THIẾT kế hệ THỐNG điểm DANH hỗ TRỢ QUẢN lý SINH VIÊN sử DỤNG CÔNG NGHỆ RFID

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỂM DANH HỖ TRỢ
QUẢN LÝ SINH VIÊN SỬ DỤNG
CÔNG NGHỆ RFID
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Duy Thịnh

20149575
CN lên KS K56

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Đặng Quang Hiếu

Hà Nội, 1 - 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỂM DANH HỖ TRỢ
QUẢN LÝ SINH VIÊN SỬ DỤNG
CÔNG NGHỆ RFID
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Duy Thịnh

20149575
CN lên KS K56

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Đặng Quang Hiếu

Giảng viên phản biện:

Hà Nội, 1 - 2017
1


Đánh giá quyển đồ án tốt nghiệp
(Dùng cho giảng viên hướng dẫn)
Giảng viên đánh giá:......................................................
Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Duy Thịnh
MSSV:
20149575

Tên đồ án: Thiết kế hệ thống điểm danh hỗ trợ quản lý sinh viên sử dụng công nghệ RFID
Chọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới đây:
Rất kém (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5)
Có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành (20)
Nêu rõ tính cấp thiết và quan trọng của đề tài, các vấn đề và các giả
1 thuyết (bao gồm mục đích và tính phù hợp) cũng như phạm vi ứng
1 2 3 4 5
dụng của đồ án
2 Cập nhật kết quả nghiên cứu gần đây nhất (trong nước/quốc tế)
1 2 3 4 5
3 Nêu rõ và chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải quyết vấn đề
1 2 3 4 5
Có kết quả mơ phỏng/thưc nghiệm và trình bày rõ ràng kết quả đạt
4
1 2 3 4 5
được
Có khả năng phân tích và đánh giá kết quả (15)
Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu và phương pháp thực
5
1 2 3 4 5
hiện dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết một cách có hệ thống
Kết quả được trình bày một cách logic và dễ hiểu, tất cả kết quả đều
6
1 2 3 4 5
được phân tích và đánh giá thỏa đáng.
Trong phần kết luận, tác giả chỉ rõ sự khác biệt (nếu có) giữa kết
7 quả đạt được và mục tiêu ban đầu đề ra đồng thời cung cấp lập luận 1 2 3 4 5
để đề xuất hướng giải quyết có thể thực hiện trong tương lai.
Kỹ năng viết (10)
Đồ án trình bày đúng mẫu quy định với cấu trúc các chương logic

và đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, được đánh số
8 thứ tự và được giải thích hay đề cập đến trong đồ án, có căn lề, dấu 1 2 3 4 5
cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương và kết luận
chương, có liệt kê tài liệu tham khảo và có trích dẫn đúng quy định
Kỹ năng viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập
9
1 2 3 4 5
luận logic và có cơ sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.)
Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn 1 trong 3 trường hợp)
Có bài báo khoa học được đăng hoặc chấp nhận đăng/đạt giải
SVNC khoa học giải 3 cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học
10a
5
(quốc tế/trong nước) từ giải 3 trở lên/ Có đăng ký bằng phát minh
sáng chế
Được báo cáo tại hội đồng cấp Viện trong hội nghị sinh viên
nghiên cứu khoa học nhưng khơng đạt giải từ giải 3 trở lên/Đạt
10b
2
giải khuyến khích trong các kỳ thi quốc gia và quốc tế khác về
chun ngành như TI contest.
10c Khơng có thành tích về nghiên cứu khoa học
0
Điểm tổng
/50
Điểm tổng quy đổi về thang 10

2

3. Nhận xét thêm của Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét về thái độ và tinh thần
làm việc của sinh viên)
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
......................................
Ngày: / 01 / 2017
Người nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)

3


Đánh giá quyển đồ án tốt nghiệp
(Dùng cho cán bộ phản biện)
Giảng viên đánh giá:......................................................
Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Duy Thịnh
MSSV:
20149575
Tên đồ án: Thiết kế hệ thống điểm danh hỗ trợ quản lý sinh viên sử dụng công nghệ RFID
Chọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới đây:
Rất kém (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5)
Có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành (20)
Nêu rõ tính cấp thiết và quan trọng của đề tài, các vấn đề và các giả
1 thuyết (bao gồm mục đích và tính phù hợp) cũng như phạm vi ứng
1 2 3 4 5
dụng của đồ án
2 Cập nhật kết quả nghiên cứu gần đây nhất (trong nước/quốc tế)

1 2 3 4 5
3 Nêu rõ và chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải quyết vấn đề
1 2 3 4 5
Có kết quả mơ phỏng/thưc nghiệm và trình bày rõ ràng kết quả đạt
4
1 2 3 4 5
được
Có khả năng phân tích và đánh giá kết quả (15)
Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu và phương pháp thực
5
1 2 3 4 5
hiện dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết một cách có hệ thống
Kết quả được trình bày một cách logic và dễ hiểu, tất cả kết quả đều
6
1 2 3 4 5
được phân tích và đánh giá thỏa đáng.
Trong phần kết luận, tác giả chỉ rõ sự khác biệt (nếu có) giữa kết
7 quả đạt được và mục tiêu ban đầu đề ra đồng thời cung cấp lập luận 1 2 3 4 5
để đề xuất hướng giải quyết có thể thực hiện trong tương lai.
Kỹ năng viết (10)
Đồ án trình bày đúng mẫu quy định với cấu trúc các chương logic
và đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, được đánh số
8 thứ tự và được giải thích hay đề cập đến trong đồ án, có căn lề, dấu 1 2 3 4 5
cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương và kết luận
chương, có liệt kê tài liệu tham khảo và có trích dẫn đúng quy định
Kỹ năng viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập
9
1 2 3 4 5
luận logic và có cơ sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.)
Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn 1 trong 3 trường hợp)

Có bài báo khoa học được đăng hoặc chấp nhận đăng/đạt giải
SVNC khoa học giải 3 cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học
10a
5
(quốc tế/trong nước) từ giải 3 trở lên/ Có đăng ký bằng phát minh
sáng chế
Được báo cáo tại hội đồng cấp Viện trong hội nghị sinh viên
nghiên cứu khoa học nhưng khơng đạt giải từ giải 3 trở lên/Đạt
10b
2
giải khuyến khích trong các kỳ thi quốc gia và quốc tế khác về
chun ngành như TI contest.
10c Khơng có thành tích về nghiên cứu khoa học
0
Điểm tổng
/50
Điểm tổng quy đổi về thang 10

4


3. Nhận xét thêm của Thầy/Cô
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
......................................
Ngày: / 01 / 2017
Người nhận xét

(Ký và ghi rõ họ tên)

5


LỜI NĨI ĐẦU
Hiện nay, các cơng nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vơ tuyến đang phát
triển một cách mạnh mẽ. Trong các trường đại học, hiện mỗi sinh viên đều được
trang bị thẻ cá nhân. Thẻ này thường có mã vạch (barcode) và tích hợp cả từ. Gần
đây đã có nhiều phần mềm và ứng dụng di động cho phép nhận dạng barcode mà
không cần phải trang bị đầu đọc thẻ. Song với nhiều trường hợp thẻ xuất hiện bong
tróc, trầy xước hay mờ do thời gian sử dụng dài, thì các máy hoặc thiết bị di động
khơng thể nhận dạng được. Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) –
công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vơ tuyến khơng phải là một cơng nghệ
mới. Trên thế giới, nó được dùng trong rất nhiều lĩnh vực, có thể kể vài ứng dụng
như quản lý sách thư viện, quản lý đồ trong siêu thị, quản lý động vật trong khu bảo
tồn,…
Hoạt động ngoại khóa giữ một vị trí quan trọng trong đời sống sinh viên.
Đây cũng là môi trường để sinh viên trau dồi kỹ năng mềm và hoàn thiện bản thân
hơn ngoài việc học trên lớp. Tuy nhiên, hàng năm số lượng các hoạt động diễn ra
lớn, quy mô, lượng người tham gia cũng như địa điểm tổ chức các hoạt động là
khác nhau. Do vậy việc quản lý thủ cơng khơng đáp ứng được. Thêm vào đó, bản
thân mỗi sinh viên đều có nhu cầu theo dõi sự rèn luyện, tham gia các hoạt động,
mức độ phấn đấu của mình trong quá trình hoạt động xã hội tại trường. Sau khi ra
trường, chính hoạt động xã hội sẽ minh chứng phần nào năng lực, kỹ năng xã hội
của một sinh viên tốt nghiệp khi dự tuyển xin việc làm. Tuy nhiên công tác quản lý
thông tin sinh viên tham gia hoạt động ngoại khóa hiện gặp nhiều khó khăn và rất
phức tạp. Qua quá trình nghiên cứu, em đã tìm hiểu và hiện chưa thấy bất kỳ một
ứng dụng nào sử dụng công nghệ RFID vào hệ thống điểm danh, quản lý sinh viên.
Từ vấn đề nêu trên, em đã quyết định lựa chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống

điểm danh hỗ trợ quản lý sinh viên sử dụng công nghệ RFID”. Đề tài này sẽ tập
trung vào việc nghiên cứu và thiết kế một hệ thống điểm danh nhằm thu thập thông
tin của sinh viên khi tham gia các hoạt động ngoại khóa, từ đó có thể đưa ra được
các đánh giá chính xác về mức độ tích cực, chuyên cần. Cụ thể đề tài sẽ giải quyết
các vấn đề như:

6


 Nghiên cứu về các công nghệ nhận dạng, so sánh các cơng nghệ điểm danh
trên một số tiêu chí nhất định
 Thiết kế mạch phần cứng đọc dữ liệu từ thẻ RFID
 Chuẩn hóa, đóng gói dữ liệu nhận được nhằm phục vụ cho quá trình truyền
nhận
 Thiết kế phần mềm đọc, ghi dữ liệu lên thẻ; có khả năng lưu trữ dữ liệu dưới
dạng file excel và gửi mail đến địa chỉ được yêu cầu
Mặc dù đã cố gắng và nỗ lực hết sức nhưng chắc chắn đồ án của em vẫn cịn
nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến và đánh giá của các
thầy cô và những người quan tâm đến đề tài của chúng em, để đồ án được hoàn
thiện hơn nữa. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của TS.
Đặng Quang Hiếu đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Em cũng xin cảm ơn thầy
Phạm Mạnh Hùng đã định hướng, giúp đỡ em trong q trình thực hiện để hồn
thành đề tài này.
Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2017
Sinh viên
Nguyễn Duy Thịnh

7

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Điểm danh là hoạt động diễn ra thường xuyên nhằm đánh giá được tính tích
cực của một sinh viên khi tham gia các hoạt động ngoại khóa. Hiện nay, phương
pháp điểm danh chủ yếu vẫn là sử dụng các phiếu điểm danh trên giấy song nhược
điểm đó là khả năng lưu trữ, xử lý và tổng hợp thông tin. Mục tiêu của đề tài này là
nghiên cứu giải pháp thiết kế một hệ thống điểm danh nhỏ gọn, chi phí thấp, có khả
năng kết nối được với nhiều thiết bị như điện thoại, máy tính... Hệ thống gồm phần
cứng là mạch thu nhận dữ liệu từ thẻ RFID và phần mềm hiển thị trên điện thoại sử
dụng kết nối Bluetooth. Phần cứng đảm bảo việc đọc dữ liệu ổn định, tối ưu về năng
lượng tiêu thụ, kích thước nhỏ gọn, dễ dàng kết nối. Phần mềm thu nhận dữ liệu thẻ
RFID từ mạch phần cứng có nhiệm vụ xử lý, phân tách và lưu trữ file dữ liệu dưới
dạng excel phục vụ cho việc gửi mail đến các địa chỉ theo yêu cầu.
ABSTRACT
Making a roll call is conducted regularly to evaluate the activeness of each
student in the extracurricular activities. Nowadays, the common technique of
making a roll call primarily is to use cards or papers, however there are several
drawbacks such as storage capability, processing and synthesizing information. The
ultimate goal of this study is to create a efficient roll call system with low cost and
capability of connecting to various devices such as smartphones, computers… The
system includes the hardware which is a data acquisition circuit from RFID card
and the software displayed on the smartphone using Bluetooth connection. The
hardware shall assure the stability of reading data, optimize the energy utilization,
be portable and be easy to connect. The software shall receive RFID card data from
the circuit which is in charge of processing, analyzing and archieving data files as
excel file serving for sending email to requested addresses.

MỤC LỤC

8

LỜI NĨI ĐẦU.........................................................................................................6
TĨM TẮT ĐỒ ÁN..................................................................................................8
MỤC LỤC................................................................................................................ 9
DANH SÁCH HÌNH VẼ.......................................................................................11
DANH SÁCH BẢNG BIỂU..................................................................................13
MỞ ĐẦU................................................................................................................14
1.1 Đặt vấn đề.....................................................................................................14
1.2 Mục đích đề tài..............................................................................................15
1.3 Hướng phát triển đề tài.................................................................................15
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.....................................................................17
2.1 Một số công nghệ nhận dạng.........................................................................17
2.1.1 Công nghệ nhận dạng vân tay..................................................................17
2.1.2 Công nghệ nhận dạng mã vạch................................................................21
2.1.3 Công nghệ nhận dạng RFID....................................................................25
2.1.4 So sánh giữa các công nghệ nhận dạng...................................................30
2.2 Hệ thống nhận dạng RFID............................................................................31
2.2.1 Cấu trúc hệ thống RFID..........................................................................31
2.2.2 Các loại thẻ RFID....................................................................................34
2.2.4 Thẻ MIFARE Classic..............................................................................35
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG.........................................41
3.1 Tổng quan về hệ thống điểm danh.................................................................41
3.2 Sơ đồ khối tổng quan – Yêu cầu thiết kế........................................................41
3.2.1 Sơ đồ khối tổng quan...............................................................................41
3.2.2 Yêu cầu thiết kế.......................................................................................42
3.3 Phương án thiết kế.........................................................................................43
3.3.1 Lựa chọn thẻ dùng trong hệ thống...........................................................43
3.3.2 Kết nối ngoài...........................................................................................44
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠCH PHẦN CỨNG................................................48
4.1 Sơ đồ khối hệ thống.......................................................................................48

4.2 Tính tốn thiết kế các khối.............................................................................49
4.2.1 Khối nguồn cung cấp...............................................................................49
4.2.2 Khối đầu đọc thẻ RFID...........................................................................50
4.2.3 Thẻ RFID................................................................................................51
4.2.4 Khối MCU...............................................................................................52
4.2.5 Khối kết nối.............................................................................................53
4.2.6 Mạch nguyên lý phần cứng hoàn thiện....................................................55
9


4.2.7 Thông số hệ thống và linh kiện sử dụng..................................................57
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ PHẦN MỀM...............................................................59
5.1 Tổng quan về lập trình Android.....................................................................59
5.1.1 Giới thiệu về Android..............................................................................59
5.1.2 Kiến trúc Android....................................................................................59
5.1.3 Môi trường lập trình Android..................................................................61
5.1.4 Các thành phần cơ bản của mơ ̣t project Android trên Eclipse.................63
5.2 Tổng quan thiết kế.........................................................................................64
5.2.1 Các yêu cầu chức năng............................................................................64
5.2.2 Các yêu cầu phi chức năng......................................................................64
5.2.3 Sơ đồ khối phần mềm..............................................................................64
5.3 Phân tích, thiết kế chương trình....................................................................65
5.3.1 Khối Bluetooth........................................................................................65
5.3.2 Khối quản lý Fragment............................................................................67
5.3.4 Khối quản lý cơ sở dữ liệu......................................................................69
5.4 Kết quả..........................................................................................................71
KẾT LUẬN............................................................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................74

10

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Điểm danh sinh viên bằng cơng nghệ RFID.......................................14
Hình 2.1: Một số hình ảnh về các loại cơng nghệ sinh trắc học [4]....................17
Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ thống nhận dạng vân tay [4].........................................19
Hình 2.4: Module nhận dạng vân tay R305 [6]...................................................20
Hình 2.5: Một thiết bị nhận dạng vân tay kết hợp với khóa số thơng thường [8]
................................................................................................................................. 21
Hình 2.6: Hình ảnh về một số loại mã vạch [10].................................................22
Hình 2.7: Quá trình đọc mã vạch [11]..................................................................23
Hình 2.8: Một số đầu đọc mã vạch từ tổng công ty Intermec [11].....................24
Hình 2.9: Mơ hình hệ thống ứng dụng thực tế sử dụng cơng nghệ RFID [14]..26
Hình 2.10: Hình ảnh mơ tả ngun lý hoạt động của RFID [15].......................27
Hình 2.11: Cấu tạo cơ bản của một thẻ chip RFID phổ biến [16]......................27
Hình 2.12: Một bộ sản phẩm khóa chống trộm ứng dụng cơng nghệ RFID [17]
................................................................................................................................. 28
Hình 2.13: Một số module RFID phổ biến trên thị trường Việt Nam [18]........28
Hình 2.14: Một kit phát triển các ứng dụng RFID do hãng ST sản xuất [19]...29
Hình 2.15: Minh họa cho các dải tần số mà hệ thống RFID hoạt động [22].....32
Hình 2.16: Sơ đồ khối cấu trúc của thẻ MIFARE Classic [1].............................36
Hình 2.17: Tổ chức bộ nhớ EEPROM của thẻ MF1ICS50 [1]...........................37
Hình 2.18: Lưu đồ thuật tốn truy xuất thẻ RFID [1][2]...................................38
Hình 2.19: Cấu trúc khung dữ liệu của 1 sector trailer [1][2]............................39
Hình 2.20: Một ví dụ về việc đọc thơng tin trên thẻ RFID (sector 0) [3]...........40
Hình 3.1 Sơ đồ khối các thành phần cơ bản của hệ thống điểm danh...............42
Hình 3.2 Hình ảnh một số module Bluetooth [29]...............................................45
Hình 3.3 Các dòng module WiFi ESP8266 [30]...................................................45

11

Hình 4.1 Sơ đồ khối mạch phần cứng..................................................................48
Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn +3.3V......................................................49
Hình 4.3 Sơ đồ chân module RFID RC522 [24]..................................................50
Hình 4.4 Một số loại thẻ RFID 13.56MHz thơng dụng.......................................51
Hình 4.5 Sơ đồ ngun lý của khối MCU.............................................................53
Hình 4.6. Sơ đồ nguyên lý khối kết nối................................................................55
Hình 4.7 Sơ đồ ngun lý mạch phần cứng hồn thiện.......................................56
Hình 4.8 Hình ảnh 3D của mạch phần cứng sau thiết kế...................................57
Hình 5.1: Kiến trúc Android [31].........................................................................60
Hình 5.2: Sơ đồ khối phần mềm thiết kế.............................................................65
Hình 5.3: Giao diện kết nối Bluetooth của phần mềm với thiết bị phần cứng. .67
Hình 5.4: Giao diện phần mềm bao gồm các tab chức năng chính....................68
Hình 5.5: Giao diện phần mềm khi đọc, ghi dữ liệu và tiến hành lưu trữ.........70
Hình 5.6: Giao diện tiến hành lưu trữ file dữ liệu...............................................70
Hình 5.7: Giao diện phần mềm máy tính khi phần cứng kết nối WiFi.............71
Hình 5.8: Kết quả khi điểm danh với phần mềm trên máy tính........................72
Hình 5.9: File Excel được trích xuất sau q trình điểm danh hoàn tất...........72

12


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Bảng so sánh giữa các công nghệ nhận dạng.......................................30
Bảng 2.2 Một số mẫu key A mặc định của nhà sản xuất [3]...............................39
Bảng 3.1 Một số loại thẻ RFID tần số HF 13.56MHz..........................................43
Bảng 3.2 Bảng so sánh các IC giao tiếp chuẩn USB-UART...............................46
Bảng 3.3 Thông số mong muốn của hệ thống......................................................47
Bảng 4.1 Thông số mạch nguồn +3.3V.................................................................49

Bảng 4.2 Một số thông số cơ bản của module RFID RC522 [1].........................50
Bảng 4.3 Thông số của thẻ RFID MIFARE Classic [2]......................................52
Bảng 4.4 Thơng số của khối kết nối có dây [26]..................................................54
Bảng 4.5 Thông số của khối kết nối không dây [27][28].....................................54
Bảng 4.6 Danh sách các linh kiện chính được sử dụng.......................................57
Bảng 4.7 Thông số kỹ thuật của mạch phần cứng...............................................58
Bảng 5.1 Một số hằng để hỗ trợ các tác vụ khác nhau của Bluetooth [35]........66
Bảng 5.2 Một số phương thức khác [35]..............................................................66
Bảng 5.3 Bảng phân loại Fragment [36]..............................................................68

13


MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Viê ̣c theo dõi tần suất tham gia các hoạt đô ̣ng ngoại khóa hàng năm của sinh
viên chủ yếu dựa trên viê ̣c điểm danh trùn thớng, dựa trên đó tổ chức Đồn sẽ ghi
nhận các hoạt động đạt quy định để đánh giá mức độ rèn luyện qua các năm, từ đó
có các khen thưởng hay phê bình hợp lý. Sau khi ra trường, chính hoạt động xã hội
sẽ minh chứng năng lực, kỹ năng xã hội của một sinh viên tốt nghiệp khi dự tuyển
xin việc làm. Mỗi sinh viên đều có nhu cầu theo dõi sự rèn luyện, tham gia các hoạt
động, mức độ phấn đấu của mình trong quá trình học tập tại trường.
Tuy nhiên thực tế số lượng hoạt động ngoại khóa diễn ra nhiều, quy mơ hoạt
động đa dạng, số lượng sinh viên tham gia khác nhau dẫn tới việc quản lý phức tạp
theo các cách truyền thống. Do đó dẫn đến tình trạng khơng đáp ứng được u cầu,
thông tin lưu trữ không đầy đủ, xác nhận thông tin tốn nhiều thời gian, khơng có sự
so sánh, đánh giá mức độ tham gia; thông tin dễ mất mát.
Với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật hiện đại, người ta đã cho ra
đời ngày càng nhiều các hệ thống điểm danh có thể xác định chính xác, nhanh
chóng thơng tin của chủ thể sử dụng. Điều này làm giảm một cách đáng kể thời gian

quản lý cũng như nhân sự so với các cách thông thường.

14


Hình 1.1: Điểm danh sinh viên bằng cơng nghệ RFID
Tuy nhiên ở Việt Nam, việc tự nghiên cứu, chế tạo ra một hệ thống nhận
dạng để điểm danh còn khá ít, chưa được công bố rộng rãi. Hầu như các thiết bị
nhận dạng hay điểm danh vẫn phải nhập từ nước ngoài về. Điều này dẫn tới một số
bất cập như:
-

Giá thành cao, phụ thuộc nhiều vào yếu tố công nghệ.

-

Phần cứng thiết bị không tự làm chủ được dẫn đến khó khăn khi muốn thay
đổi theo u cầu.
Vì thế, với nhu cầu quản lý thông tin tham gia các hoạt động ngoại khóa của

sinh viên, cần có một hệ thống bao gồm cả phần cứng và phần mềm để hỗ trợ trong
q trình quản lý thơng tin tham gia các hoạt đô ̣ng ngoại khóa của sinh viên, từ đó
đưa ra được đánh giá chính xác hơn.
1.2 Mục đích đề tài
Với vấn đề nêu trên, từ việc tìm hiểu đặc trưng của các loại công nghệ khác
nhau cũng như tham khảo các hê ̣ thống sẵn có hiê ̣n tại, em đã lên ý tưởng cho viêc̣
thiết kế mô ̣t hê ̣ thống bao gồm phần cứng và phần mềm đi kèm để dễ dàng quản lý,
thao tác mọi lúc mọi nơi.
Mô ̣t thiết bị nhỏ gọn kết hợp cùng với phần mềm trên điê ̣n thoại hoă ̣c máy
tính đi kèm sẽ tăng cường hiê ̣u suất quản lý thông tin. Từ nhu cầu thực tế đó, em đã

lựa chọn đồ án tốt nghiệp là: “Thiết kế hệ thống điểm danh hỗ trợ quản lý sinh
viên sử dụng công nghệ RFID”. Hệ thống bao gồm phần cứng hỗ trợ đọc, ghi
thơng tin sinh viên từ các thẻ có sẵn dựa trên công nghê ̣ RFID và phần mềm thu
nhận hiển thị trên điện thoại hoặc máy tính, có khả năng lưu trữ dưới dạng file excel
và gửi mail.
1.3 Hướng phát triển đề tài
Tiếp tục xây dựng, hoàn thiện phần cứng cũng như phần mềm giúp hỗ trợ
cho việc giám sát, quản lý thông tin sinh viên một cách thường xuyên để từ đó đưa
ra cho người sử dụng các quyết định điều chỉnh cho phù hợp tới từng sinh viên.
Trong thời gian tới, hướng phát triển của đề tài sẽ là mở rộng thiết kế để kết hợp
được với các phần mềm, ứng dụng hay các giải pháp khác như:
15


 Phần mềm nhận và xử lý dữ liệu đọc được từ thẻ RFID trên máy tính
 Phần mềm quản lý và hiển thị dữ liệu (bao gồm webserver và smartphoneapps)
 Phát triển giải pháp truyền thơng an tồn cho thiết bị
 Phát triển chức năng truyền thông qua mạng 3G
 Phát triển phần cứng, phần mềm để có thể tích hợp thêm các cơng nghệ nhận
dạng để điểm danh khác như vân tay, điểm danh trên Smartphone…

16


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Các công nghệ nhận dạng được sử dụng hiện nay có rất nhiều, nổi bật trong
đó là cơng nghệ nhận dạng vân tay, cơng nghệ nhận dạng mã vạch và đặc biệt là
công nghệ nhận dạng RFID được lựa chọn sử dụng trong đề tài này. Chính bởi vậy,
chương 1 của đề tài này tổng hợp các lý thuyết cơ bản, tổng quan, ứng dụng về các
công nghệ nhận dạng trên.

2.1 Một số công nghệ nhận dạng
2.1.1 Công nghệ nhận dạng vân tay
a. Công nghệ sinh trắc học
Công nghệ sinh trắc học (Biometric) là một cơng nghệ sử dụng những thuộc
tính vật lý hoặc các mẫu hành vi, các đặc điểm sinh học đặc trưng như dấu vân tay,
mẫu mống mắt, giọng nói, khn mặt, dáng đi... để nhận diện con người. Sinh trắc
học là một công cụ kiểm tra cá nhân hữu hiệu chưa từng có trong lịch sử [4].

Hình 2.1: Một số hình ảnh về các loại công nghệ sinh trắc học [4]
Công nghệ sinh trắc học được áp dụng phổ biến và lâu đời nhất là công nghệ
nhận dạng vân tay. Dấu vân tay là một đặc điểm quan trọng để phân biệt giữa người

17


này và người khác. Sự phát triển của công nghệ thơng tin có thể giúp thu nhận và
ghi nhớ được hàng triệu vân tay dưới dạng số hoá. Kỹ thuật này được đánh giá sẽ là
chìa khố của một cuộc cách mạng cơng nghệ mới, khi những thiết bị có khả năng
nhận dạng vân tay để bảo vệ dữ liệu được ứng dụng ngày càng nhiều [4].
Khai thác tính độc nhất về cấu tạo hình dạng vân tay của mỗi người, các nhà
sinh trắc học sẽ biến nó thành chiếc chìa khố riêng mà chỉ người dùng đó mới có
thể sử dụng, giúp tránh được nhiều phiền toái trong cuộc sống như bị trộm cắp, lạm
dụng hoặc giả mạo các loại giấy tờ tuỳ thân, thẻ ngân hàng, hộ chiếu... đảm bảo an
ninh và bảo mật [5].
Hệ thống sinh trắc học sẽ ghi nhận mẫu vân tay của người dùng và lưu trữ tất
cả những dữ liệu đặc biệt này thành một mẫu nhận diện được số hố tồn phần. Có
hai phương pháp để lấy dấu vân tay [4]:
 Phương pháp 1 (cổ điển) là sao chép lại hình dạng vân tay (như lăn tay, hay
chạm vào một vật gì đó) thơng qua máy qt ghi nhận và xử lý. Tuy nhiên,
phương pháp này bị vơ hiệu hố trong trường hợp kẻ gian dùng một bao tay

cao su giả mạo dấu vân tay [4].
 Phương pháp 2 được xem là đọc dịng điện dưới ngón tay thơng qua hệ thống
khuyếch đại xung điện, rồi chuyển thành vân tay. Cách này giúp giảm thiểu
khả năng giả mạo vân tay, nhưng lại địi hỏi trình độ cơng nghệ cao và chi
phí sử dụng lớn hơn nhiều so với phương pháp cổ điển. Đây cũng chính là
cách những thiết bị kỹ thuật số như điện thoại, máy tính xách tay, ổ cứng
USB sử dụng để làm cổng mã hoá bảo vệ dữ liệu [4].
Ngày nay việc ứng dụng công nghệ sinh trắc học về nhận dạng vân tay được
sử dụng ngày càng nhiều vì nó đáp ứng u cầu bảo vệ dữ liệu, đảm bảo an ninh an
tồn với độ chính xác cao.
b. Nguyên tắc hoạt động
Nguyên tắc hoạt động của công nghệ nhận dạng vân tay: Khi đặt ngón tay
lên trên một thiết bị nhận dạng dấu vân tay, ngay lập tức thiết bị này sẽ qt hình
ảnh ngón tay đó và đối chiếu các đặc điểm của ngón tay đó với dữ liệu đã được lưu
trữ trong hệ thống. Quá trình xử lý dữ liệu sẽ được thiết bị chuyển sang các dữ liệu

18


số và ra thơng báo rằng dấu vân tay đó là hợp lệ hay không hợp lệ để cho phép hệ
thống thực hiện các chức năng tiếp theo [4].
Để khớp 2 dấu vân tay, hệ thống khơng cần tìm tồn bộ tất cả các điểm nối
của cả 2 dấu vân tay, mà chỉ cần tìm một số lượng đủ lớn các điểm chung như vậy.
Con số này còn tùy thuộc vào từng chương trình quét, số lượng điểm càng nhiều thì
độ tin cậy càng cao [4].
Người dùng

Cảm biến

Cơ sở dữ liệu

Vân tay
đầu vào

Bộ trích xuất đặc trưng

Đối chiếu

Đặc trưng được
trích xuất

Nhận dạng người dùng

Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ thống nhận dạng vân tay [4]
Hiện các nghiên cứu về xử lý ảnh nhận dạng vân tay trên phần mềm hay các
thiết bị nhận dạng vân tay trên thị trường thì đã có khá nhiều, tuy nhiên các nghiên
cứu về module phần cứng phục vụ cho các mục đích khác nhau thì lại chưa có nhiều
và hầu hết là chưa được công bố rộng rãi. Rất may mắn, ở thị trường Việt Nam hiện
đã có một số module phần cứng có thể hỗ trợ chúng ta nghiên cứu nhiều hơn về loại
công nghệ nhận dạng này.

19


Hình 2.4: Module nhận dạng vân tay R305 [6]
Module nhận dạng vân tay R305 được thiết kế ra với mục đích hướng tới thị
trường nghiên cứu và phát triển phần cứng cũng như phần mềm; do đó nó có rất
nhiều ưu điểm về giao diện phần cứng (UART(TTL logic level), USB 1.1), tài
nguyên hệ thống (cách giao tiếp, thu thập dữ liệu; thiết lập thơng tin)… Chính bởi
các ưu điểm đó mà hiện nay module R305 được ưa chuộng sử dụng hơn cả, người

dùng có thể thoải mái phát triển các ứng dụng liên quan tới nhận dạng, điểm danh
trên cả phần cứng lẫn phần mềm nhằm đáp ứng nhu cầu khác nhau.
c. Ứng dụng
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin, công nghệ
sinh trắc học ngày càng được nghiên cứu mở rộng và phát triên lên tầm cao mới đáp
ứng được các yêu cầu ngày càng cao về bảo mật, an toàn dữ liệu mà các phương
pháp thông thường khác không thể thực hiện được. Công nghệ sinh trắc học được
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như [7]:
 Hệ thống điều khiển truy cập: Là hệ thống xác thực cho phép truy cập tới các
khu vực hoặc nguồn tài nguyên (tài khoản ngân hàng, máy tính và mạng máy
tính, website, cửa ra vào...)
 Hộ chiếu điện tử
 Quản lý công văn, hợp đồng
 Quản lý khách hàng

20


 An ninh giám sát siêu thị, cửa hàng, tiệm vàng, tòa nhà cao tầng (hệ thống
camera giám sát mặt người)
 An ninh quốc phòng (hệ thống chống khủng bố sử dụng camera giám sát mặt
người), quản lý nhập cảnh, hải quan (nhận dạng mắt - mống mắt)…
 Quản lý học sinh, sinh viên trong trường học
 Thanh toán ngân hàng, ATM…
Tuy nhiên, dù có ưu việt đến đâu thì máy qt vân tay cũng khơng hồn hảo
và thực tế vẫn có những nhược điểm nhất định như máy quét quang thường không
phân biệt được tấm ảnh dấu vân tay với một dấu vân tay thực, còn máy quét điện
dung thì nhiều khi bị lừa bởi ngón tay giả tạo ra bởi khn đúc [4].

Hình 2.5: Một thiết bị nhận dạng vân tay kết hợp với khóa số thơng thường [8]

Vì thế để nâng cao hiệu quả của hệ thống an ninh, tốt nhất là kết hợp việc
phân tích sinh trắc học với các phương pháp nhận diện thông thường như password
(hay thẻ tín dụng và mã PIN).
2.1.2 Cơng nghệ nhận dạng mã vạch
a. Lịch sử hình thành và phát triển
Để thuận lợi và nâng cao hiệu quả trong bán và quản lý sản phẩm, nhà sản
xuất thường in trên hàng hoá một loại mã hiệu đặc biệt gọi là mã số mã vạch. Mã số

21


mã vạch là một trong những công nghệ nhận dạng và thu thập dữ liệu tự động dựa
trên nguyên tắc: đặt cho đối tượng cần quản lý một dãy số (hoặc dãy chữ và số), sau
đó thể hiện dưới dạng mã vạch để máy quét có thể đọc được. Trong quản lý hàng
hóa người ta gọi dãy số và dãy vạch đó là mã số mã vạch của hàng hóa [9].

Hình 2.6: Hình ảnh về một số loại mã vạch [10]
Mã vạch là một sắp xếp có hệ thống những ký hiệu in tượng trưng cho thông
tin nguyên văn, các ký hiệu in thơng thường gồm có các vạch kẻ dọc, những khoảng
trắng, những hình vng và những dấu chấm. 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 dụng rộng rãi trong đa ngành kinh tế và trên toàn thế giới.
b. Các loại mã vạch và phương thức đọc mã vạch
 Các loại mã vạch:
Mã số mã vạch gồm nhiều chủng loại khác nhau. Tùy theo dung lượng thông tin,
dạng thông tin được mã hóa cũng như mục đích sử dụng mà người ta chia ra làm
nhiều loại, trong đó có các dạng thông dụng trên thị trường mà ta thấy gồm: UPC,
EAN, Code 39, Interleaved 2 of 5, Codabar và Code 128… Ngoài ra, trong một số
loại mã vạch người ta còn phát triển làm nhiều version khác nhau với mục đích sử
dụng khác nhau, ví dụ như UPC có các version UPC-A, UPC-B, UPC-C, UPC-D và

22


UPC-E; EAN có các version EAN-8, EAN-13, EAN-14; Code 128 gồm Code 128
Auto, Code 128-A, Code 128-B, Code 128-C [11].
 Phương thức đọc mã vạch :
Tùy theo công nghệ quét (quét mã vạch 1D, 2D, 3D) hay chức năng sử dụng
(dùng trong bán lẻ, kho bãi,cơng nghiệp…) mà người ta có thể phân chia máy quét
mã vạch thành các loại khác nhau.
Thiết bị đọc mã vạch còn được gọi là máy quét đầu đọc mã vạch. Một đầu đọc
mã vạch sử dụng một chùm ánh sáng để chiếu lên mã vạch, thường không liên quan
tới việc quét thông thường như ta vẫn biết. Tuy nhiên, trong quá trình đọc, các tia
ánh sáng không thể di chuyển ra khỏi vùng mã vạch. Vì vậy, sự gia tăng chiều dài
mã vạch cũng đồng nghĩa với việc tăng chiều cao máy quét để phù hợp với độ lệch
lớn hơn của chùm ánh sáng bên ngồi khu vực mã vạch trong q trình qt mã
vạch. Trong quá trình quét, đầu đọc sẽ đo lường được cường độ của ánh sáng phản
xạ tại vùng đen và trắng (ví dụ: các thanh dọc) của mã vạch. Một thanh tối hấp thụ
ánh sáng, và khoảng trắng phản chiếu ánh sáng. Một thiết bị điện tử được gọi là một
photodiode hoặc photocell sẽ chuyển ánh sáng đó thành cường độ dịng điện (hoặc
tín hiệu analog). Những mạch điện sau đó sẽ giải mã tín hiệu dịng điện sinh ra này
thành dữ liệu số, dữ liệu này chính là dữ liệu mã hóa lúc đầu bởi mã vạch. Các dữ
liệu số đại diện cho các ký tự ASCII [11]. Hình dưới đây mơ tả q trình đọc mã
vạch.
Hướng qt
Mã vạch
Mã vạch được quét
bởi người dùng
Tín hiệu tương tự
biến đổi thành tín

hiệu số

Chùm
ánh sáng

Đầu ra được mã hóa
để thu được mã
vạch

Hình 2.7: Quá trình đọc mã vạch [11]
c. Các giải pháp đọc mã vạch
Hiện có 4 loại đầu đọc mã vạch thơng dụng hiện nay, đó là đầu đọc dạng bút,
đầu đọc laser, đầu đọc loại thiết bị nạp tĩnh điện và đầu đọc camera.

23


Hình 2.8: Một số đầu đọc mã vạch từ tổng cơng ty Intermec [11]
Ngồi các loại đầu đọc mã vạch được sản xuất thành phẩm như trên, có một
số loại đầu đọc mã vạch được sản xuất dưới dạng module nhằm mục đích nghiên
cứu, phát triển các ứng dụng có liên quan tới mã vạch. Với các module như vậy thì
người dùng hồn tồn có thể làm chủ được phần nào công nghệ đọc mã vạch mà
không phụ thuộc vào các sản phẩm có sẵn trên thị trường, đây là điều chúng ta
hướng đến.
Các module đó đều có khả năng giao tiếp với máy tính thơng qua các chuẩn
giao tiếp thơng thường như PS2, RS232, USB. Do đó người dùng có thể xây dựng
các ứng dụng liên quan tới mã vạch khi tích hợp thêm module này. Tuy nhiên một
trở ngại đó là các module này hiện trên thị trường Việt Nam còn khá khan hiếm,
chủ yếu phải nhập từ nước ngồi nên gây khó khăn trong q trình nghiên cứu.
d. Ứng dụng

Mã vạch cung cấp nhiều tiện ích cho các doanh nghiệp, công ty, cửa hàng
trong bán hàng. Một trong những tiện ích đó là những mã vạch này có thể giúp tiết
kiệm được nhiều thời gian trong quá trình sắp xếp và thanh tốn cho khách hàng.
Chúng ta có thể sử dụng nhãn hàng như những miếng nhãn dính, cho phép đính mã
vạch lên hàng hóa của mình. Ứng dụng công nghệ mã vạch vào hoạt động quản lý
kho giúp chúng ta [12]:
24