TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC
…
a & b
…

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀ
MODULE GSM/GPRS VÀO HỆ
THỐNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH GVHD: LƯU VĂN ĐẠI
SVTH : TRỊNH CÔNG PHI (308101198)
PHẠM CÔNG TUẤN (308101238)
NGUYỄN MINH TÚ (308111121)
LÊ BÁ TOÀN (308111101)
LÊ BÁ TOÀN (308111101) TP. HCM, THÁNG 6 NĂM 2014

v

MỤC LỤC
Trang
PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI CẢM ƠN i
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG GIÁM KHẢO ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv
MỤC LỤC v
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT x
DANH SÁCH BẢNG BIỂU xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ xii
LỜI MỞ ĐẦU xv
CHƯƠNG 1 DẪN NHẬP 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục đích đề tài 2
1.3 Giới hạn đề tài 2
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 3
2.1 Công nghệ RFID 3
2.2 Các khái niệm cơ bản trong hệ thống RFID 3
2.2.1 Sóng 3

3.1.2 Các mạng điện thoại GSM ở Việt Nam 26
3.1.3 Công nghệ của mạng GSM 26
3.1.4 Công nghệ CDMA 26
3.2 Cấu trúc cơ bản của mạng điện thoại di động 27
3.2.1 Băng tần GSM 900 MHz 27
3.2.2 Băng tần GSM 1800 MHz 28
vii

3.3 Các thành phần của mạng điện thoại di động 28
3.3.1 Mạng điện thoại di động GSM 28
3.3.2 Máy cầm tay MS (Mobile Station) 29
3.3.3 Ý nghĩa số IMEI 29
3.3.4 Ý nghĩa số SIM 30
3.3.5 Số thuê bao IMSI 30
3.4 Tổng quan về tin nhắn SMS, module SIM900A & tập lệnh AT 31
3.4.1 Tổng quan về tin nhắn SMS 31
3.4.2 Tổng quan về module SIM900A 31
3.4.2.1 Giới thiệu module SIM900A 31
3.4.2.2 Đặc điểm của module SIM900A 31
3.4.2.3 Khảo sát sơ đồ chân và chức năng của từng chân 34
3.4.2.4 Kết nối giữa module SIM900A và vi điều khiển 36
3.4.3 Khảo sát tập lệnh AT 36
3.4.3.1 Chế độ nghỉ 37
3.4.3.2 Chế độ nghỉ chuyễn sang chế độ hoạt động bình thường 38
3.4.3.3 Khởi tạo cấu hình mặc định cho module SIM900A 39
3.4.3.4 Thực hiện cuộc gọi 41
3.4.3.5 Nhận cuộc gọi đến 43
3.4.3.6 Gửi tin nhắn 44
3.4.3.7 Đọc tin nhắn 46
3.4.3.8 Các lệnh thiết lập và cài đặt cho tin nhắn SMS 47

5.1 Sơ đồ hệ thống 70
5.2 Sơ đồ nguyên lý 71
5.3 Sơ đồ khối nguồn 72
5.4 Sơ đồ khối hiển thị 74
ix

5.5 Sơ đồ khối xử lý trung tâm MCU 75
5.6 Sơ đồ khối Reader RF 76
5.7 Sơ đồ khối module Sim900A 79
5.8 Sơ đồ khối điều khiển động cơ và điều khiển thiết bị 80
5.7.1 Khối điều khiển động cơ 80
5.7.2 Khối điều khiển thiết bị 82
5.9 Sơ đồ khối cảm biến nhiệt độ 83
CHƯƠNG 6 Lưu đồ giải thuật 85
6.1 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển Pic 16887 (Master) 85
6.2 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển Pic 18F4620 (Slave) 86
CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN 87
7.1 Kết luận đề tài 87
7.2 Ưu điểm và nhược điểm đề tài 87
7.2.1 Ưu điểm 87
7.2.2 Nhược điểm 88
7.3 Hướng phát triển đề tài 88
TÀI LỆU THAM KHẢO 89
PHỤ LỤC 90

Hình 2.6: Hình dạng của một transponder điển hình 11
Hình 2.7: Cấi trúc bên trong một transponder 12
Hình 2.8: Sơ đồ khối của một thẻ thụ động 13
Hình 2.9: Cấu trúc bên trong của glass transponder 17
Hình 2.10: a)Các dạng cấu trúc khác nhau của disk transpoder 17
Hình 2.10: b) Cấu trúc của glass transponder 17
Hình 2.11: Dạng thẻ nhựa sản phẩm của Philips Electronics 18
Hình 2.12: Transponder dạng key, sả phẩm của Intermarketing 18
Hình 2.13: Transponder dạng thẻ không tiếp xúc 18
Hình 2.14: Thẻ RFID dạng coil-on-chi 19
Hình 2.15: Nguyên lý Master – Slave giữa phần mềm ứng dụng reader, transponder
20
Hình 2.16: Dữ liệu và dòng dữ liệu trong hệ thống truyền thông số 21
Hình 2.17: Mã Manchester 22
Hình 2.18: Thủ tục xác nhận sự đối xứng 24
Hình 3.1: Mô hình mạng điện thoại di động 27
Hình 3.2: Băng tần GSM 900MHz và băng tần GSM 1800MHz 28
Hình 3.3: Mạng điện thoại di động GSM 28
Hình 3.4: IMEI: Số nhận dạng thiết bị di động quốc tế 29
Hình 3.5: ý nghĩa số SIM 30

xiii

Hình 3.6: ý nghiã số thuê bao IMSI 30
Hình 3.7: Module Sim900 31
Hình 3.8: Sơ đồ chân của Module Sim900A 34
Hình 3.9: Kết nối giữa Breakout SIM900 và Vi điều khiển 36
Hình 3.10: Chuyển từ chế hoạt động bình thường sang chế độ nghỉ 37
Hình 3.11: Đưa module trở về trạng thái hoạt động 38
Hình 3.12: Khởi tạo cấu hình mặc định cho module sim 900A 39


x

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

RFID: Radio Frequency Identification
LF: Low Frequency
HF: High Frequency
UHF: Ultra High Frequency
NRZ: Non-Return-to-Zero
WORM: Write Once, Read Many
RW: Read Write

Cuốn đồ án này tuy hoàn thành đúng tiến độ đề ra nhưng do kiến thức còn hạn
chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong quý thầy cô, các bạn đóng góp ý
kiến giúp đỡ, chúng em xin chân thành cảm ơn! TPHCM, tháng 6 năm 2014
Nhóm sinh viên thực hiện:
Trịnh Công Phi
Phạm Công Tuấn
Nguyễn Minh Tú
Lê Bá Toàn

ii

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG GIÁM KHẢO

Tp.HCM, ngày….tháng….năm 2013
Giáo viên hướng dẫn
(GV ký tên và ghi rõ họ tên)

iv

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
tránh những thiếu sót nhất định. Rất mong sự giúp đỡ ý kiến đóng góp của quý thầy cô
và các bạn để đồ án tốt nghiệp này được hoàn thiện hơn.

Chương 1. Mở đầu
1 CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Hiện nay kỹ thuật điện tử đang trở thành một nghành khoa học đa nhiệm vụ. Ngoài
việc đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực trong các nghành
khoa hàng không vũ trụ, thông tin liên lạc, tự động điều khiển… điện tử còn đáp ứng
được cho ra những điện thử tự động đòi hỏi sự chính xác cao đã hỗ trợ con người rất
nhiều trong cuộc sống. Những thành tựu khoa học kỹ thuật đã mang đến cho con người
một cuộc sống tiện nghi van minh và hiện đại.
Hai trong những ứng dụng rất nổi bật của cộng nghệ điện tử là kỹ thuật nhận dạng
tự động và kỹ thuật báo động điện tử. Các công nghệ nhận dạng tự động như: các mã
vạch, các thẻ thông minh, công nghệ sinh trắc học, nhận dạng đặc trưng quang học và
nhận dạng tần số vô tuyến RFID. Các thiết bị báo động điện tử như: hệ thống báo cháy,
hệ thống báo trộm bằng chuông, hệ thống đóng mở cửa sử dụng mật mã… ứng dụng
của hai kỹ thuật này đã góp phần rất lớn trong việc an toàn vệ an toàn dụng cụ và tài
sản của người sử dụng. Nhưng một khuyết điểm nổi bật của báo tự động là không thể
truyền đi xa. Xuất phát từ những nhu cầu thực tế trong cuộc sống đi cùng với cơ sở vật
chất hiện có, một phương pháp báo động từ xa ra đời có thể khắc phục được khuyết
điểm về khoảng cách và thể hiện được vai trò này chính là phương pháp báo động từ xa
qua mạng điện thoại. Phương pháp này giúp người sử dụng hệ thống có thể linh hoạt
hơn trong việc kiểm tra cũng như có những phương pháp giải quyết hợp lý từ một
khoảng cách không giới hạn tuỳ thuộc vào khả năng phủ kín của mạng lưới điện thoại
có sẵnvà củng từ nhu cầu thực tế từ phương pháp này làm cho chúng em có ý tưởng đã

nào điều khiển thì hệ thống sẽ nhắn tin trả lời vào số điện thoại đó.
− Có thể dùng bàn phím để thay đổi mật khẩu.
− Tin nhắn SMS sai cú pháp hoặc mật khẩu sẽ không điều khiển được đồng thời
vi điều khiển gửi tin nhắn trả lời là sai cú pháp hoặc sai mật khẩu.
Chương 2. Tổng quan về công nghệ RFID

3

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID
2.1 Công nghệ RFID:
Công nghệ RFID là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến, cho phép
một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không cần 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.
Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động làm việc như
sau: reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con
chip. Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc
và xử lý thông tin lấy được từ chip. Các chip không tiếp xúc không tích điện, chúng
hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi reader.
2.2 Các khái niệm cơ bản trong công nghệ RFID:
2.2.1 Sóng:
Sóng là dao động năng lượng từ một điểm này sang điểm khác. Sóng điện từ
là sóng được tạo ra bởi các electron chuyển động và dao động điện từ trường. Các

Điều chế là quá trình thay đổi các đặc tính của một sóng vô tuyến để mã hoá
một vài tín hiệu thông tin mang theo.
Công nghệ RFID chủ yếu dùng 3 loại tần số là: tần số thấp LF, tần số cao HF,
tần số siêu cao UHF. Còn lại tần số rất cao VHF thì chưa thấy có hệ thống RFID sử
dụng.
Chương 2. Tổng quan về công nghệ RFID

5

2.2.2 Tần số thấp LF:
Là các tần số nằm trong khoảng giữa 30 KHz đến 300 KHz, hệ thống RFID
thông thường chỉ sử dụng trong phạm vi từ 125 KHz tới 134 KHz. Hệ thống RFID
hoạt động tại tần số thấp thường sử dụng các thẻ thụ động, nên tốc độ truyền dữ
liệu từ thẻ tới thiết bị đọc thẻ là rất thấp.
2.2.3 Tần số cao HF:
Là các tần số nằm trong khoảng 3 MHz đến 30 MHz, trong đó 13,56 MHz là
tần số điển hình thường sử dụng trong hệ thống RFID. Hệ thống HF RFID thường
sử dụng thẻ thụ động nên tốc độ truyền khá thấp từ thẻ tới thiết bị đọc thẻ. Ngày
nay các hệ thống HF được sử dụng rộng rãi đặc biệt là trong bệnh viện (vì ở đó nó
không gây nhiễu cho các thiết bị y tế đang hoạt động khác.
2.2.4 Tần số sêu cao UHF:
Là các tần số nằm trong khoảng 300 MHz đến 1GHz, hệ thống UHF RFID
thụ thóng thường sử dụng tại tần số 915 MHz ở Hoa Kỳ và tại tần số 868 MHz ở
các nước 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 RFID sử dụng được cả 2 loại thẻ tích
cực và thụ động và có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu khá nhanh giữa thẻ và
tthiết bị đọc thẻ.
2.3 Hệ thống RFID:
2.3.1 Các bộ phận của hệ thống RFID:
Hệ thống RFID bao gồm:

Để hiểu được làm cách nào một thẻ RFID có thể truyền thông tin tới đầu đọc
về sự có mặt của nó và các đặc điểm nhận dạng, hãy quan sát minh họa trong hình
2.3. Trong hình này, đầu đọc truyền tín hiệu. Radio với tần số và khoảng thời gian
(thường là khoảng vài trăm lần mỗi giây) thiết lập từ trước. Bất kỳ thẻ nào có tần
số nằm trong khoảng đọc được của đầu đọc này sẽ bắt được sóng do đầu đọc phát
ra vì mỗi một thẻ có gắn sẵn một antenna có khả năng nhận biết được các tín hiệu
radio tại tần số nhất định. Các thẻ này sử dụng năng lượng nhận được từ tín hiệu
radio để phản hồi lại tín hiệu này và sau đó có thể sẽ điều chỉnh tín hiệu để gửi
thông tin về đầu đọc.

Hình 2.4: Trao đổi thông tin giữa thẻ và đầu đọc
Chương 2. Tổng quan về công nghệ RFID

8

Những loại thẻ và đầu đọc khác nhau sẽ thích hợp với những ứng dụng cũng
như môi trường khác nhau. Quyết định sẽ sử dụng loại thẻ và đầu đọc là công việc
bao gồm xác định những gì thích hợp nhất so với nhu cầu. Tuy nhiên, chi phí cho
hệ thống sẽ chịu ảnh hưởng nhiều nhất từ quyết định chọn loại thẻ nào.
Nguyên tắc chung về hoạt động của hệ thống RFID như sau: các vật phẩm,
hàng hóa cần giám sát được gắn với các thẻ RFID (các thẻ này có thể ở dạng nhãn
hoặc ở dạng thẻ cứng). Các thẻ này sẽ phát ra tín hiệu, anten của đầu đọc có nhiệm
vụ kích thích và bắt tín hiệu để đầu đọc RFID đọc thông tin từ các thẻ khi chúng đi
qua những đầu đọc này. Dữ liệu do thẻ đọc được là dữ liệu thô và sẽ được các