Đồ án Ứng dụng SIM908 và công nghệ RFID chống trộm xe (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Ứng dụng SIM908 và công nghệ RFID chống trộm xe (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 CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN- ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀNTHÔNG ỨNG DỤNG SIM908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE GVHD: ThS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY SVTH: LÂM VĂN MÂY MSSV: 12341065 SVTH: DƯƠNG VĂN KHANG MSSV: 12341051 SKL003049 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành : Công Nghệ Kỹ Thuật Điêṇ - Điện Tử Và Truyền Thông ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG SIM908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE GVHD: ThS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY SVTH: LÂM VĂN MÂY MSSV: 12341065 DƯƠNG VĂN KHANG MSSV: 12341051 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2014
3. PHẦN I
4. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE 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: Lâm Văn Mây MSSV: 12341065 Dương Văn Khang MSSV: 12341065 Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông Hệ đào tạo: Đại học chuyển tiếp Khóa: 2012 Lớp: 123412A I. TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : 1. Tìm hiể về công nghệ RFID và IC EM 4095 . 2. Thiế kế ứng dụng đầu đọc thẻ dùng vi xử lý pic . 3. Tìm hiểu về module SIM908 GPS/GSM . 4. Thiết kế và lập trình ứng dụng SIM908 và RFID Reader để chống trộm xe . 5. Thiết kế giao diện phần mềm định vị toàn cầu cho xe trên Google Map . III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/03/2014 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/07/2014 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.s Nguyễn Trường Duy CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Th.s Nguyễn Trường Duy TS. Nguyễn Thanh Hải Nhiệm vụ i
5. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa Điện – Điện Tử (Dành cho cán bộ hướng dẫn) BM Điện Tử Công Nghiệp Ngày tháng năm 2014 1. Tên đề tài tốt nghiệp: ỨNG DỤNG SIM908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE 2. Cán bộ hướng dẫn: 3. Nhận xét: 4. Đề nghị : Được bảo vệ: Bổ sung để được bảo vệ: Không được bảo vệ: 5. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng : (dành cho cán bộ phản biện) Câu 1:. Câu 2:. 6. Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): Điểm: /10. 7. Xin mời GV hướng dẫn và GV phản biện tham gia hội đồng bảo vệ của thư mời đính kèm. Cán bộ hướng dẫn Nhận xét giáo viên hướng dẫn Trang ii
6. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa Điện – Điện Tử (Dành cho cán bộ phản biện) BM Điện Tử Công Nghiệp Ngày tháng năm 2014 1. Tên đề tài tốt nghiệp: ỨNG DỤNG SIM908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE 2. Cán bộ phản biện: 3. Nhận xét: 4. Đề nghị : Được bảo vệ: Bổ sung để được bảo vệ: Không được bảo vệ: 5. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng : (dành cho cán bộ phản biện) Câu 1:. Câu 2:. 6. Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): Điểm: /10. Cán bộ phản biện Nhận xét giáo viên phản biện Trang iii
7. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE LỜI CẢM ƠN Sau thời gian tìm kiếm tài liệu,nghiên cứu và thi công sản phẩm thì nhóm chúng em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình. Để có được thành quả như trên, nhóm chúng em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, bạn bè. Trước tiên, chúng em xin cảm ơn các thầy cô Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã dạy dỗ, trao cho em nhưng kiến thức nền tảng để chúng em có thể thực hiện đề tại này. Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Th.s Nguyễn Trường Duy ,người đã nhận làm giáo viên hướng dẫn cho nhóm. Thầy đã có sự quan tâm chân thành và chỉ ra những hướng đi mới khi chúng em gặp khó khăn. Sự nhiệt tình của cô đã giúp chúng em khắc phục được những khó khăn đó để có thể hoàn thành đề tài của mình đúng tiên độ. Nhóm thực hiện xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp 12341 đã có những sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến để nhóm hoàn thiện đề tài hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn. TP. HCM, tháng 07 năm 2014 Nhóm thực hiện đề tài Lâm Văn Mây Dương Văn Khang Lời cám ơn Trang iv
8. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế xã hội, mặt trái của đời sống với các tệ nạn như trộm cắp, cướp giật ngày càng nhiều. Trình độ trộm cắp cũng ngày càng tinh vi hơn, do đó đòi hỏi cần phải có những giải pháp chống trộm hiệu quả, có khả năng tạo ra các cảnh báo sớm và từ xa cho các trường hợp nguy hiểm có thể xảy ra, sắp xảy ra, hoặc đang diễn ra nhằm giúp chủ tài sản có các biện pháp xử lý kịp thời để bảo vệ tài sản hoặc có được thông tin về vị trí nhằm tìm lại được tài sản bị mất. Từ nhu cầu thực tế đó, nhóm đã thực hiện đề tài “ ỨNG DỤNG SIM908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE ”. Nhắm đến mục tiêu thiết kế và chế tạo một thiết bị đóng mở báo động chống trộm và định vị cho xe trên nền tảng công nghệ GSM/GPS.Khi đồ vật bị mang đi hoặc bị rung động do có người chạm vào, những rung động đó sẽ tác động vào cảm biến của thiết bị, vi điều khiển xử lý tín hiệu từ cảm biến và gửi tín hiệu điều khiển đến module SIM908 gửi tin nhắn SMS cảnh báo đến những số điện thoại do người dùng đã cài đặt trước. Ngoài ra nếu người sử dụng gửi tin nhắn định vị tới thiết bị, thiết bị sẽ gửi về tin nhắn chứa các thông tin như: mã quốc gia, mã mạng, mã vùng, mã Cell. Từ những thông tin trên chúng ta có thể dễ dàng xác định được vị trí thiết bị. Khi nguồn pin yếu, thiết bị sẽ tự động nhắn tin cảnh báo yêu cầu sạc pin. Mặt khác, xã hội phát triển ngày càng phức tạp. Các tại sản có giá trị cần có những biện pháp để bảo vệ. Như vậy, cần có một thiết bị giúp con người thực hiện công việc này. Đó là một nhu cần cần thiết tại thời điểm này. Với đề tài này, nhóm mong muốn giải quyết được một số nhu cầu của xã hội. Mong nhận được nhiều hơn nữa những ý kiến đóng góp của quý thầy, cô và các bạn sinh viên để chúng em có thể hoàn thiện tốt nhất đề tài này. Chân thành cảm ơn ! Nhóm thực hiện đề tài Lâm Văn Mây Dương Văn Khang Lời nói đầu Trang v
9. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE MỤC LỤC Phần A: GIỚI THIỆU Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp i Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ii Nhận xét của giáo viên phản biện iii Lời cảm ơn iv Lời nói đầu v Mục lục vi Liệt kê hình vii Liệt kê bảng vii Danh sách các từ viết tắt viii Phần B: NỘI DUNG CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP 1 1.1. Lý do chọn đề tài 2 1.2. Mục tiêu đề tài. 2 1.3. Tình hình nghiên cứu. 2 1.4. Nội dung thực hiện 2 1.5. Phương pháp nghiên cứu. 3 1.6. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. 3 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1. Giới thiệu tổng quan về RFID 4 2.1.1. RFID là gì? 4 2.1.2. Tần số hoạt động . 4 2.1.3. Các thành phần của hệ thống RFID 4 2.1.4. Phân loại thẻ Tag 5 2.1.5. Phân loại READER 6 2.2. Tổng quan về GPS 8 2.2.1. Các thành phần của GPS 8 2.2.2. Tín hiệu GPS 10 2.2.3. Hoạt động của hệ thống GPS. 11 2.2.4. Bộ thu GPS. 12 2.2.5. Chuẩn NMEA0183. 13 2.3. Vi điều khiển PIC 18F45K22 . 15 2.3.1. Tổng quan về vi điều khiển PIC 18F45k22 15 2.3.2. Truyền thông nối tiếp USART. 18 2.3.3. Khối USART trong PIC 18F45k22 19 2.4. Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM. 24 2.4.1. Tổng quan 24 2.4.2. Lịch sử mạng GSM. 24 2.4.3. Cấu trúc hệ thống mạng GSM. 25 2.4.4. Dịch vụ số liệu cải tiến GPRS 25 2.5. Khái quát về SIM908 25 2.5.1. Đặc điểm của module SIM908 26 2.5.2. Sơ đồ các khối chức năng 27 2.6. Tập lệnh AT dành cho SIM908 31 2.6.1. Tập lệnh AT của SIM908 hỗ trợ GPS 31 2.6.2. Tập lệnh AT của SIM908 hỗ trợ GSM 33 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG 44 Mục Lục Trang vi
10. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE 3.1. Thiết kế sơ đồ khối và nhiệm vụ các khối 44 3.1.1 Sơ đồ khối tổng quát 44 3.1.2. Nhiệm vụ của từng khối 44 3.1.2.1. Khối MCU 44 3.1.2.2. Khối RFID Reader 44 3.1.2.3. Khối GPS/GSM 44 3.1.2.4. Khối Input 44 3.1.2.5. Khối Load I/O 44 3.1.2.6. Khối nguồn 44 3.2. Thiết kế phần cứng sơ đồ nguyên lý chi tiết từng khối 45 3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối RFID Reader 45 3.2.1.1. Thẻ 45 3.2.1.2. Anten và Reader 45 3.2.1.2a. Anten 45 3.2.1.2b. Reader 47 3.2.2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý của khối GSM/GPRS và GPS Module SIM908 49 3.2.2.1.Khối GSM/GPRS 49 3.2.2.2 Khối GPS 55 3.2.3.Thiết kế sơ đồ nguyên lý của khối MCU 56 3.2.4.Thiết kế sơ đồ khối nguồn cung cấp 57 3.2.5. Thiết kế sơ đồ Input 58 3.3. Sơ đồ mạch in layout 59 CHƢƠNG 4: THUẬT TOÁN VÀ GIẢI THUẬT LẬP TRÌNH 60 4.1 Nguyên lý hoạt động sơ lƣợt 60 4.2 Sơ đồ giải thuật phần cứng . 61 4.2.1. Sơ đồ giải thuật chính 61 4.2.2. Sơ đồ giải thuật hàm xử ly1. 62 4.2.3. Sơ đồ giải thuật hàm xử lý 2 63 4.2.4. Sơ đồ giải thuật CT ngắt 64 4.2.4. Sơ đồ giải thuật hàm KT 65 CHƢƠNG 5: XÂY DỰNG PHẦN MỀM WEB SERVER VÀ GIAO DIỆN 66 5.1. Xây dựng phần mềm web server 66 5.1.1 Yêu cầu và mục đích sử dụng 66 5.1.2 Cấu trúc sơ đồ giải thuật 66 5.1.2.1 Cấu trúc 66 5.1.2.2 Sơ đồ giải thuật 66 5.1.3 Ứng dụng giao thức trong việc liên kết các user qua internet 67 5.1.4 Giải pháp ứng dụng của module Sim908 trong việc kết nối server - client 67 5.1.5 Giải pháp GPRS 67 5.1.6 Xây dựng phần mềm web server 68 5.1.6.1 Các khối chức năng thực hiện yêu cầu đặt ra 68 5.1.6.2 Các công việc thực hiện để xây dựng phần mềm Server 68 5.1.6.3 Lưu đồ thuật toán xây dựng web server 69 5.2. Giao diện đăng nhập web server Google Map 69 Phần C: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC - KẾT LUẬN - HƢỚNG PHÁT TRIỂN 72 1. Kết quả đạt đƣợc 72 2. Kết luận 72 3. Hƣớng phát trển 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 Mục Lục Trang vii
11. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE DANH MỤC HÌNH Chương 1: Hình 1.1: Thiết bị chống trộm, điều khiển GSM 1 Hình 1.2: Sản phẩm của trung tâm dịch vụ an ninh ANTC 2 Hình 1.3: Sản phẩm của công ty cổ phần kỹ thuật Sài Gòn 2 Chương 2: Hình 2.1 : Sơ đồ khối hệ thống RFID 4 Hình 2.2 : Các thành phần của TAG thụ động 6 Hình 2.3 : Các thành phần của một READER 7 Hình 2.4 : Các thành phần của hệ thống GPS 8 Hình 2.5 : Chuyển động của các vệ tinh nhân tạo xung quanh Trái đất 9 Hình 2.6 : Các trạm kiểm soát và ăng-ten 9 Hình 2.7 : Tín hiệu GPS 10 Hình 2.8: Tính toán vị trí của bộ thu GPS trên mặt đất 13 Hình 2.9 : Sơ đồ chân của PIC 18F45K22 16 Hình 2.10: Cấu trúc vi điều khiển PIC 18F45K22. 17 Hình 2.11: Sơ đồ truyền dữ liệu nối tiếp 18 Hình 2.12: Sơ đồ khối USART trong PIC 18F45K22 20 Hình 2.13: Thanh ghi dữ liệu UDRn 21 Hình 2.14: Thanh ghi điều khiển hoạt động UCSRnA 21 Hình 2.15: Thanh ghi điều khiển hoạt động UCSRnB 21 Hình 2.16: Thanh ghi UCSRnC. 22 Hình 2.17: Cấu trúc hai thanh ghi UBRRnL và UBRRnH 23 Hình 2.18: Breakout SIM908 27 Hình 2.19: Sơ đồ chức năng của SIM908 27 Hình 2.20: Chuyển từ chế độ bình thường sang chế độ nghỉ (sleep mode) 34 Hình 2.21: Đưa mô đun trở về trạng thái hoạt động 34 Hình 2.22: Khởi tạo cấu hình mặc định cho module SIM908 35 Hình 2.23: Khởi tạo mô đun SIM908 38 Hình 2.24: Nhận cuộc gọi 39 Hình 2.25: Thực hiện cuộc gọi 40 Hình 2.26: Đọc tin nhắn từ 2 vùng nhớ 1 và 2 trên SIM 41 Hình 2.27: Gửi tin nhắn 42 Chương 3: Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quát. 44 Hình 3.2: Sơ đồ khối Reader RFID 45 Hình 3.3. Tag RFID 125 Khz dạng thẻ 45 Hình 3.4:Kết nối anten với EM4095. 46 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý RFID Reader. 48 Hình 3.6: Sơ đồ kết nối của khối RFID Reader với PIC 18 F4620 48 Hình 3.7: Sơ đồ chân của module SIM908 49 Hình 3.8: Thời gian bật chế độ hoạt động của phần GSM/GPRS 50 Hình 3.9: Bật nguồn cho Module hoạt động bằng nút nhấn trực tiếp 50 Hình 3.10: Bật nguồn cho hoạt động bằng Vi điều khiển 50 Hình 3.11: Thời gian tắt chế độ hoạt động của phần GSM/GPRS 51 Hình 3.12: Đèn LED chỉ thị cho NETLIGHT 52 Danh mục hình Trang viii
12. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE Hình 3.13: Mạch giao tiếp SIM Card Holder 53 Hình 3.14: Kết nồi giao tiếp giữa GSM/GPRS và UART. 54 Hình 3.15: Kết nối truyền thông giữa GSM và UART 56 Hình 3.16: Sơ đồ kết nối của khối module SIM908 56 Hình 3.17: Sơ đồ nguyên lý của khối MCU 57 Hình 3.18: Sơ đồ nguyên lý của khối nguồn 58 Hình 3.19: Sơ đồ chưa kết nối 58 Hình 3.20: Sơ đồ kết nối 58 Hình 3.21: Sơ đồ mạch in và bố cục linh kiện của khối RFID Reader 59 Hình 3.22: Sơ đồ mạch in khối MCU 59 Hình 3.23: Sơ đồ phân bố linh kiện khối MCU 59 Chương 4: Hình 4.1: Sơ đồ giải thuật chính của chương trình 61 Hình 4.2: Sơ đồ giải thuật hàm xử lý 1 62 Hình 4.3: Sơ đồ giải thuật hàm xử lý 2 63 Hình 4.4: Sơ đồ giải thuật CT ngắt. 64 Hình 4.5: Sơ đồ giải thuật hàm KT. 65 Chương 5: Hình 5.1: Sơ đồ phần mềm theo lớp. 66 Hình 5.2: Sơ đồ truyền dữ liệu qua server. 66 Hình 5.3: Sơ đồ khối xây dựng phần mềm Web Server 68 Hình 5.4: Sơ đồ giải thuật xây dựng web server. 69 Hình 5.5: Sơ đồ giải thuật xây dựng web server. 70 Hình 5.6: Giao diện Username vae nhập password 70 Hình 5.7: Giao diện Google Map 70 Hình 5.8: Giao diện nhập dữ liệu. 71 Danh mục hình Trang ix
13. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE DANH MỤC BẢNG Chương 2: Bảng 2.1: Các dãi tần hoạt động của hệ thống RFID 4 Bảng 2.2: Các định dạng loại bản tin theo giao thức NMEA 13 Bảng 2.3: Diễn giải của bản tin GPS: $GPRMC 15 Bảng 2.4: Các mode Parity 23 Bảng 2.5: Thiết lập độ dài dữ liệu truyền 23 Bảng 2.6: Cách tính tốc độ Baud 24 Bảng 2.7: Chức năng chân của Module SIM908 28 Bảng 2.8: Tổng quan tập lệnh AT dành cho GPS 31 Chương 3: Bảng 3.1: Bảng trạng thái làm việc của NETLIGHT 52 Bảng 3.2: Những lệnh AT chức năng GPS 55 Danh mục bảng Trang x
14. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Stt Từ viết tắt Từ gốc 1. RFID Radio Frequency Identification 2. GPS Global Positioning System 3. GSM Global System for Mobile Communication 4. AFSCN Air Force Satellite Control Network 5. NGA National Geospatial-Intelligence Agency 6. 2 SOPS do 2nd Space Operations Squadron 7. NMEA National Marine Electronics Association 8. WAAS Wide Area Augmentation System 9. GPRS General Packet Radio Service 10. EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution 11. CEPT European Conference of Postal and Telecommunications Administrations 12. ETSI European Telecommunications Standards Institute 13. LPC Linear Predictive Coding 14. IMEI International Mobile Equipment Identity 15. PAP Password Authentication Protocol 16. USART Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter 17. SDK Software Development Kit 18. ADT Android Development Tools 19. XML eXtensible Markup Language 20. DOM Document Object Model 21. SAX Simple API for XML 22. API Application Programming Interface Danh sách từ viết tắt Trang xi
15. PHẦN II
16. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE Chương 1: DẪN NHẬP 1.1 Lý do chọn đề tài Cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế xã hội, mặt trái của đời sống với các tệ nạn như trộm cắp, cướp giật ngày càng nhiều. Trong hoàn cảnh đó, sự an toàn của bản thân và tài sản là mối quan tâm lớn của mọi người. Do đó, nhóm thực hiện đề tài mong muốn thiết kế một thiết bị nhỏ gọn ứng dụng công nghệ RFID và module GPS/GSM SIM908để có thể cảnh báo và xác định vị trí của các đối tượng, giúp cho việc quản lí tài sản được an toàn và tiện lợi hơn, có thể thiết lập các thông số cho thiết bị từ xa và thông báo địa điểm hiện tại của thiết bị thông qua tin nhắn SMS với mức chi phí hợp lý và hiệu quả sử dụng cao. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Tạo ra một thiết bị có khả năng cảnh báo và định vị tài sản qua tin nhắn SMS. 1.3 Tình hình nghiên cứu Hiện nay, việc nghiên cứu các ứng dụng của hệ thống GSM vào đời sống trở nên rất cần thiết và mang một ý nghĩa rất quan trọng. Trên thế giới, thiết bị chống trộm sử dụng công nghệ GSM được thiết kế hết sức tinh vi, kích thước có thể nhỏ tương đương một con chip, có thể thu được âm thanh của môi trường đang theo dõi và truyền về cho người dùng. Hãng Witura của Malaysia đã sản xuất ra thiết bị chống trộm. Đây là hệ thống báo động tiên tiến được sản xuất với công nghệ mới với nhiều tính năng vượt trội. Hình 1.1: Thiết bị chống trộm, điều khiển GSM Ở phạm vi trong nước, trung tâm dịch vụ an ninh ANTC đã thiết kế được bộ chống trộm dạng này với kích thước khá nhỏ và có thể thông báo chính xác trạng thái xe (di chuyển, dừng, đỗ), vận tốc và địa chỉ nơi xe đang đi qua. Trung tâm này còn xây dựng hẳn một tổng đài trực 24/24 sẵn sàng hỗ trợ khách hàng bất cứ khi nào. Khách hàng khi đăng nhập vào trang web của trung tâm này cũng có thể theo dõi vị trí hiện tại của xe bất cứ khi nào. Chương 1: Dẫn Nhập Trang 1
17. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE Hình 1.2: Sản phẩm của trung tâm dịch vụ an ninh ANTC Công ty cổ phần kỹ thuật Sài Gòn cũng đã thiết kế hệ thống chống trộm dùng GSM, thiết bị này có thể ngăn ngừa trộm đột nhập, báo động bằng loa và nhắn tin gọi điện cảnh báo cho người sử dụng. Hình 1.3: Sản phẩm của công ty cổ phần kỹ thuật Sài Gòn Trong đề tài này với những kiến thức cơ bản về GSM và vi điều khiển nên nhóm thực hiện đề tài chỉ dừng lại ở việc là cảnh báo thông qua SMS và xác định vị trí của đối tượng trên bản đồ trực tuyến, chẳng hạn như Google Maps. 1.4. Nội dung thực hiện. Đề tài được chia thành 2 phần chính sau:  Phần ứng dụng RFID Reader : Module RFID Reader kết nối với pic 18F4620 dùng để đang ký thẻ Tag va đọc các thẻ Tag và kích hoạt Module GPS/GSM điều khiển thiết bị gắn trên xe. Chương 1: Dẫn Nhập Trang 2
18. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE  Phần module GPS/GSM SIM908 định vị - điều khiển thiết bị: Module định vị được gắn vào đối tượng cần giám sát, có nhiệm vụ định vị vị trí đối tượng, hiển thị tọa độ lên LCD (nếu được gắn thêm vào) và gửi thông tin vị trí: kinh độ, vĩ độ, tốc độ hiện tại của đối tượng tới điện thoại của người dùng thông qua tin nhắn SMS khi có tin nhắn yêu cầu. Mặt khác, module có thể nhận tin nhắn điều khiển từ điện thoại của người sử dụng, từ đó điều khiển thiết bị mà người dụng mong muốn.Hiển thị vị trí của đối tượng trên bản đồ Google Map.Bảo mật dữ liệu cho người dùng. 1.5. Phương pháp nghiên cứu. Giải pháp để thực hiện đề tài là kết hợp sử dụng chip vi điều khiển PIC 18F45k22 làm nhiệm vụ xử lý toàn hệ thống với module RFID Reader và module GPS/GSM SIM908 . Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong đề tài là phương pháp tham khảo tài liệu và phương pháp thực nghiệm: . Phương pháp tham khảo tài liệu tập trung vào các vấn đề nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ RFID và GSM/GPS; module SIM908 cùng các tập lệnh thiết lập, điều khiển module; vi điều khiển PIC 18F45k22. . Phương pháp thực nghiệm được sử dụng để kiểm tra lại những kiến thức tham khảo, lập trình, thiết kế, thi công của nhóm thực hiện đề tài. Hai phương pháp này được thực hiện đan xen lẫn nhau, khi thực nghiệm chưa đạt được kết quả như mong muốn thì quay lại nghiên cứu, tham khảo tài liệu rồi chỉnh sửa để có được kết quả thực nghiệm như mong muốn. 1.6. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. Thành quả của đề tài là một thiết bị có khả năng đóng mở , giám sát xe từ xa thông qua mạng GSM/GPS có thể thông báo cho người dùng biết được vị trí của đối tượng cần giám sát với độ chính xác tương đối, và hiển thị vị trí tọa độ lên bản đồ Google Map thông qua các thiết bị có kết nối mạng . Người dùng cũng có thể điều khiển thiết bị trên đối tượng thông qua tin nhắn SMS. Tuy sản phẩm còn nhiều hạn chế, chỉ mới dừng lại ở việc hiển thị vị trí tọa độ, điều khiển các thiết bị đơn giản nhưng nó có thể đáp ứng được yêu cầu về việc giám sát, lưu trữ, tạo tính an toàn cho những tài sản có giá trị hay điều khiển chúng khi cần thiết. Chương 1: Dẫn Nhập Trang 3
19. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.Giới thiệu tổng quan về RFID 2.1.1 RFID là gì? RFID có tên tiếng Anh là Radio Frequency Indentification là một công nghệ truyền thông không dây dùng để nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến. Kỹ thuật RFID cho phép một thiết bị đọc (gọi là Reader) đọc dữ liệu trong một chip chứa dữ liệu gọi (gọi là Tag) ở khoảng cách xa, không cần tiếp xúc, không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào. Và với dữ liệu trong thẻ Tag mà Reader đọc được sẽ được chúng ta xử lý và quản lý bằng phần mềm trên máy tính. Việc này sẽ giúp chúng ta quản lý và kiểm soát được thiết bị. 2.1.2 Tần số hoạt động. Tần số hoạt động là tần số điện từ mà Tag dùng để giao tiếp hoặc thu được năng lượng từ Reader. Tag và Reader giao tiếp với nhau ở cùng một tần số. Do hệ thống RFID truyền nhận với nhau thông qua sóng vô tuyến và khoảng cách cũng như khả năng truyền nhận phụ thuộc rất nhiều vào tần số chính vì vậy mà các hệ thống RFID sử dụng rất nhiều tần số khác nhau. Nhưng theo thực tiễn thì phạm vi tần số thông dụng nhất, đó là tần số thấp LF(khoảng 100Khz – 150 Khz), tần số cao HF (10 – 15 MHz) và siêu cao tần UHF (850 – 950 MHz). Với những tần số khác nhau thì sẽ thích hợp với những ứng dụng khác nhau. Bảng 2.1: Các dãi tần hoạt động của hệ thống RFID Dải tần Tần số Phạm vi đọc tối đa Tốc độ truyền dữ Giá Reader liệu LF 100 tới 150 Khz 25cm (150cm) Hơi thấp Thấp HF 10 tới 15 Mhz 5cm (60cm) Cao Trung bình UHF 868 tới 928 Mhz 3m (10m) Trung bình Rất cao Gần đây Tag UHF giảm giá dẫn đến việc sử dụng Tag trong các ứng dụng tăng lên khi trước đó Tag LF và HF được sử dụng chủ yếu. Tuy nhiên Tag UHF không được dùng thay thế cho Tag LF trong một số ứng dụng có khoảng cách đọc ngắn. 2.1.3 Các thành phần của hệ thống RFID. Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống RFID Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Trang 4
20. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE - Một hệ thống RFID cơ bản bao gồm các thành phần sau: Tag (thẻ) là một thành phần không thể thiếu trong hệ thống RFID. Cấu tạo thẻ RIFD gồm chip bán dẫn nhỏ và anten được thu nhỏ trong một số hình thức đóng gói. Reader là thành phần bắt buộc dùng để truy vấn thông tin từ các thẻ. Anten của Reader là thành phần bắt buộc dùng để truyền đi thông tin truy vấn thẻ ở tần số sóng vô tuyến. Sensor/Actuator (cảm biến/cơ cấu chấp hành): đây là những thành phần tùy chọn của hệ thống. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng của thiết bị mà người sử dụng sẽ chọn những cơ cấu phù hợp. Software system (hệ thống phần mềm): đây cũng là thành phần tùy chọn, tuy nhiên đại đa số các hệ thống RFID đều cần đến thành phần này dùng cho việc kiểm soát thông tin và giám sát thiết bị. Controller (Khối điều khiển): đa số các vi chip ngày nay đều tích hợp thành phần này bên trong. Communication infrastructure (cơ sở hạ tầng truyền thông): là thành phần bắt buộc trong hệ thống bao gồm cả mạng liên kết có dây và không dây để các thành phần trong hệ thống có thể giao tiếp truyền dữ liệu với nhau. 2.1.4 Phân loại 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) . Thẻ thụ động là 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 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 dưới đây: Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Trang 5
21. ỨNG DỤNG SIM 908 VÀ CÔNG NGHỆ RFID CHỐNG TRỘM XE • Thành phần vi chip • Thành phần anten Dưới đây là hình ảnh minh họa các thành phần thẻ thụ động trong thực tế: Hình 2.2 : Các thành phần của TAG thụ động. 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) Ghi một lần, Đọc nhiều lần (RW) Đọc, ghi (WORM). 2.1.5 Phân loại 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: Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Trang 6
22. S K L 0 0 2 1 5 4