Đồ án Quản lý vật nuôi bằng hệ thống nhúng và RFID (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Quản lý vật nuôi bằng hệ thống nhúng và RFID (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ÐIỆN – ÐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG VÀ RFID GVHD: THS. NGUYỄN VĂN NGA SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU MSSV: 10101043 SVTH: VŨ ĐỨC DUY MSSV: 10101023 SKL003132 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG VÀ RFID GVHD: ThS. Nguyễn Văn Nga SVTH: Trần Trung Hiếu Vũ Đức Duy LỚP: 101012B Tp. Hồ Chí Minh - 07/2014
3. PHẦN I
4. TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Tp. HCM, Ngày tháng năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Trung Hiếu MSSV: 10101043 Vũ Đức Duy MSSV: 10101023 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 01 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2010 Lớp: 101012B I. TÊN ĐỀ TÀI: „„QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG VÀ RFID”. II. NHIỆM VỤ 1. Các yêu cầu thực hiện, thông số của đề tài: - Nghiên cứu kit vi điều khiển ARM STM32F103VET6, biết cách giao tiếp với các ngoại vi như: LED, phím nhấn, màn hình TFT 3.2 inch, thẻ nhớ SD Biết cách giao tiếp máy tính. - Nghiên cứu module RDM 880, thẻ Tag RFID, nguyên lý đọc ghi dữ liệu bằng công nghệ sóng RFID cũng như giao tiếp với kit vi điều khiển ARM STM32F103VET6. 2. Các vấn đề tồn tại của ĐATN có liên quan đã thực hiện ở các khóa trƣớc: 3. ĐATN giải quyết đƣợc vấn đề gì, tính mới, tính cải tiến, tính tối ƣu: - Nghiên cứu chip ARM STM32F103VET6 thế hệ mới. - Ứng dụng cụ thể vào module RDM 880 để đọc ghi dữ liệu trên thẻ Tag. i
5. - Dùng kit nhúng thay cho vi điều khiển thông thường, do đó giao diện dễ sử dụng, ứng dụng rộng rãi hơn trong thực tế. 4. Kết quả đạt đƣợc của ĐATN sau khi thực hiện: - Đã biết sử dụng kit ARM STM32F103VET6 giao tiếp được với một số ngoại vi, giao tiếp với máy tính, module RDM 880 và điều khiển đọc ghi dữ liệu trên thẻ Tag, - Lưu trữ dữ liệu trên thể nhớ SD Card. - Đồ án thực hiện tương đối hoàn chỉnh. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ths. Nguyễn Văn Nga CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ThS. Nguyễn Văn Nga TS. Nguyễn Thanh Hải ii
6. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn Điện Tử Công Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh, Ngày tháng năm 2014 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Trung Hiếu MSSV: 10101043 Lớp: 101012 Họ tên sinh viên 2: Vũ Đức Duy MSSV: 10101023 Lớp: 101012B Tên đề tài: „„QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG VÀ RFID”. Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD 1 Nghiên cứu phần cứng Kit STM32F103VET6. Viết chương trình điều khiển các ngoại vi đơn giản: 3 LED, nút nhấn, màn hình TFT 3.2 inch. 5 Nghiên cứu thẻ nhớ SD Card, chuẩn truyền SPI Viết chương trình giao tiếp giữa Kit 7 STM32F103VET6 với thẻ nhớ SD Card. Nghiên cứu Module RDM 880, phương thức truyền 9 dữ liệu bằng RFID. Viết chương trình giao tiếp giữa Kit 11 STM32F103VET6 với Module RDM 880. Kết hợp giữa Kit STM32F103VET6, Module RDM 13 880 và thẻ nhớ SD Card. 15 Hoàn thiện đồ án tốt nghiệp. GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) ThS. Nguyễn Văn Nga iii
7. LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại khoa học công nghệ phát triển như vũ bão hiện nay, ngày càng có nhiều công nghệ mới được áp dụng vào thực tiễn. Tại Việt Nam, trong những năm gần đây đã xuất hiện và ứng dụng rộng rãi một công nghệ mới, đó là RFID (Radio Frequency Identification- Nhận dạng tần số sóng vô tuyến). RFID nổi lên tại Việt Nam nhờ có sự hỗ trợ hữu hiệu từ công nghệ số và bán dẫn. Dự báo trong vòng từ 3-5 năm tới, một số lĩnh vực tiềm năng của RFID sẽ xuất hiện như thẻ thông minh (Smart card), chứng minh nhân dân, hộ chiếu điện tử (E-passport), ngành may mặc, lĩnh vực giày dép, đông lạnh, xuất khẩu nông sản, hệ thống giao thông công cộng, quản lý hành lý cho tổng công ty hàng không, chăn nuôi Với những tính năng ưu việt của mình, hiện nay công nghệ RFID đã và đang được triển khai ngày càng nhiều trong các ứng dụng của cuộc sống. Với mục đích tìm hiểu phần nào công nghệ mới này để áp dụng vào lĩnh vực chăn nuôi, nhóm đã thực hiện đồ án “QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG VÀ RFID”. Đề tài này ứng dụng những kiến thức đã được học về vi xử lý, hệ thống nhúng, truyền số liệu để thiết kế một hệ thống sử dụng công nghệ RFID. Mặc dù nhóm thực hiện đề tài đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra và đúng thời hạn nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong quý Thầy/Cô và các bạn sinh viên thông cảm. Nhóm thực hiện đề tài mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý Thầy/Cô và các bạn sinh viên. Xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực hiện đề tài Trần Trung Hiếu Vũ Đức Duy iv
8. LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình làm đồ án, nhóm thực hiện đã nhận được nhiều sự giúp đỡ và động viên từ Thầy Cô giáo và các bạn để đồ án hoàn thành đúng tiến độ và đạt được những yêu cầu đã đề ra ban đầu. Nhóm thực hiện trân trọng gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Thầy NGUYỄN VĂN NGA, người đã có sự định hướng và tận tình hướng dẫn đề tài trong suốt quá trình thực hiện đề tài này. Nhóm thực hiện cũng xin chân thành cảm ơn sự tận tình dạy dỗ và giúp đỡ của và các Thầy Cô trong Khoa Điện-Điện Tử trong hơn bốn năm qua. Cuối cùng, nhóm cũng chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các bạn cùng khoá trong quá trình làm đồ án và trong suốt thời gian học tại Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM. Nhóm thực hiện đề tài Trần Trung Hiếu Vũ Đức Duy v
9. MỤC LỤC PHẦN I: GIỚI THIỆU 2 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỜI MỞ ĐẦU iv LỜI CẢM ƠN v PHẦN II: NỘI DUNG 1 CHƢƠNG I:TỔNG QUAN 1 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 2 1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI. 3 1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 3 1.4. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 3 1.5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4 CHƢƠNG II:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 2.1. CÔNG NGHỆ RFID 6 2.1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID. 6 2.1.2. HỆ THỐNG RFID. 6 2.1.2.1. Các thành phần của một hệ thống RFID 6 2.1.2.2. Yêu cầu hệ thống RFID 13.56 Mhz. 6 2.1.2.3. Thẻ Tag 12 2.1.2.4. Truyền thông giữa thẻ RFID và bộ đọc 14 2.1.2.5. Phạm vi hoạt động. 15 2.2. VI ĐIỀU KHIỂN STM32 15 2.2.1. SƠ LƢỢC VỂ ARM, STM, CORTEX-M3 15 2.2.2. VI ĐIỀU KHIỂN STM 32 16 2.2.2.1. Bộ nhớ và kiến trúc Bus 17 2.2.2.2. GPIO và AFIO 19 2.2.2.3. Ngắt và sự kiện. 19 2.2.2.4. Real Timer Clock (RTC) 20 2.2.2.5. SPI 20 2.2.2.6. USART 21 2.3. HỆ THỐNG PHẦN CỨNG 24 2.3.1. KIT NHÚNG STM32F103VET6 24 2.3.2. MODULE RDM880 VÀ THẺ TAG MIFARE MF1 IC S50 25
10. 2.3.2.1. Module RDM880 25 2.3.2.2. Thẻ MIFARE MF1 IC S50 28 2.3.3. LCD 34 2.3.4. THẺ NHỚ SD 37 2.3.4.1. Giới thiệu chung 37 2.3.4.2. Sơ đồ chân 38 2.3.4.3. Giao tiếp với SD Card bằng SPI 39 CHƢƠNG III:THIẾT KẾ HỆ THỐNG 44 3.1. LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 45 3.2. THIẾT KẾ CHI TIẾT 46 3.2.1. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 46 3.2.2. PHÂN TÍCH CÁC KHỐI 46 3.2.2.1. Khối điều khiển trung tâm 46 3.2.2.2. Khối đọc thẻ 47 3.2.2.3. Thẻ Tag 47 3.2.2.4. Khối cảm ứng-hiển thị 47 3.2.2.5. Khối lƣu trữ 48 3.2.3. SƠ ĐỒ KẾT NỐI 48 3.2.3.1. Kết nối RDM880 với kit ứng dụng STM32F103VET6 48 3.2.3.2. Kết nối LCD với stm32f103vet6 49 3.2.3.3. Kết nối SD Card với stm32f103vet6 49 3.2.4. LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT 51 CHƢƠNG IV:KẾT QUẢ THI CÔNG 60 CHƢƠNG V:KẾT LUẬN- HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 66 5.1. KẾT LUẬN 67 5.1.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 67 5.1.1.1. Về lý thuyết 67 5.1.1.2. Về thực hành 67 5.1.2. ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM HOÀN THÀNH 67 5.1.2.1. Ƣu điểm: 67 5.1.2.2. Nhƣợc điểm: 67 5.2. HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 67 PHỤ LỤC 68
11. LIỆT KÊ HÌNH CHƢƠNG II Hình 2. 1. Cấu trúc layout cơ bản của một reader. 7 Hình 2. 2. Cơ chế truyền ở trường gần, trường xa giữa thẻ và reader. 10 Hình 2. 3. Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ thụ động. 11 Hình 2. 4. Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ bán thụ động 12 Hình 2. 5. Cơ chế truyền kiểu máy phát của thẻ tích cực 12 Hình 2. 6. Sơ đồ khối của một thẻ thụ động 13 Hình 2. 7. Phương thức giao tiếp giữa thẻ Mifare và đầu đọc. 14 Hình 2. 8. Cấu trúc của VĐK Cortex-M3 16 Hình 2. 9. Cấu trúc hệ thống 17 Hình 2. 10. Giao diện USART 22 Hình 2. 11. Hỗ trợ giao tiếp ở chế độ half-duplex trên một đường truyền 22 Hình 2. 12. Giao tiếp smartcard 23 Hình 2. 13. Hỗ trợ đồng bộ SPI 23 Hình 2. 14. Hình ảnh thực tế của Kit 24 Hình 2. 15. Cấu hình Kit 24 Hình 2. 16. Module reader RDM 880. 25 Hình 2. 17. Sơ đồ chân RDM880. 26 Hình 2. 18. Hình ảnh thẻ Mifare 28 Hình 2. 19. Thẻ mifare 1k cho tàu điện ngầm. 29 Hình 2. 20. Giao tiếp giữa thẻ tag và reader. 29 Hình 2. 21. Sơ đồ khối cấu trúc của thẻ 30 Hình 2. 22. Cấu trúc bộ nhớ thẻ Mifare MF1 IC S50 30 Hình 2. 23. Các bước giao tiếp giữa thẻ và reader. 32 Hình 2. 24. LCD 34 Hình 2. 25. ADS7843 36 Hình 2. 26. SD Card 37 Hình 2. 27. Sơ đồ chân SD Card 38 Hình 2. 28. Dạng sóng SCLK, DI, DO 39 Hình 2. 29. Đọc một khối dữ liệu 42 Hình 2. 30. Đọc nhiều khối dữ liệu 42 CHƢƠNG III Hình 3. 1. Sơ đồ khối của hệ thống quản lý vật nuôi 46 Hình 3. 2. Kết nối RDM880 với vi điều khiển 48
12. Hình 3. 3. Sơ đồ kết nối IC MAX3232 49 Hình 3. 4. Sơ đồ kết nối LCD 49 Hình 3. 5. Sơ đồ kết nối SD Card 50 Hình 3. 6. Lưu đồ giải thuật tổng quát 51 Hình 3. 7. Lưu đồ chương trình chính 52 Hình 3. 8. Lưu đồ chương trình con quét menu chính 53 Hình 3. 9. Lưu đồ chương trình con quét menu ghi 54 Hình 3. 10. Lưu đồ chương trình con ghi dữ liệu 55 Hình 3. 11. Lưu đồ chương trình con bàn phím ảo 56 Hình 3. 12. Lưu đồ chương trình con gửi lệnh đọc cho Reader 57 Hình 3. 13. Lưu đồ chương trình con gửi lệnh ghi cho Reader 58 Hình 3. 14. Lưu đồ chương trình ngắt USART 59 CHƢƠNG IV Hình 4. 1. Các thành phần bên trong mô hình. 61 Hình 4. 2. Mô hình hoàn chỉnh (khi chưa cấp nguồn) 62 Hình 4. 3. Màn hình chờ 63 Hình 4. 4. Giao diện đọc khi không có thẻ 63 Hình 4. 5. Giao diện khi có thẻ 64 Hình 4. 6. Giao diện ghi khi có thẻ 64 Hình 4. 7. Giao diện ghi khi không có thẻ 65 Hình 4. 8. Giao diện bàn phím ảo trong quá trình ghi thông tin 65
13. LIỆT KÊ BẢNG Bảng 2. 1. Mô tả chức năng các chân RDM880 26 Bảng 2. 2. Đặc tính kỹ thuật RDM 880 26 Bảng 2. 3. Các thông số theo tiêu chuẩn ISO14443 TYPE A 27 Bảng 2. 4. Cấu trúc lệnh hỏi 27 Bảng 2. 5. Cấu trúc lệnh đáp. 27 Bảng 2. 6. Tập lệnh theo tiêu chuẩn ISO14443 TYPE A 28 Bảng 2. 7. Các lệnh dùng để giao tiếp với thẻ 31 Bảng 2. 8. Ba bước xác thực khi giao tiếp với thẻ 33 Bảng 2. 9. Chức năng các chân của LCD 34 Bảng 2. 10. Các chế độ hoạt động của ILI9325 36 Bảng 2. 11. Chức năng các chân của thẻ nhớ SD 38 Bảng 2. 12. Mô tả khung lệnh 6 byte khi giao tiếp SD Card 40 Bảng 2. 13. Một số lệnh thường gặp khi giao tiếp SD Card 40
14. PHẦN II
15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG I TỔNG QUAN Chương I: Tổng quan 1
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ. Thế kỷ 21 là thế kỷ của khoa học và công nghệ, lấy nền tảng từ những phát minh đột phá của thế kỷ 20, khoa học công nghệ thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đã có những có nhiều thành tựu đáng ghi nhận. Nhằm phục vụ cuộc sống con người tốt hơn, công nghệ RFID đã được nghiên cứu và phát triển trên nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có hệ thống quản lý vật nuôi. Theo số liệu thống kê của Bộ Nông nghiệp Mỹ, đến năm 2007, khoảng 9% trong tổng số bò nuôi lấy sữa ở Mỹ được đeo thẻ RFID. Nhưng Bộ Nông nghiệp Mỹ cho rằng, tỷ lệ này tăng rất nhanh trong hai năm tiếp theo vì mức giá thẻ RFID rẻ, chỉ từ 2-3 đô-la Mỹ cho một thẻ. Tổng chi phí đầu tư cho một hệ thống thẻ RFID như nói trên rẻ hơn 20 lần so với hệ thống đọc do một công ty tư nhân độc quyền cung cấp. Đó là chưa kể đến hệ thống thẻ RFID mới giúp mang lại hiệu quả quản lý đàn bò và sản lượng sữa cao hơn. Tại Việt Nam, vào tháng 11/ 2011, Bộ trưởng Bộ Khoa học và công nghệ Nguyễn Quân đã trao quyết định phê duyệt dự án khoa học công nghệ “Thiết kế và chế tạo chip, thẻ, đầu đọc RFID và xây dựng hệ thống ứng dụng” cho ĐH Quốc gia TP.HCM. Dự án có tổng kinh phí đầu tư gần 146 tỉ đồng, gồm ba đề tài lớn và hai dự án sản xuất thử nghiệm, được thực hiện trong bốn năm. Điều đó chứng tỏ được lợi ích to lớn mà công nghệ này sẽ mang lại. Trong lĩnh vực quản lý vật nuôi, khi áp dụng công nghệ RFID, chúng ta có thể theo dõi tình trạng vật nuôi đến từng cá thể một cách chính xác, có hệ thống. Điều này có ý nghĩa to lớn trong việc giám sát sức khỏe, tốc độ sinh trưởng, phòng tránh dịch bệnh kịp thời Tuy nhiên, tại Việt Nam hiện nay, tình hình áp dụng công nghệ RFID vào quản lý trang trại chăn nuôi còn ít, một phần vì công nghệ còn mới tại Việt Nam, cũng như giá thành đầu đọc thẻ còn cao Với mong muốn nắm bắt được công nghệ mới này vào quản lý vật nuôi ở Việt Nam, nhóm nghiên cứu đã chọn đề tài “QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG VÀ RFID” làm đề tài tốt nghiệp của mình. Trong đề tài này, nhóm đã quyết định sử dụng Kit nhúng STM32F103VET6 làm khối điều khiển giao tiếp với người dùng. Trong những năm gần đây, cũng như công nghệ RFID thì hệ thống nhúng cũng phát triển rất mạnh bởi những ưu điểm của nó như nhỏ gọn, dễ sử dụng, hiệu suất cao, tiêu hao ít năng lượng, điều khiển chính xác và ổn định. Việc kết hợp giữa hệ thống nhúng với RFID sẽ giúp tạo ra được một hệ thống quản lý vật nuôi đáp ứng được những yêu cầu của đề tài. Chương I: Tổng quan 2
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2.MỤC TIÊU ĐỀ TÀI. Thiết kế, thi công được một hệ thống quản lý vật nuôi bằng hệ thống nhúng và RFID đơn giản, dễ sử dụng, hoạt động ổn định, tiến tới mục tiêu đưa vào sử dụng rộng rãi trong chăn nuôi. Một số yêu cầu đối với bộ sản phẩm: - Hoạt động ổn định trong thời gian dài trong môi trường thực tế. - Bộ sản phẩm có thiết kế gọn nhẹ, có tính thẩm mỹ cao. Dễ dàng sửa chữa và thay thế linh kiện khi có sự cố và hư hỏng. - Giao tiếp với người dùng đơn giản, dễ dàng sử dụng, hỗ trợ nhiều loại thẻ khác nhau. - Tối ưu hóa các thành phần để giảm tối đa chi phí thi công. 1.3.GIỚI HẠN ĐỀ TÀI. Trong phạm vi đề tài, hệ thống có thể đọc, ghi dữ liệu về các thông số của vật nuôi như cân nặng, tuổi (tháng), xuất xứ, chủng loại lên thẻ Tag RFID, đồng thời lưu trữ được thông tin lên thẻ nhớ. Hiện nay trên thị trường có khá nhiều sản phẩm có chức năng đọc, ghi thẻ RFID, tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà mỗi sản phẩm có những đặc điểm và tính năng riêng biệt của nó. Với mục tiêu đề ra ban đầu, nhóm thực hiện đề tài chỉ thiết kế sản phẩm có những chức năng cơ bản nhất của một hệ thống RFID ứng dụng trong chăn nuôi: - Có thể đọc, ghi dữ liệu về các thông số của vật nuôi như tên, tuổi, cân nặng, xuất xứ lên thẻ tag RFID. - Lưu trữ thông tin đã ghi vào thẻ lên thẻ nhớ SD để quản lí trên máy tính. - Tương tác với người dùng qua màn hình cảm ứng 3.2”. - Nhập thông tin để ghi vào thẻ dễ dàng qua bàn phím ảo trên màn hình cảm ứng. - Một số tính năng chưa có của bộ sản phẩm: + Không hỗ trợ giao tiếp với thiết bị đo cân nặng để ghi trực tiếp vào thẻ. + Không hỗ trợ tính năng đọc, ghi nhiều thẻ cùng một lúc. 1.4.ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Sau khi tìm hiểu thông tin về đề tài, cùng với những hiểu biết sẵn có và tìm kiếm thông tin từ những đồ án các khóa trước đã thực hiện, nhóm thực hiện đề tài xác định các đối tượng cần nghiên cứu là: - Vi điều khiển: kiến trúc ARM, các thông số kỹ thuật phù hợp với yêu cầu đề tài. Chương I: Tổng quan 3
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống RFID: khái niệm về RFID, các đặc điểm của công nghệ RFID, các chế độ kết nối, cách thức hoạt động. - Một số thiết bị ngoại vi để giao tiếp với vi điều khiển như: SD card, màn hình cảm ứng 1.5.PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Do điều kiện về môi trường nghiên cứu, nhóm em không có điều kiện làm việc trong các phòng LAB với nhiều thiết bị hỗ trợ, do đó phương pháp nghiên cứu chủ yếu là: - Tham khảo tài liệu: các đồ án liên quan đến đề tài mà các khóa trước đã thực hiện, tìm kiếm thông tin trên Internet. - Phương pháp mô phỏng kết hợp thực nghiệm: sử dụng phần mềm DEMO RFID giao tiếp thẻ RFID trên máy tính, sử dụng phần mềm Hercules để giả lập kết nối giữa vi điều khiển với máy tính. - Thực hiện kết nối vi điều khiển với module RFID trên thực tế. Chương I: Tổng quan 4
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương II: Cơ sở lý thuyết 5
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.1.CÔNG NGHỆ RFID 2.1.1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID. Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa, không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc giữa hai vật không nhìn thấy. Công nghệ này cho ta phương pháp truyền nhận dữ liệu từ một điểm đến điểm khác. Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các tag (thẻ) đến các reader (bộ đọc). Tag có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kê (pallet). Reader scan dữ liệu của tag và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của tag. Chẳng hạn, các tag có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi để hệ thống thu phí đường có thể nhanh chóng nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường. 2.1.2. HỆ THỐNG RFID. 2.1.2.1.Các thành phần của một hệ thống RFID. Một hệ thống RFID 13.56 Mhz bao gồm: thẻ (tags), bộ đọc thẻ (tag readers), máy chủ (servers), anten, và phần mềm ứng dụng (application software). Mục đích của hệ thống là cho phép dữ liệu có thể được truyền bởi thiết bị lưu động, gọi là thẻ, được đọc bởi bộ đọc RFID và xử lý theo những gì cần của ứng dụng cụ thể. 2.1.2.2.Yêu cầu hệ thống RFID 13.56 Mhz. Đầu đọc ( Reader) Một reader là một module tần số vô tuyến (máy phát và máy thu). Ngoài ra, reader còn được kết nối với một giao diện bổ sung (RS232,RS485 ) để chúng có thể chuyển dữ liệu đọc đến các hệ thống khác (PC, hệ thống điều khiển robot ). Reader RFID được gọi là vật tra hỏi (interrogator), là một thiết bị đọc và ghi dữ liệu các transponder tương thích. Hoạt động ghi dữ liệu lên thẻ bằng reader được gọi là tạo thẻ. Quá trình tạo thẻ và kết nối thẻ với một đối tượng được gọi là đưa thẻ vào hoạt động (commissioning the tag). Reader là hệ thần kinh trung ương của toàn hệ thống, phần cứng RFID thiết lập việc truyền với thành phần này và điều khiển nó, là thao tác quan trọng nhất của bất kỳ thực thể nào muốn liên kết với thực thể của phần cứng này. Chương II: Cơ sở lý thuyết 6
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Một reader có cấu trúc layout như sau: Hình 2. 1. Cấu trúc layout cơ bản của một reader. Máy phát (Transmitter). Máy thu (Recever). Vi mạch (Microprocessor). Bộ nhớ. Kênh vào/ra đối với các cảm biến, cơ cấu truyền động đầu từ, bảng tín hiệu báo bên ngoài (mặc dù nói đúng ra đây là những thành phần không bắt buộc, chúng hầu như luôn được cung cấp với một reader thương mại). Mạch điều khiển (có thể nó được đặt bên ngoài). Mạch truyền thông. Nguồn năng lượng. Các thành phần chính của reader  Máy phát Máy phát của reader truyền nguồn AC và chu kỳ xung đồng hồ qua anten của nó đến thẻ trong phạm vi đọc cho phép, nó chịu trách nhiệm gửi tín hiệu của reader đến môi trường xung quanh và nhận lại đáp ứng của thẻ qua anten của reader.  Máy thu Máy thu nhận tín hiệu tương tự từ thẻ qua anten của mạch đọc để nó truyền thông với thẻ tương thích với nó. Nó thực hiện việc giải mã và kiểm tra lỗi tín hiệu nhận tương tự nhận từ máy thu. Chương II: Cơ sở lý thuyết 7
22. S K L 0 0 2 1 5 4