Đồ án đo lường và điều khiển RFID ĐIỂM DANH NHÂN SỰ

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ

------

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
Đề tài

XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỂM DANH NHÂN SỰ
SỬ DỤNG CẢM BIẾN RFID
Giáo viên hướng dẫn:

TS. Phan Đình Hiếu

Sinh viên thực hiện:
Lớp:
Khóa:

Cơ Điện Tử
16
Hà Nội – 2022


MỤC LỤC

2


DANH MỤC HÌNH ẢNH

3


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của khoa học cơng nghệ. Các máy
móc đều được tự động hóa đáp ứng nhu cầu con người và đem lại hiệu quả kinh
tế cao cho các doanh nghiệp trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp,
dịch vụ… Bên cạnh đó các trang thiết bị hiện đại, nhân lực cũng là thành phần
rất quan trọng trong việc quyết định đến sự phát triển của doanh nghiệp.
Do nhu cầu về nhân lực ngày càng cao và phức tạp nên đòi hỏi khâu quản
lý cũng cần phải được chặt chẽ và chính xác. Có rất nhiều cách để quản lý nhân
sự cụ thể như: điểm danh trực tiếp (cách điểm danh này địi hỏi phải có người
giám sát và cần danh sách kèm theo để điểm danh, người giám sát thường sẽ đọc
tên và kiểm tra đối chiếu từng người. Hình thức này khá thủ cơng làm tốn nhiều
thời gian, cơng sức và thiếu tính chun nghiệp); điểm danh bằng hệ thống sinh
trắc học (là hình thức áp dụng cơng nghệ sinh trắc học như: vân tay, võng mạc,
…. Nhưng khơng thường thấy vì nó khá tốn kém do thiết bị đắt đỏ nên chỉ thấy
trong các công ty lớn hay các nơi cần bảo mật thông tin tuyệt đối); điểm danh
bằng cơng nghệ RFID ( hình thức này nhanh gọn nên khá phổ biến hiện nay
được nhiều nơi áp dụng nhưng có nhược điểm là cần phải mang theo thẻ nếu
khơng thì khơng thể điểm danh được); …
Nhận thấy được nhu cầu trên là rất cần thiết nên nhóm quyết định chọn đề
tài “ Xây dựng hệ thống điểm danh nhân sự sử dụng cảm biến RFID ” áp
dụng phương pháp điểm danh bằng thẻ RFID được sử dụng cho nhiều rất nhiều
trường hợp khác nhau. Để bài báo cáo được hồn thiện hơn, nhóm chúng em hy
vọng nhận được những góp ý từ phía các thầy cơ.
Hà Nội, ngày 01 tháng 1 năm 2023
Nhóm sinh viên thực hiện

4


Chương 1. Tổng quan về hệ thống
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của thiết bị đo lường và điều
khiển
1.1.1. Khái niệm
RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ nhận dạng đối tượng
bằng sóng vơ tuyến. Cơng nghệ này cho phép nhận biết các đối tượng thông qua
hệ thống thu phát sóng radio, từ đó có thể giám sát, quản lý hoặc lưu vết từng
đối tượng. Một hệ thống RFID thường bao gồm 2 thành phần chính là thẻ tag
(chip RFID chứa thông tin) và đầu đọc (reader) đọc các thông tin trên chip.

1.1.2. Lịch sử
Công nghệ tần số vô tuyến đã đi xa gốc rễ của nó vào đầu thế kỷ XX. Nhà
vật lý Nga Leon Theremin thường được cho là đã tạo ra thiết bị RFID đầu tiên
vào năm 1946 (Scanlon, 2003). Mặc dù Theremin có thể được công nhận cho
ứng dụng công nghệ đầu tiên thành công, RFID đã có nguồn gốc sớm hơn.
RFID là sự kết hợp của công nghệ radar và phát thanh. Radar đã được phát
triển trong Mỹ trong những năm 1920 (Scanlon, 2003). Các học giả ghi nhận
mối quan hệ giữa điện và từ, vốn là nền tảng cho phát thanh, vào đầu thế kỷ XIX
(Romagnosi, 2009). Harry Stockman đã viết một bài báo nghiên cứu vào năm
5


1948, xác định số lượng nghiên cứu và phát triển rộng lớn vẫn cịn cần thiết
trước khi “truyền thơng điện phản xạ” có thể được sử dụng trong các ứng dụng
như: Phần mềm quản lý phòng tập Gym bằng RFID – Yoga – Aerobic, bán hàng,
chấm công,…
Sự quan tâm đến việc triển khai RFID trong các thư viện đang gia tăng

(Dorman, 2003). Công nghệ RFID đã được sử dụng để nâng cao hiệu quả trong
vận tải, kinh doanh và hệ thống giám sát trộm. Sự phát triển của RFID mô tả
dưới đây cho thấy thư viện có thể được lợi từ việc sử dụng rộng rãi cơng nghệ
này.

Hình 1-1: Mơ hình ứng dụng RFID trong thực tế

• Năm 1920 - Quỹ được thành lập.
 Radar đã được phát triển như một công nghệ trong Mỹ vào những năm
1920.
 RFID, một cơng nghệ kết hợp hoặc phát sóng vơ tuyến và radar, đã
được phát triển ngay sau đó.
• Năm 1930 - Tiến độ.
6


 Anh quốc đã sử dụng một công nghệ liên quan, một transponder của IFF
để phân biệt máy bay của đối phương trong Thế chiến II.
• Năm 1940 – Phát minh RFID
 Radar được tinh chế.
 Harry Stockman xuất bản “Truyền thơng bằng các phương tiện phản
chiếu”.
• Năm 1950 - Thời gian nghiên cứu và phát triển
 Các công nghệ liên quan đến RFID đã được khám phá trong các phịng
thí nghiệm.
 Các thiết kế được phát triển cho các hệ thống transponder tầm xa cho
máy bay.
• Năm 1960 các ứng dụng dồi dào
 Trong những năm 1960, các nhà phát minh đã bắt đầu áp dụng công
nghệ tần số vô tuyến điện cho các thiết bị nhắm vào các thị trường ngoài

quân đội.
 EAS đại diện cho việc sử dụng công nghệ RFID đầu tiên và mới nhất,
phổ biến nhất.
• Năm 1970 - Ứng dụng trong cơng việc
 Các viện nghiên cứu, các cơng ty phịng thí nghiệm của chính phủ và
các nhà nghiên cứu độc lập đang làm việc để phát triển công nghệ
RFID.
 Công việc được thực hiện vào thời điểm này là nhằm thu thập số điện
thoại, theo dõi động vật và xe và tự động hóa nhà máy.
• Mở rộng thương mại năm 1980
7


Công nghệ RFID được thực hiện đầy đủ. Châu Âu và Mỹ áp dụng RFID
cho các hệ thống vận chuyển, theo dõi động vật, và các ứng dụng kinh doanh.
• Năm 1990 RFID trở nên phổ biến
 RFID được sử dụng rộng rãi bởi người tiêu dùng và các công ty trên
tồn cầu.
• Những cải tiến RFID năm 2000
 Cải tiến cơng nghệ dẫn đến sự thu nhỏ.
 Chi phí của RFID tiếp tục giảm.
Với giá thành rẻ, độ tin cậy cao, RFID đang được phổ biến với đời sống
thường nhật của chúng ta hơn.
1.1.3. Đặc điểm
• Hệ thống RFID sử dụng hệ thống khơng dây thu phát sóng radio.
• Các tần số: dao động từ 125Khz đến 900Mhz.
• Thơng tin có thể được truyền qua những khoảng cách nhỏ mà khơng cần
một tiếp xúc vật lý nào.
• Có thể đọc được thông tin xuyên qua các môi trường, vật liệu như: bê
tông, tuyết, sương mù, băng đá, sơn và các điều kiện mơi trường thách

thức khác.
• Hệ thống RFID có thể được phân loại theo các băng tần số hoạt động của
mình, như: tần số thấp (LF), tần số cao (HF) và tần số siêu cao (UHF).
Mỗi công nghệ sẽ có lợi thế riêng và mang đến nhiều lợi ích khác nhau.

8


1.1.4. Phân loại
Cấu tạo thẻ RFID giá rẻ hay cao cấp đều bao gồm hai bộ phận: chip lưu trữ dữ
liệu định danh duy nhất và ăng-ten để tương tác với đầu đọc. Hiện nay, thẻ RFID
được phân làm ba loại: thụ động, bán chủ động và chủ động.
a) Thẻ thụ động

Hiểu đơn giản là bản thân thẻ không phát sóng điện từ được. Lý do là vì
trong thẻ khơng tích hợp nguồn điện nên mạch IC chỉ hoạt động khi nhận được
tín hiệu sóng radio từ đầu đọc. Sau khi được kích hoạt, thẻ sẽ phát ra sóng điện
từ để phản hồi lại. Với nguyên lý hoạt động như trên, ăng-ten của thẻ thụ động
vừa đóng vai trị thu sóng, vừa phát sóng để phản hồi. Bên cạnh đó, nhờ khơng
có bộ nguồn nên kích thước thẻ khá nhỏ gọn nhưng khơng thể truyền tín hiệu đi
xa được.

Hình 1-2: Thẻ RFID thụ động khơng thể truyền tín hiệu đi xa được
b) Thẻ bán chủ động

Nhìn chung thì cơ chế hoạt động của thẻ bán chủ động cũng tương tự với
thẻ thụ động. Điểm khác biệt của thẻ bán chủ động đó là được tích hợp viên pin
9

nhỏ cấp nguồn liên tục cho IC, qua đó giảm bớt áp lực thu sóng phản hồi của
ăng-ten. Thẻ bán chủ động khơng có khả năng phát sóng nhưng ln trong trạng
thái sẵn sàng chờ nhận sóng. Khi nhận được tín hiệu tương ứng của đầu phát, thẻ
ngay lập tức sẽ được kích hoạt và phát sóng phản hồi. Nhờ sự hỗ trợ của nguồn
pin, thẻ hoạt động “nhạy” hơn và có thể tương tác với đầu đọc từ khoảng cách
xa hơn so với thẻ thụ động.

Hình 1-3: Thẻ RFID bán chủ động có khoảng cách đọc xa hơn thẻ bị động
c) Thẻ chủ động

Thẻ RFID chủ động (còn được gọi là thẻ “beacon”) có cơ chế hoạt động
khác biệt hoàn toàn so với thẻ bị động hay thẻ bán chủ động. Trong thẻ có tích
hợp nguồn cấp điện liên tục cho tất cả mạch IC để phát tín hiệu trực tiếp đến bộ
đọc. Với nguồn điện hoạt động liên tục, khoảng cách đọc của loại thẻ này là xa
nhất và có thể lên đến hàng chục mét. Khơng những thế, lượng dữ liệu truyền và
thu được trong một đơn vị thời gian là rất lớn. Các loại thẻ RFID chủ động chất
lượng cao có thời gian hoạt động có thể lên đến 3 - 5 năm.

10


Hình 1-4: Thẻ RFID chủ động

1.1.5. Lợi ích
Giảm chi phí thơng tin do các thẻ RFID có thể lưu bằng điện tử một khối
lượng lớn thông tin được gắn vào đồ vật. Các thơng tin đó có thể được thay đổi
và cập nhật tại điểm sử dụng. Trong khi các mã vạch và trao đổi dữ liệu điện tử
EDI (Electronic Data Interchange) giữa các máy tính ln gặp phải một số hạn
chế: các mã vạch thông thường được đầu đọc quét qua nó và phải được đọc liên
tục; các mã vạch không thể thay đổi một khi đã được in ra và dễ bị dính bụi và

dễ bị trầy xước.
1.2. Các vấn đề đặt ra
• Hệ thống phù hợp với nhu cầu của người tiêu dùng, của các doanh nghiệp.
• Hệ thống đảm bảo được độ chính xác.
• Giá thành của hệ thống phù hợp và kết cấu nhỏ gọn.
• Hoạt động ổn định trong điều kiện môi trường.
1.3. Phương pháp thực hiện
• Tìm hiểu về cấu tạo, ngun lý hoạt động và ứng dụng của RFID.

11


• Tìm hiểu về mạch, chip cũng như các thành phần có trong dự án nghiên
cứu.
• Đưa ra được các thơng số hiển thị, cách lập trình điều khiển, nạp và xóa
dữ liệu RFID.
• Nghiên cứu các mơ hình trên thực tế, mơ phỏng trên máy tính và cách
thức hoạt động.
1.4. Giới hạn nghiên cứu thiết kế
1.4.1. Phạm vi nghiên cứu
Trong đề tài: "Xây dựng hệ thống điểm danh nhân sự sử dụng cảm biến
RFID" thì phần quan trọng nhất là sử dụng cảm biến RFID nên giới hạn của việc
nghiên cứu dừng lại ở việc đọc được thẻ RFID, lưu thời gian đến và đi trong bộ
nhớ EEPROM và có thể truy xuất qua máy tính.
• Hoạt động được nghiên cứu: tập trung nghiên cứu về cách thức hoạt

động, các ưu điểm, các ứng dụng thực tiễn của công nghệ RFID.
• Thời gian nghiên cứu: nghiên cứu trong thời gian giảng viên hướng dẫn
cho phép.
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn

Ngày nay, công nghệ RFID đã trở nên phổ biến hơn bao giờ hết. Nhờ chi
phí sản xuất giảm mà các cơng ty vừa và nhỏ cũng có thể tiếp cận với giải pháp
RFID giúp nâng cao hiệu quả hoạt động. Với sự hỗ trợ của những thẻ RFID giá
rẻ đến từ thương hiệu uy tín, việc quản lý trở nên đơn giản, tiết kiệm và chính
xác hơn. Ngồi chức năng dùng để điểm danh nhân sự thì cơng nghệ RFID còn
được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực của cuộc sống. Nó giúp cho cuộc
sống của chúng ta trở nên dễ dàng hơn, tiện ích hơn. Một số ứng dụng phổ biến
khác của công nghệ RFID mà chúng ta có thể thấy hằng ngày như:
• Theo dõi hàng hóa từ nơi sản xuất cho đến khi phân phối đến tay khách

hàng.
• Quản lý bãi đỗ xe.
12


• Theo dõi để đảm bảo các khâu như tồn kho, bảo quản, vận chuyển và

phân phối sản phẩm.
• Kiểm kê hàng hóa trong kho nhanh chóng và chính xác...

13


Chương 2. Cơ sở lý thuyết
2.1. Cảm biến
2.1.1. Các loại hệ thống nhận dạng
a) Hệ thống nhận diện bằng mã vạch( Barcode system)

Mã vạch là một chuỗi mã nhị phân gồm có các vạch và các khoảng trống
xếp song song nhau. Mã vạch được đọc bởi các thiết bị quang học dựa trên phản

xạ của tia laze từ các vạch đen và khoẳng trắng. Nội dung mã vạch là thông tin
của sản phẩm như tên, ngày sản xuất, nơi sản suất,…

Hình 2-5: Mã vạch
b) Nhận dạng bằng cơng nghệ sinh trắc học

Sinh trắc học là hệ thống nhận dạng con người bằng các đặc điểm riêng
như vân tay, võng mạc, giọng nói, khn mặt,…

14


Hình 2-6: Nhận dạng bằng cơng nghệ sinh trắc học
c) Hệ thống RFID ( Radio Frequency Identification)

• Là những tấm thẻ plastic có gắn các microchip. Chúng bắt được các
tín hiệu sóng radio và đáp ứng bằng cách phát ra mã số nhận diện
tương ứng.
• Là loại phương tiện để nhận dạng người hoặc vật qua việc truyền
sóng vơ tuyến. Hệ thống thu dữ liệu nhận dạng không đầy đủ này
chú trọng đến việc đọc và ghi thông tin mà không cần tiếp xúc và là
một loại công nghệ hiệu quả trong môi trường sản xuất, cũng như
trong môi trường không thân thiện khác khi mã vạch không hoạt
động được.
2.1.2. Cảm biến RFID
a) Các thành phần cơ bản
• Thẻ RFID: là bộ phận cấu thành hệ thống RFID.
• Bộ đọc: cùng với thẻ là bộ phận không thể thiếu trong hệ thống

RFID.

15


Hình 2-7: Thẻ RFID và bộ đọc thẻ
b) Nguyên lý hoạt động

Thiết bị RFID reader phát ra sóng điện từ ở một tần số nhất định, khi thiết
bị RFID tag trong vùng hoạt động sẽ cảm nhận được sóng điện từ này và thu
nhận năng lượng từ đó phát lại cho thiết bị RFID reader biết mã số của mình. Từ
đó thiết bị RFID reader nhận biết được tag nào đang trong vùng hoạt động.

Hình 2-8: Nguyên lý hoạt động của cảm biến RFID
c) Ưu, nhược điểm

Ưu điểm:
• Có thể viết lại, sửa đổi thông tin mới lên thẻ
16


•
•
•
•

Có thể dùng mọi vị trí, mơi trường
Chống làm giả
An tồn, chính xác
Có thể kết hợp với các hệ thống nhận dạng khác.

Nhược điểm:
• Giá thành cao hơn mã vạch nên chưa được áp dụng rộng rãi

trong tất cả các lĩnh vực nhận dạng.
• Thẻ dễ bị nhiễu trong mơi trường nước hoặc kim loại.
2.2. Xử lý tín hiệu và hệ thống đo
2.2.1. Tín hiệu tương tự (analog)
Tín hiệu Analog hay tín hiệu tương tự là tín hiệu được truyền liên tục
(không ngắt quãng) thay đổi theo thời gian. Nghĩa là sau một chu kỳ, tín hiệu sẽ
được lặp lại và chỉ khác nhau về cường độ. Về mặt lý thuyết, loại tín hiệu này có
thể giữ ngun hình dạng đến vơ hạn, nhưng khi truyền thực tế, nó sẽ bị ảnh
hưởng bởi sự nhiễu sóng, dẫn đến méo tín hiệu. Một số tín hiệu Analog mà
chúng ta gặp hàng ngày như âm thanh, ánh sáng, tốc độ gió, tần số,…

Hình 2-9: Biểu đồ tín hiệu tương tự

a) Ưu điểm của việc sử dụng tín hiệu tương tự:
•

Tín hiệu tương tự dễ xử lý hơn.

•

Tín hiệu tương tự phù hợp nhất để truyền âm thanh và hình ảnh.

•

Tín hiệu tương tự có mật độ cao hơn nhiều và có thể trình bày thơng tin
tinh tế hơn.
17

•

Tín hiệu tương tự sử dụng ít băng thơng hơn tín hiệu số.

•

Tín hiệu tương tự cung cấp sự thể hiện chính xác hơn những thay đổi
trong các hiện tượng vật lý (như âm thanh, ánh sáng, nhiệt độ, vị trí hoặc
áp suất).

•

Tín hiệu tương tự kém nhạy hơn về khả năng chịu điện.
b) Nhược điểm khi sử dụng tín hiệu tương tự:

•

Việc truyền dữ liệu ở khoảng cách xa có thể gây ra nhiễu tín hiệu khơng
mong muốn.

•

Tín hiệu tương tự có thể bị nhiễu và biến dạng, trái ngược với tín hiệu số
có khả năng miễn nhiễm cao hơn nhiều.

•

Tín hiệu tương tự thường có tín hiệu chất lượng thấp hơn tín hiệu số.

2.2.2. Tín hiệu số (digital)
Tín hiệu Digital là tín hiệu số (tín hiệu rời rạc), được sử dụng để biểu

diễn dữ liệu dưới dạng chuỗi các giá trị rời rạc ở bất kỳ thời điểm nào. Tín hiệu
kỹ thuật số chỉ có thể nhận một trong hai mức giá trị cố định là cao và thấp. Do
đó, trong khoa học máy tính, mức giá trị này được biểu thị bằng mã nhị phân
là 1 (cao) và 0 (thấp), cịn trong cơng nghiệp thì nó là On/Off. Loại tín hiệu này
đại diện cho một số thực trong phạm vi giá trị khơng đổi.

Hình 2-10: Biểu đồ tín hiệu số

a) Ưu điểm của việc sử dụng tín hiệu số:
18


• Tín hiệu số có thể truyền tải thơng tin với ít ảnh hưởng của nhiễu,
méo và nhiễu hơn.
• Các mạch số có thể được tái tạo dễ dàng với số lượng lớn với chi phí
tương đối thấp.
• Xử lý tín hiệu số linh hoạt hơn vì các hoạt động của DSP có thể được
thay đổi bằng cách sử dụng các hệ thống có thể lập trình kỹ thuật số.
• Xử lý tín hiệu số an tồn hơn vì thơng tin kỹ thuật số có thể được mã
hóa và nén dễ dàng.
• Hệ thống kỹ thuật số chính xác hơn và xác suất xảy ra lỗi có thể
được giảm bớt bằng cách sử dụng các mã phát hiện và sửa lỗi.
• Tín hiệu số có thể dễ dàng được lưu trữ trên bất kỳ phương tiện từ
tính hoặc phương tiện quang học nào sử dụng chip bán dẫn.
• Tín hiệu số có thể được truyền trên một khoảng cách xa.
b) Nhược điểm khi sử dụng tín hiệu số:
• Cần có băng thông cao hơn cho truyền thông số khi so sánh với

truyền thơng tin tương tự.
• DSP xử lý tín hiệu ở tốc độ cao và bao gồm nhiều tài nguyên phần
cứng nội bộ hàng đầu hơn. Điều này dẫn đến tiêu hao năng lượng
cao hơn so với xử lý tín hiệu tương tự, bao gồm các thành phần thụ
động tiêu thụ ít năng lượng hơn.
• Xử lý tín hiệu số thường phức tạp hơn.
2.2.3. So sánh tín hiệu analog và tín hiệu digital
Giữa hai loại tín hiệu Analog và Digital tồn tại một số sự khác biệt đáng kể
Bảng 2.1: So sánh giữa hai loại tín hiệu Analog và Digital

Tín hiệu tương tự

Tín hiệu số

Tín hiệu rời rạc (được phân tách)
Tín hiệu liên tục đại diện cho các
theo thời gian được tạo ra bằng cách
phép đo vật lý
sử dụng điều chế kỹ thuật số
19


Biểu thị bằng sóng hình sin

Biểu thị bằng sóng vng

Sử dụng một dải giá trị liên tục
Sử dụng 0 và 1 rời rạc để biểu
để biểu diễn thông tin (không cung diễn thơng tin (có số hữu hạn là 0 và
cấp bất kỳ phạm vi cố định nào)

1)
Băng thơng tín hiệu analog thấp

Băng thơng tín hiệu digital cao

Phù hợp để truyền âm thanh và
Phù hợp với máy tính và điện tử
hình ảnh
kỹ thuật số
Q trình xử lý có thể được thực
Khơng đảm bảo rằng q trình
hiện trong thời gian thực và tiêu tốn ít xử lý tín hiệu số có thể được thực hiện
băng thơng hơn so với tín hiệu số
trong thời gian thực

20


2.2.4. Chuyển đổi giữa tín hiệu analog & digital
a) ADC – Analog to Digital Converter
ADC là hệ thống mạch thực hiện chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín
hiệu

số.

Hình 2-11: Mạch ADC chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số

Đầu vào là tín hiệu tương tự, được xử lý thông qua mạch giữ mẫu (S/H)
để tạo ra giá trị gần đúng của tín hiệu số. Biên độ khơng cịn có giá trị vơ hạn, và
đã được “lượng tử hóa” thành các giá trị rời rạc, tùy thuộc vào độ phân giải của

ADC. ADC có độ phân giải cao hơn sẽ có kích thước bước nhỏ hơn và sẽ biểu
diễn chính xác hơn tín hiệu tương tự đầu vào. Giai đoạn cuối cùng của ADC mã
hóa tín hiệu số hóa thành một dịng bit nhị phân biểu thị biên độ của tín hiệu
tương tự. Đầu ra tín hiệu số hiện có thể được xử lý trong miền kỹ thuật số.

21


b) DAC – Digital to Analog Converter

DAC là hệ thống mạch thực hiện chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu
tương tự.

Hình 2-12: Mạch DAC chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự

Đầu vào DAC là một luồng dữ liệu nhị phân từ hệ thống con số và nó
xuất ra một giá trị rời rạc, được gần đúng như một tín hiệu tương tự. Khi độ
phân giải của DAC tăng lên, tín hiệu đầu ra gần giống với tín hiệu tương tự liên
tục và mượt. Thường có một bộ lọc post trong chuỗi tín hiệu tương tự để làm
mịn hơn nữa dạng sóng.
2.3. Vi xử lý, vi điều khiển
• Vi điều khiển: là một máy tính được tích hợp trên một chip, nó
thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Các loại vi
điều khiển thường gặp: Atmel AVR( 8-bit), Atmega328, Intel 8051,
Freescale 68HC11( 8-bit)…
• Vi điều khiển thường được sử dụng để xây dựng các hệ thống nhúng.
Nó cũng được sử dụng trong các thiết bị điện, điện tử như máy
giặt, lị vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện hay
dây chuyền sản xuất tự động,…
22

Hình 2-13: Vi điều khiển

a) Ưu điểm của vi điều khiển
Những ưu điểm chính của vi điều khiển là:
• Vi điều khiển hoạt động như một máy vi tính khơng có bất kỳ bộ
phận kỹ thuật số nào.
• Tích hợp cao hơn bên trong vi điều khiển làm giảm chi phí và kích
thước của hệ thống.
• Việc sử dụng vi điều khiển rất đơn giản, dễ khắc phục sự cố và bảo
trì hệ thống.
• Hầu hết các chân được lập trình bởi người dùng để thực hiện các
chức năng khác nhau.
• Dễ dàng kết nối thêm các cổng RAM, ROM, I/O.
• Cần ít thời gian để thực hiện các hoạt động.
b) Nhược điểm của vi điều khiển
• Vi điều khiển có kiến trúc phức tạp hơn so với vi xử lý.
• Chỉ thực hiện đồng thời một số lệnh thực thi giới hạn.
• Chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị vi mơ.
• Khơng thể trực tiếp giao tiếp các thiết bị công suất cao.
23


c) Arduino
Arduino là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng
các ứng dụng điện tử tương tác với nhau hoặc với mơi trường được
thuận lợi hơn.

Hình 2-14: Mạch Arduino

Cấu tạo của Arduino
• Phần cứng Arduino là bảng mạch nguồn mở, cùng bộ vi xử lý và
chân đầu vào/ đầu ra (I/ O) để liên lạc, điều khiển các đối tượng vật
lý (LED, servo, nút, v.v.). Bảng mạch thường được cấp nguồn qua
USB hoặc nguồn điện bên ngoài, cho phép cung cấp năng lượng cho
các phần cứng, cảm biến khác.
• Là phần mềm nguồn mở tương tự như C ++. Mơi trường phát triển
tích hợp Arduino (IDE – Integrated Development Environment) cho
phép soạn thảo, biên dịch code, nạp chương trình cho board.
Khả năng kết nối của Arduino
• Arduino hoạt động độc lập.

24


• Kết nối với một máy tính, cho phép truy cập dữ liệu cảm biến từ thế
giới bên ngoài và cung cấp thơng tin phản hồi.
• Các Arduino có thể liên kết với nhau.
• Mạch điều khiển Arduino có thể kết nối với các thiết bị điện tử khác.
• Arduino có khả năng kết nối với các chip điều khiển.
• Lập trình Arduino IDE có thể kết nối với nhiều nền tảng. Điều này
đồng nghĩa với việc ta có thể khởi động trên Windows, Macintosh
OSX điều hành Linux (các hệ thống vi điều khiển khác chỉ chạy
Windows).

25