Ứng dụng công nghệ RFID vào quản lý nhân sự

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ RFID VÀ
ỨNG DỤNG TRONG QUẢN LÝ NHÂN SỰ
GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
SVTH:
Lương Quang Tài 10046681
Hoàng Ngọc Quang 10033451
Lớp: DHDT6B
TP.Hồ Chí Minh, 07/2014
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN













TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014
Giáo viên hướng dẫn
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014
Giáo viên phản biện
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ điện tử, nhất
là các thầy cô trong bộ môn Viễn thông đã cung cấp những kiến thức nền tảng giúp chúng
em hoàn thiện đồ án này.
Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn cô Đào Thị Thu Thủy đã tận tình hướng
dẫn, chỉ bảo và tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án
này. Cô đã rèn luyện cho chúng em tính tự lập và nhiều kinh nghiệm trong nghiên khoa
học.
Kính chúc quý thầy cô nhiều sức khỏe và thuận lợi trong công việc.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Lương Quang Tài
Hoàng Ngọc Quang
MỤC LỤC
PHẦN I: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ RFID 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 1
1.1. Giới thiệu chung về RFID 1
1.2. Phân loại hệ thống RFID 2
1.2.1. Phân loại theo tần số 3
1.2.2. Phân loại theo tiêu chuẩn 5
1.3. RFID và các hệ thống nhận dạng 6
1.3.1. Hệ thống mã vạch 6
1.3.2. Nhận dạng quang học 7
1.3.3. Nhận dạng sinh trắc học 8
1.3.4. Thẻ thông minh 8
1.3.5. Ưu và nhược điểm của hệ thống RFID 9
1.4. Một số ứng dụng của RFID 10
CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG RFID 12
2.1. Thẻ (tag) 12
2.1.1. Thẻ thụ động 12
2.1.2. Thẻ tích cực 13
2.1.3. Thẻ bán thụ động 14
2.1.4. Mã hóa dữ liệu trên thẻ 15
2.2. Reader RFID 16
2.2.1. Máy phát 18
2.2.2. Máy thu 18
2.2.3. Vi mạch 18
2.2.4. Bộ nhớ 19
2.2.5. Các kênh nhập – xuất của cảm biến, cơ cấu chấp hành
và bảng tín hiệu 19
2.2.6. Mạch điều khiển 19
2.2.7. Giao diện truyền thông 19
2.2.8. Nguồn năng lượng 20
2.2.9. Các thành phần logic 20
2.3. Cơ cấu truyền dữ liệu giữa thẻ và reader 21

2.3.1. Điều chế tán xạ ngược 22
2.3.2. Kiểu máy phát 22
PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 23
CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT LINH KIỆN 23
1.1. Vi điều khiển PIC 16F887 23
1.1.1. Cấu trúc của PIC 16F887 23
1.1.2. Một số đặc tính của PIC 16F887 25
1.1.3. Tổ chức bộ nhớ 26
1.1.4. Các cổng xuất nhập của PIC 16F887 27
1.1.5. Timer0 28
1.2. Chip EM4095 29
1.2.1. Tổng quan 29
1.2.2. Sơ đồ khối 31
1.3. Thẻ thụ động 34
1.3.1. Cấu trúc 34
1.3.2. Sơ đồ khối 35
1.3.3. Tổ chức bộ nhớ của EM4100 36
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÂN SỰ DÙNG RFID 37
2.1. Sơ đồ khối hệ thống 37
2.2. Mạch đọc RFID 37
2.2.1. Tính toán các thông số 37
2.2.2. Thiết kế anten cho mạch đọc 41
2.2.3. Sơ đồ mạch 43
2.3. Mạch vi xử lý 44
2.4. Khối nguồn 44
2.5. Lưu đồ giải thuật của chương trình chính 45
PHỤ LỤC 48
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU
PHẦN I
Hình 1.1. Hệ thống RFID toàn diện 2

Hình 1.2. Phân loại hệ thống RFID theo tần số 3
Bảng 1.1. Chuẩn hoạt động của RFID 3
Hình 1.3. Các hệ thống nhận dạng tự động 6
Hình 1.4. Mã vạch 7
Hình 1.5. Một phần mềm nhận dạng kí tự quang học 7
Hình 1.6. Nhận dạng dấu vân tay 8
Hình 1.7. Thẻ thông minh 9
Hình 1.8. Một số ứng dụng của RFID 11
Hình 2.1. Một số loại thẻ thụ động 13
Hình 2.2. Một số loại thẻ tích cực 14
Hình 2.3. Thẻ bán thụ động 14
Hình 2.4. Mã hóa Manchester 15
Hình 2.5 Mã hóa hai pha (biphase) 15
Hình 2.6. Mã hóa PSK 16
Hình 2.7. Một loại reader RFID 17
Hình 2.8. Các thành phần vật lý của reader 18
Hình 2.9. Các thành phần logic của reader 20
Hình 2.10. Cơ chế truyền ở trường gần và trường xa của reader 21
Hình 2.11. Cơ chế tán xạ ngược 22
Hình 2.12. Cơ chế truyền kiểu máy phát 22
PHẦN II
Hình 1.1. Sơ đồ chân PIC 16F887 23
Hình 1.2. Sơ đồ khối của PIC 16F887 24
Hình 1.3. Bộ nhớ chương trình của PIC 16F887 26
Hình 1.4. Bộ nhớ dữ liệu của PIC 16F887 27
Hình 1.5. Sơ đồ khối Timer0 28
Hình 1.6. Sơ đồ chân EM4095 30
Bảng 1.1. Chức năng các chân của EM4095 30
Hình 1.7. Sơ đồ khối của EM4095 31
Hình 1.8. Cấu hình EM4095 chế độ chỉ đọc 33

Hình 1.9. Cấu hình EM4095 chế độ đọc/ghi 34
Hình 1.10. Cấu hình hoạt đồn của EM4095 34
Hình 1.11. Chức năng từng chân của EM4100 35
Hình 1.12. Sơ đồ khối của EM4100 35
Hình 1.13. Tổ chức bộ nhớ của EM4100 36
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát mạch đọc RFID 37
Hình 2.2. Tín hiệu anten tại DEMOD_IN đã được phân chia với hệ số dc 39
Hình 2.3. Cuộn dây đồng được cuốn thành N vòng 42
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý mạch đọc RFID 43
Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý mạch vi xử lý 44
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 44
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
YÊU CẦU ĐỒ ÁN
 Tìm hiểu công nghệ RFID và các ứng dụng trong thực tế.
 Thiết kế thi công mạch đọc thẻ RFID.
 Kết hợp phần mềm và vi xử lý để ứng dụng RFID trong quản lý nhân sự.
CÔNG VIỆC ĐÃ THỰC HIỆN
 Thiết kế và thi công được mạch đọc thẻ RFID tần số 125 kHz dùng IC EM4095.
 Kết hợp với mạch vi xử lý dùng PIC 16F887 để hiển thị lên LCD và điều khiển
thiết bị.
 Kiểm soát ra vào đơn giản: nếu đúng thẻ thì cho vào, nếu sai thì không cho vào.
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
PHẦN I: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ RFID
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID
1.1. Giới thiệu chung về RFID
Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification – nhận dạng đối tượng bằng
sóng radio) cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không tiếp xúc
trực tiếp ở khoảng cách xa, không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc giữa hai
vật không nhìn thấy. Công nghệ này cho ta phương pháp truyền nhận dữ liệu từ
một điểm đến điểm khác.

Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để
truyền dữ liệu từ các tag (thẻ) đến reader (bộ đọc). Tag có thể được đính kèm hoặc
gắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kệ (pallet).
Reader quét dữ liệu của tag và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của
tag. Chẳng hạn các tag có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi để hệ thống thu phí
đường có thể nhanh chóng nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường.
Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động làm việc
như sau: reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một
con chip. Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển
đầu đọc và xử lý thông tin lấy được từ chip. Các chip không tiếp xúc không tích điện,
chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi reader.
Tại Việt Nam hiện nay, nhu cầu sử dụng RFID ngày càng nhiều và mở ra một thị
trường vô cùng tiềm năng cho các nhà nghiên cứu, sinh viên và các nhà sản xuất. Một
số doanh nghiệp Việt Nam đã bắt đầu ứng dụng các tiện ích của công nghệ RFID.
10
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
Hình 1.1. Hệ thống RFID toàn diện
1.2. Phân loại hệ thống RFID
Một hệ thống RFID bao gồm một đầu đọc (Reader), một bộ phát đáp hay còn gọi
là thẻ RFID (RFID Tags), và hệ thống anten. Thẻ RFID được gắn vào vật thể cần
nhận dạng, chứa thông tin của vật thể đó và giao tiếp với đầu đọc bằng sóng vô tuyến,
thu phát qua hệ thống anten. Người dùng có thể xử lý trực tiếp thông tin trên đầu đọc,
hoặc thông tin này được này đầu đọc đưa về bộ xử lý trung tâm, tự động xử lý.
Anten của đầu đọc có thể được tích hợp trên nó hoặc có thể là tách biệt dùng cáp để
kết nối. Trong khi anten của thẻ phải được tích hợp ngay trên thẻ. Hầu hết thẻ RFID
có một chip IC( silicon chip), thường chứa đựng thông tin nhận dạng thẻ đồng thời xử
lý các thông tin đến từ đầu đọc.
Người ta phân loại hệ thống RFID chủ yếu dựa vào tần số hoạt động, bởi cách
cung cấp năng lượng cho thẻ RFID hoặc bởi các giao thức sử dụng để liên lạc giữa thẻ
và đầu đọc. Sự lựa chọn tần số, công suất nguồn và giao thức truyền dữ liệu phụ thuộc

cơ bản vào dải tần cho phép, chi phí và đặc trưng của ứng dụng cụ thể.
11
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
1.2.1. Phân loại theo tần số
Hình 1.2. Phân loại hệ thống RFID theo tần số
Bảng 1.1. Chuẩn hoạt động của RFID
Khoảng tần số Khoảng cách
đọc
Tốc độ truyền
dữ liệu
Ứng dụng
120 – 150 kHz
(LF)
10 cm Thấp Nhận diện thông
thường
13.56 MHz
(HF)
1 m Thấp đến trung
bình
Thẻ thông minh
(MIFARE, ISO/IEC)
433 MHz
(UHF)
1 – 100m Trung bình đến
cao
Dùng trong quân sự
865 – 868 MHz
(Châu Âu) hoặc
902 – 928 MHz
(Bắc Mĩ)

1 – 2 m Cao EAN (The European
Article Numbering
system)
2450 – 5800
MHz
(microwave)
1 – 2 m Cao Chuẩn 802.11 WLAN,
Bluetooth
3.1 – 10 GHz
(microwave)
200m Cao Yêu cầu thẻ tích cực
Có 4 loại tần số chính được sử dụng cho hệ thống RFID:
12
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
 Tần số thấp LF (Low Frequency): băng tần từ 125 – 150 kHz. Băng tần này phù
hợp với phạm vi ngắn như hệ thống chống trộm, nhận dạng động vật, hệ thống
khóa tự động
 Tần số cao HF (High Frequency): băng tần 13,56 MHz. Tần số cao cho phép độ
chính xác cao hơn với phạm vi 3 feet (0.9m), vì thế giảm rủi ro đọc sai thẻ. Vì
vậy nó thích hợp với việc đọc item. Các thẻ thụ động 13,56 MHz được đọc ở
tốc độ 10 đến 100 thẻ trên giây và trong phạm vi 3 feet. Các thẻ HF được dùng
trong việc theo dõi vật liệu trong các thư viện và kiểm soát hiệu sách, theo dõi
pallet, truy cập, theo dõi hành lý vận chuyển trong máy bay và theo dõi item
đồ trang sức.
 Tần số siêu cao UHF (Ultra-hight Frequency): các thẻ hoạt động ở tần số 900
MHz và có thể được đọc ở khoảng cách dài hơn các thẻ HF, phạm vi từ 0.9 –
4.5m. Tuy nhiên các thẻ này dễ bị ảnh hưởng bởi các nhân tố môi trường hơn
các thẻ hoạt động ở tần số thấp. Băng tần 900 MHz thực sự phù hợp cho các
ứng dụng dây chuyền cung cấp vì tốc độ và phạm vi của nó. Các thẻ này
thường được sử dụng trong việc kiểm ta pallet và container, xe chở hàng và toa

trong vận chuyển tàu biển.
 Microwave: băng tần 2.45 – 5.8 GHz, có nhiều sóng radio bức xạ từ các vật thể
ở gần có thể cản trở khả năng truyền thông giữa reader và tag. Các thẻ
microwave RFID thường được dùng trong quản lý dây chuyền cung cấp.
Các tần số UHF (UHF: 868 MHz-928 MHz) không được sử dụng toàn cầu do nó
không có chuẩn toàn cầu riêng. Ở Bắc Mỹ, UHF có thể được sử dụng không cần cấp
phép băng tần từ 908 - 928 MHz nhưng bị hạn chế do công suất phát. Ở châu Âu,
UHF được cho phép trong khoảng 865.6 - 867.6 MHz. Nhưng chỉ sử dụng dải không
cấp phép từ 869.40 - 869.65 MHz, nhưng bị hạn chế công suất phát. Chuẩn UHF cho
Bắc Mỹ không được chấp nhận ở Pháp do nó ảnh hưởng tới dải tần số của quốc
phòng. Đối với Trung Quốc và Nhật, không có qui định nào cho UHF. Mỗi ứng dụng
cho UHF ở hai quốc gia này đều yêu cầu được cấp phát thông qua uỷ ban địa phương.
Còn đối với Úc và Newzealand, băng tần 918 - 926 MHz không cần xin cấp phép,
nhưng bị hạn chế về công suất phát. Các tần số này được xem là băng ISM (Industrial
Medical Scientific – Khoa học & Y học & Công nghiệp). Tín hiệu phản hồi của thẻ
có thể làm nhiễu người dùng vô tuyến khác.
Việc chọn tần số radio là đặc điểm hoạt động chính của hệ thống RFID. Tần số
xác định tốc độ truyền thông và khoảng cách đọc thẻ. Nói chung, tần số cao hơn cho
biết phạm vi đọc dài hơn. Mỗi ứng dụng phù hợp với một kiểu tần số cụ thể do ở mỗi
13
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
tần số thì sóng radio có đặc điểm khác nhau. Chẳng hạn sóng có tần số thấp (low-
frequency) có thể xuyên qua tường tốt hơn sóng có tần số cao hơn nó, nhưng tần số
cao có tốc độ đọc nhanh hơn.
Hiện này không có tổ chức toàn cầu nào quản lý tần số sử dụng cho RFID. Về
nguyên tắc, mọi quốc gia đều có thể thiết lập các qui định cho riêng mình. Tại Việt
Nam, các băng tần dùng cho RFID bao gồm 13.533 – 15.567 MHz, 433.05 – 434.79
MHz, 866 – 868 MHz và 920 – 925 MHz.
1.2.2. Phân loại theo các tiêu chuẩn
Mỗi nhà sản xuất thẻ RFID có những giải pháp khác nhau cho việc giao tiếp giữa

thẻ và reader. Kết quả là những thẻ và reader thuộc những nhà sản xuất khác nhau
không thể giao tiếp với nhau. Do đó, một số tổ chức đã cố gắng tạo ra những chuẩn
giao tiếp chung có thể được sử dụng chung.
 Chuẩn ISO: Các chuẩn ISO được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
Sử dụng tiêu chuẩn ISO, sản phẩm sẽ tương thích ở mọi quốc gia.
 ISO 14443 hỗ trợ thẻ thông minh tại tần số 13.56MHz. Tiêu
chuẩn này có hai loại không tương thích là A và B. Một loại sử dụng điều
chế PPM (Pulse Position Modulation) độ sâu 100%, và một loại sử dụng
điều chế on-off độ sâu 10% khi gửi lệnh đến thẻ. Loại A sử dụng cây nhị
phân (binary tree walk) để giải quyết xung đột giữa các thẻ, trong khi loại
B sử dụng các khung Aloha.
 Chuẩn ISO 15693 cũng hỗ trợ thẻ thông minh tại 13 MHz, nhưng
vẫn còn sử dụng các cấu trúc khung cho luồng xuống và luồng lên theo
một loại khác, cũng như việc giải quyết các xung đột.
 ISO 18000 sử dụng ở các tần số 135 KHz ( 18000 – 1 tần số
thấp), 13.56 MHz (18000 – 2 tần số cao), 860-930 MHz (18000 – 6 tần
số thấp), 2.45 GHz (18000 – 4 tần số siêu cao), 5.8 GHz ( 18000 – 5),
433.92 MHz (18000 – 7)
 ISO 11748/11785 cho theo dõi động vật, nhận dạng vật nuôi. Một
đầu đọc cấp nguồn, gần thẻ với 50ms truyền không điều chế tại tần số
134kHz, truyền bán song công. Sau đó đầu đọc sẽ lắng nghe tần số điều
chế đáp lại tại 125/134 kHz.
Nhìn chung, một thẻ chỉ hiểu được một giao thức, bởi vì cần tối thiểu chi phí cũng
như độ phức tạp. Khi các ứng dụng đòi hỏi khả năng tương tác đa giao thức, gánh nặng
thường rơi vào đầu đọc.
14
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
1.3. RFID và các hệ thống nhận dạng
Hình 1.3. Các hệ thống nhận dạng tự động
1.3.1. Hệ thống mã vạch

Mã vạch là hình thức truyền thống được dùng để nhận dạng hàng hóa, hiện
thời vẫn đang được sử dụng rộng rãi ở các siêu thị Việt Nam. Mã vạch là sự thể
hiện thông tin trong các dạng nhìn thấy, trên các bề mặt máy móc có thể đọc được.
Nguyên thủy thì mã vạch lưu trữ dữ liệu theo bề rộng của các vạch được in song
song cũng như các khoảng trống giữa chúng. Ngày nay, chúng còn được in theo
mẫu các điểm, theo các vòng tròn đồng tâm hay chúng ẩn trong các hình ảnh.
Mã vạch có thể được đọc theo các hình ảnh quang học gọi là máy đọc mã
vạch quang học hay được quét bằng các phần mềm chuyên dụng.
Các dữ liệu chứa trong mã vạch thay đổi tùy theo ứng dụng. Trong trường
hợp đơn giản nhất là một chuỗi số định danh được sử dụng như là chỉ mục trong cơ
sở dữ liệu trong đó toàn bộ các thông tin khác được lưu trữ. Các mã EAN-13và
UPC tìm thấy phổ biến trên hàng bán lẻ làm việc theo phương thức này.
15
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
Hình 1.4. Mã vạch
1.3.2. Nhận dạng quang học
Nhận dạng quang học hay còn gọi là nhận dạng OCR (Optical character
Regconition) sử dụng một loại chữ đặc biệt sao cho có thể vừa đọc bằng mắt
thường vừa đọc tự động bằng máy móc. OCR được hình thành từ một lĩnh vực
nghiên cứu về nhận dạng mẫu, trí tuệ nhân tạo và machine vision.
Mặc dù công việc nghiên cứu học thuật vẫn tiếp tục, một phần công việc
của OCR đã chuyển sang ứng dụng trong thực tế được hiện thực qua các phần
mềm nhận dạng được các công ty trên thế giới phát triển và đã dược chứng minh
với tính hiệu quả của nó.
Nhận dạng ký tự quang học (dùng các kỹ thuật quang học chẳng hạn như
gương và ống kính) và nhận dạng ký tự số (sử dụng máy quét và các thuật toán
máy tính) lúc đầu được xem xét như hai lĩnh vực khác nhau. Bởi vì chỉ có rất ít
các ứng dụng tồn tại với các kỹ thuật quang học thực sự, bởi vậy thuật ngữ Nhận
dạng ký tự quang học được mở rộng và bao gồm luôn ý nghĩa nhận dạng ký tự số.
Hình 1.5. Một phần mềm nhận dạng kí tự quang học

1.3.3. Nhận dạng sinh trắc học
Nhận dạng sinh trắc học chỉ áp dụng cho vật sống, cụ thể là dùng cho con
người. Dựa trên những đặc điểm sinh học có tính duy nhất của cơ thể con người
như vân tay, mọng mắt, vân tay. Đây được coi là công cụ xác thực nhân thân hữu
16
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
hiệu nhất mà người ta sử dụng phổ biến vẫn là nhận dạng vân tay bởi đặc tính ổn
định và độc nhất của nó và cho đến nay, nhận dạng dấu vân tay vẫn được xem là
một trong những phương pháp sinh trắc tin cậy nhất.
Mỗi người có một đặc điểm sinh học duy nhất. Dữ liệu sinh trắc học của
từng cá nhân với đặc điểm khuôn mặt, ảnh chụp võng mạc, giọng nói sẽ được kết
hợp với nhau bằng phần mềm để tạora mật khẩu dành cho những giao dịch điện tử,
phương thức đó là “công nghệ sinh trắc đa nhân tố”.
Công nghệ nhận dạng vân tay hoạt động theo nguyên tắc: Khi đặt ngón tay
lên trên một thiết bị đọc dấu vân tay, ngay lập tức thiết bị này sẽ quét hình ảnh
ngón tay đó và đưa vào hệ thống. Hệ thống sẽ xử lý dấu vân tay, chuyển sang
dạng dữ liệu số rồi đối chiếu các đặc điểm của vân tay đó với dữ liệu đã được lưu
trữ trong hệ thống. Nếu dấu vân tay này khớp với dữ liệu sẽ cho phép hệ thống
thực hiện các chức năng tiếp theo.
Hình 1.6. Nhận diện bằng dấu vân tay
1.3.4. Thẻ thông minh
Thẻ thông minh, có kích thước giống như một chiếc thẻ ATM nhưng được
gắn bên trong một con chip điện tử, có khả năng xử lý như một máy tính thu nhỏ.
Các thiết bị giao tiếp với thẻ (để cấp năng lượng điện và trao đổi dữ liệu với thẻ)
có nhiều dạng nhưng thông thường là đầu đọc thẻ (Card Reader).
Điểm quan trọng nhất của thẻ thông minh là khả năng bảo mật cao, bởi các thành
phần vật lý của con chip đều ở dạng siêu nhỏ và chúng đều có khả năng chống lại
các tấn công vật lý. Ngoài ra, thẻ thông minh còn có ưu điểm là độ bền cao và
thuận tiện trong sử dụng.
17

Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
Hình 1.7. Thẻ thông minh
1.3.5. Ưu và nhược điểm của hệ thống RFID
So với các hệ thống tự động nhận dạng khác. RFID có các ưu điểm vượt trội sau:
 Không cần tiếp xúc vật lý khi truyền nhận dữ liệu giữa thẻ và đầu đọc,
điều này tránh được các hư hỏng, vết xước gặp phải khi sử dụng thẻ thông
minh.
 Có thể đọc và ghi dữ liệu nhiều lần. Trung bình từ 10.000 đến 100.000
lần tùy từng loại thẻ.
 Đầu đọc có thể lấy thông tin mà không cần nhìn thấy thẻ. Ưu điểm so với
công nghệ mã vạch khi ta phải tháo rời các thùng hàng, linh kiện khi nhận
dạng. Giảm chi phí đáng kể về thời gian và tiền bạc.
 Tầm đọc của RFID linh hoạt. Tùy vào các ứng dụng cụ thẻ mà tầm đọc
có thể thay đổi từ vài chục centimet đến vài chục mét.
 Thẻ RFID có thể lưu trữ thông tin đang dạng. Từ những thông tin đơn
giản như mã vạch ( nông sản, loại sản phẩm…) đến những thông tin phức
tạp như: tài khoản cá nhân, thông tin chi tiết cá nhân… như các thẻ thông
minh khác.
 Khi được áp dụng những giải thuật chống đụng độ. Các đầu đọc có thể
đọc được nhiều thẻ trong phạm vi quản lý của nó trong khoảng thời gian
rất ngắn.
 RFID có thể hoạt động trong nhiều môi trường khắc nghiệt như nóng ẩm,
hóa chất ăn mòn. Tùy vào những ứng dụng cụ thể mà hệ thống sẽ được
thiết kế theo môi trường đó.
18
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
Song song với các ưu điểm trên, công nghệ RFID vẫn còn tồn tại những khuyết điểm
cần được nghiên cứu và khắc phục:
 Giá cả vẫn còn khá cao. Những thẻ RFID giá rẻ thường đi đôi với việc có rất
nhiều lỗ hổng về bảo mật, ngược lại những thẻ có bảo mật tốt thì lại khá đắt. Vì thế

ta phải cân đối giữa 2 vấn đề bảo mật và giá cả. Ta không thể gắn 1 chip RFID có
giá 5USD lên 1 cuốn sách giá chỉ có 50.000VNĐ.
 Các thông tin bên trong RFID của sản phẩm có thể đọc được ở khoảng cách xa.
Vì thế phát sinh các vấn đề như thông tin cá nhân bị lộ, bị giới hacker lợi dụng.
Không chỉ đe dọa thông tin cá nhân của người tiêu dùng, các lỗ hổng công nghệ
của RFID còn có thể "tiếp tay" cho những kẻ bất lương đánh lừa người bán hàng
chỉ bằng cách đơn giản là thay đổi mã hàng, giá sản phẩm
 Đụng độ đầu đọc: Tín hiệu từ một đầu đọc có thể giao tiếp với tín hiệu từ nơi
khác mà nơi đó tin tức chồng chéo nhau. Điều này được gọi là đụng độ đầu đọc.
Một phương pháp tránh vấn đề này là sử dụng kỹ thuật phân chia thời gian đa truy
cập (TDMA).
 Thiếu chuẩn chung. Tại thời điểm hiện tại công nghệ RFID có xu hướng sử dụng
chuẩn Electronic Product Code Generation 2 (EPC Generation 2). Chuẩn
EPC Generation 2 được thiết kế để nâng cao khả năng tương thích của RFID được
xuất phát từ các nhà cung cấp khác nhau. Giao thức EPC Generation 2 được cấp
bằng sáng chế của hãng thiết bị RFID Intermec Technologies (Mỹ). Tuy nhiên
RFID Intermec Technologies giữ bản quyền sản phẩm và yêu cầu phải trả phí
nếu sử dụng công nghệ của họ làm cho chi phí cho hệ thống RFID tăng cao, cản
trở quá trình phát triển ứng dụng RFID. Hiện nay một chuẩn RFID EPC Global
miễn phí đang được xây dựng trên phạm vị toàn cầu để giải quyết vấn đề trên.
1.4. Một số ứng dụng của RFID
 Quản lý kho, quản lý đăng nhập ra/vào cho nhân viên tại xí nghiệp, nơi công
sở.
 Mua hàng hóa trong siêu thị, thẻ thanh toán điện tử.
 Ứng dụng trong y tế: bệnh án điện tử, quản lý thuốc, quản lý thông tin bệnh nhân.
 Ứng dụng trong hệ thống bảo mật, cảnh báo: thẻ ra vào, thẻ giữ xe, cảnh báo mất
đồ vật.
19
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
 Ứng dụng trong lĩnh vực bưu điện, hàng không: quản lý, theo dõi bưu phẩm, hàng

hóa, trạm thu phí và kiểm soát giao thông
Hình 1.8. Một số ứng dụng của RFID
CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG RFID
2.1. Thẻ (tag)
20
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
Thẻ RFID là một thiết bị có thể lưu trữ và truyền được được dữ liệu tới reader không
phải theo cách tiếp xúc trực tiếp mà bằng cách sử dụng các sóng vô tuyến. Các thẻ RFID
có thể được phân loại theo hai cách khác nhau. Dưới đây là cách phân loại thứ nhất, dựa
trên cơ sở thẻ đó có chứa nguồn năng lượng ngay trên bảng mạch thẻ hay không hoặc
dựa trên cơ sở các chức năng đặc biệt mà nó cung cấp:
 Thẻ thụ động
 Thẻ tích cực
 Thẻ bán tích cực (hoặc bán thụ động)
2.1.1. Thẻ thụ động
Thẻ thụ động không chứa nguồn năng lượng, cũng không thể khởi tạo việc truyền
với reader. 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. Thẻ thụ động có kích thước
rất nhỏ (mỏng hơn một tờ giấy bình thường) và có tuổi thọ rất cao.
Thẻ thụ động được đọc ở khoảng cách từ 11cm ở trường gần (ISO 14443) đến
10m ở trường xa (ISO 18000-6), và có thể lên đến 180m khi kết hợp ma trận. Giá thành
thẻ khác nhau dựa trên tần số radio được sử dụng, bộ nhớ, việc thiết kế anten và bộ tách
sóng với những yêu cầu thẻ khác nhau (khoảng 0,2 USD).
Các thẻ thụ động có thể thực thi ở tần số LF, HF hoặc UHF.
21
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
Hình 2.1. Một số loại thẻ thụ động
2.1.2. Thẻ tích cực
Các thẻ RFID tích cực có nguồn cấp bên trong để cung cấp cho các IC tạo thành
tín hiệu đầu ra. Các thẻ tích cực thường ổn định hơn (ít lỗi hơn) các thẻ thụ động do khả

năng kết nối "phiên" với đầu đọc.
Nhờ có nguồn cung cấp onboard nên các thẻ tích cực có thể phát công suất cao
hơn các thẻ thụ động, cho phép chúng hoạt động hiệu quả hơn trong các môi trường có
"tần số vô tuyến thay đổi" (người, gia xúc) như nước, kim loại nặng (xe tải, container chở
hàng) hoặc ở các khoảng cách xa hơn. Nhiều thẻ tích cực có khoảng cách hoạt động vài
trăm mét ( tùy vào tần số sử dụng ) và thời gian pin nên tới 10 năm.
Đối với loại thẻ này, trong quá trình truyền giữa thẻ và reader, thẻ luôn truyền
trước, rồi mới đến reader. Vì sự hiện diện của reader không cần thiết cho việc truyền dữ
liệu nên thẻ tích cực có thể phát dữ liệu của nó cho những vùng lân cận ngay cả trong
trường hợp reader không có ở nơi đó.
Một số thẻ loại này còn được tích hợp các bộ cảm biến để đo độ ẩm, độ rung, độ
phóng xạ, ánh sáng, nhiệt độ
22
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
Hình 2.2. Một số loại thẻ tích cực
2.1.3. Thẻ bán thụ động
Thẻ bán thụ động RFID là rất giống với thẻ thụ động trừ phần thêm một pin nhỏ.
Pin này cho phép IC của thẻ được cấp nguồn liên tục, giảm bớt sự cần thiết trong thiết kế
anten thu năng lượng từ tín hiệu quay lại. Các thẻ này không tích cực truyền một tín hiệu
đến bộ đọc. Nó không chịu hoạt động (mà nó bảo tồn pin) cho tới khi chúng nhận tín
hiệu từ bộ đọc. Thẻ bán thụ động RFID nhanh hơn trong sự phản hồi lại và vì vậy khỏe
hơn trong việc đọc số truyền so với thẻ thụ động. Phạm vi đọc của loại thẻ này có thể lên
đến 30,5m trong điều kiện lý tưởng.
Hình 2.3. Thẻ bán thụ động
2.1.4. Mã hóa dữ liệu trên thẻ
Với mỗi loại thẻ RFID khác nhau thì có kiểu mã hóa dữ liệu của nó khác nhau.
Nhìn chung, trong thực tế có ba kiểu mã hóa dữ liệu hay được sử dụng nhất là: mã hóa
Manchester, mã hóa hai pha (biphase), mã hóa PSK.
 Mã hóa Manchester
23

Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
Đó là một kiểu mã hóa mà luôn luôn có sự chuyển đổi từ ON tới OFF hoặc từ
OFF tới ON ở chính giữa chu kì bit. Tại s ự chuyển tiếp từ bit logic “1” tới bit
logic “0” hoặc từ bit logic “0” tới bit logic “1” thì có sự thay đổi về pha. Giá trị
“high” của dạng dữ liệu được biểu thị chuyển mạch điều biến OFF (ở hình phía
dưới), còn giá trị “low” được biểu thị bằng khóa ON.
Hình 2.4. Mã hóa Manchester
 Mã hóa hai pha (biphase)
Tại thời điểm bắt đầu của mỗi bit, một sự chuyển đổi sẽ xuất hiện. Một bit
logic “1” sẽ giữ trạng thái của nó trong toàn bộ khoảng thời gian bit và bit logic
“0” sẽ chỉ ra một sự chuyển đổi ở chính giữa khoảng thời gian bit.
Hình 2.5. Mã hóa hai pha (biphase)
 Mã hóa PSK
Trong quá trình điều chế các chuyển mạch ON và OFF được thực hiện luân
phiên cứ mỗi chu kỳ tần số sóng mang. Khi một pha xuất hiện sự thay đổi, thì Bit
logic "0" được đọc từ bộ nhớ. Nếu không có bất cứ sự thay đổi về pha nào sau một
chu kỳ dữ liệu, thì bit logic "1" sẽ được đọc.
24
Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Đào Thị Thu Thủy
Hình 2.6. Mã hóa PSK
2.2. Reader RFID
Để hệ thống RFID hoạt động, cần có một reader (bộ đọc) hoặc thiết bị scan có khả
năng đọc các thẻ tag và chuyển kết quả đến một cơ sở dữ liệu. Reader RFID được gọi là
vật tra hỏi (interrogator), là một thiết bị đọc và ghi dữ liệu các thẻ RFID tương thích.
Hoạt động ghi dữ liệu lên thẻ bằng reader được gọi là tạo thẻ. Quá trình tạo thẻ và
kết hợp thẻ với một đối tượng được gọi là đưa thẻ vào hoạt động.
Một reader điển hình chứa một module tần số vô tuyến ( transceiver), một đơn vị
điều khiển và phần tử kết nối đến Tag. Ngoài ra reader còn được gắn với 1 giao diện bổ
sung RS232,RS485…) để chúng có thể chuyển tiếp dữ liệu đọc được đến một hệ thống
khác.

RFID reader là hệ thần kinh của toàn hệ thống RFID. Việc phần cứng của reader
thiết lập các việc truyền phát dữ liệu và điều khiển nó là thao tác quan rất quan trọng
trong hệ thống.
25