LUẬN VĂN ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀ MODULE GSM GPRS VÀO HỆ THỐNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC
…
a & b
…







ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀ
MODULE GSM/GPRS VÀO HỆ
THỐNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH





GVHD: LƯU VĂN ĐẠI
SVTH : TRỊNH CÔNG PHI (308101198)
PHẠM CÔNG TUẤN (308101238)
NGUYỄN MINH TÚ (308111121)
LÊ BÁ TOÀN (308111101)

TP. HCM, THÁNG 6 NĂM 2014
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC
…
a & b
…







ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀ
MODULE GSM/GPRS VÀO HỆ
THỐNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH





GVHD: LƯU VĂN ĐẠI
SVTH : TRỊNH CÔNG PHI (308101198)
PHẠM CÔNG TUẤN (308101238)
NGUYỄN MINH TÚ (308111121)

LÊ BÁ TOÀN (308111101)





TP. HCM, THÁNG 6 NĂM 2014

v

MỤC LỤC
Trang
PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI CẢM ƠN i
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG GIÁM KHẢO ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv
MỤC LỤC v
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT x
DANH SÁCH BẢNG BIỂU xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ xii
LỜI MỞ ĐẦU xv
CHƯƠNG 1 DẪN NHẬP 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục đích đề tài 2
1.3 Giới hạn đề tài 2
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 3
2.1 Công nghệ RFID 3
2.2 Các khái niệm cơ bản trong hệ thống RFID 3
2.2.1 Sóng 3

2.2.2 Tần số thấp LF 5
2.2.3 Tần số cao HF 5
2.2.4 Tần số siêu cao UHF 5
2.3 Hệ thống RFID 5
2.3.1 Các bộ phận của hệ thống RFID 5
2.3.2 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống RFID 7
2.3.3 Một số chuẩn về RFID 8
vi

2.3.4 Tần số hoạt động của RFID 10
2.4 Những đặc trưng cơ bản của hệ thống RFID 10
2.4.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống RFID 10
2.4.2 Thẻ RFID 11
2.4.2.1 Giới thiệu tổng quát thẻ RIFD 11
2.4.2.2 Phân loại thẻ RFID 12
2.4.2.3 Các dạng cấu trúc của thẻ RFID 16
2.4.3 Đầu đọc 19
2.4.3.1 Dòng dữ liệu trong một ứng dụng của hệ thống RFID 19
2.4.3.2 Các thành phần của bộ đọc 20
2.5 Sự mã hoá (Coding) và sự điều biến (Modulation) 21
2.5.1 Truyền thông số 21
2.5.2 Các dạng mã hoá 22
2.5.3 Tính bảo mật trong hệ thống RFID 22
2.6 Ưu nhược đểm của hệ thống RFID 24
2.6.1 Ưu điểm 24
2.6.2 Nhược điểm 25
CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ TIN NHẮN, TẬP LỆNH AT VÀ MODULE SIM900
26
3.1 Mạng thông tin di động toàn cầu (GSM) 26
3.1.1 Định nghĩa GSM 26

3.1.2 Các mạng điện thoại GSM ở Việt Nam 26
3.1.3 Công nghệ của mạng GSM 26
3.1.4 Công nghệ CDMA 26
3.2 Cấu trúc cơ bản của mạng điện thoại di động 27
3.2.1 Băng tần GSM 900 MHz 27
3.2.2 Băng tần GSM 1800 MHz 28
vii

3.3 Các thành phần của mạng điện thoại di động 28
3.3.1 Mạng điện thoại di động GSM 28
3.3.2 Máy cầm tay MS (Mobile Station) 29
3.3.3 Ý nghĩa số IMEI 29
3.3.4 Ý nghĩa số SIM 30
3.3.5 Số thuê bao IMSI 30
3.4 Tổng quan về tin nhắn SMS, module SIM900A & tập lệnh AT 31
3.4.1 Tổng quan về tin nhắn SMS 31
3.4.2 Tổng quan về module SIM900A 31
3.4.2.1 Giới thiệu module SIM900A 31
3.4.2.2 Đặc điểm của module SIM900A 31
3.4.2.3 Khảo sát sơ đồ chân và chức năng của từng chân 34
3.4.2.4 Kết nối giữa module SIM900A và vi điều khiển 36
3.4.3 Khảo sát tập lệnh AT 36
3.4.3.1 Chế độ nghỉ 37
3.4.3.2 Chế độ nghỉ chuyễn sang chế độ hoạt động bình thường 38
3.4.3.3 Khởi tạo cấu hình mặc định cho module SIM900A 39
3.4.3.4 Thực hiện cuộc gọi 41
3.4.3.5 Nhận cuộc gọi đến 43
3.4.3.6 Gửi tin nhắn 44
3.4.3.7 Đọc tin nhắn 46
3.4.3.8 Các lệnh thiết lập và cài đặt cho tin nhắn SMS 47

CHƯƠNG 4 TỔNG QUAN VỀ PIC 16F887 VÀ PIC 18F4620 48
4.1 Tổng quan về Pic 16F887 48
4.1.1 Sơ đồ và hình dạng thực tế 48
4.1.2 Một số thông tin về vi điều khiển Pic 16F887 49
4.1.3 Sơ đồ khối vi điều khiển Pic 16F887 50
viii

4.1.4 Tổ chức bộ nhớ 51
4.1.4.1 Bộ nhớ chương trình 51
4.1.4.2 Bộ nhớ dữ liệu 52
4.2 Tổng quan về Pic 18F4620 54
4.2.1 Đặc tính kỹ thuật 54
4.2.2 Sơ đồ khối 55
4.2.3 Nguồn dao động 55
4.2.4 Các cổng xuất nhập của Pic18F4620 60
4.2.4.1 PORTA 61
4.2.4.2 PORTB 61
4.2.4.3 PORTC 62
4.2.4.4 PORTD 62
4.2.4.5 PORTE 62
4.2.5 Giao tiếp nối tiếp 63
4.3 Giao thức SPI 65
4.3.1 Giới thiệu 65
4.3.2 Kỹ thuật SPI 66
4.3.2.1 BUS SPI 66
4.3.2.2 SPI là giao thức đồng bộ 66
4.3.2.3 SPI là giao thức chủ-tớ 67
4.3.2.4 SPI là giao thức trao đổi dữ liệu 68
4.3.3 SPI trong vi điều khiển Pic 69
CHƯƠNG 5 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 70

5.1 Sơ đồ hệ thống 70
5.2 Sơ đồ nguyên lý 71
5.3 Sơ đồ khối nguồn 72
5.4 Sơ đồ khối hiển thị 74
ix

5.5 Sơ đồ khối xử lý trung tâm MCU 75
5.6 Sơ đồ khối Reader RF 76
5.7 Sơ đồ khối module Sim900A 79
5.8 Sơ đồ khối điều khiển động cơ và điều khiển thiết bị 80
5.7.1 Khối điều khiển động cơ 80
5.7.2 Khối điều khiển thiết bị 82
5.9 Sơ đồ khối cảm biến nhiệt độ 83
CHƯƠNG 6 Lưu đồ giải thuật 85
6.1 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển Pic 16887 (Master) 85
6.2 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển Pic 18F4620 (Slave) 86
CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN 87
7.1 Kết luận đề tài 87
7.2 Ưu điểm và nhược điểm đề tài 87
7.2.1 Ưu điểm 87
7.2.2 Nhược điểm 88
7.3 Hướng phát triển đề tài 88
TÀI LỆU THAM KHẢO 89
PHỤ LỤC 90

xi

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 2.1: Một số chuẩn trên thế giới cho RFID 9
Bảng 2.2: Các dải tần số hoạt động của hệ thống RFID 10
Bảng 2.3: So sánh thẻ thụ động và thẻ tích cực 14
Bảng 3.1: Các lệnh thiết lập và cài đặt cho tin nhắn SMS 47
Bảng 4.1: Thanh ghi Status 52
Bảng 4.2: Đặc tính kỹ thuật PIC 18F4620 54
Bảng 5.1: Chức năng các chân của EM4095 77







xii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình 2.1: Các thành phần của sóng 4
Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống RFID 6
Hình 2.3: Hệ thống giám sát bằng RFID 7
Hình 2.4: Trao đổi thông tin giữa thẻ và đầu đọc 7
Hình 2.5: Transponder và Reader là hai thành phần chính của hệ thống RFID 10

Hình 2.6: Hình dạng của một transponder điển hình 11
Hình 2.7: Cấi trúc bên trong một transponder 12
Hình 2.8: Sơ đồ khối của một thẻ thụ động 13
Hình 2.9: Cấu trúc bên trong của glass transponder 17
Hình 2.10: a)Các dạng cấu trúc khác nhau của disk transpoder 17
Hình 2.10: b) Cấu trúc của glass transponder 17
Hình 2.11: Dạng thẻ nhựa sản phẩm của Philips Electronics 18
Hình 2.12: Transponder dạng key, sả phẩm của Intermarketing 18
Hình 2.13: Transponder dạng thẻ không tiếp xúc 18
Hình 2.14: Thẻ RFID dạng coil-on-chi 19
Hình 2.15: Nguyên lý Master – Slave giữa phần mềm ứng dụng reader, transponder
20
Hình 2.16: Dữ liệu và dòng dữ liệu trong hệ thống truyền thông số 21
Hình 2.17: Mã Manchester 22
Hình 2.18: Thủ tục xác nhận sự đối xứng 24
Hình 3.1: Mô hình mạng điện thoại di động 27
Hình 3.2: Băng tần GSM 900MHz và băng tần GSM 1800MHz 28
Hình 3.3: Mạng điện thoại di động GSM 28
Hình 3.4: IMEI: Số nhận dạng thiết bị di động quốc tế 29
Hình 3.5: ý nghĩa số SIM 30

xiii

Hình 3.6: ý nghiã số thuê bao IMSI 30
Hình 3.7: Module Sim900 31
Hình 3.8: Sơ đồ chân của Module Sim900A 34
Hình 3.9: Kết nối giữa Breakout SIM900 và Vi điều khiển 36
Hình 3.10: Chuyển từ chế hoạt động bình thường sang chế độ nghỉ 37
Hình 3.11: Đưa module trở về trạng thái hoạt động 38
Hình 3.12: Khởi tạo cấu hình mặc định cho module sim 900A 39

Hình 3.13: Thực hiện cuộc gọi 41
Hình 3.14: Nhận cuộc gọi 43
Hình 3.15: Gửi tin nhắn 44
Hình 3.16: Đọc tin nhắn từ 2 vùng nhớ 1 và 2 trong SIM 46
Hình 4.1: Sơ đồ chân Pic16F887 48
Hình 4.2: Hình dạng thực tế của Pic16F887 48
Hình 4.3: Sơ đồ khối vi điều khiển Pic 16F887 50
Hình 4.4: Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển Pic 16F887 51
Hình 4.5: Các bank thanh ghi trong bộ nhớ dữ liệu của vi điều khiển PIC16F887 53
Hình 4.6: Hình dạng PIC 18F4620 54
Hình 4.7: Sơ đồ khối Pic 18F4620 55
Hình 4.8: Bộ nhớ chương trình Pic 18F4620 56
Hình 4.9: Bộ nhớ dữ liệu Pic 18F4620 57
Hình 4.10: Giao diện cơ bản của giao tiếp SPI 67
Hình 4.11: Sơ đồ nguyên lý của khối SPI tích hợp trong vi điều khiển Pic 69
Hình 5.1: Sơ đồ khối hệ thống 70
Hình 5.2: Sơ đồ khối nguồn 72
Hình 5.3: Sơ đồ khối hiển thị 74
Hình 5.4: Sơ đồ khối xử lý trung tâm MCU 76
Hình 5.5: Sơ đồ khối giao tiếp EM4095 76

xiv

Hình 5.6: Sơ đồ chân EM4095 77
Hình 5.7: Sơ đồ nguyên lý khối Module Sim900A 79
Hình 5.8: Sơ đồ nguyên lý của khối điều khiển động cơ 80
Hình 5.9: Sơ đồ nguyên lý của khối điều khiển thiết bị 82
Hình 5.10: Sơ đồ khối cảm biến nhiệt độ 83
Hình 6.1: Lưu đồ giải thuật khối Master 85
Hình 6.2: Lưu đồ giải thuật khối Slave 86

x

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

RFID: Radio Frequency Identification
LF: Low Frequency
HF: High Frequency
UHF: Ultra High Frequency
NRZ: Non-Return-to-Zero
WORM: Write Once, Read Many
RW: Read Write

RO: Read Only
GSM: The global System for Mobile Communication
GPRS: General Packet Radio Service
TDMA: Time Division Multiple Access
CDMA: Code Division Multiple Access
MS: Mobile Station
SIM: Subscriber Identity Module
IMEI: International Mobile Equipment Identity
IMSI: International Mobile Subscriber Identity
SPI: Serial Peripheral Bus
USART: Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter
MCU: Microprocessor Control Unit
PC: Personal Computer
i

LỜI CẢM ƠN

Thời gian học tập tại trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng đã gần hết, chúng
em sắp phải nói lời chia tay với ngôi trường mến yêu của mình rồi. Với chúng em
quãng thời gian học tại trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng là một khoảng thời gian
không thể nào quên trong mỗi cuộc đời sinh viên chúng em. Tại ngôi trường này,
chúng em đã tiếp thu, học tập được nhiều kiến thức bổ ích. Nó là một hành trang quý
báu giúp chúng em thêm vững bước trên con đường sự nghiệp của mình.
Sau ba năm học tại trường, giờ đây cuốn đồ án tốt nghiệp này được hoàn thành tốt
đẹp theo đúng thời gian quy định. Việc đạt được kết quả như trên không chỉ là sự nỗ
lực của bản thân mà còn có sự quan tâm, động viên, giúp đỡ từ gia đình, bạn bè cùng
sự chỉ dạy tận tình của giáo viên hướng dẫn, của quý thầy cô trong trường. Nhóm thực
hiện đề tài xin được gởi lời biết ơn chân thành đến những người thân, đến quý Thầy Cô
trong khoa Điện Tử- Tin Học, đặc biệt là giáo viên hướng dẫn Thầy Lưu Văn Đại,
người đã dìu dắt trong suốt quá trình làm đồ án.

Cuốn đồ án này tuy hoàn thành đúng tiến độ đề ra nhưng do kiến thức còn hạn
chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong quý thầy cô, các bạn đóng góp ý
kiến giúp đỡ, chúng em xin chân thành cảm ơn!


TPHCM, tháng 6 năm 2014
Nhóm sinh viên thực hiện:
Trịnh Công Phi
Phạm Công Tuấn
Nguyễn Minh Tú
Lê Bá Toàn

ii

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG GIÁM KHẢO

Tp.HCM, ngày….tháng….năm 2014
Hội đồng giám khảo

iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp.HCM, ngày….tháng….năm 2013
Giáo viên hướng dẫn
(GV ký tên và ghi rõ họ tên)

iv

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Tp.HCM, ngày….tháng….năm 2013
Giáo viên phản biện
(GV ký tên và ghi rõ họ tên)


xv

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, theo sự phát triển của thế giới là sự vận động và phát triển của khoa
học kỹ thuật. Trong đó những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến đã làm cho
cuộc sống của con người ngày càng thay đổi văn minh hơn hiện đại hơn. Sự phát triển
của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị có đặc điểm nổi bật như chính
xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ….là những yếu tố góp phần làm cho giúp hoạt động
của con người đạt hiệu quả cao.
Là một trong những sinh viên theo học ngành điện tử - viễn thông, bản thân cũng
có những mong ước được góp một phần công sức cho xã hội bằng những việc làm có ý
nghĩa thực tế. Từ những kiến thức đã được truyền đạt sau ba năm theo học tại trường
Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng, cùng sự phát triển công nghiệp hoá hiện đại hoá đất
nước, đề tài tốt nghiệp: “Ứng dụng công nghệ RFID và module GSM/GPRS vào hệ
thống ngôi nhà thông minh”.
Đề tài là sự kết hợp giữa kiến thức và nhận thức công nghệ trong việc tạo ra một
sản phẩm có giá trị thực tiễn nên có rất nhiều yêu cầu được đặt ra cho sự hoàn thiện.
Tuy nhiên, một hệ thống có thể hoạt động ổn định thì đòi hỏi phải có một thời gian thử
nghiệm cũng như cần có sự đóng góp và giúp đỡ của nhiều người. Vì thời gian có hạn
và kiến thức chuyên môn còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện đồ án không thể

tránh những thiếu sót nhất định. Rất mong sự giúp đỡ ý kiến đóng góp của quý thầy cô
và các bạn để đồ án tốt nghiệp này được hoàn thiện hơn.

Chương 1. Mở đầu
1


CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Hiện nay kỹ thuật điện tử đang trở thành một nghành khoa học đa nhiệm vụ. Ngoài
việc đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực trong các nghành
khoa hàng không vũ trụ, thông tin liên lạc, tự động điều khiển… điện tử còn đáp ứng
được cho ra những điện thử tự động đòi hỏi sự chính xác cao đã hỗ trợ con người rất
nhiều trong cuộc sống. Những thành tựu khoa học kỹ thuật đã mang đến cho con người
một cuộc sống tiện nghi van minh và hiện đại.
Hai trong những ứng dụng rất nổi bật của cộng nghệ điện tử là kỹ thuật nhận dạng
tự động và kỹ thuật báo động điện tử. Các công nghệ nhận dạng tự động như: các mã
vạch, các thẻ thông minh, công nghệ sinh trắc học, nhận dạng đặc trưng quang học và
nhận dạng tần số vô tuyến RFID. Các thiết bị báo động điện tử như: hệ thống báo cháy,
hệ thống báo trộm bằng chuông, hệ thống đóng mở cửa sử dụng mật mã… ứng dụng
của hai kỹ thuật này đã góp phần rất lớn trong việc an toàn vệ an toàn dụng cụ và tài
sản của người sử dụng. Nhưng một khuyết điểm nổi bật của báo tự động là không thể
truyền đi xa. Xuất phát từ những nhu cầu thực tế trong cuộc sống đi cùng với cơ sở vật
chất hiện có, một phương pháp báo động từ xa ra đời có thể khắc phục được khuyết
điểm về khoảng cách và thể hiện được vai trò này chính là phương pháp báo động từ xa
qua mạng điện thoại. Phương pháp này giúp người sử dụng hệ thống có thể linh hoạt
hơn trong việc kiểm tra cũng như có những phương pháp giải quyết hợp lý từ một
khoảng cách không giới hạn tuỳ thuộc vào khả năng phủ kín của mạng lưới điện thoại
có sẵnvà củng từ nhu cầu thực tế từ phương pháp này làm cho chúng em có ý tưởng đã

kết hợp nó với kỹ thuật nhận dạng tự động thành một đề tài để thiết kế và thi công
“Ứng dụng công nghệ RFID và module GSM/GPRS vào hệ thống ngôi nhà thông
minh”.


Chương 1. Mở đầu
2


1.2 Mục đích của đề tài:
Đồ án được nghiêm cứu, khào sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến
thức đã được học trong nhà trường thiết kế và tạo ra hệ thống ngôi nhà thông minh kết
hợp với ứng dụng của công nghệ RFID và module GSM/GPRS một cách hoàn chỉnh.
Đầu tiên là để hoàn thành nhiệm vụ do nhà trường đề ra, đây là điều kiện để chúng em
hoàn thành khóa học, sau đó qua đề tài này chúng em cũng muốn kiểm tra lại kiến
thức, khả năng tự nghiên cứu của bản thân, phát huy tính sáng tạo.
Đây chính là những
tiền đề đầu tiên để mỗi thành viên trong
nhóm có được một số kiến thức chuyên ngành
nhất định, làm hành trang cho công việc sau này.
1.3 Giới hạn đề tài:
Trong giới hạn thời gian cho phép để hoàn thành đề tài cũng như kiến thức còn nhiều
hạn chế nên nhóm em chỉ tập trung nghiên cứu và thi công các phần sau:
− Dùng vi điều khiển Pic 16F887 (Masster)để thu nhận tín hiệu và gửi cho vi điều
khiển Pic 18F4620 (Slave) đảm nhiệm việc điều khiển và báo cáo.
− Điều khiển tắt/mở đèn, đóng/mở cửa bằng tin nhắn SMS hoặc bàn phím. Hai thẻ
RFID 125KHz có chức năng enable điều khiển bằng bàn phím.
− LCD hiển thị nhiệt độ và hiển thị kết quả điều khiển đèn, cửa.
− Có thể kiểm tra nhiệt độ, trạng thái cửa (đóng hoặc mở) qua tin nhắn.
− Số điện thoại nào củng điều khiển được miễn là đúng mật khẩu, số điện thoại

nào điều khiển thì hệ thống sẽ nhắn tin trả lời vào số điện thoại đó.
− Có thể dùng bàn phím để thay đổi mật khẩu.
− Tin nhắn SMS sai cú pháp hoặc mật khẩu sẽ không điều khiển được đồng thời
vi điều khiển gửi tin nhắn trả lời là sai cú pháp hoặc sai mật khẩu.
Chương 2. Tổng quan về công nghệ RFID

3

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID
2.1 Công nghệ RFID:
Công nghệ RFID là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến, cho phép
một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không cần 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 các reader (bộ đọc). Tag có thể được đính kèm hoặc
gắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kê (pallet).
Reader scan 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.
2.2 Các khái niệm cơ bản trong công nghệ RFID:
2.2.1 Sóng:
Sóng là dao động năng lượng từ một điểm này sang điểm khác. Sóng điện từ
là sóng được tạo ra bởi các electron chuyển động và dao động điện từ trường. Các

sóng có thể xuyên qua một số kiểu chất liệu khác nhau. Điểm có vị trí cao nhất
nhất trên một sóng được gọi là một đỉnh sóng, và điểm thấp nhất được gọi là lõm
sóng. Khoàng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếphoặc hai lõm sóng liên tiếp được gọi
là một bước sóng. Một bước sóng hoành chỉnh dao động được gọi là chu kỳ. Và
Chương 2. Tổng quan về công nghệ RFID

4

thời gian cần thiết để một sóng hoàn thành là một chu kỳ, được gọi là một chu kỳ
dao động. Số các chu kỳ trong một giây được gọi là tần số của sóng. Tần số có đơn
vị là herts (ký hiệu Hz). Và nếu như tần số của một sóng là 1 Hz, thì có nghĩa là
sóng dao động với tốc độ một chu kỳ trên giây. Các đơn vị khác thường dùng là
KHz (= 1000Hz), MHz(= 1,000,000 Hz), hoặc GHz (=1,000,000,000 Hz).
Hình dưới đây chỉ ra một vài bộ phận của sóng:











Hình 2.1: Các thành phần của sóng
Các sóng vô tuyến hay các sóng tần số vô tuyến (RF) là các sóng điện từ với
chiều dài bước sóng ở giữa khoảng 0.1 cm và 1,000 km hoặc là có tần số nằm
trong khoảng 30 Hz và 300 GHz. Ngoài ra còn có nhiều kiểu sóng điện sóng điện
từ khác như: tia hônhf ngoại, tia tử ngoại, tia gamma, tia x, va các tia vũ trụ.

Điều chế là quá trình thay đổi các đặc tính của một sóng vô tuyến để mã hoá
một vài tín hiệu thông tin mang theo.
Công nghệ RFID chủ yếu dùng 3 loại tần số là: tần số thấp LF, tần số cao HF,
tần số siêu cao UHF. Còn lại tần số rất cao VHF thì chưa thấy có hệ thống RFID sử
dụng.
Chương 2. Tổng quan về công nghệ RFID

5

2.2.2 Tần số thấp LF:
Là các tần số nằm trong khoảng giữa 30 KHz đến 300 KHz, hệ thống RFID
thông thường chỉ sử dụng trong phạm vi từ 125 KHz tới 134 KHz. Hệ thống RFID
hoạt động tại tần số thấp thường sử dụng các thẻ thụ động, nên tốc độ truyền dữ
liệu từ thẻ tới thiết bị đọc thẻ là rất thấp.
2.2.3 Tần số cao HF:
Là các tần số nằm trong khoảng 3 MHz đến 30 MHz, trong đó 13,56 MHz là
tần số điển hình thường sử dụng trong hệ thống RFID. Hệ thống HF RFID thường
sử dụng thẻ thụ động nên tốc độ truyền khá thấp từ thẻ tới thiết bị đọc thẻ. Ngày
nay các hệ thống HF được sử dụng rộng rãi đặc biệt là trong bệnh viện (vì ở đó nó
không gây nhiễu cho các thiết bị y tế đang hoạt động khác.
2.2.4 Tần số sêu cao UHF:
Là các tần số nằm trong khoảng 300 MHz đến 1GHz, hệ thống UHF RFID
thụ thóng thường sử dụng tại tần số 915 MHz ở Hoa Kỳ và tại tần số 868 MHz ở
các nước Châu Âu. Còn hệ thống UHF RFID tích cực hoạt động tại tần số 315
MHz và 433 MHz. Và vì vậy hệ thống UHF RFID sử dụng được cả 2 loại thẻ tích
cực và thụ động và có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu khá nhanh giữa thẻ và
tthiết bị đọc thẻ.
2.3 Hệ thống RFID:
2.3.1 Các bộ phận của hệ thống RFID:
Hệ thống RFID bao gồm:

Thẻ RFID (Transponder hay Tag): Đây là bộ phận quan trọng cấu thành lên
hệ thống RFID và được sử dụng trong tất cả các hệ thống RFID.
Bộ đoc (Reader): Cùng với thẻ thì nó cũng là bộ phận không thể thiếu trong
hệ thống RFID.
Reader Angten: Là thành phần bắt buộc. Một vài reader hiện hành ngày nay
cũng đã có sẵn anten.
Chương 2. Tổng quan về công nghệ RFID

6

Mạch điều khiển (Controller): Là thành phần bắt buộc. Tuy nhiên, hầu hết các
reader mới đều có thành phần này gắn liền với chúng.
Cảm biến (sensor), cơ cấu truyền động đầu từ (actuator) và bảng tín hiệu điện
báo (annunciator): Những thành phần này hỗ trợ nhập và xuất của hệ thống.
Máy chủ và hệ thống phần mềm: Về mặt lý thuyết, một hệ thống RFID có thể
hoạt động độc lập không có thành phần này. Thực tế, một hệ thống RFID gần như
không có ý nghĩa nếu không có thành phần này.
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 2.2: Sơ đồ hệ thống RFID
Chương 2. Tổng quan về công nghệ RFID

7


Hình 2.3: Hệ thống giám sát bằng RFID
2.3.2 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống RFID:

Để hiểu được làm cách nào một thẻ RFID có thể truyền thông tin tới đầu đọc
về sự có mặt của nó và các đặc điểm nhận dạng, hãy quan sát minh họa trong hình
2.3. Trong hình này, đầu đọc truyền tín hiệu. Radio với tần số và khoảng thời gian
(thường là khoảng vài trăm lần mỗi giây) thiết lập từ trước. Bất kỳ thẻ nào có tần
số nằm trong khoảng đọc được của đầu đọc này sẽ bắt được sóng do đầu đọc phát
ra vì mỗi một thẻ có gắn sẵn một antenna có khả năng nhận biết được các tín hiệu
radio tại tần số nhất định. Các thẻ này sử dụng năng lượng nhận được từ tín hiệu
radio để phản hồi lại tín hiệu này và sau đó có thể sẽ điều chỉnh tín hiệu để gửi
thông tin về đầu đọc.







Hình 2.4: Trao đổi thông tin giữa thẻ và đầu đọc
Chương 2. Tổng quan về công nghệ RFID

8

Những loại thẻ và đầu đọc khác nhau sẽ thích hợp với những ứng dụng cũng
như môi trường khác nhau. Quyết định sẽ sử dụng loại thẻ và đầu đọc là công việc
bao gồm xác định những gì thích hợp nhất so với nhu cầu. Tuy nhiên, chi phí cho
hệ thống sẽ chịu ảnh hưởng nhiều nhất từ quyết định chọn loại thẻ nào.
Nguyên tắc chung về hoạt động của hệ thống RFID như sau: các vật phẩm,
hàng hóa cần giám sát được gắn với các thẻ RFID (các thẻ này có thể ở dạng nhãn
hoặc ở dạng thẻ cứng). Các thẻ này sẽ phát ra tín hiệu, anten của đầu đọc có nhiệm
vụ kích thích và bắt tín hiệu để đầu đọc RFID đọc thông tin từ các thẻ khi chúng đi
qua những đầu đọc này. Dữ liệu do thẻ đọc được là dữ liệu thô và sẽ được các

thành phần trung gian, những thành phần lọc và quản lý sự kiện lọc thông tin và
chuyển đến cơ sở dữ liệu máy tính. Qua các thành phần ứng dụng (phần mềm biên,
các ứng dụng ERP…) thông tin trên thẻ được truyền tới người dùng và dưới dạng
con người có thể hiểu được. Quá trình xử lý dữ liệu mà đầu đọc đọc được cho tới
dạng con người có thể hiểu là rất phức tạp và yêu cầu có sự bảo mật, an toàn dữ
liệu nhằm đảm bảo thông tin không bị rò rỉ, tránh những thiệt hại cho người dùng.
2.3.3 Một số chuẩn về RFID:
Quá trình ghi dữ liệu lên thẻ, giao tiếp và trao đổi dữ liệu giữa đầu đọc và thẻ
RFID là một quá trình phức tạp. Để thực hiện được một hệ thống RFID hoàn
chỉnh, phục vụ cho việc đọc và ghi dữ liệu lên thẻ cũng như lên cơ sở dữ liệu, đã
có khá nhiều chuẩn và giao thức cũng như thư viện API thực hiện công việc này.
Các chuẩn phục vụ cho hệ thống được phân chia làm hai chuẩn chính cho hai quá
trình: quá trình đọc ghi dữ liệu lên thẻ và quá trình giao tiếp giữa đầu đọc với thẻ.
Ngoài ra còn có các chuẩn khác cho việc kiểm tra hiệu năng và tuân theo chuẩn
quốc tế của thẻ và đầu đọc (ví dụ ISO 18047 và ISO 18046).