Đồ án Hệ thống nhận dạng biển số xe sử dụng công nghệ xử lý ảnh

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:
HỆ THỐNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH


GVHD : ThS. NGUYỄN VĂN NGA
SVTH : NGUYỄN THANH ĐIỀN
MSSV : 07101228



Tp. Hồ Chí Minh - 07/2012

Đồ án tốt nghiệp i
GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu

PHẦN A

GIỚI THIỆU

Đồ án tốt nghiệp ii
GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu

ĐỒ ÁN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Nga

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Điền
Lợi Quốc Quang



Cán bộ chấm phản biện: ……………………………

Đồ án tốt nghiệp được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH.

Ngày 31 tháng 07 năm 2012




Đồ án tốt nghiệp iii
GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu

TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
Tp. HCM, ngày 20 tháng 7 năm 2012

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Điền MSSV: 07101228
Lợi Quốc Quang MSSV: 07101215

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 01
Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1
Khóa: 2007 Lớp: 07101BD

I. TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
XỬ LÝ ẢNH
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1. Tìm hiểu công nghệ RFID
2. Ứng dụng công nghệ xử lý ảnh
3. Lập trình ngôn ngữ C++




III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12/02/2012
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/07/2012
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Văn Nga



CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP





ThS. Nguyễn Văn Nga THS.GV. NGUYỄN ĐÌNH PHÚ





Đồ án tốt nghiệp iv
GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu

LỜI CẢM ƠN
 & 

Sau hơn bốn tháng thực hiện, chúng em đã hoàn
thành đồ án đúng thời gian quy định của nhà trường. Có được kết
quả đó ngoài sự nỗ lực của nhóm thực hiện đề tài còn có sự hướng
dẫn tận tình của thầy hướng dẫn, quý thầy cô trong khoa Điện-Điện
tử và các bạn sinh viên trong lớp 07101BD.
Chúng em chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Điện-
Điện tử đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu
cho chúng em trong suốt những năm học qua.
Chúng em xin gởi lời chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn
Nga đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và chia sẻ những ý kiến quý báu
để chúng em có thể hoàn thành tốt đồ án này.
Đồng thời, chúng con xin cảm ơn cha mẹ và gia đình đã động
viên và ở bên chúng con trong suốt thời gian học tập ở trường và tiến
hành đồn án.
Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn lớp 07101BD đã
chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu
trong thời gian thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!

Trân trọng

Nhóm thực hiện đồ án

Nguyễn Thanh Điền

Lợi Quốc Quang

Đồ án tốt nghiệp v
GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển mà đặc biệt là công nghệ kỹ
thuật điện tử và công nghệ xử lý ảnh. Vì thế, các thế hệ vi mạch đã không ngừng cải
tiến và phát triển để đáp ứng những nhu cầu phục vụ cho đời sống con người ngày
càng thuận tiện hơn. Sự kết hợp giữa các thế hệ vi điều khiển cùng với công nghệ nhận
dạng tự động dựa qua việc lưu trữ dữ liệu từ xa sử dụng thiết bị thẻ và đầu đọc thẻ sẽ
làm cho việc quản lý dữ liệu cũng như xử lý ảnh trở nên thuận tiện hơn.
Để vận dụng những kiến thức đã học nhằm thiết kế một hệ thống ứng dụng vào
đời sống, người học phải tích lũy những kỹ năng lập trình, kiến thức cơ bản và chuyên
sâu. Đồng thời, người học phải nghiên cứu lý thuyết, thiết kế, thi công mạch mới có
thể hiểu rõ nguyên lý hoạt động của sản phNm thi công. Đó chính những kỹ năng của
sinh viên ngành kỹ thuật Điện-Điện tử.

Đồ án tốt nghiệp vi
GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Tp. HCM, ngày tháng năm 2012
Giáo viên phản biện



Đồ án tốt nghiệp vii
GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Phần A: Giới thiệu

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp. HCM, ngày tháng năm 2012
Giáo viên hướng dẫn




Đồ án tốt nghiệp Trang 1



GVHD : ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 1: Dẫn nhập
1.1 Lý do chọn đề tài
Ngày nay, khoa học kỹ thuật nói chung và kỹ thuật điện tử nói riêng đang phát triển

nhanh chóng với hàng loạt các giải pháp công nghệ điện tử ra đời mà ứng dụng của nó vào
đời sống là rất quan trọng. Chính vì thế, các sinh viên học ngành công nghệ điện tử không
những tiếp thu các kiến thức ở đã học mà còn phải tìm hiểu và nghiên cứu thêm các công
nghệ điện tử tiên tiến trên thế giới, để có thể đáp ứng được yêu cầu cao của thị trường lao
động. Sự ra đời của RFID là một ý tưởng độc đáo và là một công nghệ mới, đang dần hoàn
thiện và được đánh giá có nhiềm tiềm năng để thay thế công nghệ mã vạch trong tương lai
không xa. Việc nhanh chóng nghiên cứu, làm chủ và đưa công nghệ này vào ứng dụng thực
tiễn ở Việt Nam sẽ mang lại những lợi ích to lớn.
Sự kết hợp giữa công nghệ xử lý ảnh và công nghệ RFID hứa hẹn sẽ tạo ra một trong
những sản phNm công nghệ mới có hiệu quả rất cao cả về mặt khoa học lẫn thực tiễn. Một
trong những điểm nổi bậc của công nghệ này chính là khả năng quản lý. Do đó, với mong
muốn tăng cường khả năng quản lý xe ra, vào một cách hiện đại và hiệu quả hơn (đặc biệt là
trong quá trình quản lý xe ra vào của hệ thống giữ xe), nhóm đề xuất chọn đề tài “HỆ
THỐNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH” làm
đề tài tốt nghiệp của nhóm.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Xây dựng được một mô hình nhận dạng biển số xe cơ bản ứng dụng công
nghệ xử lý ảnh và công nghệ RFID. Từ đó, cải tiến và hoàn chỉnh để có thể áp dụng
vào thực tế.
v Tìm hiểu công nghệ RFID
• Tổng quan về công nghệ RFID.
• Phân tích các thành phần của hệ thống RFID
• Tìm hiểu tình hình ứng dụng công nghệ RFID
v Tìm hiểu giao thức truyền thông nối tiếp RS232 và RS485
• Khái niệm và các đặc trưng của các chuNn giao tiếp.
v Tìm hiểu công nghệ xử lý ảnh.
• Tổng quan về xử lý ảnh.
• Phân tích các phương pháp xử lý ảnh.
• Tìm hiểu tình hình ứng dụng công nghệ xử lý ảnh.
v Thiết kế phần cứng.

• Tìm hiểu yêu cầu thiết kế mạch đọc RFID.
• Thiết kế mạch đọc transponder và giao tiếp với máy tính.
• Thiết kế mạch chuyển đổi USB – RS232.
v Thiết kế phần mềm
• Thiết kế phần mềm trung gian giao tiếp giữa mạch đọc và hệ thống
máy chủ.
• Thiết kế phần mềm xử lý ảnh.


Đồ án tốt nghiệp Trang 2



GVHD : ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 1: Dẫn nhập
1.3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
v Đối tượng nghiên cứu :
• Thẻ RFID, reader RFID, IC EM4095, vi điều khiển PIC16F877A
• Ngôn ngữ lập trình C++.
v Phạm vi nghiên cứu
• Ứng dụng công nghệ RFID .
• Thi công KIT reader RFID sử dụng IC4095.
• Kết hợp ứng dụng công nghệ xử lý ảnh và công nghệ RFID để thi công
hệ thống nhận dạng biển số xe.
• Hệ thống nhận dạng biển số xe nhận dạng được đúng biển số xe ra vào.
• Hạn chế của hệ thống là một lúc không đọc được nhiều thẻ tag.
• Điều khiển được thanh chắn khi xác nhận đúng biển số xe.
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Quyển đồ án này ứng dụng nghiên cứu lý thuyết về công nghệ RFID của các anh chị
các khoá trước , từ đó kết hợp với công nghệ xử lý ảnh thiết kế 1 hệ thống hệ thống nhận
dạng biển số xe được lập trình trên kiến thức về vi điều khiển và xử lý ảnh sử dụng ngôn

ngữ C, C++. Vì vậy nhóm thực hiện đề tài hy vọng quyển đồ án này sẽ tiếp tục là nguồn
tài liệu tham khảo để hoàn thiện hệ thống giữ xe thông minh.
1.5 Tình hình nghiên cứu
Hiện nay một số mô hình ứng dụng RFID tại Việt Nam: Giải pháp kiểm soát vào ra,
chấm công điện tử, kiểm soát thang máy đang được áp dụng tại công ty TECHPRO Việt
Nam; Trạm thu phí xa lộ Hà Nội; Hệ thống kiểm soát bãi đỗ xe tự động tại hầm đậu xe tòa
nhà The Manor TP.HCM; Ngành vận chuyển hậu cần (logistics), kiểm soát toàn bộ hàng
hóa từ nơi sản xuất cho đến nơi tiêu thụ cuối cùng.
Hiện nay trên các diễn đàn điện tử có rất nhiều tài liệu nghiên cứu về RFID giúp cho
sinh viên dễ dàng tiếp cận công nghệ này. Thông qua các diễn đàn này nhóm thực hiện đề
tài nhận thấy có rất nhiều thành viên đã thực hiện thiết kế được nhiều hệ thống ứng dụng
trên thực tế như quản lý thông tin sinh viên, khóa cửa,…
Với những tài liệu thu thập và kiến thức tích lũy nhóm thực hiện đề tài lựa chọn ngôn
ngữ C,C++ để thiết kế một ứng dụng như nhận dạng biển số xe.
1.6 Phương pháp nghiên cứu
Đây là một đề tài khá hay và áp dụng được vào thực tế nhưng trong thời gian thực
hiện đồ án nhóm thực hiện đề tài gặp rất nhiều khó khăn khi thu thập nguồn tài liệu.
Nhóm thực hiện đề tài sử dụng hai phương pháp chủ yếu:
v Phương pháp tham khảo tài liệu:
 Nguồn tài liệu chủ yếu bằng cả tiếng Anh và tiếng Việt được tìm kiếm
trên mạng internet.
 Tham khảo tài liệu nghiên cứu của các anh chị năm trước làm đồ án để lại.
v Phương pháp thực hành:
 Thiết kế và thi công kit reader RFID để dễ dàng nắm bắt được lý thuyết.
 Lập trình cho vi điều khiển và lập trình xử lý ảnh.
Đồ án tốt nghiệp Trang 3


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 2: Giới thiệu chung về công nghệ RFID
2.1 Hệ thống RFID ( Radio Frequency Identification)

Tên thông dụng của công nghệ này là RFID (Radio Frequency Identification).
Transponder là những tấm thẻ plastic có gắn các microchip bé chỉ bằng một nửa hạt cát.
Chúng bắt được các tín hiệu sóng radio và đáp ứng bằng cách phát ra mã số nhận diện tương
ứng. Hầu như tất cả các transponder không dùng nguồn pin để cung cấp năng lượng hoạt
động mà sử dụng năng lượng từ sóng radio kích hoạt để hoạt động.
Đây là loại phương tiện để nhận diện người hoặc vật qua việc truyền sóng vô tuyến.
Hệ thống thu dữ liệu nhận diện tự động không dây này rất chú trọng đến việc đọc và ghi thông
tin mà không cần tiếp xúc và là một lọai công nghệ rất hiệu quả trong môi trường sản xuất
cũng như các môi trường không thân thiện khác khi mã vạch không còn phát huy tác dụng
được nữa.

2.2 Tần số hoạt động và ứng dụng tương ứng của hệ thống RFID
2.2.1 Tần số hoạt động của RFID
Transponder và reader giao tiếp với nhau ở cùng một tần số. Do hệ thống RFID
truyền nhận với nhau thông qua sóng vô tuyến và khoảng cách cũng như khả năng truyền
nhận phụ thuộc rất nhiều vào tần số chính vì vậy mà các hệ thống RFID sử dụng rất nhiều
tần số khác nhau. Nhưng theo thực tiễn thì phạm vi tần số thông dụng nhất, đó là tần số
thấp (LF) (khoảng 125kHz – 150 kHz), tần số cao (HF) (10 – 15 MHz) và siêu cao tần
(UHF) (850 – 950 MHz). Với những tần số khác nhau thì sẽ thích hợp với những ứng dụng
khác nhau.


Dải tần Tần số Phạm vi đọc tối đa Tốc độ truyền dữ
liệu
Giá reader
LF 125 tới 135 kHz 25cm (150cm) Hơi thấp Thấp
HF

13.56 Mhz

5cm (60cm)

Cao

Trung bình

UHF

868 t
ới 928 Mhz

3m (10m)

Trung bình

R
ất cao


Bảng 2.1 – Các dải tần số hoạt động của hệ thống RFID

2.2.2 Ứng dụng của hệ thống RFID trong mỗi dải tần số khác nhau
Các tần số khác nhau có các đặc tính cũng như sự tương thích khác nhau cho nên nó
phù hợp với một số lĩnh vực ứng dụng riêng.
Ví dụ: Ở tần số thấp các thẻ sử dụng công suất ít hơn và có khả năng xuyên qua phi
kim tốt hơn, nhưng chúng có nhược điểm là phạm vi đọc thẻ ngắn thường dưới 0.5m.
Các thẻ làm việc ở tần số cao thì có khả năng đi qua được những vật thể làm bằng kim
loại, nhưng phạm vi đọc của chúng cũng chỉ khoảng 1m.
Các tần số cao tần UHF có phạm vi đọc tốt hơn cũng như có thể truyền dữ liệu nhanh
và xa hơn so với tần thấp và tần cao (LF và HF), nhưng chúng cần có công suất lớn hơn và

khả năng xuyên qua kim loại kém. Vì vậy giữa reader và thẻ phải không có vật cản.





Đồ án tốt nghiệp Trang 4


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 2: Giới thiệu chung về công nghệ RFID
Tần số Đặc điểm Giá thành Ứng dụng
100-150
KHz
- Tốc độ đọc chậm
- Xuyên qua các vật liệu phi kim
dễ dàng
- Khoảng cách đọc từ ngắn đến
trung bình
- Không đắt - Điều khiển truy
nhập
- Kiểm kê
10-15
MHz
- Tốc độ đọc trung bình
- Khoảng cách đọc từ ngắn đến
trung bình
- Không qua đắt - Điều khiển truy
nhập

850-

950MHz
-

Kho
ảng cách đọc lớn

- Tốc độ đọc nhanh
- Yêu cầu tầm nhìn thẳng
-

Đ
ắt

-

H
ệ thống nhận
dạng và điều khiển
vào ra của xe cộ.
- Kiểm kê hàng hóa
trước khi vào kho.
2.4-
2.8GHz
- Khoảng cách đọc lớn
- Tốc độ đọc nhanh
- Yêu cầu tầm nhìn thẳng
- Đắt - Hệ thống nhận
dạng và điều khiển
sự vào ra của xe cộ

Bảng2.2 – Băng tần và các ứng dụng tương ứng của RFID

2.3 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống RFID
2.3.1 Ưu điểm của hệ thống RFID
v Ưu điểm của hệ thông RFID có thể chia ra 2 mốc thời gian như sau :
• Hiện tại : những ưu điểm này có thể ứng dụng trực tiếp vào sản phNm công
nghệ ngày nay.
• Tương lai : Những ưu điểm này có thể được ứng dụng trong thời gian tới
hoặc có thể tăng cường những tính năng như một công nghệ hoàn thiện cho
sau này.
• Sự cách ly ( không tiếp xúc) : một tag có thể đọc mà không cần có một sự
tiếp xúc nào giữa tag và đầu đọc RFID.
• Có khả năng ghi dữ liệu : có thể ghi dữ liệu lên tag RFID read-write nhiều
lần.
• Không cần nhìn thấy : đầu đọc RFID có thể đọc được tag RFID mà không
cần “nhìn thấy” nhau.
• Phạm vi đọc : Tag RFID có thể đọc từ vài inch đến 100 feet (30.48 m).
• Dung lượng lưu trữ dữ liệu : Tag RFID có thể lưu trữ vài bytes dữ liệu từ
một dung lượng lớn dữ liệu.
• Hỗ trợ đọc đa kênh : Nó cho phép sử dụng một đầu đọc để đọc được nhiều
tag trong vùng hoạt động của nó với thời gian ngắn.
• Khả năng thích ứng : Tag RFID có thể duy trì hoạt động trong điều kiện
môi trường tương đối bất lợi.
• Hoạt động thông minh : Tag RFID ngoài việc mang và truyền và dữ liệu, nó
còn được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ khác.
• Độ chính xác : có thể đọc chính xác đến 100%.


Đồ án tốt nghiệp Trang 5

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 2: Giới thiệu chung về công nghệ RFID
2.3.2 Nhược điểm của hệ thống RFID
Những nhược điểm hiện tại của hệ thống RFID bao gồm :
• Kém hiệu quả với những vật chắn sóng RF và những vật hấp thụ sóng RF:
công nghệ ngày nay làm việc không hiệu quả với những vật liệu này, trong
một số trường hợp còn trở nên nguy hiểm.
• Ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường : điều kiện môi trường xung quanh
tác động mạnh đến ứng dụng RFID.
• Giới hạn đọc tag : một hạn chế là có bao nhiêu tag đươc đọc cùng lúc.
• Ảnh hưởng nhiễu phần cứng : một giải pháp RFID có thể bị ảnh hưởng tiêu
cực nếu phần cứng không được lắp đặt đúng cách (như vị trí và hướng
anten).
• Hạn chế khả năng chi phối năng lượng sóng RF : mặc dù RFID không cần
nhìn thấy, có một giới hạn là năng lượng RF có thể tiếp cận ở độ sâu bao
nhiêu mặc dù có thể xuyên qua vật “sáng” với RF.
• Công nghệ non-trẻ : mặc dù công nghệ RFID đang trải qua những thay đổi
nhanh chóng nhưng những thay đổi đó báo hiệu sự bất tiện khi không cảnh
giác.
2.4 Ứng dụng của hệ thống RFID

• Quản lý đối tượng, nhân sự.
• Kiểm soát vào ra ,chấm công điện tử ,kiểm soát thang máy.
• Quản lý hàng hóa bán lẻ trong siêu thị.
• Nghiên cứu động vật học.
• Quản lý hàng hóa trong xí nghịêp, nhà kho
• Quản lý xe cộ qua trạm thu phí.
• Lưu trữ thông tin bệnh nhân trong y khoa(mang theo người bệnh nhân đặc biệt
là bệnh nhân tâm thần).
• Làm hộ chiếu, chứng minh nhân dân ( Mỹ ).

• RFID trong xử phạt.
• RFID trong an ninh quốc gia.





Đồ án tốt nghiệp Trang 6


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID

3.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống RFID
Các thành phần chính trong hệ thống RFID là thẻ, đầu đọc (reader) và cơ sở dữ
liệu. Tuy nhiên, một hệ thống RFID toàn diện bao gồm 4 thành phần :
 Thẻ RFID (RFID tag, Transponder) được lập trình điện tử với thông tin duy
nhất.
 Các đầu đọc (Reader) hoặc cảm biến (sensor) để truy vấn các thẻ.
 Anten thu, phát sóng vô tuyến.
 Host computer – server, nơi mà máy chủ và hệ thống phần mềm giao diện
với hệ thống được tải. Nó cũng có thể phân phối phần mềm trong các reader và cảm biến.
Cơ sở hạ tầng truyền thông là thành phần bắt buộc, nó là một tập gồm cả hai mạng có dây
và không dây và các bộ phận kết nối tuần tự để kết nối các thành phần đã liệt kê ở trên với
nhau để chúng truyền với nhau hiệu quả.



Hình 3.1 – Hệ thống RFID toàn diện
3.2 Transponder
3.2.1 Giới thiệu tổng quát transponder

Thành phần của transponder bao gồm một anten dùng kết nối với reader và một con
chip dùng để lưu trữ dữ liệu. Dữ liệu được đọc ghi thông qua một reader thẻ (reader RFID)
mà không phụ thuộc vào hướng hay vị trí chỉ cần transponder nằm trong vùng phủ sóng
(phạm vi của reader).


Hình 3.2 – Hình dạng của một transponder điển hình

Đồ án tốt nghiệp Trang 7


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID

Hình 3.3 – Cấu trúc bên trong một transponder
Bộ nhớ chip trong transponder 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 reader.
Dung lượng lưu trữ cao có thể cho phép ta lưu trữ nhiều thông tin đa dạng cùng một lúc.
Chip trên thẻ được gắn kèm với một anten chuyển tín hiệu đến máy đọc và máy này
chuyển đổi sóng điện từ từ transponder 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 transponder 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

3.2.2 Phân loại transponder
Tùy thuộc vào chức năng và các chuNn mà transponder 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)

3.2.2.1 Thẻ thụ động (Passive tag)
Không có nguồn điện bên trong. Sóng vô tuyến phát ra từ reader 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.
Tầm hoạt động : từ 10 cm đến vài mét, tùy theo tần số sử dụng.
Giá thành : khoảng 0,2 đô-la.
Đồ án tốt nghiệp Trang 8


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID

Hình 3.4 – Sơ đồ khối của một thẻ thụ động
3.2.2.2 Thẻ chủ động (Active tag)
Được tích hợp một nguồn điện giúp nó tự gửi tín hiệu đến reader. 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 Nm, 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.

Giá thành : 10-25 đô la.


Thẻ thụ động Thẻ tích cực
Nguồn công suất
Lấy từ bên ngoài (Do reader cung
cấp)
Bên trong(Pin)
Khả năng đọc thẻ
Chỉ trong phạm vi bao phủ của
reader, 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 reader.
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
reader.
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.
Bảng 3.1 – So sánh thẻ thụ động và thẻ tích cực
3.2.2.3 Thẻ bán thụ động (Semi –Passive tag)
Đồ án tốt nghiệp Trang 9


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID
Thẻ bán tích cực có một nguồn năng lượng bên trong (chẳng hạn là bộ pin) và điện
tử học bên trong để thực thi những nhiệm vụ chuyên dụng. Nguồn bên trong cung cấp năng
lượng 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).

Hình 3.5 : Cấu trúc của thẻ bán thụ động
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 năng lượng
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).
3.2.2.4 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
cầu chì riêng lẻ trên vi mạch của thẻ được gắn 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.

3.2.2.5 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.


Đồ án tốt nghiệp Trang 10


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID

3.2.2.6 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.

3.2.3 Các dạng cấu trúc của transponder
• Dạng Disks và dạng coins
Dạng cấu trúc phổ biến nhất được gọi là “disk” hoặc “coin”, một transponder tiêm
vào trong một vỏ tròn, với giới hạn đường kính từ vài millimetres đến 10 centimetres .
Thường có một lỗ tròn ở trung tâm để định vị.

Hình 3.6 – Các dạng cấu trúc khác nhau của disk transponder
• Dạng glass housing
Dạng transponder này được ứng dụng trong các hệ thống nhận dạng động vật. Nó
được tiêm vào dưới lớp da của động vật.

Hình 3.7 – Cấu trúc củatransponder thủy tinh
Chip RFID được đặt trong các ống thủy tinh, kích thước từ 12 -32 mm. Cuộn dây
anten của transponder có kích thước khoảng 0.03mm và quấn quanh một lõi ferit sắt.

Hình 3.8 – Cấu trúc bên trong củatransponder thủy tinh
• Dạng plastic housing
Đồ án tốt nghiệp Trang 11


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID

Dạng plastic housing được phát triển trong các ứng dụng yều cầu tính cơ học cao.
Dạng này có thể dễ dàng tích hợp vào trong các sản phNm khác nhau, ví dụ như chìa khóa
xe ô tô .

Hình 3.9 – Dạng thẻ nhựa,sản phm của Philips Electronics

• Dạng key và key fobs.
Các transponder được tích hợp vào trong các chìa khóa cho các hệ thống cố định
hoặc các ứng dụng khóa cửa yêu cầu độ an toàn cao. Trong các ứng dụng này, transponder
đóng vai trò làm chìa khóa và reader làm nhiệm vụ khóa.

Hình 3.10 : Transponder dạng key, sản phm của Intermarketing

• Dạng thẻ thông minh không tiếp xúc

Hình 3.11 – Transponder dạng thẻ không tiếp xúc
Dạng thẻ thông minh được phát triển dựa trên thẻ tín dụng , thẻ điện thoại. Một ưu
điểm của dạng thẻ này là diện tích cuộn dây lơn nên nó có khả năng làm tăng phạm vi hoạt
động của hệ thống RFID.
• Dạng Coil-on-chip
Trong các dạng cấu trúc của transponder được kể trên, các transponder có hai phần
riêng biệt đó là cuộn dây của transponder đóng vai trò như là một angten, và chip
transpoder. Dưới đây là dạng transponder mà chúng ta đã tích hợp chip và cuộn dây của
transponder. Vì vậy mà dạng transponder này thường có kích thước rất nhỏ khoảng 3mm.


Hình 3.12 – Transponder dạng coil-on-chip
Ngoài ra còn có các dạng cấu trúc khác như: dạng smartlabel, dạng clock.
Đồ án tốt nghiệp Trang 12

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID


3.3 Đầu đọc (Reader)
Một reader điển hình một module tần số vô tuyến (máy phát và máy thu) là một
đơn vị điều khiển và là phần tử kết nối đến bộ phát đáp. Ngoài ra, các reader còn được gắn
với một giao diện bổ sung (RS232,RS485…) để chúng có thể chuyển dữ liệu đọc đến các
hệ thống khác (PC, hệ thống điều khiển robot…)
Reader RFID được gọi là vật tra hỏi (interrogator), là một thiết bị đọc và ghi dữ
liệu các transponder tương thích. Hoạt động ghi dữ liệu lên thẻ bằng reader được gọi là tạo
thẻ. Quá trình tạo thẻ và kết nối thẻ với một đối tượng được gọi là đưa thẻ vào hoạt động
(commissioning the tag).
Reader là hệ thần kinh trung ương của toàn hệ thống, phần cứng RFID thiết lập
việc truyền với thành phần này và điều khiển nó, là thao tác quan trọng nhất của bất kỳ
thực thể nào muốn liên kết với thực thể của phần cứng này.
Một reader có cấu trúc layout như sau:

Hình 3.13 – Cấu trúc layout cơ bản của một reader
Các thành phần chính của reader bao gồm:
• Máy phát (Transmitter)
• Máy thu (Recever)
• Vi mạch (Microprocessor)
• Bộ nhớ
• Kênh vào/ra đối với các cảm biến, cơ cấu truyền động đầu từ, bảng tín hiệu báo bên
ngoài (mặc dù nói đúng ra đây là nhưng thành phần không bắt buộc, chúng hầu như luôn
được cung cấp với một reader thương mại).
• Mạch điều khiển (có thể nó được đặt bên ngoài).
• Mạch truyền thông.
• Nguồn năng lượng

3.3.1 Các thành phần chính của reader
v Máy phát
Máy phát của reader truyền nguồn AC và chu kỳ xung đồng hồ qua anten của nó
đến thẻ trong phạm vi đọc cho phép, nó chịu trách nhiệm gửi tín hiệu của reader đến môi
trường xung quanh và nhận lại đáp ứng của thẻ qua anten của reader.
v Máy thu
Đồ án tốt nghiệp Trang 13


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID
Máy thu nhận tín hiệu tương tự từ thẻ qua anten của mạch đọc để nó truyền thông
với thẻ tương thích với nó. Nó thực hiện việc giải mã và kiểm tra lỗi tín hiệu nhận tương tự
nhận từ máy thu.
v Bộ nhớ
Bộ nhớ dùng lưu trữ dữ liệu như các tham số cấu hình reader và một bản kê khai
các lần đọc. Vì vậy nếu việc kết nối giữa reader và hệ thống mạch điều khiển/phần mềm bị
hỏng thì tất cả dữ liệu thẻ đã đọc không bị mất.
v Các kênh nhập/xuất của các cảm biến, cơ cấu truyền động đầu từ
và bảng tín hiệu điện báo bên ngoài
Các reader không cần bật suốt. Các thẻ có thể chỉ xuất hiện lúc nào đó và rời khỏi
mạch đọc mãi cho nen việc bật reader suốt sẽ gây lãng phí năng lượng. Thêm nữa là giới
hạn vừa đề cập ở trên cũng ảnh hưởng đến chu kỳ làm việc của reader. Thành phần này
cung cấp một cơ chế bật và tắt reader tùy thuộc vào các sự kiện bên ngoài. Có một số loại
cảm biến như cảm biến về ánh sáng hoặc sự chuyển động để phát hiện các đối tượng được
gắn thẻ trong phạm vi đọc của reader. Cảm biến này cho phép reader bật lên để đọc thẻ.
Thành phần này cũng cho phép reader cung cấp xuất cục bộ tùy thuộc vào một số điều kiện
qua một bảng tín hiệu điện báo (chẳng hạn, báo bằng âm thanh) hoặc cơ cấu truyền động
đầu từ (chẳng hạn, mở hoặc đóng van an toàn, di chuyển một cánh tay robot,…)
v Mạch điều khiển

Mạch điều khiển là một thực thể cho phép thực thể bên ngoài là con người hoặc
chương trình máy tính giao tiếp, điều khiển các chức năng của reader, điều khiển bảng tín
hiệu điện báo và cơ cấu truyền động đầu từ kết hợp với reader này. Thường thì các nhà sản
xuất hợp nhất thành phần này vào reader (như phần mềm hệ thống (firm ware)).
v Giao diện truyền thông
Thành phần giao diện truyền thông cung cấp các lệnh truyền đến reader, nó cho
phép tương tác với các thực thể bên ngoài qua mạch điều khiển, để truyền dữ liệu của nó,
nhận lệnh và gởi lại đáp ứng. Thành phần giao diện này cũng có thể xem là một phần của
mạch điều khiển hoặc là phương tiện truyền giữa mạch điều khiển và các thực thể bên
ngoài. Thực thể này có những đặc điểm quan trọng cần xem nó như một thành phần độc
lập. Reader có thể có một giao diện tuần tự. Giao diện tuần tự là loại giao diện phổ biến
nhất nhưng các reader thế hệ sau sẽ được phát triển giao diện mạng thành một tính năng
chuNn. Các reader phức tạp có các tính năng như tự phát hiện bằng chương trình ứng dụng,
có gắn các web server cho phép reader nhận lệnh và trình bày kết quả dùng một trình duyệt
web chuNn.

v Nguồn năng lượng
Thành phần này cung cấp nguồn năng lượng cho các thành phần của reader. Nguồn
năng lượng được cung cấp cho các thành phần này qua một dây dẫn điện được kết nối với
một ngõ ra bên ngoài thích hợp.
3.3.2 Phân loại mạch đọc
Reader được phân loại chủ yếu theo tiêu chuNn là giao diện mà reader cung cấp cho
việc truyền thông. Trong tiêu chuNn này, reader có thể được phân loại ra như sau:
• Serial reader
• Network reader
v Serial reader– Reader nối tiếp
Serial reader sử dụng liên kết serial để truyền với một ứng dụng. Reader kết nối đến
cổng serial của máy tính dùng kết nối tuần tự RS232 hoặc RS485. Cả hai loại kết nối này
đều có giới hạn trên về chiều dài cáp sử dụng kết nối reader với máy tính. ChuNn RS485
cho phép cáp dài hơn chuNn RS232.

Đồ án tốt nghiệp Trang 14


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID
Ưu điểm của serial reader là có độ tin cậy cao hơn network reader. Vì vậy sử dụng
reader loại này được khuyến khích nhằm làm tối thiểu sự phụ thuộc vào một kênh truyền.
Nhược điểm của serial reader là phụ thuộc vào chiều dài tối đa của cáp sử dụng để
kết nối một reader với máy tính. Thêm nữa, thường thì trên một máy chủ thì số cổng serial
bị hạn chế. Tốc độ truyền dữ liệu serial thường thấp hơn tốc độ truyền dữ liệu mạng.
Những nhân tố này dẫn đến chi phí bảo dưỡng cao hơn và thời gian chết đáng kể.
v Network reader – Reader mạng
Network reader kết nối với máy tính sử dụng cả mạng dây và không dây. Thực tế,
reader hoạt động như thiết bị mạng.
Ưu điểm của network reader là không phụ thuộc vào chiều dài tối đa của cáp kết
nối reader và máy tính. Sử dụng ít máy chủ hơn so với serial reader. Thêm nữa là phần
mềm hệ thống của reader có thể được cập nhật từ xa qua mạng.
Nhược điểm của network reader là việc truyền không đáng tin cậy bằng serial
reader.
3.3.3 Cơ chế truyền cơ bản giữa thẻ và reader
Tùy thuộc vào loại thẻ, việc truyền giữa reader và thẻ có thể theo một trong những
cách sau:
• Modulate backscatter. – tán xạ điều chế
• Kiểu máy phát (transmitter type)
Trước khi nghiên cứu sâu vào loại truyền thông, ta phải hiểu được khái niệm near
field (trường gần) và far field (trường xa).
Phạm vi giữa anten của reader và một bước sóng của sóng RF được phát bởi anten
được gọi là near field. Phạm vi ngoài bước sóng của sóng RF đã phát ra từ anten của reader
gọi là far field. Các hệ thống RFID thụ động hoạt động ở băng tần LF và HF sử dụng việc
truyền thông near field trong khi băng tần UHF và sóng vi ba sử dụng far field. Cường độ
tín hiệu trong truyền thông near field yếu đi lập phương khoảng cách từ anten của reader.

Trong far field, nó giảm đi bình phương khoảng cách từ anten của reader. Cho nên truyền
thông far field được kết hợp với phạm vi đọc dài hơn truyền thông near field.

Hình 3.14 – Cơ chế truyền ở trường gần, trường xa giữa thẻ và reader
Tiếp theo so sánh việc đọc thẻ và ghi thẻ. Việc ghi thẻ mất nhiều thời gian hơn việc
đọc thẻ trong cùng điều kiện vì hoạt động ghi gồm nhiều bước, bao gồm việc xác minh ban
đầu, xóa dữ liệu còn tồn tại trên thẻ, ghi dữ liệu mới lên thẻ. Và giai đoạn xác minh lần
cuối. Thêm nữa là dữ liệu được ghi trên thẻ theo khối bằng nhiều bước. Vì vậy việc ghi thẻ
có thể mất cả trăm giây mới hoàn thành cùng với việc tăng kích thước dữ liệu. Ngược lại,
có một số thẻ có thể được đọc trong khoảng thời gian này với cùng reader. Việc ghi thẻ là
Đồ án tốt nghiệp Trang 15


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID
quá trình dễ bị ảnh hưởng cần đặt thẻ gần anten của reader hơn khoảng cách đọc tương
ứng. Việc đặt gần nhằm cho phép anten của thẻ có thể nhận được đủ năng lượng từ tín hiệu
anten của reader để cấp nguồn cho vi mạch của nó giúp nó có thể thực thi các lệnh ghi.
Nhu cầu năng lượng đối với quá trình ghi thường cao hơn quá trình đọc.
v Modulated backscatter – điều chế tán xạ
Việc truyền modulater áp dụng cho cả thẻ thụ động và bán tích cực. Trong kiểu
truyền thông này, reader gửi đi tín hiệu RF sóng liên tục (continuos wave – CW) gồm có
nguồn AC và tín hiệu xung cho thẻ cùng tần số sóng mang (carrier frequency – tần số mà
reader hoạt động). Nhờ việc kết nối (nghĩa là cơ chế truyền năng lượng giữa reader và thẻ)
mà anten của thẻ cung cấp nguồn điện cho vi mạch. Từ kích thích thường ám chỉ việc vi
mạch của thẻ thụ động nhận năng lượng từ tín hiệu của reader để tự tiếp sinh lực. Vi mạch
cần khoảng 1.2V từ tín hiệu của reader để tiếp sinh lực đối với việc đọc. Còn đối với việc
ghi thì vi mạch thường cần khoảng 2.2V từ tín hiệu của reader. Hiện nay, vi mạch điều
chỉnh thay đổi tín hiệu nhập thành một chuỗi mô hình mở, tắt trình bày dữ liệu của nó và
truyền nó trở lại. Khi reader nhận tín hiệu đã điều chế, nó giải mã mô hình và thu được dữ
liệu thẻ.

Vì vậy trong mô hình truyền modulated backscatter, reader luôn “talks” trước sau
đó mới tới thẻ. Thẻ sử dụng mô hình này không thể truyền khi không có mặt reader vì nó
phụ thuộc hoàn toàn vào năng lượng của reader để truyền dữ liệu của nó.

Hình 3.15 – Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ thụ động


Hình 3.16 : Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ bán thụ động

v Kiểu máy phát
Kiểu truyền này chỉ áp dụng cho thẻ tích cực. Trong kiểu truyền này, thẻ phát tán
thông điệp xung quanh môi trường với khoảng cách theo quy định, bất kể reader có hay
không có mặt ở đó. Vì vậy trong kiểu truyền này, thẻ luôn luôn “talks” trước reader.
Đồ án tốt nghiệp Trang 16


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID

Hình 3.17 – Cơ chế truyền kiểu máy phát của thẻ tích cực
3.4 Database
Database là hệ thống thông tin phụ trợ để theo dõi và chứa thông tin về item có
đính thẻ. Thông tin được lưu trong database bao gồm item, phần mô tả, nhà sản xuất, hoạt
động của item, vị trí. Kiểu thông tin chứa trong database sẽ biến đổi tùy theo ứng dụng.
Chẳng hạn dữ liệu được lưu trữ trong hệ thống thu lệ phí đường sẽ khác với dữ liệu được
lưu cho một dây chuyền cung cấp cũng như khác với quản lý nhân viên trong một công ty.
Các database cũng có thể được kết nối đến các mạng khác như mạng LAN để đưa database
lên Internet. Việc kết nối này cho phép dữ liệu chia sẻ với một database cục bộ mà thông
tin được thu thập trước tiên từ nó.

3.5 Phương thức làm việc của RFID

Một hệ thống RFID đơn giản nhất có ba thành phần cơ bản: thẻ, reader, và một
máy chủ. Transponder gồm chip bán dẫn nhỏ và anten được thu nhỏ trong một số hình
thức đóng gói. Mỗi thẻ được lập trình với một nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi
không dây đối tượng hoặc con người đang gắn thẻ đó. Bởi vì các chip được sử dụng trong
transponder có thể giữ một số lượng lớn dữ liệu, chúng có thể chứa thông tin như chuỗi số,
thời dấu, hướng dẫn cấu hình, dữ liệu kỹ thuật, sổ sách y học, và lịch trình.

Hình 3.18 : Quá trình làm việc của thẻ và reader
Các thẻ có thể được cấp nguồn bởi một bộ pin thu nhỏ trong thẻ (các thẻ tíchcực)
hoặc bởi reader mà nó “wake up” thẻ để yêu cầu trả lời khi thẻ đang trong phạm vi (thẻ
passive).
Thẻ tích cực đọc xa 100 feet tính từ reader và có thể là thẻ “thông minh” (với
bộ nhớ được viết lên và xóa như một ổ cứng máy tính) hoặc là thẻ RO. Thẻ thụ động có
thể được đọc xa reader 20 feet và có bộ nhớ RO. Kích thước thẻ và giá cả, dải đọc, độ
chính xác đọc/ghi, tốc độ dữ liệu và chức năng hệ thống thay đổi theo đặc điểm nêu ra
Đồ án tốt nghiệp Trang 17


GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga Chương 3: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ RFID
trong thiết kế và dải tần hệ thống RFID sử dụng. Thẻ nhận sóng truyền từreader và nhờ bộ
chuyển đổi sang DC và nhờ bộ điều chế để nhận chuỗi bit từ reader truyền tới. Tiếp đến
thẻ gửi sóng mang chứa dữ liệu phát đến reader. Sau đó được điều chế (giả sử dùng QAM)
là một số phức và được xếp vào biểu đồ chòm sao theo quy luật mã Gray trên 2 trục Re
(thực) và Im(ảo). Vị trí của mỗi điểm tín hiệu (số phức) trên biểu đồ chòm sao phản ánh
thông tin về biên độ và pha của các sóng mang. Quá trình biến đổi FFT sẽ biến đổi các số
phức biểu diễn các sóng mang trong miền tần số thành các số phức biểu diễn các sóng
mang trong miền thời gian rời rạc. Trong thực tế các thành phần Re và Im được biểu diễn
bằng chuỗi nhị phân được bộ điều chế IQ sử dụng đểđiều chế sóng mang cũng được biểu
diễn bằng một chuỗi nhị phân. Chuỗi nhị phân sau điều chế IQ được biến đổi DA để nhận
được tín hiệu trong băng tần cơ bản. Quá trình xử lý ở phía thẻ sẽ thực hiện biển đổi FFT

để tạo các điểm điều chế phức của từng sóng mang phụ trong symbol OFDM (bản chất
của quá trình tạo tín hiệu OFDM là phân tích chuỗi bit đầu vào thành các sóng mang đã
được điều chế theo một kiểu nào đó trong miền thời gian liên tục), sau khi giải định vị
(Demapping) xác định biểu đồ bit tương ứng các tổ hợp bit được cộng lại để khôi phục
dòng dữ liệu đã truyền.

Hình 3.19 – Quá trình truyền nhận dữ liệu giữa thẻ và reader
Reader gồm một anten liên lạc với thẻ và một đơn vị đo điện tử học đã được nối
mạng với máy chủ. Đơn vị đo tiếp sóng giữa máy chủ và tất cả các thẻ trong phạm vi đọc
của anten, cho phép một reader liên lạc với hàng trăm thẻ đồng thời. Nó cũng thực thi các
chức năng bảo mật như mã hóa/ giải mã và xác thực người dùng.
Reader có thể phát hiện thẻ ngay cả khi không nhìn thấy chúng. Hầu hết các mạng
RFID gồm nhiều thẻ và nhiều reader được nối mạng với nhau bởi một máy tính trung tâm,
hầu như thường là một trạm làm việc gọn để bàn. Máy chủ xử lý dữ liệu mà các reader thu
thập từ các thẻ và dịch nó giữa mạng RFID và các hệ thống công nghệ thông tin lớn hơn,
mà nơi đó quản lý dây chuyền hoặc cơ sở dữ liệu quản lý có thể thực thi. “Middleware”
phần mềm nối hệ thống RFID với một hệ thống quản lý luồng dữ liệu.

3.6 Nguyên lý Master – Slave giữa phần mềm ứng dụng, reader,
transponder
Một phần mềm ứng dụng được thiết kế để đọc dữ liệu từ một bộ mang dữ liệu
không tiếp xúc (transponder) hoặc ghi dữ liệu lên một bộ mang dữ liệu không tiếp xúc, yêu
cầu một reader không tiếp xúc như là một giao diện. Sự ghi /đọc dữ liệu bao gồm một bộ
mang dữ liệu không tiếp xúc hoạt động dựa trên nguyên lý Master – Slave. Điều này có
nghĩa là tất cả các hoạt động của transponder, reader đều được khởi tạo bằng phần mềm
ứng dụng. Trong một hệ thống cấu trúc có thứ bậc thì phần mềm ứng dụng đóng vai trò là