Thiết kế hệ thống quản lý bệnh nhân dùng công nghệ RFID


Ngày nay nghành công nghệ thông tin đã có những bước phát triển vượt bậc.Chỉ từ việc phát minh ra con transistor đầu tiên năm 1947,cho đến nay các sản phẩm công nghệ thông tin đã len lỏi đến tất cả các nghành nghề trong xã hội từ nghành ngân hàng,tài chính đến các nghành bán lẻ...Không những vậy chúng cũng đã len lỏi vào mọi gia đình từ các sản phẩm gia dụng như máy giặt,tủ lạnh...đến các thiết bị giải trí truyền thông như ipod,...Trong tương lai, bên cạnh việc phát triển công nghệ vi điện tử để chế tạo ra các thế hệ bộ vi xử lý với tốc độ xử lý ngày càng nhanh,thì các hệ thống ứng dụng vẫn sẽ phát triển rất mạnh.

Chính vì lẽ đó,tôi đã chọn đề tài về, Thiết kế hệ thống quản lý bệnh nhân dùng công nghệ RFID. Công nghệ này đã xuất hiện khá lâu nhưng cho đến nay các ứng dụng của nó vẫn chưa được triển khai rộng rãi. Với việc chọn đề tài này ,tôi hi vọng mình sẽ góp phần công sức bé nhỏ của mình vào công việc triển khai nó.Tuy nhiên ,ở mức độ một đồ án tốt nghiệp và cũng do thời gian có hạn, nên ở đây tôi chỉ thiết kế và thi công hệ thống ở mức kiểm thử. Còn để có thể triển khai áp dụng nó vào thực tế thì sẽ phải đầu tư thêm nhiều thời gian và tiền bạc. Song với việc thiết kế thành công hệ thống này, tôi đã thu được thêm khá nhiều kinh nghiệm làm bước đệm cho tôi trở thành kỹ sư sau khi ra trường. Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Trần Hải Lưu cùng các thầy cô khác đã giúp đỡ tận tình để tôi hoàn thành  đề tài này. 

NỘI DUNG:

1.1 Lịch sử công nghệ RFID.................................................................................13
1.2 Các khái niệm cơ bản......................................................................................14
1.3 Các đặc điểm của một hệ thống RFID............................................................17
1.3.1 Tần số hoạt động....................................................................................17
1.3.2 Phạm vi đọc............................................................................................17
1.3.3 Phương pháp ghép nối vật lý..................................................................18
1.4 Các thành phần hệ thống RFID.......................................................................18
1.4.1 Thành phần thẻ.......................................................................................20
        1.4.1.1 Thẻ thụ động.................................................................................20
                   1.4.1.1.1 Thành phần vi chip.........................................................21
                   1.4.1.1.2 Thành phần anten...........................................................22
        1.4.1.2 Thẻ tích cực..................................................................................24
                   1.4.1.2.1 Khối nguồn.....................................................................25
                   1.4.1.2.2 Các thành phần điện tử...................................................26
        1.4.1.3 Thẻ bán tích cực ..........................................................................26
        1.4.1.4 Thẻ chỉ đọc...................................................................................27
        1.4.1.5 Thẻ ghi một lần-đọc nhiều lần......................................................28
        1.4.1.6 Thẻ đọc-ghi..................................................................................28
          1.4.2 Thiết bị đọc thẻ......................................................................................28
                  1.4.2.1 Khối truyền tín hiệu....................................................................29
                  1.4.2.2 Khối nhận tín hiệu.......................................................................29
                  1.4.2.3 Khối vi xử lý...............................................................................29
                  1.4.2.4 Khối bộ nhớ................................................................................29
                  1.4.2.5 Các kênh vào/ra cho cảm biến,bộ truyền động,bộ báo hiệu.....29
                  1.4.2.6 Khối điều khiển..........................................................................30
                  1.4.2.7 Khối giao tiếp truyền thông........................................................30
                  1.4.2.8 Khối nguồn.................................................................................30
                  1.4.2.9 Phân loại thiết bị đọc thẻ............................................................30
                  1.4.2.9.1 Thiết bị đọc thẻ nối tiếp...........................................................31
                  1.4.2.9.2 Thiết bị đọc thẻ mạng..............................................................31
                  1.4.2.9.3 Thiết bị đọc thẻ cố định...........................................................32
                  1.4.2.9.4 Thiết bị đọc thẻ cầm tay..........................................................34
          1.4.3 Giao tiếp giữa thiết bị đọc thẻ và thẻ.....................................................34
                  1.4.3.1 Kiểu điều chế backscatter...........................................................35
                  1.4.3.2 Kiểu transmitter..........................................................................36
                  1.4.3.3 Kiểu transponder.........................................................................36
          1.4.4 Anten của thiết bị đọc thẻ......................................................................37
                  1.4.4.1 Vùng phủ sóng của anten............................................................38
                  1.4.4.2 Sự phân cực của anten................................................................39
                  1.4.4.3 Năng lượng của anten.................................................................41
         1.4.5 Máy chủ và hệ thống phần mềm.............................................................41
1.4.6 Cơ sở hạ tầng truyền thông...................................................................44
1.4.7 Các thành phần phụ khác......................................................................44
    1.5 Các tiêu chuẩn công nghệ RFID.....................................................................45
          1.5.1 Tiêu chuẩn ANSI...................................................................................46
          1.5.2 Tiêu chuẩn EPCglobal...........................................................................46
          1.5.3 Tiêu chuẩn ISO......................................................................................47
    1.6 Quyền riêng tư và tính bảo mật trong công nghệ RFID.................................48
          1.6.1 Quyền riêng tư.......................................................................................48
                 1.6.1.1 Các biện pháp bảo vệ quyền riêng tư dựa trên luật pháp...........48
                 1.6.1.2 Các biện pháp bảo vệ quyền riêng tư dựa trên việc cải
                              tiến công nghệ.............................................................................49 
          1.6.2 Tính bảo mật..........................................................................................49
                 1.6.2.1 Vùng một : Các thẻ RF................................................................50
                 1.6.2.2 Vùng hai : Thiết bị đọc thẻ RFID................................................51
                 1.6.2.3 Vùng ba : Kênh dịch vụ RFID.....................................................51
                 1.6.2.4 Vùng bốn : Các hệ thống thông tin doanh nghiệp.......................51
    1.7  So sánh giữa công nghệ RFID và công nghệ mã vạch..................................52
    1.8  Kết luận.........................................................................................................56
CHƯƠNG 2.THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ BỆNH NHÂN..........................57
     2.1 Giao tiếp giữa thẻ thụ động EM4100 và chip EM4095.................................57
2.1.1 Hoạt động của chip EM4095.................................................................57
2.1.2 Hoạt động của thẻ thụ động EM4100....................................................62
       2.1.2.1 Sơ đồ các khối của chip EM4100................................................63
       2.1.2.2 Tổ chức bộ nhớ của chip EM4100...............................................64
       2.1.2.3 Mã hóa dữ liệu trên thẻ................................................................64
                2.1.2.3.1 Mã hóa Manchester..........................................................65
                2.1.2.3.2 Mã hóa hai pha.................................................................65
                2.1.2.3.3 Mã hóa PSK.....................................................................65
2.1.3 Sơ đồ khối mạch RF và tính toán các thông số......................................66
2.1.4 Thiết kế anten cho reader.......................................................................68
2.1.5 Phương pháp điều chế sóng mang OOK...............................................74
     2.2 Giao tiếp chuẩn USB giữa reader và máy vi tính..........................................77
           2.2.1 Chuẩn giao tiếp USB............................................................................77
                  2.2.1.1 Quy trình làm việc trong giao tiếp USB.....................................78
                  2.2.1.2 Các đặc trưng của giao tiếp USB................................................78
                  2.2.1.3 Chuẩn giao tiếp USB 2.0............................................................79
                  2.2.1.4 Chuẩn giao tiếp USB 3.0............................................................79
           2.2.2 Lớp định nghĩa HID..............................................................................80
                  2.2.2.1 Tổng quan về quản lý chung của lớp HID..................................81
                  2.2.2.2 Mô hình hoạt động......................................................................82
           2.2.3 Vi điều khiển PIC18F2550 và sơ đồ khối mạch điều khiển.................83
     2.3 Thiết kế phần mềm quản lý............................................................................86
           2.3.1 Xây dựng giao diện...............................................................................86
           2.3.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu.........................................................................91
           2.3.3 Giao tiếp với cơ sở dữ liệu....................................................................93
           2.3.4 Quản lý kết nối USB giữa reader và máy tính......................................95
     2.4 Kết luận..........................................................................................................96
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................98
BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ VIỆT – ANH...................................................99
PHỤ LỤC A............................................................................................................102
PHỤ LỤC B............................................................................................................110
PHỤ LỤC C............................................................................................................112


M_tả

No comments: