và máy này chuyển đổi sóng điện từ từ thẻ RFID cung cấp sang một dạng mã liên quan để xác định thông tin và xử lý cơ sở dữ liệu trên máy tính do người điều hành quản lý giám sát. Các thẻ RFID rất mỏng và có kích cỡ vừa phải tương đương như một thẻ tín dụng bình thường vì nó đơn giản cũng chỉ cần một anten và một diode 2.2 Phân loại thẻ RFID Tùy thuộc vào chức năng và các chuẩn mà thẻ RFID được phân loại thành nhiều loại khác nhau : Thẻ thụ động ( Passive tag). Thẻ tích cực ( Active tag). Thẻ bán thụ động (Semi-Pasive tag). Phân loại theo khả năng ghi/ đọc dữ liệu : Thẻ chỉ đọc ( Read Only). Thẻ cho phép ghi một lần, đọc nhiều lần (Write once Read many, WORM). Thẻ ghi – đọc (Write - Read) 2.2.1 Thẻ thụ động (Passive tag) Không có nguồn điện bên trong. Sóng vô tuyến phát ra từ đầu đọc sẽ truyền một dòng điện nhỏ đủ để kích hoạt hệ thống mạch điện trong thẻ giúp nó gửi lại tín hiệu hồi đáp. Có thể truyền mã số nhận dạng và lưu trữ một số thông tin về đối tượng được nhận dạng. Có kích thước rất nhỏ và mỏng hơn một tờ giấy bình thường, do vậy nó có thể được cấy vào dưới da. Có tuổi thọ rất cao vì không dùng pin. Tầm hoạt động : từ 10 cm đến vài mét, tùy theo tần số sử dụng. 2.2.2 Thẻ chủ động (Active tag) Được tích hợp một nguồn giúp nó tự gửi tín hiệu đến đầu đọc.Cường độ tín hiệu của loại thẻ này, do vậy mạnh hơn tín hiệu của thẻ thụ động, cho phép nó hoạt động có hiệu quả hơn trong môi trường nước (trong cơ thể con người hay động vật) hay kim loại (xe cộ, container). Một số thẻ còn được tích hợp các bộ cảm biến để đo độ ẩm, độ rung, độ phóng xạ, ánh sáng, nhiệt độ... Tuổi thọ của pin lên đến 10 năm. Tầm hoạt động: vài trăm mét, tùy theo tần số sử dụng Thẻ thụ động Thẻ tích cực Nguồn công suất Lấy từ bên ngoài (Do đầu đọc cung cấp) Bên trong(Pin) Khả năng đọc thẻ Chỉ trong phạm vi bao phủ của bộ đọc, thông thường có thể lên tới 3m. Có thể phát tín hiệu qua một khoảng cách khá xa, thường thì có thể lên tới 100m. Năng lượng Một thẻ thụ động được cấp năng lượng chỉ khi nó nằm trong phạm vi của đầu đọc. Một thẻ tích cực thì luôn có năng lượng. Cường độ trường điện từ Cao, khi thẻ từ lấy công suất từ trường điện từ được cung cấp bởi đầu đọc. Thấp, khi thẻ cho phép tín hiệu sử dụng nguồn pin nội bộ. Tuổi thọ Rất cao. Dưới 5 năm, vì bị giới hạn bởi tuổi thọ của pin. Lượng dữ liệu lưu trữ Lưu trữ dữ liệu có giới hạn, thường khoảng 128 bytes. Có thể lưu trữ một lượng dữ liệu lớn hơn. 2.2.3 Thẻ bán thụ động (Semi –Passive tag) Thẻ bán thụ động 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 cung 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 (battery-assisted tag). Đối với loại thẻ này, trong quá trình truyền giữa thẻ và reader thì reader luôn truyền trước rồi đến thẻ. Tại sao sử dụng thẻ bán tích cực mà không sử dụng thẻ thụ động? Bởi vì thẻ bán tích cực không sử dụng tín hiệu của reader như thẻ thụ động, nó tự kích động, nó có thể đọc ở khoảng cách xa hơn thẻ thụ động. Bởi vì không cần thời gian tiếp sinh lực cho thẻ bán tích cực, thẻ có thể nằm trong phạm vi đọc của reader ít hơn thời gian đọc quy định (không giống như thẻ thụ động). Vì vậy nếu đối tượng được gắn thẻ đang di chuyển ở tốc độ cao, dữ liệu thẻ có thể vẫn được đọc nếu sử dụng thẻ bán tích cực. 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 đối với thẻ bán tích cực. Phạm vi đọc của thẻ bán tích cực có thể lên đến 100 feet (xấp xỉ 30.5 m) với điều kiện lý tưởng bằng cách sử dụng mô hình tán xạ đã được điều chế (modulated back scatter) (trong UHF và sóng vi ba). 2.2.4 Thẻ chỉ đọc (Read Only) 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. Việc này được thực hiện như sau: các fuse riêng lẻ trên vi mạch của thẻ được lưu cố định bằng cách sử dụng chùm tia laser. Sau khi thực hiện xong, không thể ghi đè dữ liệu lên thẻ được nữa. Thẻ này được gọi là factory programmed. 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 khác hàng dựa trên ứng dụng. Loại thẻ này được sử dụng trong các ứng dụng kinh doanh và hàng không nhỏ. 2.2.5 Thẻ cho phép ghi một lần, đọc nhiều lần (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. 2.2.6 Thẻ đọc-ghi(Read - Write) 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. 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. Đầu đọc (Reader) Hình 2.4 : Tương tác giữa Application-Reader và Reader-Transponder (mô hình Master-Slave) Các bộ đọc trong tất cả các hệ thống RFID có thể được quy về hai khối chức năng cơ bản: Đơn vị điều khiển Giao diện HF, bao gồm một bộ truyền và một bộ nhận dữ liệu Hình 2.5: Các khối chức năng của một bộ đọc Giao diện HF của đầu đọc thực hiện các chức năng sau: Tạo ra công suất để làm hoạt động transponder và cung cấp công suất cho nó. Điều chỉnh tín hiệu truyền để gửi dữ liệu đến transponder. Sự tiếp nhận và giải mã tín hiệu tần số cao được truyền bởi một transponder. Hình 2.6: Cấu trúc của giao diện HF Đơn vị điều khiển của reader thực hiện các chưc năng sau Thực hiện giao tiếp với phần mềm ứng dụng và thực hiện các lệnh từ phần mềm ứng dụng. Điều khiển sự giao tiếp với một transponder ( nguyên lý Master – Slave ). Mã hóa và giải mã tín hiệu. Hình 2.7: Sơ đồ phần phần HF của chip reader em 4095 4. Sự mã hóa (coding) và sự điều biến (Modulation) Hình 2.8: Dữ liệu và dòng dữ liệu trong hệ thống truyền thông số Sự trao đổi dữ liệu giữa đầu đọc và transponder trong một hệ thống RFID yêu cầu ba khối chức năng chính. Từ đầu đọc đến transponder – chiều trao đổi dữ liệu, gồm có: khối mã hóa tín hiệu và " điều biến" trong đầu đọc, khối trao đổi trung gian (transmission medium), và khối "giải điều biến" và giải mã tín hiệu trong transponder . Một hệ thống mã hóa tín hiệu mang thông tin được truyền và tín hiệu tương ứng của nó và làm cho nó phù hợp nhất với các đặc điểm của khối truyền phát trung gian. Quá trình này cung cấp thông tin có độ bảo vệ để chống lại nhiễu hoặc sự xung đột và chống lại sự thay đổi đặc điểm của một tín hiệu nào đó. Sự mã hóa tín hiệu không được nhầm lẫn với sự “điều biến”, và vì vậy nó mã hóa dựa trên dải cơ bản. “ Điều biến ” là quá trình làm thay đổi các thông số của tín hiệu của bộ mang tần số ví dụ như biên độ, tần số, và pha của nó trong mối quan hệ với tín hiệu “ điều biến “ và dải tín hiệu cơ bản. Sự truyền trung gian một thông tin trên một khoảng cách định trước. Trong các hệ thống RFID, từ trường và sóng điện từ được sử dụng làm phương tiện truyền tin. Sự “giải điều biến “ là một thủ tục “ điều biến “ thêm vào để phục hồi lại tín hiệu ở giải cơ bản. Như là thông tin nguồn ( tín hiệu đầu ) trong cả transponder và reader, và vì vậy thông tin được truyền lần lượt theo cả hai chiều “ điều biến “ và “ giải điều biến ”. Chức năng của giải mã tín hiệu là khôi phục lại thông tin nguồn ở dạng mã cơ bản và để phát hiện ra lổi truyền và sự mất mát của tín hiệu. Các dạng mã hóa: + Trong mã vạch sử dụng các số “0” và “1” để biểu diển. Trong các hệ thống RFID thường sử dụng các thủ tục mã hóa sau: NRZ, Manchester, Unipolar RZ , DBP, Miller… + Mã NRZ , một số “1” nhị phân đại diện cho một tín hiệu mức cao, và một số “0” đại diện cho một tín hiệu ở mức thấp. Mã NRZ được sử dụng hầu như không phù hợp với sự điều biến FSK hay PSK. Hình 2.9 Mã NRZ + Mã Manchester, một số nhị phân “1” đại diện cho sự chuyển đổi tín hiệu từ mức cao sang mức thấp và một số nhị phân “0” đại diện cho sự chuyển đổi tín hiệu từ mức thấp sang mức cao. Mã Manchester thường được sử dụng để truyền dữ liệu từ transponder đến reader. Hình 2.10 Mã Manchester + Mã RZ đơn cực, một số “1” nhị phân đại diện cho một tín hiệu ở mức cao trong thời gian nửa chu kỳ đầu tiên, và một số “0” nhị phân đại diện cho một tín hiệu ở mức thấp trong toàn bộ thờ gian còn lại của chu kỳ. Hình 2.11 Mã RZ đơn cực + Mã DBP, một số “0” nhị phân được mã hóa bởi sự chuyển đổi tín hiệu từ mức này sang mức khác trong một nửa chu kỳ, và một số “1” nhị phân được mã hóa bởi phần còn lại của chuyển đổi. Hơn nữa, mức tín hiệu bị đảo ngược ở thời điểm ban đầu của mỗi khoảng thời gian trích mẫu, vì vậy tín hiệu mẫu có thể dễ dàng được khôi phục ở bộ nhận. Hình 2.12 Mã DBP + Mã Miller, một số “1” nhị phân đại diện bởi một sự chuyển đổi mức tín hiệu trong một nửa thời gian trích mẫu, một số “0” nhị phân đại diện bởi sự kéo dài của mức “1” sang khoảng thời gian trích mẫu tiếp theo. Một chuổi các con số “0” tạo nên một sự chuyển đổi ở thời điểm bắt đầu của một thời gian trích mẫu, vì vậy mà tín hiệu mẫu có thể dễ dàng được khôi phục ở bộ nhận. Hình 2.13 Mã Miller + Mã Miller biến thể, trong dạng biển thể này của mã Miller mỗi sự chuyển đổi được thay bằng một xung “tiêu cực”.Dạng mã này rất phù hợp với các hệ thống RFID kết nối cảm ứng để truyền dữ liệu từ reader tới transponder. Hình 2.14: Mã Miller ( dạng biến thể ) Các hệ thống RFID cơ bản Trong phần này chúng tôi sẽ giới thiệu các hệ thống RFID cơ bản, cách thức hoạt động cũng như mối liên hệ giữa Transponder và Reader. Chúng ta quan tâm đến 2 vấn đề chính: năng lượng cung cấp cho Transponder và phương thức truyền dữ liệu giữa Transponder và Reader. Trong thực tế có 3 hệ thống RFID cơ bản: Hình 2.15: Các hệ thống RFID khác nhau. - Hệ thống 1 bit. - Hệ thống song công và bán song công. - Hệ thống tuần tự. 5.1 Transponder 1 bit Một bit là đại lượng nhỏ nhất của thông tin, nó có 2 trạng thái: 1 hay 0. Điều này có nghĩa là chỉ có 2 trạng thái được trình bày bởi Transponder 1 bit: “transponder trong vùng thẩm vấn” và “không có transponder trong vùng thẩm vấn”. Mặc dầu bị giới hạn, các Transponder 1 bit vẫn rất phổ biến, ứng dụng chính của chúng là các thiết bị chống trộm trong các cửa hàng (EAS: giám sát hàng hoá điện tử). Một hệ thống EAS được làm bởi các linh kiện sau: Anten của Reader hay bộ dò hỏi, phần tử bảo mật hay thẻ bảo mật và một thiết bị vô hiệu hoá hệ thống sau khi kết thúc giao dịch. Trong các hệ thống hiện đại, việc vô hiệu hoá được thực hiện khi mã của món hàng được đăng ký tại quầy tính tiền. Một vài hệ thống cũng đặt thêm bộ kích hoạt để kích hoạt lại phần tử bảo mật sau khi vô hiệu hoá hệ thống. Một đặc điểm quan trọng của hệ thống là tốc độ phát hiện phục thuộc vào độ rộng của cổng (khoảng cách lớn nhất giữa Transponder và Anten của Reader). Transponder 1 bit gồm 5 thành phần: Tần số vô tuyến. Sóng vi ba. Bộ chia tần số. Điện từ. Acoustomagnetic. 5.2 Hệ thống song công và bán song công Trái với các Transponder 1 bit thường khai thác những hiệu ứng vật lý đơn giản cho quá trình nhận dạng, các Transponder dưới đây sử dụng một vi mạch làm thiết bị mang dữ liệu. Nó có một vùng lưu trữ dữ liệu lên tới vài kB. Để đọc hay ghi dữ liệu vào thiết bị mang dữ liệu này thì phải thực hiện việc truyền dữ liệu giữa Transponder và Reader. Việc truyền dữ liệu này có thể là song công hoặc bán song công. Trong truyền bán song công: dữ liệu từ Transponder đến Reader được truyền xen kẽ với dữ liệu từ Reader đến Transponder. Ở tần số dưới 30 MHz, hệ thống thường sử dụng phương pháp Load modulator có hay không có sóng mang phụ để điều chế dữ liệu. Trong truyền song công: dữ liệu từ Transponder và Reader có thể truyền cùng một lúc. Tuy nhiên, cả 2 phương pháp đều phải truyền năng lượng liên tục từ Reader đến Transponder và độc lập với hướng truyền luồng dữ liệu. Trái lại trong các hệ thống tuần tự (SEQ: Sequential system), việc truyền năng lượng từ Transponder đến Reader được giới hạn trong một chu kỳ thời gian. Dữ liệu truyền từ Transponder đến Reader xuất hiện trong những khoảng dừng của năng lượng cung cấp cho Transponder. Hình 2.16 : Truyền dữ liệu trong hệ thống song công, bán song công và tuần tự. Trong hình trên, dữ liệu được truyền từ Reader đến Transponder theo đường downlink. Ngược lại, dữ liệu truyền từ Transponder đến Reader theo đường uplink. 5.3 Hệ thống tuần tự: Ghép cảm ứng (inductive coupling) Ghép điện từ tán xạ lùi ( Electromagnetic backscatter) Ghép gần (close coupling) Ghép điện (Electrical coupling) Phần 3 : HỆ THỐNG CỬA THÔNG MINH SDS (SMART DOOR SYSTEM) DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ RFID Giới thiệu chung về hệ thống cửa thông minh Hệ thống RFID đã đang ngày càng phát triển và đã được đa số các nước trên thế giới ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực: vận chuyển, trong lĩnh vực an ninh, quản lý nhân sự, y tế, giáo dục, quản lý sản phẩm cũng như lưu thông sản phẩm trong công nghiệp… Trong các ứng dụng trên thì lĩnh vực quản lý nhân sự đang được rất nhiều doanh nghiệp áp dụng bởi vì những tính năng thuận lợi của nó. Điển hình những hình thức ứng dụng áp dụng hệ thống này gồm có : Hệ chấm công tự động, hệ thống kiểm soát nhân sự, hệ thống kiểm soát vào ra. Hình 3.1 Sơ đồ Smart Door System Hệ thống bao gồm: Phần cứng SMARTDOOR Database,phần mềm giao tiếp,quản lý trên máy tính Các thẻ RFID Bộ chấp hành khoá từ Ma trận phím Mỗi nhân viên được công ty cấp cho một thẻ RFID, thẻ này đã chứa sẵn mã số của thẻ và được nhà quản lý lưu trữ trong hồ sơ nhân sự. Khi thẻ được đưa vào phạm vi đọc của SMARTDOOR thẻ được đọc và kiểm tra với dữ liệu được lưu trong bộ nhớ EEPROM của SMARTDOOR. Hồ sơ nhân sự được thực hiện trên phần mềm SDMS (Smart Door Management Software) Trong hệ thống máy tính có vai trò thu thập dữ liệu từ SMARTDOOR gửi về, và đăng ký nhân viên mới, tìm kiếm, làm báo cáo, và gửi thông tin xuống SMARTDOOR… Máy tính không cần phải thường trực hoạt động sự đóng mở cửa do SMARTDOOR hoạt động độc lập đó chính là khả năng đặc biệt của hệ thống khi không cần có máy tính thường trực, không cần có người giám sát, tiết kiệm điện và tiết kiệm thời gian… Phân tích yêu cầu thiết kế hệ thống Hệ thống thiết kế cần đảm bảo các yêu cầu sau: Số nhân viên tối đa mà hệ thống có khả năng quản lý . Thời gian đưa ra quyết định mở cửa nhanh. Hệ thống hoạt động phải tin cậy. Có khả năng kết nối máy tính qua chuẩn giao tiếp RS232. Có thể mở rộng kết nối mạng qua chuẩn giao tiếp RS485, Ethernet, … Có khả năng hoạt động độc lập với máy tính Có khả năng ghi lại lịch sử ra vào cơ quan của nhân viên trong thời gian càng dài càng tốt Có khả năng dự phòng nguồn điện cung cấp để có thể làm việc ngay cả khi mất điện Phân tích các yêu cầu thiết kế Thời gian đưa ra quyết định mở cửa là một phần quan trọng của hệ thống, thời gian mở cửa phải nhanh nhất có thể và phải nằm trong khoảng thời gian hạn chế vì nếu nhân viên đông thì tổng thời gian sẽ lớn. Hệ thống hoạt động trong thời gian ngắn vì vậy đòi hỏi hệ thống phải đưa ra nhưng quyết định nhanh chính xác. Hệ thống phải có khả năng kết nối máy tính và truyền dữ liệu giao tiếp với các hệ thống khác hay trong một mạng lưới máy tính trong cơ quan vì vậy phải có một chuẩn giao tiếp được sử dụng như:USB, RS232, RS485… Hệ thống có thể kết nối mạng qua chuẩn RS485, Ethernet,…đây là điều kiện quan trọng đối với những cơ quan có quy mô lớn và có sự điều khiển quan sát từ xa cũng như có thể thay đổi vị trí hệ thống mà không cần thay đổi hệ thống mạng. Hệ thống có khả năng hoạt động độc lập với máy tính sẽ giúp tiết kiệm điện bởi nguồn điện tiêu thụ chỉ do bộ SMARTDOOR, còn máy tính có thể tắt trong thời gian dài, máy tính chỉ sử dụng khi tải (download) các thông tin lịch ra vào của nhân viên. Mặt khác quan trọng hơn là người quản lý không phải bận tâm giám sát việc ra vào của nhân viên, mọi hoạt động ra vào của nhân viên được SMARTDOOR ghi lại vào bộ nhớ. Hệ thống có khả năng lưu trữ dữ liệu ra vào của cơ quan của nhân viên trong một thời gian dài để có thể xem xét đối chiếu. Và để lưu lại một thời gian dài chỉ cần một bộ nhớ với dung lượng lớn. Hệ thống có khả năng dự phòng nguồn điện cung cấp để có thể làm việc ngay cả khi mất điện. Nguồn điện dự phòng có thể sử dụng là ácquy, đủ cung cấp năng lượng cho hệ thống hoạt động trong 12h đồng hồ. Việc ra vào đang được quản lý tự động bởi hệ thống, vì vậy khi mất điện việc ra vào của cơ quan sẽ xảy ra lộn xộn, khó kiểm soát. UART I2C 1 WIRE PARALLEL ATMEGA16L /DSPIC30F4011 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động 3.1 Sơ đồ khối Hình 3.2 :Sơ đồ khổi phần cứng SMARTDOOR Giải thích các thành phần của sơ đồ khối phần cứng SMARTDOOR dsPIC30F4011 : Bộ vi điều khiển thực hiện xử lý trung tâm AT28C64B : Bộ nhớ EEPROM DS1307 : là Chip đồng hồ thời gian thực U2270B : là Chip đóng vai trò là trạm đọc ghi cơ bản RFID Anten : được ghép nối với U2270B để thu nhận tín hiệu do thẻ RFID phát ra MAX232 : là chíp chuyển giữa mức logic TTL và mức điện áp RS232 SN75176: là Chíp chuyển giữa mức logic TTL và mức điện áp RS485 Màn hình LCD : màn hình hiển thị các thông tin cần thiết cho nhân viên Rơ le : dùng để nối với khóa từ, là phần tử chấp hành thực hiện việc đóng mở khóa từ. Chiều các mũi tên để chỉ chiều dữ liệu giữa các thành phần ngoại vi với vi điều khiển dsPIC30F4011. Trên hình chỉ ra các giao diện truyền thông : DS1307 giao tiếp với vi điều khiển dsPIC30F4011 qua giao diện truyền thông I2C, EEPROM AT28C64B giao tiếp với vi điều khiển qua giao diện truyền thông SPI, U2270B giao tiếp với vi điều khiển qua giao diện 1 dây, máy tính giao tiếp với vi điều khiển qua giao diện truyền thông USART. 3.2 Nguyên lý hoạt động của bộ SMARTDOOR Trong phần cứng của SMARTDOOR thì vi xử lý đóng vai trò quan trong nhất ảnh hưởng đến toàn bộ hoạt động của hệ thống và là bộ xử lý trung tâm, điều khiển dòng dữ liệu từ U2270B về cũng như điều k