đồ án vi điều khiển thiết kế máy chấm công dùng công nghệ RFID

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay nghành công nghệ điện tử đã có những bước phát triển vượt bậc. Chỉ từ việc phát
minh ra con transistor đầu tiên năm 1947,cho đến nay các sản phẩm công nghệ thông tin đã len
lỏi đến tất cả các nghành nghề trong xã hội từ nghành ngân hàng, tài chính đến các nghành bán
lẻ...Không những vậy chúng cũng đã len lỏi vào mọi gia đình từ các sản phẩm gia dụng như
máy tính, ti vi ... đến các thiết bị giải trí truyền thông. Trong tương lai, bên cạnh việc phát triển
công nghệ vi điện tử để chế tạo ra các thế hệ bộ vi xử lý với tốc độ xử lý ngày càng nhanh, thì
các hệ thống ứng dụng vẫn sẽ phát triển rất mạnh.
Vì vậy đồ án vi điều khiển thiết kế máy chấm công dùng công nghệ RFID đã được ra đời.
Công nghệ này đã xuất hiện khá lâu nhưng cho đến nay các ứng dụng của nó đã được triển
khai rộng rãi. Với việc chọn đề tài này, chúng em hi vọng mình sẽ góp phần công sức bé nhỏ
của mình vào công việc triển khai nó. Qua đây chúng em xin chân thành cảm ơn cô Bùi Thị
Duyên cùng các thầy cô khác đã giúp đỡ tận tình để chúng em hoàn thành đề tài này.

Hà Nội, ngày 5/12/2013

MỤC LỤC
2.1 Giao tiếp giữa thẻ thụ động EM4100 và chip EM4095.................................57
2.1.1 Hoạt động của chip EM4095.................................................................57
2.1.2 Hoạt động của thẻ thụ động EM4100....................................................62
2.1.2.1 Sơ đồ các khối của chip EM4100................................................63
2.1.2.2 Tổ chức bộ nhớ của chip EM4100...............................................64
2.1.2.3 Mã hóa dữ liệu trên thẻ................................................................64
2.1.2.3.1 Mã hóa Manchester..........................................................65
2.1.2.3.2 Mã hóa hai pha.................................................................65
2.1.2.3.3 Mã hóa PSK.....................................................................65
2.1.3 Sơ đồ khối mạch RF và tính toán các thông số......................................66
2.1.4 Thiết kế anten cho reader.......................................................................68
2.1.5 Phương pháp điều chế sóng mang OOK...............................................74
2.2 Giao tiếp chuẩn USB giữa reader và máy vi tính..........................................77
2.2.1 Chuẩn giao tiếp USB............................................................................77

2.2.1.1 Quy trình làm việc trong giao tiếp USB.....................................78
2.2.1.2 Các đặc trưng của giao tiếp USB................................................78
2.2.1.3 Chuẩn giao tiếp USB 2.0............................................................79
2.2.1.4 Chuẩn giao tiếp USB 3.0............................................................79
2.2.2 Lớp định nghĩa HID..............................................................................80
2.2.2.1 Tổng quan về quản lý chung của lớp HID..................................81
2.2.2.2 Mô hình hoạt động......................................................................82
2.2.3 Vi điều khiển PIC18F2550 và sơ đồ khối mạch điều khiển.................83
1


2.3 Thiết kế phần mềm quản lý............................................................................86
2.3.1 Xây dựng giao diện...............................................................................86
2.3.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu.........................................................................91
2.3.3 Giao tiếp với cơ sở dữ liệu....................................................................93

2.3.4 Quản lý kết nối USB giữa reader và máy tính......................................95
2.4 Kết luận..........................................................................................................96
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................98
BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ VIỆT – ANH...................................................99
PHỤ LỤC A............................................................................................................102
PHỤ LỤC B............................................................................................................110
PHỤ LỤC C............................................................................................................112

Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ THƯ
I.

Đặt vấn đề.

Với xu thế công nghiệp hóa đang diễn ra nhanh chóng, cùng với sự phát triển của nền kinh

tế Việt nam hiện nay, đồng thời các khu công nghiệp, nhà máy, văn phòng với đủ loại quy mô
và nghành nghề khác nhau đang ngày một tăng lên cả về số lượng và quy mô hoạt động.
Để vận hành một đơn vị sản xuất kinh doanh, cần đòi hỏi rất nhiều hạng mục như vật tư,
máy móc, thiết bị, công nghệ, con người và kèm theo đó là rất nhiều những tài nguyên hay
những quy trình nhằm đảm bảo quá trình sản xuất kinh doanh diễn ra một cách bài bản và có
hiệu quả cao. Một phần không thể thiếu để quản lý con người và hiệu suất làm việc chính là hệ
thống máy chấm công. Mục tiêu này về cơ bản là nhằm đảm bảo cho quá trình điều hành sản
xuất được hiệu quả, và cao hơn nữa là tối ưu hóa nguồn tài nguyên về con người và chi phí lao
động trên mỗi đơn vị thời gian làm việc.
Tính năng mà máy chấm công đem lại:
- Hệ thống đáp ứng được việc làm giảm tối đa thời gian chấm công cho các nhân viên
chấm công.
- Bảo mật và chính xác tuyệt đối: Sai sót trong việc chấm công bằng phương pháp thủ công
thường xuất phát từ yếu tố con người. Giải pháp máychấm công sẽ giúp các doanh nghiệp
hạn chế tối đa các sai sót không đáng có. Hàng trăm ngàn doanh nghiệp sử dụng máy
chấm công trên thế giới đều cho ta một kết quả chung là: cho ta các biểu thống kê theo
yêu cầu của hệ thống tính lương trong nhiều loại hình doanh nghiệp.
- Bất kỳ thời điểm nào người quản lý cũng có thể biết được tình trạng đi làm của của nhân
viên của công ty, kịp thời có những biện pháp nhắc nhở đối với những nhân viên kém tích
cực trong khi làm việc.
2


Tạo cho nhân viên ý thức làm việc chuyên nghiệp: Theo lý thuyết quản lý của các nước
tiên tiến, ý thức làm việc quan trọng hơn trình độ. Điều này ngày càng đúng khi bản thân
các doanh nghiệp hướng tới việc chuyên môn hóa cao độ. Các nhân viên thay vì một lúc
phải làm nhiều việc thì nay chỉ phải tập trung giải quyết những công đoạn cụ thể trong
guồng công việc và được đào tạo liên tục. Việc đi làm đúng giờ theo đúng tác phong công
nghiệp trở thành 1 yêu cầu hàng đầu và bắt buộc đối với 1 nhân viên chuyên nghiệp. Qua
việc sử dụng máy chấm công, tất cả các lần đăng nhập của nhân viên thể hiện rõ anh/chị

ta đang ở mức độ nào về ý thức làm việc và lỡ trong tháng anh/chị ta có lỡ đi làm muộn
thì cũng sẽ có những thống kê để nhân viên đó có thể tự điều chỉnh bản thân.
Ngoài việc tạo cho nhân viên có tác phong công nghiệp và ý thức làm việc, việc sử dụng
máy chấm công cũng đồng thời làm tăng tính chuyên nghiệp của doanh nghiệp trước các đối
tác, bạn hàng.
-

Bổ sung được nhiều thông tin phục vụ cho công tác quản lý tra cứu về số liệu chấm công
của nhân viên
Lợi ích máy chấm công đem lại:
- Tiết kiệm chi phí quản lý cho doanh nghiệp
- Quản lý nhân sự nhanh, dễ dàng truy vấn thông tin
- An toàn, hiệu quả, chính xác, khách quan, công bằng
- Nâng cao ý thức người nhân viên góp phần nâng cao năng suất công việc.
II. Nhiệm vụ thiết kế.
-

Máy chấm công ngày phổ biến trong các doanh nghiệp: là một thiết bị không thể thiếu trong
việc quản lý nhân sự. Với sự công nghệ tiên tiến như hiện nay việc thiết kế một máy chấm
công quẹt thẻ không phải là điều khó khăn. Để làm được điều đó ta cần thiết kế một máy chấm
công với các chức năng sau:
1. Máy chấm công quẹt thẻ

Mỗi một nhân viên sẽ sử dụng một chiếc thẻ được lưu dữ các thông tin cá nhân trên thẻ và
dùng dể truy nhập mỗi khi quẹt thẻ
2. Bộ nhớ lưu trữ dữ liệu trong vòng 1 năm

Bộ nhới lưu trữ có chức năng lưu trữ các thông tin dữ liệu cần thiết của các nhân viên.
3. Các phím chức năng cho phép đọc dữ liệu của máy

Các phím chức năng cho phép truy cập vào các dữ liệu có trong máy.
4. Màn hình hiển thị LCD

Màn hình LCD hiển thị các thông tin dữ liệu của chủ thẻ giúp cho người quản lý có thể tra cưu
thông tin, quản lý các nhân viên một cách dễ dàng.
3


Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI MÁY CHẤM CÔNG
I.

Giới thiệu chung về máy chấm công
1.

Máy chấm công là gì ?

Máy chấm công là một thiết bị dùng để ghi nhận thời gian ra vào của các nhân viên trong
một công ty. Máy chấm công là công cụ giải quyết triệt để tình trạng chấm công hộ, hiện tượng
phổ biến hiện nay trong các doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp có số lượng nhân viên
lớn.

Hình 1: Một số hình ảnh của máy chấm công vân tay và thẻ từ
2.

Phân loại máy chấm công.

Máy chấm công có 2 loại cơ bản nhất:

4

Máy chấm công cơ học: Dữ liệu chấm công được lưu trên các thẻ chấm công làm bằng giấy.
Khi cần xử lí dữ liệu chấm công, người xử lí cần phải tự đọc bằng máy và thêm vào hệ thống
data như máy chấm công thẻ giấy.
Máy chấm công điện tử: Máy chấm công điện tử có bộ nhớ để lưu các dữ liệu chấm công.
Người sử dụng có thể dùng phần mềm để kết nối với máy và lấy các dữ liệu chấm công mà
mình muốn biết. Máy chấm công điện tử có nhiều thể loại như sau:
-

Máy chấm công vân tay
Máy chấm công thẻ mã vạch
Máy chấm công thẻ sóng tần số vô tuyến RFID
Máy chấm công thẻ từ ( magnetic card )
Máy chấm công thẻ cảm ứng (proximity card )

II. Giới thiệu một số máy chấm công hiện nay
1.
Giới thiệu máy chấm công vân tay.
1.1.
Đôi nét về công nghệ vân tay
Với nhu cầu cấp bách đối với bảo mật cao ngày càng tăng, sinh trắc học đã được nhắm vào
để tạo ra một phương pháp nhận dạng cho thế hệ tiếp nối. Trong số hàng loạt công nghệ sinh
trắc học, nhận dạng vân tay được sử dụng thời gian sớm nhất và mang đến nhiều cơ hội hơn là
sử dụng những công nghệ sinh trắc học khác.
Nhận dạng vân tay có thể là phương pháp phức tạp nhất của tất cả công nghệ sinh trắc và
được xác nhận qua nhiều ứng dụng. Nhận dạng vân tay đã chứng thực một cách đặc biệt về
tính hiệu quả cao của nó và là công nghệ được đề cao xa hơn nữa trong ngành điều tra tội
phạm hơn một thế kỷ. Thậm chí như dáng đi con người, gương mặt, hoặc chữ ký có thể thay
đổi với thời gian và có thể được làm giả hoặc mô phỏng theo. Tuy nhiên, vân tay là duy nhất
hoàn hảo theo từng riêng lẻ và cố định không thay đổi theo thời gian. Tính riêng biệt này đã

minh chứng rằng nhận dạng vân tay là chính xác và hiệu quả hơn các phương pháp nhận dạng
khác.
Ngoài ra, Vân tay có thể được chụp ảnh lại và được số hóa bằng những thiết bị giá thành
thấp và nén một cách hiệu quả nên chỉ mất một dung lượng nhỏ để lưu trữ một lượng dữ liệu
lớn của thông tin. Với những sức mạnh này, nhận dạng vân tay là một phần chủ yếu trên thị
trường an ninh và tiếp tục cạnh tranh hơn những cái khác trên khắp thế giới ngày nay.
1.2.

Lịch sử phát triển

Việc bắt đầu sử dụng vân tay là ở thời gian rất xa xưa. Theo lịch sử tìm thấy, vân tay đã
được sử dụng trên những tấm thẻ bằng đất sét cho việc giao dịch kinh doanh ở thời Babylon cổ
5


xưa. Ở Trung Quốc, dấu vân tay được tìm thấy trên những con dấu bằng đất sét. Nhưng mãi
đến thế kỷ 19 những kết quả nghiên cứu khoa học mới được phổ biến và công nghệ vân tay
mới bắt đầu được xem xét hàng loạt. Vào đầu những năm 1900, công nghệ vân tay đã gặp một
bước ngoặt lớn khi nó cho ra đời “live-scan”, một phương pháp đạt được hình ảnh vân tay
không sử dụng mực in. Khi FBI loan báo rằng đó là kế hoạch để ngưng sử dụng những thẻ vân
tay bằng giấy cho những thành viên mới gia nhập AFIS (IAFIS) nội bộ của họ. Đó là thực tế
đang công bố gây một bước nhảy vọt cho công nghệ Live-Scan ngày hôm nay.
Những công nghệ công nghệ nhận dạng vân tay không dừng lại chỉ cho mục đích pháp lý.
Nó đã được sử dụng một cách chính thức cho mục đích kinh doanh vào năm 1968 tại một
nhóm kinh doanh về an ninh tại đường Wall. Vân tay ngày nay đang được sử dụng như là một
phương pháp nhận dạng hiệu quả và chắc chắn trong nhiều lĩnh vực, bao gồm tài chính, y học,
kinh tế điện tử và ứng dụng điều khiển truy nhập và khóa cửa. Ứng dụng hiện đại nhất của
công nghệ vân tay là nhờ vào phần lớn của sự phát triển của mắt đọc vân tay dạng nén một
cách phi thường.

1.3.

Xử lí nhận dạng vân tay

Hình 2: Máy chấm công vân tay
Xử lý nhận dạng vân tay bao gồm hai quy trình thiết yếu: Sự đăng ký (Enrollment ) và sự
nhận dạng (Authentication). Hệ thống nhận dạng vân tay so sánh giữa hình ảnh vân tay đầu
vào và dữ liệu đã đăng ký trước để xác định vân tay đúng. Tất cả các bước được mô tả ở trên là
chỉ ra tính hoàn thiện của hệ thống toàn vẹn, nhưng gánh nặng của máy điện toán của các bước
sau đây có thể được cắt giảm một phạm vi lớn bằng việc thu được một hình ảnh vân tay chất
lượng cao cho bước đầu tiên.
6


Hình 3: Phương thức nhận dạng vân tay
Bước 1. Thu gom hình ảnh vân tay
Phương pháp thu gom hình ảnh thời gian thực là sự phân lớp một cách đại khái là thuộc
quang học (optical) và không thuộc quang học (non-optical). Phương pháp thuộc về quang học
là dựa vào hiện tượng phản xạ tuyệt đối trên bề mặt kiến hoặc tăng cường thêm một lớp chất
dẽo ở nơi mà ngón tay tiếp xúc. Mắt đọc thông thường bao gồm một lăng kính và một khối
CCD(Charged Coupled Device) hoặc là mắt đọc hình ảnh CMOS. Trong sự tương phản, mắt
đọc bán dẫn, ví dụ tiêu biểu như những mắt đọc không thuộc quang học, khai thác những đặc
tính thuộc về điện của ngón tay chẳn hạn như là điện dung. Sóng siêu âm, nhiệt, và áp suất
cũng được sử dụng để đạt được hình ảnh đối với mắt đọc vân tay không thuộc quang học.
Những mắt đọc không thuộc quang học được nói rằng thích hợp một cách tương đối hơn đối
với sự sản xuất qui mô lớn và hạn chế về kích thước chẳn hạng như tích hợp với thiết bị di
động.
Xem bản 1 là chi tiết so sánh.
Thuộc về quang học
Phương pháp

Ánh sáng
đo lường
Ưu điểm

Không thuộc về quang
học
Ánh sáng, nhiệt độ, điện
dung, sóng siêu âm

Thực thi tính ổn định cao
và hình ảnh chất lượng cao

Tranh giới giá thành cao để
Khuyết
giảm bớt về kích thước
điểm
Dể nhằm lẩn với ngón tay có
vết tích hoặc ngón tay giả
Hệ thống chấm công và điều
khiển ra vào, điều khiển dịch
Ứng dụng
vụ ngân hàng và bảo mật
máy vi tính
7

Giá thành thấp với tích
hợp kích cỡ nhỏ, tiêu thụ
nguồn thấp
Dễ bị hư bề mặt điện và
gặp khó khăn với nhiệt độ

và ngón tay khô
Bảo mật máy vi tính,
nhận dạng tài chính điện
tử, thiết bị cầm tay và thẻ
thông minh.


Bước 2. Sự rút trích đặc điểm riêng.
Có hai cách chính để so sánh hình ảnh đầu vào và dữ liệu đã đăng ký. Một là so sánh một
hình ảnh này với hình ảnh khác một cách trực tiếp. Cách khác là so sánh đặc tính đoạn trích từ
mỗi hình ảnh vân tay. Sau cùng là được gọi là việc kết nối so sánh đặc tính cơ bản (featurebased)/ minutia-based. Mỗi ngón tay có duy nhất một hình thể riêng theo các đường nổi thành
dòng gọi là “ridges” và những vùng lổ giữa chúng gọi là “valleys”. Như thể hiện ở hình bên
dưới, ridges được đại diện là những đường màu đen, trong đó valleys là trắng.

Hình 4: So sánh các đặc điểm riêng của vân tay

Bước 3. Sự kết nối so sánh– Matching
Bước Matching được phân lớp thành matching 1:1 và matching 1:N theo như mục đích của
nó hoặc số mẫu tham khảo. Macthing 1:1 cũng được gọi là sự kiểm tra và sự nhận dạng riêng
biệt. Nó là một thủ tục đòi hỏi người dùng khai báo rõ anh ta hay cô ta, có nghĩa là chỉ rõ ID
với vân tay. Sự so sánh xảy ra chỉ một lần giữa hình ảnh vân tay đầu vào và một cái được chọn
từ dữ liệu theo sự khai báo của người dùng. Trái lại, matching 1:N biểu thị lại một thủ tục nơi
mà hệ thống xác định rõ của người dùng bằng việc so sánh vân tay đầu vào với thông tin trong
dữ liệu mà không cần đòi hỏi sự khai báo của người dùng. Một ví dụ hoàn hảo của việc này là
AFIS (Automated Fingerprint Indentification System) được sử dụng thường xuyên trong việc
điều tra tội phạm.
Kết quả đầu ra của bước Matching là có hay không có vân tay đầu vào đúng với một cái
được so sánh trong dữ liệu. Vậy, làm thế nào có thể xác định chính xác của thủ tục matching
được đại diện bằng con số? Sự đo lường đơn giản nhất là FRR (False Reject Rate) and FAR
(False Accept Rate). Đầu tiên là tỉ lệ từ chối người dùng đích thực và sau cùng là tỉ lệ chấp

nhận kẻ mạo danh.
1.4.

Thị trường ứng dụng vân tay
8


Thị trường ứng dụng vân tay đối với công nghệ vân tay bao gồm điều khiển truy nhập và
ứng dụng khóa cửa, chuột nhận dạng vân tay, điện thoại di động vân tay, và nhiều ứng dụng
khác. Thị trường vân tay được phân lớp như hình bên dưới:
Theo công nghệ tiến bộ cho phép kích cỡ mắt đọc vân tay ngày càng thu nhỏ nhiều hơn,
dãy ứng dụng được trải rộng cho thị trường di động. Xem xét kênh phát triển của thị trường di
động hiện tại, tiềm năng của nó là lớn nhất của toàn bộ thị trường ứng dụng.

Hình 5: Ứng dụng của vân tay.
2.
2.1.

Giới thiệu máy chấm công thẻ mã vạch.
Giới thiệu về hệ thống mã vạch và lịch sử phát triển

Với nhu cầu của xã hội ngày càng cao cùng với sự phát triển của kinh tế thị trường các nhà
quản lý cần có các công cụ để có thể quản lý cả về con người lẫn hàng hóa.
Và hơn nữa, sự phát triển toàn diện của khoa học kỹ thuật cuối thế kỷ XX về nhiều lĩnh
vực trong đó có công nghệ số - vi xử lý và công nghệ quang điện tử, đã góp phần không nhỏ
vào việc hoàn thiện dần máy chấm công. Máy chấm công thế hệ mới hiên nay đã có thể giao
tiếp trực tiếp với máy vi tính hữu tuyến thông qua các cổng và các chuẩn giao tiếp truyền
thông hoặc vô tuyến viễn thông. Dẫn đến việc xuất hiện các thế hệ máy chấm công kỹ thuật số
sử dụng laser hoặc hông ngoại đọc các thẻ khoét lỗ hoặc các thẻ mang mã vạch. Bên cạnh đó,
hệ thống mã vạch cũng phát triển không ngừng và ngày càng được ứng dụng rộng rãi.

Cùng với sự phát triển nhanh của mã vạch, mã 2 chiều ra đời và phát triển đã cho phép ứng
dụng mã vạch trong nhiều lĩnh vực khác nhau như : quản lý hồ sơ nhân sự, quản lý và trao đổi
thông tin, tài liệu nghiên cứu khoa học.
Đặc biệt mã vạch được sử dụng trong lĩnh vực hàng hóa thương mại. Trên thị trường quốc
tế mỗi nước đều có một mã số riêng trên các hàng hóa để nhằm kiểm tra kiểm soát các loại mặt
hàng của nước đó khi được đem xuất khẩu.
Mã số mã vạch đầu tiên được chế tạo và đưa vào sử dụng trên thế giới từ những năm thập
kỷ 70 của thế kỷ 20. Do yêu cầu phát triển sản xuất và kinh doanh thương mại, công nghệ mã
số mã vạch ngày càng được nghiên cứu hoàn thiện, phát triển và được ứng dụng rộng rãi trong
9


đa ngành kinh tế và trên toàn thế giới. Năm 1973 tổ chức MSMV đầu tiên được thành lập, đó
là Hội đồng mã thống nhất của Mỹ (viết tắt tên tiếng Anh là UCC). Năm 1977, Hội mã số vật
phẩm Châu âu (EAN) ra đời do sáng kiến của 12 nước Châu Âu, đến năm 1984 đổi thành EAN
International, là một tổ chức phi lợi nhuận, hoạt động trên cơ sở trung lập với mục đích chính
là đẩy mạnh áp dụng hệ thống EAN trên toàn cầu trong tất cả các ngành kinh tế - xã hội nhằm
cung cấp ngôn ngữ chung cho thương mại quốc tế (đặc biệt là thương mại điện tử. . .). Từ năm
2005, hai tổ chức EAN International và UCC hợp nhất thành một tổ chức phân định toàn cầu
có tên là GS1.
Mã số GS1 (ví dụ như mã thương phẩm, viết tắt là GTIN) là một dãy chữ số nguyên, trong
đó có các nhóm số để chứng minh về xuất xứ hàng hoá: đây là sản phẩm gì? Do công ty nào
xuất? Công ty đó thuộc quốc gia nào? Do cách đánh số như vậy, mỗi loại hàng hoá sẽ có dãy
số duy nhất để nhận dạng đơn nhất trên toàn thế giới. Đây là một cấu trúc mã số tiêu chuẩn
dùng để nhận dạng sản phẩm hàng hoá trên các quốc gia (vùng) khác nhau, tương tự như cấu
trúc mã số điện thoại để liên lạc quốc tế.
Mã vạch GS1 (bar Code) là một dãy các vạch và khoảng trống song song xen kẽ được thiết
kế theo một nguyên tắc mã hoá nhất định để thể hiện mã số (hoặc cả chữ lẫn số) dưới dạng các
thiết bị đọc có gắn đầu Laser (Scanner) nhận và đọc được. Thiết bị đọc được kết nối với máy
tính và mã vạch được giải mã thành dãy số một cách tự động, gọi ra tiệp dữ liệu liên quan đến

hàng hoá đang lưu trữ trong cơ sở dữ liệu về sản phẩm hàng hóa.
Như vậy, mã số GS1 đóng vai trò “chìa khoá” để thu nhận và tra cứu dữ liệu một cách tự
động.

2.2.

Nhận dạng thẻ mã vạch

Hình 6: Máy chấm công thẻ mã vạch và máy đọc mã vạch

E

87654321

B

10


8 bits mã
Mã kết thúc Mã bắt đầu
Hình 7: Sơ đồ cấu trúc mã vạch
Để đọc mã vạch, người ta sử dụng một máy qt, trong máy qt có một nguồn sáng laser,
một bộ phận cảm biến quang điện (cảm quang photo-Diode ), một bộ giải mã. Máy qt được
nối với máy tính bằng đường dây dẫn hoặc bộ phận truyền tín hiệu vơ tuyến.
Ngun tắc hoạt động như sau: nguồn sáng laser phát chùm tia sáng qt lên khu vực mã
vạch ( khoảng 25 đến 50 lần trong một giây ), bộ cảm biến quang điện nhận ánh sáng phản xạ
và chuyển nó thành dòng điện có cường độ biến đổi theo ánh sáng phản xạ đó, tín hiệu được
đưa đến bộ giải mã và chuyển về máy tính.
Về hình dáng, máy qt có thể có dạng như một cái bút, có loại có hình dạng như một cái

hộp đặt cố định trên bàn, có loại máy qt cầm tay. Máy qt thường sử dụng tia sáng laser
phát tia sáng màu đỏ hoặc phát tia sáng hồng ngoại.
3.
Giới thiệu máy chấm cơng thẻ sóng tần số vơ tuyến dùng cơng nghệ RFID
3.1.
Tổng quan về cơng nghệ RFID
3.1.1. RFID là gì ?

Cơng nghệ RFID (Radio Frequency Identification) là cơng nghệ nhận dạng đối tượng
bằng sóng vơ tuyến, cho phép một thiết bị đọc thơng tin chứa trong chip ở khoảng cách xa,
khơng cần tiếp xúc trực tiếp, khơng thực hiện bất kì giao tiếp vật lý nào giữa hai vật khơng
nhìn thấy. Cơng nghệ này cho ta phương pháp truyền, nhận dữ liệu từ một điểm đến một
điểm khác.
Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thơng khơng dây trong dải tần sóng vơ 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 thơng 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.
Ba thành phần tag, reader và anten là những khối chính của một hệ thống RFID. Khi thay
đổi về năng lượng, kích thước, thiết kế anten, tần số hoạt động, số lượng dữ liệu, phần mềm
để quản lý và xuất dữ liệu tạo ra rất nhiều ứng dụng. Cơng nghệ RFID có thể giải quyết
rất nhiều bài tốn kinh doanh thực tế.
Tần số vơ tuyến mà RFID hoạt động
Việc chọn tần số radio là đặc điểm hoạt động chính của hệ thống RFID. Tần số xác
định tốc độ truyền thơng và khoảng cách đọc thẻ. Nói chung, tần số cao hơn cho biết phạm
11


vi đọc dài hơn. Mỗi ứng dụng phù hợp với một kiểu tần số cụ thể do ở mỗi 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. Hệ
thống RFID dùng phạm vi tần số không có đăng ký, gồm thiết bị y học-khoa học-công
nghiệp được FCC cho phép (FCC cho phép sử dụng tần số 2,4 GHz và 902-908 MHz
cho các thiết bị y học-khoa học-công nghiệp bao gồm công nghệ RFID).
Các thiết bị hoạt động trong dải tần không đăng ký này không gây ra tác hại nhiễu và
phải chấp nhận bất kỳ nhiễu nào nhận được. FCC cũng quy định giới hạn năng lượng cụ thể
kết hợp với mỗi tần số. Việc kết hợp giữa tần số và các mức năng lượng cho phép xác định
phạm vi thiết thực của một ứng dụng riêng biệt, ví dụ như công suất năng lượng của các
reader.
Có 4 tần số chính được sử dụng cho hệ thống RFID : low, high, ultrahigh, microwave.
Low-frequency: băng tần từ 125 KHz - 134 KHz. Băng tần này phù hợp với phạm vi ngắn
như hệ thống chống trộm, nhận dạng động vật và hệ thống khóa tự động.
High-frequency: băng tần 13,56 MHz. Tần số cao cho phép độ chính xác cao hơn với
phạm vi 3 foot (3*0,3048m ≈ 1m), 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
ở phạm vi 3 feet. Các thẻ high-frequency 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 bằng
máy bay và theo dõi item đồ trang sức.
Ultrahigh-frequency: các thẻ hoạt động ở 900 MHz và có thể được đọc ở khoảng cách dài
hơn các thẻ high-frequency, phạm vi từ 3 đến 15 feet. Tuy nhiên các thẻ này dễ bị ảnh
hưởng bởi các nhân tố môi trường hơn các thẻ hoạt động ở các tần số khác. 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 thụ động ultrahigh-frequency có thể được đọc ở tốc độ 100 đến 1000 thẻ trên giây.
Các thẻ này thường được sử dụng trong việc kiểm tra pallet và container, xe chở hàng và
toa trong vận chuyển tàu biển. Ngoài ra băng tần 433 MHz được sử dụng để nhận dạng phần
trong của các container vận chuyển tàu biển trong các khu vực công nghiệp và thương mại
cho phép việc truyền dữ liệu chính xác và đúng lúc hơn.

Theo FCC, nhận dạng ngay các container có thể cho phép nhận ra bên trong của nó

có bị lục trong suốt quá trình vận chuyển hay không, đồng thời việc làm như thế này cũng
giúp cho các nhà xuất nhập khẩu tăng lợi nhuận và góp phần tăng chứng khoán của đất
nước một cách đáng kể.
Microwave frequency: băng tần 2,45 và 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 thẻ tag. Các thẻ microwave
RFID thường được dùng trong quản lý dây chuyền cung cấp.

12


Hình 8: RFID Transponder

3.1.2. Dạng đơn giản của hệ thống RFID

Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động (passive
RFID) làm việc như sau: reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của
nó đến một con chip33. Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều
khiển đầu đọc và xử lý thông tin tìm được từ con chip.
Các con chip không tiếp xúc không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng
lượng chúng nhận từ tín hiệu được gửi bởi reader. Đây là một phương pháp đáng tin cậy để
phát hiện và giám sát điện tử, một dạng mới của phương pháp truyền thông tin vô tuyến.
Cũng có thể hiểu RFID như một loại mã vạch điện tử, trong đó dữ liệu được mã hóa dưới
dạng bít, được truyền đi và nhận biết thông qua sóng vô tuyến.

13


Hình 9:Sơ đồ hoạt động của hệ thống RFID
3.2.

Lịch sử công nghệ RFID

RFID không phải là một khái niệm mới ,mà lịch sử của nó đã bắt đầu từ thế chiến thứ II.
Thời đó các nước như Mỹ, Anh, Đức và Nhật Bản đã sử dụng radar để xác định máy bay đi
vào lãnh thổ của họ bởi vậy việc nhận dạng máy bay đối phương đã trở thành một
nhiệm vụ tối quan trọng. Nhận thức được vấn đề này, người Đức đã tìm ra được rằng
nếu như các phi công lộn vòng máy bay của họ trong khi quay trở lại căn cứ thì nó sẽ thay
đổi tín hiệu phản xạ trở lại và cái này có thể coi như là hệ thống RFID thụ động đầu tiên. Bên
cạnh đó ,Watson-Watt đã phát triển được việc nhận dạng tích cực đối tượng bạn/kẻ thù đầu
tiên hay còn được gọi là hệ thống IFF cho nước Anh trong cùng thời gian đó.
Năm 1973 Mario W. Cardullo đã được nhận bằng sáng chế cho việc chế tạo thành công
thẻ tích cực RFID với bộ nhớ có thể ghi được. Và cũng trong năm đặc biệt đó ở California,
một doanh nhân có tên là Charles Walton đã được nhận giải thưởng nhờ việc sáng chế ra các
transponder thụ động để mở cửa mà không cần sử dụng tới chìa khóa. Thời kỳ này chứng kiến
các công ty phát triển các hệ thống tần số thấp với các transponder nhỏ và nó vẫn còn
được sử dụng trong ngành chăn nuôi gia súc cho tới ngày nay.
Các hệ thống 125 kHz đã được thương mại hóa trong khoảng thời gian đó và từ đó các
công ty bắt đầu tiến tới các tần số cao hơn để có thể sử dụng được tại một vài vùng trên thế
giới.
Các công ty lớn bắt đầu nhận thấy tầm quan trọng của RFID là vào những năm chín mươi
của thế kỷ trước,cụ thể là IBM đã phát triển và sáng chế ra các hệ thống UHF RFID. Tuy
nhiên nửa đầu những năm chín mươi có thể được coi là quá trình học tập công nghệ bởi các
sản phẩm sản xuất ra có giá thành rất cao và không có các tiêu chuẩn cụ thể nào.
Năm 1999 có thể coi là năm vàng của công nghệ này khi mà các tổ chức như : tổ chức
quốc tế EAN, Gillette, Uniform Code Council và P&G đã tạo ra một quỹ cho việc thành lập
trung tâm Auto-ID tại học viện công nghệ MIT. Hai giáo sư của MIT là Sanjay Sharma và
David Brock, là những người đầu tiên nghĩ ra việc đưa các mã số lên trên các thẻ RFID để
cho biết giá trị của chúng và điều này có thể làm thay đổi cách thức ứng dụng công nghệ này
trong một chuỗi cung ứng.
Trong khoảng giữa những năm từ 1999 tới 2003 trung tâm Auto-ID đã nhận được sự trợ

giúp từ hơn một ngàn công ty , các nhà cung cấp RFID chính và Bộ Quốc Phòng Hoa Kỳ.
Các phòng nghiên cứu được mở ra ở nhiều nước và sau đó không lâu công nghệ đã được cấp
phép cho Uniform Code Council vào năm 2003 để thực hiện thương mại hóa. Đi đầu trong
việc ứng dụng công nghệ này trong thực tế có thể kể đến các tên tuổi lớn như WalMart,Metro.
Ngày nay công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như ứng dụng
vào việc chấm công tại các công ty, hay ứng dụng vào việc ghi nhớ nguồn gốc thủy sản đông
lạnh xuất khẩu,...Và theo nhận định của nhiều chuyên gia thì trong tương lai gần công nghệ
này vẫn luôn là một lựa chọn tối ưu.
3.3.

Các đặc điểm của một hệ thống RFID
14


Các hệ thống RFID có thể được phân biệt với nhau theo ba cách khác nhau dựa trên các
thuộc tính đặc trưng dưới đây:
Tần số hoạt động
Phạm vi đọc
Phương pháp ghép nối vật lý
3.3.1. Tần số hoạt động
Tần số hoạt động là thuộc tính quan trọng nhất của một hệ thống RFID. Đó là tần số mà
tại đó , reader sẽ truyền đi các tín hiệu của nó. Nó gắn kết chặt chẽ với một thuộc tính điển
hình, đó là đọc từ một khoảng cách xa. Trong hầu hết các trường hợp,tần số của một hệ
thống RFID được quyết định bởi khoảng cách cần thiết để việc thực hiện đọc thành công .
3.3.2. Phạm vi đọc
Phạm vi đọc của một hệ thống RFID được xác định là khoảng cách giữa thẻ và reader. Từ
đây ta thấy một hệ thống RFID có thể được phân chia thành ba kiểu dưới đây:
Trực tiếp: Đó là các hệ thống có phạm vi đọc thâp hơn 1cm. Một vài hệ thống LF
và HF RFID thuộc về nhóm này.
Tầm gần: Đó là hệ thống có phạm vi đọc từ 1cm tới 100cm. Đa phần các hệ

thống RFID hoạt động tại các dải tần LF và HF thuộc nhóm này.
Tầm xa: Đó là hệ thống có phạm vi đọc lớn hơn 100cm. Các hệ thống RFID
đang hoạt động trong dải tần UHF và phạm vi tần số vi ba thuộc nhóm này.
3.3.3. Phương pháp ghép nối vật lý
Việc ghép nối vật lý mà ta đề cập tới ở đây là nói tới phương pháp sử dụng để ghép nối
giữa thẻ và anten (tức là, đó là một cơ chế mà theo đó năng lượng được dịch chuyển từ thẻ
tới anten). Dựa trên tiêu chí này, có ba kiểu hệ thống RFID khác nhau dưới đây:
Từ trường : Đó là các kiểu hệ thống RFID được biết tới như là các hệ thống được ghép
nối theo kiểu điện kháng. Một vài hệ thống RFID LF và HF là thuộc về nhóm này.
Điện trường : Đó là các kiểu hệ thống RFID được biết tới như là các hệ thống
được ghép nối theo kiểu điện dung. Nhóm này cũng chủ yếu bao gồm các hệ thống
RFID LF và HF.
Điện từ trường : Phần lớn các hệ thống RFID thuộc lớp này cũng được gọi là các hệ
thống backscatter. Các hệ thống RFID hoạt động trong phạm vi dải tần số UHF và
vi ba thuộc về nhóm này.

3.4.

Các thành phần của hệ thống RFID

Một hệ thống RFID là một tập hợp các thành phần nhằm thực hiện một giải pháp
RFID.Nói chung một hệ thống RFID bao gồm các thành phần dưới đây:
Thẻ : Đây là một thành phần bắt buộc của bất cứ hệ thống RFID nào
Thiết bị đọc thẻ: Đây cũng là một thành phần bắt buộc
Anten của thiết bị đọc thẻ : Đây là cũng là một thành phần bắt buộc phải
15


có.Ngày nay một số reader đã được tích hợp anten lên trên nó,vì vậy kích thước của nó
đã giảm đi rất nhiều.

Khối điều khiển : Đây là một thành phần quan trọng. Tuy nhiên hầu hết các
reader thế hệ mới đều đã tích hợp thành phần này lên trên chúng.
Các cảm biến, bộ truyền động ,bộ báo hiệu : Đây là các thành phần tùy chọn,
được sử dụng ở đầu vào và đầu ra hệ thống RFID.
Máy chủ và hệ thống phần mềm :Về mặt lý thuyết ,một hệ thống RFID có thể
hoạt động một cách độc lập mà không cần tới thành phần này.Tuy nhiên trong thực tế,
nếu không có thành phần này thì hệ thống RFID gần như vô giá trị.
Cơ sở hạ tầng truyền thông: Thành phần quan trọng này là một tập hợp bao gồm
cả mạng có dây và không dây và cơ sở hạ tầng kết nối nối tiếp, để có thể kết nối các
thành phần đã liệt kê phía trên với nhau.
Dưới đây là biểu đồ một hệ thống RFID:

Hình 10: Biểu đồ hệ thống RFID
Còn dưới đây là mô hình một mẫu của biểu đồ trên với các thành phần cụ thể trong thực
tế:

16


Hình 11: Một ví dụ về hệ thống RFID trong thực tế
Bây giờ ta sẽ đi chi tiết vào từng thành phần của hệ thống RFID.
3.4.1. Thành phần thẻ (Tag)

Một 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)
a)
Thẻ thụ động
Kiểu thẻ RFID này không có nguồn nuôi tích hợp cùng trên bảng mạch thẻ (ví dụ,pin),thay
vì vậy nó sử dụng năng lượng được phát ra từ reader để làm nguồn năng lượng cho bản
thân nó hoạt động và thực hiện truyền dữ liệu mà nó lưu trữ tới reader. Thẻ thụ động khá đơn
giản về cấu tạo và không có các bộ phận rời rạc.Và có lẽ chính vì vậy các thẻ thụ động tồn tại
khá lâu trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Đối với loại thẻ này,để thực hiện truyền thông tin giữa thẻ và reader thì reader luôn luôn
phải liên lạc trước tiên,tiếp sau đó mới tới lượt thẻ. Vì vậy sự hiện diện của reader là bắt
buộc để thẻ có thể truyền được dữ liệu của nó.
Thẻ thụ động thông thường nhỏ hơn so với thẻ tích cực và thẻ bán tích cực. Nó có một
phạm vi đọc khá đa dạng từ 1 inch (=2.54cm) tới khoảng 30 feet (xấp xỉ 9 mét). Có lẽ bởi vậy
17


mà thẻ thụ động bao giờ cũng rẻ hơn thẻ tích cực hay thẻ bán tích cực.
Một thẻ thụ động bao gồm các thành phần chính dươi đây: thành phần vi chip và thành
phần anten.
Dưới đây là hình ảnh minh họa các thành phần thẻ thụ động trong thực tế:

Hình 12: Các thành phần của thẻ thụ động
b)

Thẻ tích cực

Các thẻ RFID tích cực có sẵn một nguồn năng lượng ở trên bảng mạch thẻ (ví dụ như ,có
pin kèm theo;hoặc là dạng nguồn năng lượng khác) và các bộ phận điện tử để thực hiện các
chức năng đặc biệt. Một thẻ tích cực sử dụng nguồn năng lượng ở trên bảng mạch thẻ của
chính nó để truyền dữ liệu của nó tới reader. Nó không phải cần đến năng lượng phát ra từ

reader để truyền dữ liệu. Các bộ phận điện tử ở trên bảng mạch thẻ có thể bao gồm bộ vi xử lý,
cảm biến, và các cổng vào/ra. Ví dụ, các thành phần điện tử này thực hiện đo một khoảng
nhiệt độ nào đó và sinh ra dữ liệu về giá trị nhiệt độ trung bình.Sau đó chúng sẽ sử dụng dữ
liệu này để quyết định các tham số khác chẳng hạn như ngày kết thúc của mặt hàng được
gắn thẻ . Rồi tiếp đó thẻ có thể truyền thông tin này tới reader. Chúng ta có thể hình dung
thẻ tích cực giống như một chiếc máy tính không dây cộng thêm với vài thuộc tính khác (ví
dụ, có thể bao gồm thêm một cảm biến hoặc một tập hợp các cảm biến).
Trong giao tiếp truyền thông tin giữa thẻ và reader, thì thẻ luôn luôn phải thực hiện liên
lạc trước tiên, tiếp sau đó mới tới phiên reader. Bởi vậy sự hiện diện của reader không cần
thiết cho sự truyền đi của dữ liệu, một thẻ tích cực có thể phát đi dữ liệu lưu trữ trong nó tới
các khu vực xung quanh ngay cả khi không có reader. Có lẽ vì vậy mà kiểu thẻ này cũng
được gọi là một bộ phát tín hiệu. Khoảng cách đọc thẻ của một thẻ tích cực có thể là 100 feet
(xấp xỉ 30.5 mét) hoặc lớn hơn.
Một thẻ tích cực bao gồm các thành phần: vi chip, anten, nguồn nuôi thẻ, các thành phần
điện tử.

18


Hình 13: Các thẻ tích cực dải UHF tần số thấp (303.8 MHz) của hãng RFCode, Inc
c)

Thẻ bán tích cực (hoặc bán thụ động)

Các thẻ bán tích cực cũng có một nguồn năng lượng nằm trên nó và có kèm thêm các
thành phần điện tử để thực hiện các chức năng đặc biệt. Nguồn năng lượng nằm trên
bảng mạch thẻ cung cấp năng lượng cho các hoạt động của thẻ.
Tuy nhiên,để truyền dữ liệu đi, thẻ bán tích cực phải sử dụng năng lượng phát ra từ reader.
Đây là một đặc điểm giống với thẻ thụ động. Vì vây kiểu thẻ này cũng được gọi dưới cái tên
khác là “thẻ được trợ giúp bởi pin”. Trong việc giao tiếp truyền thông tin giữa thẻ và reader,

thì reader luôn luôn phải thực hiện liên lạc trước tiên, tiếp sau đó mới tới phiên thẻ. Cũng có
các đặc điểm tương tự như trên là các thẻ bán thụ động.
Vậy tại sao lại dùng thẻ bán thụ động mà không dùng thẻ thụ động ? Là bởi vì thẻ bán tích
cực không sử dụng các tín hiệu của reader để kích thích bản thân nó như các thẻ thụ động,
và nó có thể đọc được từ một khoảng cách xa hơn so với thẻ thụ động. Và cũng bởi lý do các
thẻ bán thụ động có thể tự kích thích chính bản thân nó . Do vậy, ngay cả khi đối tượng
được gắn thẻ đang di chuyển với một tốc độ lớn,thì dữ liệu trên thẻ vẫn có thể đọc được khi ta
sử dụng thẻ bán thụ động (hoặc bán tích cực).

Hình 14: Các thẻ bán tích cực 915 MHz/2.45 GHz của hãng TransCore
Ngoài cách phân loại trên còn có cách phân loại dựa trên cơ sở về việc hỗ trợ khả năng
ghi lại dữ liệu như dưới đây :
Chỉ đọc (RO)
19


Ghi một lần ,đọc nhiều lần (RW) Đọc, ghi (WORM)
Ta cần chú ý rằng cả hai loại thẻ thụ động và tích cực đều có thể là RO, WORM, và
RW.
3.4.2. Thiết bị đọc thẻ (Reader)

Một RFID reader là một thiết bị cho phép đọc hoặc ghi tới các thẻ RFID thích hợp.
Hành động ghi dữ liệu lên thẻ bởi một reader được gọi là công đoạn tạo thẻ. Công đoạn tạo
thẻ cùng với việc gắn thẻ đó lên một đối tượng nào đó được gọi là quy trình đưa thẻ đi vào
hoạt động. Quãng thời gian một reader có thể phát xạ năng lượng RF để đọc các thẻ được gọi
là chu trình hoạt động của reader.
Reader là hệ thống thần kinh trung tâm của toàn bộ phần cứng hệ thống RFID.
Một reader có các thành phần chính dưới đây:
Bộ truyền tín hiệu
Bộ nhận tín hiệu

Bộ vi xử lý
Bộ nhớ
Các kênh vào/ra cho các cảm biến, bộ truyền động và bộ báo hiệu ở bên ngoài.
Khối điều khiển
Khối giao tiếp truyền thông
Khối nguồn
Dưới đây là hình minh họa cụ thể các thành phần đó trong một reader:

Hình 15: Các thành phần bên trong reader
a)

Khối truyền tín hiệu

Bộ truyền tín hiệu của reader được sử dụng để truyền năng lượng điện xoay chiều và chu
kỳ xung thông qua anten của chính nó tới các thẻ nằm trong phạm vi đọc của nó. Đây là một
phần của bộ thu phát tín hiệu, là thành phần mà chịu trách nhiệm gửi tín hiệu của reader tới
môi trường xung quanh và nhận thông tin trả lại từ thẻ thông qua anten của reader. Các cổng
anten của reader sẽ được kết nối tới thành phần thu phát của chính nó. Hiện nay, một vài
20


reader có thể hỗ trợ nên tới bốn cổng anten. Điều đó có nghĩa là reader có thể nhận dạng được
nhiều thẻ tại cùng một thời điểm.
b)
Khối nhận tín hiệu
Thành phần này cũng là một phần của khối thu phát. Nó nhận các tín hiệu tương tự từ thẻ
thông qua anten của reader. Sau đó nó gửi các tín hiệu này tới bộ vi xử lý của reader, ở đó nó
sẽ thực hiện chuyển đổi sang định dạng số.
c)
Khối vi xử lý

Thành phần này chịu trách nhiệm thực hiện các giao thức của reader để liên lạc với từng
loại thẻ phù hợp. Nó sẽ thực hiện giải mã và kiểm tra lỗi của các tín hiệu tương tự từ bộ
nhận tín hiệu. Ngoài ra, nó còn bao gồm thêm logic tùy chỉnh để lọc mức thấp và xử lý dữ
liệu đọc được từ thẻ.
d)
Khối bộ nhớ
Bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ dữ liệu chẳng hạn như các thông số cấu hình của reader
và danh sách các thẻ có thể đọc được. Nếu như kết nối giữa reader và thành phần điều
khiển hoặc hệ thống phần mềm bị ngắt,thì tất cả dữ liệu đọc được từ thẻ sẽ bị mất.
e)
Các kênh vào/ra cho các cảm biến, bộ truyền động và bộ báo hiệu ở bên ngoài
Các reader không phải luôn hoạt động để đọc thẻ tại tất cả các thời điểm. Xét cho cùng, thì
các thẻ chỉ phải xuất hiện tại các thời điểm chính trong vùng đọc của nó, và cũng để cho
reader được rảnh rỗi để tiết kiệm năng lượng. Chính vì mục đích đó mà ta phải sử dụng thành
phần này. Nó cung cấp một kết cấu cơ học để bật hay tắt reader phụ thuộc vào các sự kiện ở
bên ngoài. Thông thường ta hay gặp các loại cảm biến, chẳng hạn như một cảm biến chuyển
động hay một cảm biến ánh sáng, để phát hiện sự hiện diện của các đối tượng được gắn thẻ
trong vùng đọc của reader. Sau đó cảm biến có thể thiết lập reader để đọc thẻ này. Tương tự,
thành phần này cũng cho phép reader cung cấp một vài đầu ra nội bộ phụ thuộc vào một vài
điều kiện nào đó qua một bộ báo hiệu (ví dụ như, phát ra một âm thanh cảnh báo).
f)
Khối điều khiển
Khối điều khiển là một thực thể mà cho phép một thực thể ở bên ngoài, hoặc là con người
hoặc là một chương trình máy tính, thực hiện liên lạc với reader và điều khiển các chức
năng của nó cũng như điều khiển bộ báo hiệu và bộ truyền động được kết hợp với reader
đó. Thông thường,các nhà sản xuất sẽ tích hợp thành phần này vào bên trong bản thân reader
(ví dụ như firmware). Tuy nhiên, nó cũng có thể được đóng gói lại như một thành phần phần
cứng hoặc phần mềm riêng biệt mà người sử dụng sẽ phải mua nó đi kèm cùng với reader
g)
Khối giao tiếp truyền thông

Thành phần giao tiếp truyền thông cung cấp cách thức truyền thông tin tới reader, cho
phép nó tương tác với các thực thể ở bên ngoài, thông qua một thành phần điều khiển, để
chuyển dữ liệu lưu trữ trong nó và để nhận lệnh và gửi trở lại các phản hồi tương ứng. Thực
thể này có các đặc tính quan trọng khiến nó cần phải được chế tạo ra như một thành phần độc
lập. Một reader cũng có thể có kiểu truyền thông nối tiếp giống như giao tiếp mạng máy tính
ta thường thấy. Đó là kiểu giao tiếp có khả năng phổ biến thịnh hành nhất trong các kiểu
21


giao tiếp có thể của reader , tuy nhiên các phiên bản reader sắp tới đây lại đang phát triển các
giao diện mạng như là các chuẩn đặc trưng tiến tiến của tương lai.
h)

Khối nguồn

Thành phần này thực hiện việc cung cấp năng lượng để nuôi các thành phần khác trên
reader.
3.4.3. Giao tiếp giữa thiết bị đọc thẻ và thẻ
Tùy thuộc vào kiểu thẻ sử dụng,giao tiếp truyền thông tin giữa một reader và một thẻ có
thể là một trong các cách dưới đây:
Kiểu điều chế backscatter
Kiểu transmitter
Kiểu transponder
a)
Kiểu điều chế backscatter
Phương pháp truyền thông tin theo kiểu điều chế backscatter được triển khai với cả các
thẻ thụ động cũng như là với các thẻ bán tích cực. Trong kiểu truyền thông tin này, reader
gửi đi một tín hiệu sóng liên tục (CW) RF có bao gồm thêm tín hiệu năng lượng điện xoay
chiều và tín hiệu xung tới thẻ tại tần số của sóng mang (là tần số mà tại đó reader hoạt động).
Thông qua đầu nối vật lý , anten của thẻ sẽ cung cấp năng lượng tới vi chip trên thẻ. Thông

thường để phục vụ cho mục đích đọc thẻ,thành phần vi chip phải được đưa lên tới mức điện áp
1.2 vôn .Còn để thực hiện ghi, vi chip thường phải đưa lên khoảng 2.2 vôn từ tín hiệu của
reader. Sau đó vi chip thực hiện điều chế hoặc phân chia tín hiệu đầu vào thành một dãy các
mẫu on và off biểu thị dữ liệu của nó và thực hiện truyền dữ liệu đó trở lại. Khi reader nhận
được tín hiệu đã được điều chế này, nó thực hiện giải mã mẫu và nhận được dữ liệu trên thẻ.
Do đó, trong phương pháp truyền thông tin theo kiểu điều chế backscatter, reader luôn
luôn phải thực hiện "bắt chuyện" trước ,tiếp sau đó mới tới phiên thẻ. Thẻ sử dụng kiểu
truyền thông này sẽ không thể liên lạc được tại các thời điểm vắng mặt reader bởi vì nó
phụ thuộc vào lượng năng lượng có trên reader để truyền dữ liệu của bản thân nó. Hình dưới
minh họa kiểu truyền thông backscatter.

b)

Hình 16: Điều chế backscatter
Kiểu điều chế transmitter
22


Kiểu truyền thông tin này chỉ được triển khai với các thẻ tích cực. Trong kiểu truyền thông
này, thẻ phát đi các thông điệp của nó tới môi trường xung quanh theo các khoảng cách chuẩn,
bất chấp có sự hiện diện hay vắng mặt reader. Do đó,trong kiểu truyền thông tin này, thẻ luôn
luôn phải thực hiện "bắt chuyện" trước reader. Hình dưới minh họa phương pháp truyền thông
tin theo kiểu transmitter.

Hình 17: Kiểu transmitter
c)

Kiểu điều chế transponder

Kiểu truyền thông tin này được triển khai với kiểu thẻ đặc biệt có tên gọi là

transponder. Trong kiểu truyền thông tin này, thẻ thường ở trạng thái "ngủ" khi không có truy
vấn từ bất cứ reader nào. Trong trạng thái này, thẻ phải gửi đi theo chu kỳ một thông điệp
để kiểm tra xem có reader nào đang lắng nghe nó không. Khi một reader nhận được chẳng
hạn một thông điệp truy vấn, nó có thể "đánh thức " thẻ để nó kết thúc trạng thái ”ngủ”. Khi
thẻ nhận được lệnh này từ reader, nó thoát khỏi trạng thái hiện tại và bắt đầu hoạt động trở lại
như một thẻ transmitter ở trên. Dữ liệu trên thẻ chỉ được gửi đi khi có một reader cụ thể truy
vấn nó. Hình dưới chỉ ra kiểu truyền thông tin transponder.
3.4.4. Các tiêu chuẩn công nghệ RFID
Nhiều tiêu chuẩn công nghệ RFID đã đượcđề xuất từ nhiều tổ chức khác nhau trên thế
giới. Để mô tả đầy đủ về các tiêu chuẩn đó , có lẽ phải cần đến cả một cuốn sách về nó. Nên ở
đây ta chỉ đề cập sơ qua về một số tiêu chuẩn đang sử dụng ngày nay và được đa số các công
ty sản xuất các thiết bị RFID tuân thủ theo. Dưới đây là tên các tiêu chuẩn chính cùng tên các
các tổ chức định nghĩa nó đi kèm theo:
ANSI (American National Standards Institute) AIAG (Automotive Industry Action
Group)
EAN.UCC (European Article Numbering Association International, Uniform
Code Council)
EPCglobal
ISO (International Organization for Standardization)
ETSI (European Telecommunications Standards Institute) ERO (European
Radiocommunications Office)
UPU (Universal Postal Union)
ASTM (American Society for Testing and Materials)
CEN (Comité Européen Normalisation (European Comite for Standardization )
23


4.

Giới thiệu máy chấm công thẻ giấy

Hình 18: Máy chấm công thẻ giấy
Máy chấm công thẻ giấy có 2 loại in kim và in búa. Hãng sản xuất Nideka (Japan) đã bắt
đầu sản xuất từ 32 năm trước. Tuy nhiên bây giờ nhiều nhà máy doanh nghiệp cửa hàng vẫn
còn sử dụng vì giờ ra và vào đều in trên giấy nên không có sự tranh luận về giờ giấc giữa chủ
và thợ. Không cần kết nối máy vi tính và phần mềm nên không cần nhân viên công nghệ thông
tin (I.T.). Độ bền cao nhất là máy in búa, ai cũng có thể bảo trì thường xuyên nên không phải
nhờ đến chuyên viên đặc biệt để sửa chữa bảo trì, tranh luận về chấm công dùm. Đa số doanh
nghiệp đặt máy ở phòng bảo vệ ngoài cổng hoặc ngay quầy tiếp tân luôn có người túc trực, khả
năng chấm dùm bị hạn chế. Thị trường Việt Nam vẫn còn tiêu thụ mạnh loại máy này đặc biệt
tại các khu công nghiệp có xưởng sản xuất.

Hình 19: Thẻ giấy dùng cho máy chấm công.
Tùy thuộc vào loại máy chấm công dùng in kim hay in búa mà người ta sử dụng các loại
thẻ giấy khác nhau như : các loại thẻ mỏng – dày, có khuyết - không khuyết, có xén - không
xén …
Trên chiếc thẻ giấy, người ta chia sẵn 30 ngày trong tháng (15 ngày cho một mặt giấy) với
các ô giờ vào, giờ ra, giờ làm thêm… trong một ngày. Ngoài ra cũng có sẵn các chỗ trống để
24


ghi tên nhân viên, bộ phận, công ty, v.v… trên thẻ. Khi chấm công, người ta sẽ đút thẻ giấy vào
máy, sử dụng một cần gạt để điều chỉnh giờ chấm công hoặc không tùy theo loại máy chấm
công nếu không có cần gạt tức là chiếc máy đó có khả năng lập trình tự động nhận diện ca làm
việc. Sau đó máy sẽ in giờ ở thời điểm chấm công lên thẻ ở ô tương ứng (theo ô đã chọn hoặc
đã được lập trình).
Đến cuối tháng, nhân viên có trách nhiệm sẽ thu các thẻ giấy đó lại và sử dụng các phương
tiện tùy theo điều kiện (số sách hoặc máy vi tính) để tính công cho nhân viên. Công việc này
đòi hỏi doanh nghiệp phải tốn không ít thời gian và sức người cho nó.
Ngày nay, khoa học công nghệ ngày càng phát triển đã mang lại cho con người những cải

tiến cùng nhiều sự lựa chọn khác nhau. Máy chấm công thẻ giấy chưa phải là tối ưu và chỉ có
thể đáp ứng nhu cầu trong một môi trường phạm vi các nhà máy, xí nghiệp nhỏ lẻ.

III.

Đánh giá chung và lựa chọn phương án thiết kế.

1. Đánh giá chung

Phần trên đã giới thiệu cho chúng ta các công nghệ, tính năng cũng như cách thức hoạt
động của một số loại máy chấm công trong thực tế đã và đang được sử dụng.
Dưới đây là bảng đánh giá chung về ba loại máy chấm công thẻ giấy, vân tay và thẻ tần số
vô tuyến .
Máy chấm công thẻ giấy

Máy chấm công vân tay

Máy chấm công thẻ sóng
tần số vô tuyến

Nhận dạng bằng thẻ giấy

Nhận dạng dấu vân tay

Nhận dạng thẻ sóng tần số
vô tuyến

Sử dụng đầu in để in lên thẻ

Sử dụng công nghệ vân tay

Sử dụng công nghệ RFID

Đầu tư tiền mua thẻ

-

Đầu tư tiền mua thẻ

-

Ổn định trong quá trình
chấm công

Ổn định trong quá trình
chấm công

-

Kết nối máy tính qua mạng
LAN, internet

Kết nối máy tính qua mạng
LAN, internet

25