Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀO HỆ THỐNG
QUẢN LÝ NHÂN SỰ

TRẦN VĂN THỰC

THÁI NGUYÊN 2012

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀO HỆ
THỐNG QUẢN LÝ NHÂN SỰ

Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Học viên: TRẦN VĂN THỰC
Ngƣời HD Khoa học: TS. BÙI TRUNG THÀNH

THÁI NGUYÊN – 2012

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC
KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên
Ngày tháng năm sinh
Nơi sinh
Nơi công tác
Cơ sở đào tạo
Chuyên ngành
Khóa học

: Trần Văn Thực
: Ngày 09 tháng 6 năm 1977
: Bắc Ninh
: Trƣờng Cao đẳng nghề Kinh tế - Kỹ thuật Bắc Ninh

: Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
: Kỹ thuật điện tử
: K13- KTĐT

TÊN ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀO HỆ THỐNG
QUẢN LÝ NHÂN SỰ
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:

TS. Bùi Trung Thành
Trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật Hƣng Yên

Ngày giao đề tài: ........./....../.........
Ngày hoàn thành: ......./....../.........

GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

HỌC VIÊN

TS. Bùi Trung Thành
BAN GIÁM HIỆU

Trần Văn Thực
KHOA SAU ĐẠI HỌC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Trần Văn Thực
Học viên lớp Cao học khoá 13- Kỹ thuật điện tử - Trƣờng Đại học Kỹ thuật
Công nghiệp Thái Nguyên
Xin cam đoan: Đề tài: “Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý
nhân sự” do thầy giáo TS. Bùi Trung Thành hƣớng dẫn là công trình tổng hợp và
nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả những nội dung trong luận văn đúng nhƣ trong đề
cƣơng và yêu cầu của thầy giáo hƣớng dẫn. Các tài liệu tham khảo đều có nguồn
gốc, xuất xứ rõ ràng.
Thái Nguyên, ngày

tháng

năm 2012

Học viên

Trần Văn Thực

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp, em đã nhận đƣợc
sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Điện tử viễn thông Khoa Điện tử - Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Em xin bày tỏ
lòng biết ơn đến với các thầy giáo, cô giáo và khoa Sau đại học vì sự giúp đỡ tận

tình này. Em đặc biệt muốn cảm ơn thầy giáo TS. Bùi Trung Thành đã tận tình
giúp đỡ, hƣớng dẫn em trong thời gian thực hiện đề tài này, xin cảm ơn sự giúp đỡ,
động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp trong suốt thời gian qua.
Mặc dù đã cố gắng hết sức bản thân, song do điều kiện thời gian và kinh
nghiệm thực tế nên không thể tránh đƣợc nhiều thiếu sót. Vì vậy, Em rất mong
đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tác giả luận văn

Trần Văn Thực

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




MỤC LỤC
Lời cam đoan ................................................................................................................
Lời cảm ơn ...................................................................................................................
Mục lục……….. ............................................................................................................
Danh mục các hình vẽ .................................................................................................
Danh mục các bảng biểu ...............................................................................................

NỘI DUNG

Trang

LỜI NÓI ĐẦU

1

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RFID

3

1.1. Sơ lƣợc về các hệ thống nhận dạng tự động

3

1.1.1. Hệ thống mã vạch (Barcode system)

3

1.1.2. Nhận dạng ký tự quang học (Optical character recognition – OCR)

3

1.1.3. Phƣơng thức sinh trắc học (Biometric procedures)

4

1.1.4. Thẻ thông minh (Smart Cards)

4

1.1.5. Hệ thống RFID (RFID System)

6

1.2. Giới thiệu chung về nhận dạng vô tuyến RFID

7

1.2.1. Lịch sử phát triển của hệ thống RFID

7

1.2.2. Khái niệm RFID

10

1.2.3. Các đặc điểm của một hệ thống RFID

11

1.3. Các ứng dụng của RFID hiện nay

13

1.3.1. RFID trong việc sử phạt

14

1.3.2. RFID trong an ninh quốc gia

14

1.3.3. Trong hệ thống viễn thông

15

1.3.4. Ứng dụng quản lý thƣ viên

15

1.3.5. Ứng dụng trong quản lý bán hàng

15

1.3.6. Nhận dạng động vật

16

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




1.3.7. Cấy ghép vào con ngƣời

16

1.3.8. Tính phí trong giao thông

17

1.4. Ƣu nhƣợc điểm của hệ thống RFID

17

1.4.1. Ƣu điểm

17

1.4.2. Nhƣợc điểm

18

1.5. So sánh các hệ thống ID khác nhau

20

1.6. Tóm tắt chƣơng 1

21

CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

22

2.1. Các thành phần của một hệ thống RFID

22

2.1. 1. Thẻ RFID

22

2.1.2. Mã hóa dữ liệu trên thẻ

29

2.1.2.1. Mã hóa Manchester

29

2.1.2.2. Mã hóa hai pha (Biphase)

30

2.1.2.3. Mã hóa PSK

30

2.2. Reader (Đầu đọc thẻ)

31

2.2.1. Máy phát

32

2.2.2. Máy thu

32

2.2.3. Anten của Reader

32

2.2.4. Vi mạch

37

2.2.5. Bộ nhớ

37

2.2.6. Các kênh nhập/xuất của các cảm biến, cơ cấu truyền động đầu từ và bảng
37

tín hiệu điện báo bên ngoài.
2.2.7. Mạch điều khiển

37

2.2.8. Giao diện truyền thông

38

2.2.9. Nguồn năng lƣợng

38

2.3. Phân loại Reader

38

2.3.1. Reader nối tiếp

38

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




2.3.2. Reader mạng

39

2.4. Cơ chế truyền cơ bản giữa thẻ và Reader

39

2.4.1. Kiểu điều chế Backscatter

41

2.4.2. Kiểu Transmitter

42

2.4.3. Kiểu Transponder

43

2.5. Tóm tắt chƣơng 2

44

CHƢƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG SẢN PHẨM

45

3.1. Yêu cầu thiết kế
3.2. Yêu cầu hệ thống

45

3.3. Sơ đồ khối hệ thống RFID

46

3.4. Nguyên lý hoạt động của mạch

46

3.5. Chọn phƣơng pháp thiết kế

47

3.5.1. Khối xử lý trung tâm

47

3.5.2 Khối hiển thị

47

3.5.3 Khối đọc thẻ (Reader)

48

3.5.4. Thẻ (Tag)

48

3.5.5. Khối giao tiếp máy tính

49

3.6. Hoạt động của thẻ thụ động EM 4100

49

3.6.1. Sơ đồ khối bên trong của EM 4100

51

3.6.2. Tổ chức bộ nhớ của chip EM 4100

51

3.7. Thiết kế khối Reader

52

3.7.1. Các trình điều khiển

56

3.7.2. PLL (Phase Locked Loop)

56

3.7.3 Khối tiếp nhận

56

3.7.4. Tín hiệu RDY/CLK

57

3.8. Khối xử lý tín hiệu

59

3.8.1. Sơ đồ chân

59

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

45




3.8.2. Một vài thống số về vi điều khiển PIC 16F886

59

3.8.3. Các cổng xuất nhập của PIC 16F886

60

3.8.4. Timer trong PIC16F886

62

3.9. Bộ hiển thị LCD

64

3.10. Khối giao tiếp với máy tính

66

3.10.1. MAX232

67

3.10.2. Quá trình truyền dữ liệu

68

3.11. Tính toán các thông số mạch

68

3.11.1. Thiết kế anten cho Reader

71

3.11.2. Tính toán giá trị X

78

3.12. Lƣu đồ thuật toán

79

3.13. Sơ đồ nguyên lý

80

3.14. Sơ đồ mạch PCB

81

3.15. Chƣơng trình quản lý nhân viên

82

3.16. Tóm tắt chƣơng 3

83

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

84

TÀI LIỆU THAM KHẢO

85

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




I. DANH MỤC HÌNH VẼ
Nội dung

Hình

Trang

Hình 1.1.

Mã vạch

3

Hình 1.2.

Ký tự quang học

3

Hình 1.3.

Nhận dạng vân tay

4

Hình 1.4.

Kiến trúc tiêu biểu của thẻ bộ nhớ có logic bảo mật

5

Hình 1.5.

Kiến trúc cơ bản của một thẻ vi xử lý

5

Hình 1.6.

Hệ thống RFID

7

Hình 1.7.

Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1880-1960

8

Hình 1.8.

Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1960-1990

8

Hình 1.9.

Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1990-2009

10

Hình 1.10.

Phổ tần số vô tuyến

12

Hình 2.1.

Hệ thống RFID hoàn thiện

22

Layout của thiết bị mang dữ liệu, transponder. Hình bên trái
Hình 2.2.

transponder ghép cảm ứng với antenna cuộn dây, hình bên phải

23

transponder viba với antenna dipole
Hình 2.3.

Cấu trúc của một thẻ thụ động

23

Hình 2.4.

Cấu trúc của một thẻ tích cực

26

Hình 2.5.

Cấu trúc của một thẻ tích cực

27

Hình 2.6.

Mã hóa Manchester

30

Hình 2.7.

Mã hóa hai pha ( biphase )

30

Hình 2.8.

Mã hóa PSK

30

Hình 2.9.

Cấu trúc layout cơ bản của một reader

31

Hình 2.10.

Mô hình anten mẫu

33

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Hình 2.11.

Một mô hình anten có chứa các biến dạng lồi

33

Hình 2.12.

Phân cực tuyến tính

34

Hình 2.13.

Phân cực tròn

34

Hình 2.14.

Sóng phân cực tuyến tính tƣơng tác với ănten tuyến tính

35

Hình 2.15.

Sóng phân cực tròn tƣơng tác với ănten tuyến tính

36

Hình 2.16.

Cơ chế truyền ở trƣờng gần, trƣờng xa giữa thẻ và Reader

40

Hình 2.17.

Cơ chế truyền điều chế Backscatter của thẻ thụ động

42

Hình 2.18.

Cơ chế truyền điều chế Backscatter của thẻ bán thụ động

42

Hình 2.19.

Cơ chế truyền kiểu máy phát của thẻ tích cực

43

Hình 2.20.

Kiểu Transponder

43

Hình 3.1.

Sơ đồ khối hệ thống RFID

46

Hình 3.2.

Thẻ cảm ứng (proximity)

48

Hình 3.3.

Các chân đầu ra của chíp EM 4100

50

Hình 3.4.

Cấu hình hoạt động thông thƣờng của chíp EM 4100

50

Hình 3.5.

Sơ đồ khối bên trong của chip EM 4100

51

Hình 3.6.

Tổ chức bộ nhớ chíp EM 4100

52

Hình 3.7.

Sơ đồ chân IC 4095

53

Hình 3.8.

Sơ đồ các khối bên trong chíp EM 4095

55

Hình 3.9.

Cấu hình EM 4095 chế độ chỉ đọc

58

Hình 3.10.

Cấu hình EM 4095 chế độ đọc/ghi (với hệ số chất lƣợng Q thấp)

58

Hình 3.11.

Cấu hình EM 4095 chế độ đọc/ ghi (chất lƣợng Q của ănten cao)

58

Hình 3.12.

Cấu hình EM 4095 chế độ đọc /ghi (điều chế AM)

59

Hình 3.13.

Sơ đồ chân PIC16F886

59

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Hình 3.14.

Sơ đồ khối của Timer 1

62

Hình 3.15.

Cổng COM 9 chân, 25 chân trong thực tế

66

Hình 3.16.

Sơ đồ chân MAX 232

67

Hình 3.17.

Tín hiệu anten tại DEMOD_IN đã đƣợc phân chia hệ số dC

70

Hình 3.18.

Từ trƣờng B tại vị trí P do dòng điện I gây ra trên một dây dẫn
thẳng

72

Hình 3.19.

Cấu hình một ứng dụng RFID

73

Hình 3.20.

Sự phụ thuộc về hƣớng của anten thẻ so với anten Reader

74

Hình 3.21.

Đƣờng kính dây và một vòng cuộn dây

77

Hình 3.22.

Cuộn dây có N vòng dây

77

Hình 3.23.

Lƣu đồ thuật toán

79

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




II. DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. So sánh một số hệ thống nhận dạng

20

Bảng 3.1. Chức năng của các chân trên chíp EM 4095

54

Bảng 3.2. Sơ đồ chân chức năng các chân của LCD

64

Bảng 3.3. Bảng liệt kê các mã lệnh

65

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




LỜI NÓI ĐẦU
Trong những thập niên gần đây, công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá
ngày càng phát triển mạnh mẽ. Khoa học kỹ thuật đã có những bƣớc phát triển
mạnh đặc biệt là trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử, điều khiển và tự động hóa.
Ở nƣớc ta hiện nay, việc phát triển các sản phẩm điện tử tích hợp và hệ
thống tự động hóa đã và đang là xu hƣớng phát triển đƣợc ứng dụng rộng rãi trong
mọi hoạt động của đời sống. Sự phát triển nhanh chóng của nó đã mang lại những
thay đổi to lớn trong đời sống hàng ngày. Việc các máy móc thiết bị trở lên linh
hoạt hơn, thông minh hơn và làm việc với năng suất cao là nhờ có sự hoạt động
thông minh của các bộ vi xử lý ( microprocessor ), vi điều khiển ( microcontroller),
và các bộ xử lý tín hiệu số ( Digital Singer Processor ).
Với các bộ vi xử lý, vi điều khiển và các bộ xử lý tín hiệu số hiện nay đƣợc
tích hợp trong các sản phẩm, nó có thể điều khiển đƣợc các hệ thống, giám sát các

quá trình sản xuất trong hầu hết những lĩnh vực của đời sống con ngƣời từ ngành
ngân hàng, tài chính, công nghiệp, nông nghiệp đến các ngành bán buôn bán lẻ
hàng hóa trên thị trƣờng và đặc biệt nó còn giám sát và quản lý con ngƣời trong
quá trình làm việc, lao động trong các nhà máy, cơ quan, xí nghiệp. Nhiều lĩnh vực
con ngƣời rất khó kiểm soát và quản lý đòi hỏi phải sử dụng nhiều nhân công, chi
phí cao. Với công nghệ sử dụng tần số vô tuyến điện chúng ta có thể giám sát và
quản lý một cách dễ dàng, giảm thiểu chi phí và không tốn nhiều công sức.
Hiện nay quản lý nguồn nhân lực tại các công ty là một trong những vẫn đề
then chốt để các cấp lãnh đạo có cái nhìn tổng thể nhất về doanh nghiệp và con
ngƣời. Nhƣng việc quản lý này thông thƣờng chỉ triển khai một cách thô sơ, không
đồng bộ, nhất quán và chủ yếu thực hiện bằng tay. Sử dụng máy tính để quản lý
nhân sự đã đƣợc thực hiện ở nhiều công ty, đơn vị, tổ chức, và thể hiện thế mạnh
của nó. Tuy nhiên, mỗi công ty lại có cách xây dựng đặc thù riêng trong việc quản
lý nguồn nhân lực khác nhau. Nắm bắt xu hƣớng của công nghệ trong nƣớc và trên
thế giới, em đã chọn đề tài: “ Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




nhân sự (Radio Frequency Indentification)”. nhằm mục đích nghiên cứu, định
hƣớng phát triển một ứng dụng mới đi vào thực tiễn.
Công nghệ RFID đã xuất hiện khá lâu nhƣng cho đến nay các ứng dụng của
nó vẫn chƣa đƣợc triển khai rộng rãi. Với việc chọn đề tài này, em hi vọng sẽ góp
một phần nào đó vào công cuộc phát triển, nhân rộng ứng dụng của nó, để mọi
ngƣời biết đến công nghệ hữu ích nhƣ thế nào. Tuy nhiên thời gian đầu tƣ còn hạn
chế nên không thể tránh khỏi những sai sót và hạn chế rất mong đƣợc sự góp ý của
các thày giáo, cô giáo trong Khoa điện tử và các bạn đồng nghiệp góp ý để luận
văn của em đƣợc hoàn thiện hơn. Qua đây em cũng xin chân thành cám ơn thầy
giáo hƣớng dẫn TS. Bùi Trung Thành cùng các thầy cô trong Khoa điện tử Trƣờng

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên và các bạn đã giúp đỡ tận tình để em
hoàn thành Luận văn này.

Thái Nguyên, ngày

tháng năm 2012

Học viên thực hiện

Trần Văn Thực

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RFID
1.1. Sơ lƣợc về các hệ thống nhận dạng tự động
1.1.1. Hệ thống mã vạch (Barcode system)
Mã vạch là hình gồm nhiều sọc đứng, rộng và hẹp đƣợc in để đại diện cho
các mã số dƣới dạng máy có thể đọc đƣợc.
Các mã sọc phù hợp với tiêu chuẩn Universal Product Code đƣợc in trên
hầu hết các sản phẩm hàng hóa bày bán trong các siêu thị hiện nay. Khi hình mã
sọc đƣợc kéo lƣớt qua một dụng cụ quét quang học ở quầy kiểm tra thu tiền, máy
tính sẽ đối chiếu số hiệu sản phẩm với cơ sở dữ liệu các danh sách giá và in ra giá
tiền đúng với mã đó.

Hình 1.1. Mã vạch
1.1.2. Nhận dạng ký tự quang học (Optical character recognition – OCR)
Nhận dạng ký tự quang học là sự cảm nhận bằng máy các chữ in và chữ

đánh máy. Bằng phần mềm OCR, các máy quét có thể quét trên một trang chữ in,
và các ký tự sẽ đƣợc biến thành các văn bản theo qui cách tài liệu của chƣơng trình
xử lý từ.

Hình 1.2. Ký tự quang học

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




1.1.3. Phương thức sinh trắc học (Biometric procedures)
Nhận dạng giọng nói (Voice identification): Là phƣơng thức đƣợc thực hiện
bằng cách kiểm tra các đặc trƣng của giọng nói của ngƣời nói với một mẫu tham
khảo có trƣớc, nếu tƣơng ứng thì đáp ứng sẽ thực hiện theo yêu cầu của ngƣời nói.
Nhận dạng dấu vân tay (Fingerprinting procedures (dactyloscopy))
Tiến trình này dựa trên sự so sánh mẫu nhú và lớp da trên đầu ngón tay. Hệ thống
sẽ phân tích dữ liệu từ các mẫu nó đọc đƣợc và đem so sánh với mẫu tham khảo đã
đƣợc lƣu trữ.

Hình 1.3. Nhận dạng vân tay
1.1.4. Thẻ thông minh (Smart Cards)
Thẻ thông minh là một hệ thống lƣu trữ dữ liệu điện tử. Nó có kích thƣớc
khoảng bằng thẻ tín dụng có thể chứa thông tin và trong hầu hết các trƣờng hợp thì
nó chứa cả một bộ vi xử lý điều khiển nhiều chức năng đáp ứng nhu cầu ngƣời sử
dụng. Không giống nhƣ thẻ từ có những sọc từ ngoài mặt thẻ, thẻ thông minh giữ
thông tin bên trong nó mà vì thế an toàn hơn nhiều. Thẻ thông minh thƣờng đƣợc
dùng cho những thiết bị cần xác minh chủ quyền của ngƣời sử dụng, và nó tạo ra
những mã truy cập cho hệ thống bảo an. Thẻ thông minh đầu tiên là thẻ thông minh
điện thoại trả trƣớc đƣợc đƣa vào sử dụng năm 1984.

Có 2 loại thẻ thông minh cơ bản khác nhau dựa vào tính năng bên trong của
nó: Thẻ nhớ và thẻ vi xử lý.
Thẻ nhớ (Memory cards):
Trong thẻ nhớ, bộ nhớ - thƣờng là EEPROM đƣợc truy cập sử dụng hệ
thống logic tuần tự, nó cũng có thể đƣợc kết hợp với giải thuật bảo mật đơn giản
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




bằng cách sử dụng hệ thống này. Các chức năng của thẻ nhớ thƣờng đƣợc tối ƣu
hóa cho một ứng dụng cụ thể. Tính linh hoạt của nó bị giới hạn, tuy nhiên về mặt
tích cực thẻ bộ nhớ có ƣu thế về giá cả. Chính vì lý do đó mà thẻ bộ nhớ đƣợc dùng
rộng rãi.

Hình 1.4. Kiến trúc tiêu biểu của thẻ bộ nhớ có logic bảo mật
Thẻ vi xử lý (Microprocessor cards):
Thẻ vi xử lý chứa một bộ vi xử lý đƣợc nối tới các ô bộ nhớ (RAM, ROM
và EEPROM). Thẻ vi xử lý rất linh hoạt. Trong hệ thống thẻ thông minh hiện đại,
nó cũng có thể tích hợp các ứng dụng khác nhau trong một thẻ (đa ứng dụng).

Hình 1.5. Kiến trúc cơ bản của một thẻ vi xử lý
ROM đƣợc lập trình mặt nạ tạo kết hợp thành hệ thống hoạt động (mã lập
trình cao hơn) cho bộ vi xử lý và đƣợc chèn vào trong quá trình sản xuất chip. Nội
dung của nó đƣợc xác lập trong quá trình sản xuất, tƣơng tự cho tất cả các chip
khác trong cùng đợt sản phẩm, và chúng không thể lập trình lại đƣợc.
EEPROM của chip chứa dữ liệu ứng dụng và các mã chƣơng trình liên quan
tới ứng dụng. Việc đọc hay ghi dữ liệu đƣợc điều khiển bởi hệ điều hành.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

RAM là bộ nhớ làm việc tạm thời của bộ vi xử lý. Dữ liệu của nó có thể bị
mất khi mất điện.
Các loại thẻ vi xử lý đƣợc dùng trong các ứng dụng có độ bảo mật. Các loại
thẻ thông minh đƣợc dùng trong các hệ thống điện thoại di động GSM. Tuỳ chọn
của việc lập trình thẻ vi xử lý cũng thuận tiện cho việc tạo ra các ứng dụng mới.
1.1.5. Hệ thống RFID (RFID System)
Hệ thống RFID liện hệ rất gần với thẻ thông minh. Cũng nhƣ hệ thống thẻ
thông minh, dữ liệu đƣợc lƣu trữ trên thiết bị mang dữ liệu điện tử là bộ phát đáp.
Tuy nhiên, không giống nhƣ thẻ thông minh, năng lƣợng cung cấp cho thiết bị
mang dữ liệu và cho việc trao đổi dữ liệu giữa nó và đầu đọc/phát tín hiệu không
dựa trên sự tiếp xúc điện mà thay vào đó là sử dụng từ tính và trƣờng điện từ.
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 dƣới 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 phải có. Ngày nay
một số Reader đã đƣợc tích hợp anten lên trên nó, vì vậy kích thƣớc của nó giảm đi
khá nhiều.
Khối điều khiển: Đây là một thành phần quan trọng. Tuy nhiên hầu hết các
Reader thế hệ mới đều đã tích hợp với thành phần này lên trên chúng.
Các cảm biến, bộ truyền động, bộ báo hiệu: Đây là các thành phần tùy chọn,
đƣợc 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 đọc lập mà không cần tới thành phần này. Tuy nhiên trong
thực tế, nếu nhƣ không có thành phần này thì hệ thống RFID gần nhƣ vô giá trị.
Cơ sở hạ tầng truyền thông: Thành phần quan trọng này là một tập hợp bao
gồm cả nguồn có dây, không dây và cơ sở hạ tầng kết nối nối tiếp để có thể kết nối

các thành phần đã liệt phía trên với nhau.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Hình 1.6. Hệ thống RFID
1.2. Giới thiệu chung về nhận dạng vô tuyến RFID
1.2.1. Lịch sử phát triển của hệ thống RFID
Các công nghệ ngày nay luôn hƣớng tới sự đơn giản, tiện lợi và đặc trƣng
luôn đƣợc ƣu tiên hàng đầu là khả năng không dây (wireless). Thiết bị không dây
càng ngày càng phát triển rộng rãi làm cho con ngƣời đƣợc giải phóng, tự do và
thoải mái hơn. Công nghệ RFID ra đời đã tạo ra cuộc cách mạng trong môi trƣờng
tƣơng tác hiện nay.
RFID là một trong những kỹ thuật đƣợc đánh giá cao và phát triển nhanh
chóng trong khoảng thời gian ngắn. Lần đầu tiên một công nghệ tƣơng tự đó là bộ
tách sóng IFF (Identification Friend or Foe) đƣợc phát minh năm 1937 bởi ngƣời
Anh và đƣợc quân đồng minh sử dụng trong Thế Chiến lần thứ II để nhận dạng
máy bay ta và địch. Kỹ thuật này trở thành nền tảng cho hệ thống kiểm soát không
lƣu thế giới vào thập niên 50. Nhƣng trong khoảng thời gian này do chi phí quá cao
và kích thƣớc quá lớn của hệ thống nên chúng chỉ đƣợc sử dụng trong quân đội,
phòng nghiên cứu và những trung tâm thƣơng mại lớn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Hình 1.7. Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1880-1960

Cuối thập niên 60 và đầu thập niên 70, bắt đầu xuất hiện những công ty giới
thiệu những ứng dụng mới cho RFID mà không quá phức tạp và đắt tiền. Ban đầu
phát triển những thiết bị giám sát điện tử (Electronic Article Surveillance – EAS)
để kiểm soát hàng hóa chẳng hạn nhƣ quần áo hay sách trong thƣ viện.

Hình 1.8. Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1960-1990
Kỹ thuật RFID ngày càng đƣợc nhiều ngƣời biết đến trong những thập niên
60 và 70, bắt đầu xuất hiện nhiều hơn ứng dụng của kỹ thuật này trong nhiều mặt
của cuộc sống. Kỹ thuật này càng đƣợc hoàn thiện, từ nhận biết trở thành nhận
dạng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Năm 1973 Mario W. Cardullo đã đƣợc nhận bằng sáng chế cho việc chế tạo
thành công thẻ tích cực RFID với bộ nhớ có thể ghi đƣợc. Và cũng trong năm đặc
biệt đó ở California, một doanh nhân có tên là Charles Walton đã đƣợc nhận giải
thƣởng nhờ việc sáng chế ra các transponder thụ động để mở cửa mà không cần sử
dụng tới chìa khóa. Thời kì này chứng kiến các công ty phát triển các hệ thống tần
số thấp với các transponder nhỏ và nó vẫn còn đƣợc sử dụng trong ngành chăn
nuôi gia súc cho tới nay. Các hệ thống 125 kHz đã đƣợc thƣơng 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 đƣợc tại một vài vùng trên thế giới.
Việc khảo sát tỉ mỉ kỹ thuật radio đƣợc đem nghiên cứu và phát triển trong
các hoạt động thƣơng mại cho đến thập niên 1960 và tiến triển rõ vào những năm
1970 bởi các công ty, học viện và chính phủ Mỹ. Chẳng hạn, Bộ năng lƣợng Los
Alamos Nation Laboratory đã phát triển hệ thống theo dõi nguyên liệu hạt nhân
bằng cách đặt thẻ vào xe tải và đặt các Reader tại các cổng của bộ phận bảo vệ.

Đây là hệ thống đƣợc sử dụng ngày nay trong các hệ thống trả tiền lệ phí tự động.
Kỹ thuật này cải tiến so với các kỹ thuật trƣớc nhƣ các mã vạch trên hàng hóa và
các thẻ card viền có tính từ.
RFID tiên tiến vào đầu những năm 80, có những ứng dụng rộng rãi trong
việc kiểm soát xe tại Mỹ hay đánh dấu đàn gia súc tại Châu Âu. Hệ thống RFID
cũng đƣợc ứng dụng trong việc nghiên cứu đời sống hoang dã, các thẻ RFID đƣợc
gắn vào trong những con vật, nhờ đó có thể lần theo dấu vết của chúng trong môi
trƣờng hoang dã. Đến thập niên 90, khi mà tần số UHF đƣợc sử dụng và thể hiện
đƣợc những ƣu điểm của mình về khoảng cách và tốc độ truyền dữ liệu thì công
nghệ RFID đã đạt đƣợc những thành tựu rực rỡ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Hình 1.9. Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1990-2009
Mặc dù những nguyên lý cơ bản của kỹ thuật RFID đã tồn tại từ thời
Marconi nhƣng chúng ta chỉ mới bắt đầu bàn đến những tiềm năng to lớn của nó từ
cuối thế kỷ 20. Những năm đầu của thế kỷ 21 đã đánh dấu những điểm mốc
chuyển biến quan trọng của RFID. Kỹ thuật RFID hiện nay đang đƣợc sử dụng
trong cả khu vực kinh tế tƣ nhân và nhà nƣớc, từ việc theo dõi sách trong thƣ viện
đến việc xác nhận một chiếc chìa khóa khởi động xe. Các nhà bán lẽ tầm cỡ đang
yêu cầu các nhà cung cấp lớn sử dụng thẻ RFID, cùng với những tiến bộ kỹ thuật
và giảm giá cả đã thúc đẩy sự phát triển của RFID.
Tại Việt Nam hiện nay, nhu cầu sử dụng RFID ngày càng nhiều và mở ra
một thị trƣờng vô cùng tiềm năng cho các nhà nghiên cứu, sinh viên và các nhà sản
xuất. Tuy nhiên để có thể vận dụng và phát triển một hệ thống, chúng ra cũng cần
phải có sự hiểu biết nhất định về chúng.
1.2.2. Khái niệm RFID

RFID là tên viết của Radio Frequency Indentification hay còn gọi là công
nghệ xác nhận dữ liệu đối tƣợng bằng sóng vô tuyến để nhận dạng, theo dõi và lƣu
thông tin trong một thẻ (Tag). Reader quét dữ liệu thẻ và gửi thông tin đến cơ sở
dữ liệu lƣu trữ dữ liệu của thẻ.
Kỹ thuật RFID có liên quan đến hệ thống không dây cho phép một thiết bị
đọc thông tin đƣợc chứa trong một chip không tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




mà không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc yêu cầu một sự nhìn thấy giữa
hai cái. Nó cho ta phƣơng pháp truyền và nhận dữ liệu từ một điểm đến điểm khác.
Dạng đơn giản nhất đƣợc sử dụng hiện nay hệ thống RFID bị động làm việc
nhƣ sau: một RFID Reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua antenna
của nó đến một con chip không tiếp xúc. Reader nhận thông tin trở lại từ chip và
gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin tìm đƣợc từ con chip.
Các con chip không tiếp xúc, không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng
năng lƣợng chúng nhận từ tín hiệu đƣợc gửi bởi một Reader.
Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến
để truyền dữ liệu từ các thẻ đến các Reader. Thẻ có thể đƣợc đính kèm hoặc gắn
vào đối tƣợng đƣợc nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc pallet.
1.2.3. Các đặc điểm của một hệ thống RFID
Các hệ thống RFID có thể đƣợc phân biệt với nhau theo ba cách khác nhau
dựa trên các thuộc tính đặc trƣng dƣới đây.
Tần số hoạt động
Phạm vi đọc
Phƣơng pháp ghép nối vật lý
* Tần số hoạt động
Tần số hoạt động là thuộc tính quan trọng nhất của hệ thống RFID. Đó là số

tần mà tại đó RFID sẽ truyền đi các tín hiệu của nó. Nó gắn kết chặt chẽ với thuộc
tính điển hình đó là đọc từ một khoảng cách xa.
Công nghệ RFID chủ yếu dùng ba loại tần số là: Tần số thấp LF, tần số cao
HF, siêu cao tần UHF.
Tần số LF: Là các tần số nằm trong khoảng giữa 30 KHz đến 300 KHz, hệ
thống RFID thông thƣờng chỉ sử dụng các tần số trong phạm vi từ 125 KHz tới 134
KHz.
Còn thệ thống LF RFID điển hình thì thƣờng hoạt động tại tần số là 125
KHz hoặc là 134,2 KHz. Hệ thống RFID hoạt động tại tần số thấp thƣờng sử dụng
các thẻ thụ động, nên tốc độ truyền dữ liệu từ thẻ tới thiết bị đọc thẻ rất thấp. Song
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




tuy nhiên, các thẻ tích cực LF cũng có thể đƣợc sử dụng bởi các nhà cung cấp.
Ngày nay phạm vi tần số LF đƣợc chấp nhận sử dụng khắp mọi nơi trên thế giới.
Tần số cao HF: là tần số nằm trong phạm vi từ 3 MHz tới 30 MHz, trong đó
13,56 MHZ là tần số điển hình thƣờng đƣợc sử dụng cho các hệ thống RFID. Hệ
thống HF RFID thƣờng sử dụng các thẻ thụ động, nên có tốc độ truyền dữ liệu khá
thấp từ thẻ tới thiết bị đọc thẻ. Ngày nay các hệ thống HF đƣợc sử dụng rộng rãi,
đặc biệt trong các bệnh viện (vì ở đó không gây ra nhiễu cho các thiết bị y tế đang
hoạt động khác). Và có lẽ do vậy mà phạm vi tần số HF đã đƣợc chấp nhận sử
dụng hầu nhƣ khắp thế giới.
Siêu cao tần UHF: Là các tần số nằm trong khoảng từ 300 MHz tới 1 GHz.
Hệ thống UHF RFID thụ động thƣờng hoạt động tại tần số 915 MHz tại Hoa Kỳ và
tại 868 MHz ở các nƣớc 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 có thể sử dụng đƣợc cả hai
loại thẻ tích cực và thụ động, và chúng có thể đạt đƣợc một tốc độ truyền dữ liệu
khá nhanh giữa thẻ và các thiết bị đọc thẻ. Các hệ thống UHF RFID hiện đã bắt

đầu đƣợc triển khai rộng rãi trong các tổ chức chính phủ các nƣớc nhƣ bộ quốc
phòng Mỹ và các tổ chức quốc tế…
Dƣới đây là hình ảnh minh họa phạm vi các tần số mà ta đã nói ở trên.
100KHz

1MHz

LF

125 –134
KHz

10MHz

HF

100MHz

VHF

13,56
MHz

1GHz

10GHz

UHF

915

MHz

2,45
GHz

Hình 1.10. Phổ tần số vô tuyến
* Phạm vi đọc
Phạm vi đọc của một hệ thống RFID đƣợc xác định là khoảng cách giữa thẻ
và Reader. Từ đây ta thấy một hệ thống RFID có thể đƣợc phân chia thành ba kiểu
dƣới đây:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên