Đồ án Giải pháp ngôi nhà thông minh (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Giải pháp ngôi nhà thông minh (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG GIẢI PHÁP NGÔI NHÀ THÔNG MINH GVHD: TS. Ðặng Phước Hải Trang SVTH: Trần Hữu Hùng MSSV: 08117070 S K L 0 0 3 2 4 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2014
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 VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI: GIẢI PHÁP NGÔI NHÀ THÔNG MINH GVHD: ThS. Đặng Phước Hải Trang SVTH: Trần Hữu Hùng MSSV: 08117070 Tp. Hồ Chí Minh - 08/2014
3. MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG PHẦN I: GIỚI THIỆU TRANG BÌA .i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN. iii LỜI MỞ ĐẦU . .iv LỜI CẢM ƠN . .v MỤC LỤC . .vi LIỆT KÊ HÌNH VẼ . viii LIỆT KÊ BẢNG . ix TÓM TẮT . x ABSTRACT . xi PHẦN II: NỘI DUNG CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU 1 1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 2 1.2.ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 2 1.3.GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 2 1.4.Ý NGHĨA THỰC TIỄN 3 1.5.BỐ CỤC TRÌNH BÀY 3 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 2.1.TỔNG QUAN VỀ TIN NHẮN SMS 6 2.1.1. GIỚI THIỆU VỀ SMS 6 2.1.2. CẤU TRÚC MỘT TIN NHẮN SMS 7 2.1.3. TIN NHẮN SMS CHUỖI / TIN NHẮN SMS DÀI 7 2.2.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 7 2.2.1. Giới thiệu mạng GSM 7 2.2.2. Sơ đồ khối mạng GSM 9 2.2.3. Công nghệ mạng GSM ở Việt Nam 9 2.3.GIỚI THIỆU MODULE SIM900, TẬP LỆNH 9 2.3.1. Giới thiệu module SIM900 9 2.3.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA MODULE SIM900. 10 v
4. 2.3.3. Khảo sát sơ đồ chân SIM900 12 2.3.4. Khảo sát tập lệnh AT SIM900 13 2.3.4.1 Các lệnh khởi tạo GSM Module SIM900: 14 2.3.4.2 Các lệnh xử lý cuộc gọi 15 2.3.4.3 Các lệnh về SMS 15 2.3.4.4 Các lệnh về GPRS 16 2.3.4.5 Các lệnh kiểm tra ban đầu 17 2.3.4.6 Các lệnh khác 17 2.4. TỔNG QUÁT VỀ PIC18F4550 19 2.4.1. Thống số cơ bản PIC18F4550 19 2.4.2. Tổ chức bộ nhớ PIC18F4550 21 2.4.2.1. Bộ nhớ chƣơng trình 21 2.4.2.2 Bộ nhớ dữ liệu 22 2.4.3. Khảo sát PORT IO của PIC18F4550 24 2.4.4. Bộ chuyển đổi ADC 26 2.4.5. BỘ SO SÁNH COMPARATOR 27 2.4.5. Truyền thông UART 28 2.4.6. Khảo sát bộ định thời 29 2.4.6.1. Bộ định thời timer0 30 2.4.6.2. Bộ định thời timer1 31 2.4.6.3. Bộ định thời timer2 32 2.4.6.4. Bộ định thời timer3 32 2.4.7. Ngắt trong PIC18F4550 (INTERRUPT) 33 2.5. GIỚI THIỆU CÁC MODULE CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 35 2.5.1. Cảm biến nhiệt độ LM35 35 2.5.2. Cảm biến chuyển động PIR Module 36 2.5.3. Cảm biến GAS MQ-6 36 2.5.4. Cảm biến khói MQ-2 37 CHUONG 3 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 38 3.1. PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 39 3.2. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 39 3.2.1. Khối điều khiển trung tâm 40 3.2.2. Khối giao tiếp mạng GSM 40 3.2.3. Khối giao tiếp và chuyển đổi công suất 41 3.2.4. Khối cảm biến thu thập dữ liệu 42 3.2.5. Khối điều khiển động cơ DC 42 3.2.6. Khối chuyển đổi giao tiếp máy tính 42 vi
5. 3.2.7. Khối hiển thị và báo động 43 3.3. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 44 3.3.1. Sơ đồ nguyên lý và tính toán 44 3.3.2. Sản phẩm thi công thực tế 51 3.4. THIẾT KẾ PHẦN MỀM 54 3.4.1. Thiết kế phần mềm cho PIC18F4550 55 3.4.2. Thiết kế phần mềm cho máy tính 56 CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 57 4.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 58 4.2. KẾT LUẬN 58 4.3. HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 59 PHẦN III: PHỤ LỤC 60 vii
6. LIỆT KÊ HÌNH VẼ HÌNH TRANG Hình 2.1: Cấu trúc một tin nhắn SMS Error! Bookmark not defined. Hình 2.2: Các thành phần mạng GSM Error! Bookmark not defined. Hình 2.3: Module SIM900 Error! Bookmark not defined. Hình 2.4: Sơ đồ chân của SIM900 12 Hình 2.5: Sơ đồ khối Vi điều khiển PIC18F4550 20 Hình 2.6: Vi điều khiển Pic18F4550 và sơ đồ chân Error! Bookmark not defined. Hình 2.7: Bộ nhớ chƣơng trình PIC18F4550 Error! Bookmark not defined. Hình 2.8: Sơ đồ tổ chức bộ nhớ dữ liệu PIC18F4550 23 Hình 2.9: Địa chỉ thanh ghi của PIC18F4550 24 Hình 2.10: Sơ đồ khối của bộ ADC 27 Hình 2.11: Sơ đồ khối đơn giản của bộ Comparator C1 28 Hình 2.12: Sơ đồ khối đơn giản của bộ Comparator C2 28 Hình 2.13: Sơ đồ khối bộ truyền dữ liệu EUSART bất đồng bộ 29 Hình 2.14: Sơ đồ khối bộ nhận dữ liệu EUSART bất đồng bộ Error! Bookmark not defined. Hình 2.15: Sơ đồ khối Timer0 (8-BIT MODE) 30 Hình 2.16: Sơ đồ khối Timer0 (16-BIT MODE) Error! Bookmark not defined. Hình 2.17: Sơ đồ khối Timer1 Error! Bookmark not defined. Hình 2.18: Sơ đồ khối Timer1 (16-BIT READ/WRITE MODE) Error! Bookmark not defined. Hình 2.19: Sơ đồ khối của bộ định thời Timer2 Error! Bookmark not defined. Hình 2.20: Sơ đồ khối bộ định thời Timer3. Error! Bookmark not defined. Hình 2.21: Sơ đồ logic của tất cả các ngắt trong vi điều khiển PIC18F45 Error! Bookmark not defined. Hình 2.22: cảm biến nhiệt độ LM35 Error! Bookmark not defined. Hình 2.23: Cảm biến chuyển động PIR Module Error! Bookmark not defined. Hinh 2.24: Cảm biến GAS MQ-6 Error! Bookmark not defined. Hình 2.25: Cấu tạo và sơ đồ chân MQ6 Error! Bookmark not defined. Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống Error! Bookmark not defined. Hình 3.2: Hình ảnh thực tế PIC18F4550 40 Hình 3.3: Hình ảnh thực tế SIM900 Error! Bookmark not defined. Hình 3.4: Giải thích khối chuyển đổi công suất Error! Bookmark not defined. viii
7. Hình 3.5: IC L298N Error! Bookmark not defined. Hình 3.6: IC FT232RL Error! Bookmark not defined. Hình 3.7: LCD 1602 Error! Bookmark not defined. Hình 3.8: Còi báo động Error! Bookmark not defined. Hình 3.9:Mạch nguyên lý nguồn LM2576ADJ Error! Bookmark not defined. Hình 3.10:Mạch nguyên lý board điều khiển PIC18F4550 Error! Bookmark not defined. Hình 3.11:Mạch nguyên lý kết nối BUZZER Error! Bookmark not defined. Hình 3.12:Mạch nguyên lý module SIM900 Error! Bookmark not defined. Hình 3.13:Cầu phân áp cho chân TX của bộ UART . Error! Bookmark not defined. Hình 3.14:Phân cực cho led báo trạng thái kết nối Error! Bookmark not defined. Hình 3.15:Mạch nguyên lý module USB2UART Error! Bookmark not defined. Hình 3.16:Cảm biến nhiệt độ LM35 Error! Bookmark not defined. Hình 3.17: Cảm biến khí GAS MQ-6 Error! Bookmark not defined. Hình 3.18:Cảm biến khói MQ-2 Error! Bookmark not defined. Hình 3.19: Module cảm biến PIR Error! Bookmark not defined. Hình 3.20:Mạch điều khiển động cơ dùng L298N 50 Hình 3.21:Mạch chuyển đổi công suất 5VDC220VAC 50 Hình 3.22: Module MCU thực tế 51 Hình 3.23: Module SIM900 thực tế 52 Hình 3.24: Module chuyển đổi công suất thực tế 52 Hình 3.25: Module điều khiển động cơ thực tế Error! Bookmark not defined. Hình 3.26: Module cảm biến khí GAS, khói thực tế Error! Bookmark not defined. Hình 3.27:Module chuyển đổi USB2UART thực tế Error! Bookmark not defined. Hình 3.28:Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình vi điều khiển Error! Bookmark not defined. Hình 3.29: Giao diện chƣơng trình điều khiển trên máy tính . Error! Bookmark not defined. ix
8. LIỆT KÊ BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: T0CON: Thanh ghi điều khiển Timer0 Error! Bookmark not defined. Bảng 2.2: T1CON: Thanh ghi điều khiển Timer1 Error! Bookmark not defined. Bảng 2.3: T2CON: Thanh ghi điều khiển Timer2 Error! Bookmark not defined. Bảng 2.4: T3CON: Thanh ghi điều khiển Timer3 Error! Bookmark not defined. Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật MQ6 Error! Bookmark not defined. x
9. TÓM TẮT Đề tài GIẢI PHÁP NGÔI NHÀ THÔNG MINH được xây dựng dựa trên nhu cầu thực tế cần thiết cho một ngôi nhà hiện đại với mục tiêu có thể phát triển và áp dụng phục vụ ngoài đời thực. Để thực hiện được thành công đề tài người thực hiện đã tiến hành phân tích nhu cầu để từ đó xây dựng sơ đồ khối hệ thống, xây dựng cơ khí mô hình ngôi nhà để chạy thử hệ thống, chỉnh sửa và cuối cùng hoàn thành sản phẩm MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH với những chức năng sau: - Cho phép điều khiển các thiết bị điện lưới 220v qua điện thoại di động. - Hệ thống được trang bị các cảm biến GAS, khói và nhiệt độ để thu thập dữ liệu môi trường trong nhà để kịp thời thông báo cho chủ nhà nếu có hiện tượng bất thường xảy ra. - Hệ thống được trang bị thiết bị cảm biến chống trộm giúp ngôi nhà được an ninh hơn, khi có trộm đột nhập ngay lập tức hệ thống sẽ cảnh báo và thông báo cho chủ nhà biết thông qua mạng điện thoại. - Trong mô hình NGÔI NHÀ THÔNG MINH còn được trang bị hệ thống cửa tự động với hai chế độ : chạy tự động và khóa khi có yêu cầu. - Ngoài điện thoại di động cầm tay hệ thống còn được kết nối với máy tính có kết nối mạng điện thoại và hoàn toàn có thể thao tác điều khiển thiết bị trong nhà thông qua giao diện điều khiển được thiết kế bằng Window Form C#. Điểm đặc biệt thành công trong đề tài là toàn bộ phần cứng, phần mềm đều tự thiết kế và chạy ổn định, đây là tiền đề cho phép người thực hiện đề tài có thể phát triển hệ thống tốt hơn trong tương lai. xi
10. ABSTRACT SMART HOUSE SOLUTION is based on the actual needs required for a house in the modern with purpose to develop and apply in real life. To achieve a successful implementation undertook the needs analysis from which to build the system block diagram, build houses mechanical model to test the system, editing and final completion the SMART HOUSE with the following functions: - Allows control 220v power devices through mobile phones. - The system is equipped with GAS sensor, smoke sensor and temperature sensor to gather environmental data in order to promptly notify the landlord if any abnormal phenomenon occurred. - The system is equipped with anti-theft sensor help house more secure, when thieves broke into the system will immediately alert and notify the owner via telephone. - In the smart home model is also equipped with automatic door system with two modes: automatic and run courses upon request. - In addition to mobile handheld systems are connected to a computer connected to the telephone network and can completely take control of the devices in the home via the console is designed with Windows Forms C #. A special feature of this project is to succeed all hardware, software and design are stable, the premise here is to allow people to implement the project can develop a better system in the future. xii
11. Giải pháp ngôi nhà thông minh CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU Chƣơng 1: Giới thiệu
12. Giải pháp ngôi nhà thông minh 2 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và điện tử viễn thông nói riêng, việc ứng dụng mạng viễn thông vô tuyến vào các ứng dụng giám sát điều khiển và thu thập thông tin dữ liệu dân dụng ngày càng trở nên phổ biến và đóng một vai trò quan trọng. Theo dòng phát triển, nhu cầu về sự an toàn và tiện lợi cho một ngôi nhà sinh sống được chú trọng hơn. Vì lý do đó có khá nhiều mô hình nhà thông minh được đầu tư nghiên cứu và phát triển. Có thể là ứng dụng mạng internet, wi-fi hay mạng di động vào việc điều khiển và thu thập dữ liệu giám sát cho ngôi nhà. Một ngôi nhà thông minh về cơ bản vẫn phải có các thiết bị dân dụng như đèn chiếu sáng, quạt, máy lạnh, tivi, chúng được giám sát và điều khiển đóng ngắt từ xa qua hệ thống. Thêm vào đó là các thiết bị cảm biến như: cảm biến GAS, cảm biến khói, cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến phát hiện người để giám sát chống trộm nhằm đảm bảo độ an toàn và an ninh cho ngôi nhà. Phát hiện các sự cố rò rỉ GAS, cháy, nhiệt độ bất thường sớm để kịp thời không chế. Và các thiết bị, cảm biến này được quản lý chặt chẽ bởi hệ thống giám sát và điều khiển trung tâm. Nhu cầu là vô tận, các giải pháp nghiên cứu đưa ra phục vụ cho ngôi nhà thông minh tuy nhiều nhưng chỉ đáp ứng được phần nào nhu cầu về ngôi nhà cho con người. Đóng góp vào xu hướng nghiên cứu, người thực hiện đề tài quyết định lựa chọn đề tài “GIẢI PHÁP NGÔI NHÀ THÔNG MINH” để nghiên cứu và phát triển. 1.2. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Áp dụng những kiến thức được học và nghiên cứu về điện tử - viễn thông, người thực hiện đề tài hướng đến xây dựng một giải pháp cho ngôi nhà thông minh. Tiến hành mô hình hóa, thiết kế và thi công một hệ thống điều khiển và giám sát ngôi nhà hoàn thiện. Hệ thống tích hợp module điều khiển giám sát trung tâm, module công suất cho các thiết bị trong nhà và các module báo động (cảnh báo) cùng các module tiện ích khác. Các module báo động bao gồm các bộ cảm biến PIR Sensor, GAS Sensor, Smoke Sensor, Temperature Sensor. Các cảm biến này có nhiệm vụ giám sát thu thập dữ liệu và gửi dữ liệu về bộ xử lí trung tâm khi có tác động của đối tượng bên ngoài, rò rỉ khí gas, phát hiện khói, phát hiện nhiệt độ tăng cao. Qua xử lí, dữ liệu sẽ được gửi về thiết bị đầu cuối (mobile) của người điều khiển để thông báo. Với mô hình này chủ nhà có thể cập nhật trạng thái các thiết bị trong nhà khi đang ở bất cứ noi đâu có mạng di động phủ sóng và dễ dàng điều khiển đồng thời được cảnh báo kịp thời về các hiện tượng bất thường trong nhà để kịp thời xử lý. 1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Nói đến NGÔI NHÀ THÔNG MINH tức đã đặt ra rất nhiều các ứng dụng phục vụ cho ngôi nhà với những tiêu chí về độ linh hoạt, độ ổn định, độ an toàn tin cậy khi sử dụng và các tiêu chí phục vụ khác. NGÔI NHÀ THÔNG MINH là một hệ thống phức tạp. Vì thế, trong phạm vi của đề tài: thời gian, tài chính và kiến thức kinh nghiệm còn hàn chế, người thực hiện đề tài chỉ đưa ra và thực hiện một giải Chƣơng 1: Giới thiệu
13. Giải pháp ngôi nhà thông minh 3 pháp cơ bản và cần thiết cho NGÔI NHÀ THÔNG MINH. Cụ thể đề tài thực hiện được những công việc sau:  Điều khiển các thiết bị điện trong nhà (cụ thể là điều khiển năm thiết bị công suất trung bình như đèn điện, ti vi, tủ lạnh, cửa cuốn, máy lạnh ) bằng tin nhắn SMS tại ví trí có phủ sóng của mạng điện thoại di động đang hoạt động trong nước như Viettel, Mobile Phone, Vina Phone Tự động gửi tin nhắn ngược trở lại cho người điều khiển, với nội dung tin nhắn chứa thông tin hoạt động của thiết bị (On/Off).  Trang bị và điều khiển cửa tự động cho ngôi nhà (chỉ áp dụng trên mô hình, khi áp dụng thực tế phải cải tiến giải thuật điều khiển và thiết kế lại mạch công suất cho phù hợp).  Cài đặt các thông số cho mạch như mật khẩu, nhiệt độ, số điện thoại, bật/ tắt chức năng báo động, các chức năng phát hiện khói, gas hoạc chống trộm qua tin nhắn SMS trên điện thoại di động và may tính.  Điều khiển, giám sát và cài đặt các thông số cho mạch như mật khẩu, nhiệt độ, số điện thoại, bật/ tắt chức năng báo động, các chức năng phát hiện khói, gas hoặc chống trộm thông qua thao tác tên máy tính có giao tiếp module sim900 theo chuẩn UART.  Tự động gửi tin nhắn đến chủ nhà và phát tín hiệu ra loa khi phát hiện có người đột nhập vào nhà, phát hiện rò rỉ khí gas, phát hiện khói, nhiệt độ trong nhà tăng cao (chỉ gửi tin nhắn khi tính năng này được kích hoạt)  Thu thập dữ liệu (điện áp, dòng điện, nhiệt độ ) thông qua 8 kênh ADC và gửi về trung tâm qua tin nhắn SMS 1.4. Ý NGHĨA THỰC TIỄN Đề tài Ngôi Nhà Thông Minh mang ý nghĩa thực tiễn sâu sắc. Hệ thống hoàn toàn có thể triển khai lắp ráp và phát triển ở ngoài thực tế. Bằng việc điều khiển và giám sát hệ thống qua mạng di động, người dùng có thể thao tác bất cứ nới đâu có mạng điện thoại, ngoài ra với việc tự động kiểm soát và thu thập dữ liệu từ các cảm biến, hệ thống mang lại cho người dùng sự an toàn và kịp thời nhất. Ngôi nhà thông minh là một hệ thống mở giúp nhà phát triển có thể dễ dàng nghiên cứ và hoàn thiện hơn về hệ thống. 1.5. BỐ CỤC TRÌNH BÀY Đề tài này được thực hiện gồm 3 phần: PHẦN I: GIỚI THIỆU, giới thiệu một cách khái quát về đề tài. PHẦN II: NỘI DUNG, gồm 4 chương. Chƣơng 1: Tổng quan về đề tài, nêu lên những vấn đề hiện nay có liên quan đến đề tài, tầm quan trọng của vấn đề và hướng giải quyết vấn đề đó. Cơ sở lý luận, trình bày tổng quát đề cương nghiên cứu, các phương pháp, cách thức nghiên cứu và kế hoạch để thực hiện đề tài. Chƣơng 2: Lý thuyết liên quan để thực hiện đề tài Chƣơng 1: Giới thiệu
14. Giải pháp ngôi nhà thông minh 4 Chƣơng 3: thiết kế và thi công hệ thống: gồm phần cứng và phần mềm Chƣơng 4: Nhận xét kết quả đạt được, kết luận, và nêu ra hướng phát triển. PHẦN III: PHỤ LỤC . Chƣơng 1: Giới thiệu
15. Giải pháp ngôi nhà thông minh CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết
16. Giải pháp ngôi nhà thông minh 6 2.1. TỔNG QUAN VỀ TIN NHẮN SMS 2.1.1. GIỚI THIỆU VỀ SMS SMS (Short Message Service ) là dịch vụ gửi tin nhắn giữa các thuê bao và dữ liệu có thể được lưu giữ bởi một tin nhắn SMS là rất giới hạn. Một tin nhắn SMS có thể chứa tối đa là 140 byte (1120 bit) dữ liệu. Vì vậy, một tin nhắn SMS chỉ có thể chứa : + 160 kí tự nếu như mã hóa kí tự 7 bit được sử dụng (mã hóa kí tự 7 bit thì phù hợp với mã hóa các lí tự latin chẳng hạn như các lí tự alphabet của tiếng Anh). + 70 kí tự nếu như mã hóa kí tự 16 bit Unicode UCS2 được sử dụng (các tin nhắn SMS không chứa các kí tự latin như kí tự chữ Trung Quốc phải sử dụng mã hóa kí tự 16 bit). Tin nhắn SMS dạng text hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau. Nó có thể hoạt động tốt với nhiều ngôn ngữ mà có hỗ trợ mã Unicode , bao gồm cả Arabic, Trung Quốc, Nhật bản và Hàn Quốc.Bên cạnh gữi tin nhắn dạng text thì tin nhắn SMS còn có thể mang các dữ liệu dạng binary. Nó còn cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác tới một điện thoại khác. Một trong những ưu điểm nổi trội của SMS đó là nó được hỗ trợ bởi các điện thoại có sử dụng GSM hoàn toàn. Hầu hết tất cả các tiện ích cộng thêm gồm cả dịch vụ gửi tin nhắn giá rẻ được cung cấp, sử dụng thông qua sóng mang wireless. Không giống như SMS, các công nghệ mobile như WAP và mobile Java thì không được hỗ trợ trên nhiều model điện thoại. Sử dụng tin nhắn SMS ngày càng phát triển và trở lên rộng khắp Các tin nhắn SMS có thể được gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào. Ngày nay, hầu hết mọi người đều có điện thoại di động của riêng mình và mang nó theo người hầu như cả ngày. Với một điện thoại di động , bạn có thể gửi và đọc các tin nhắn SMS bất cứ lúc nào bạn muốn, sẽ không gặp khó khăn gì khi bạn đang ở trong văn phòng hay trên xe bus hay ở nhà Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện thoại mà tắt nguồn. Nếu như không chắc cho một cuộc gọi nào đó thì bạn có thể gửi một tin nhắn SMS đến bạn của bạn thậm chí khi người đó tắt nguồn máy điện thoại trong lúc bạn gửi tin nhắn đó. Hệ thống SMS của mạng điện thoại sẽ lưu trữ tin nhắn đó rồi sau đó gửi nó tới người bạn đó khi điện thoại của người bạn này mở nguồn. - Các tin nhắn SMS ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với người khác Việc đọc và viết các tin nhắn SMS không gây ra ồn ào. Trong khi đó, bạn phải chạy ra ngoài khỏi rạp hát, thự viện hay một nơi nào đó để thực hiện một cuộc điện thoại hay trả lời một cuộc gọi. Bạn không cần phải làm như vậy nếu như tin nhắn SMS được sử dụng. - Các điện thoại di động và chúng có thể được thay đổi giữa các sóng mạng Wireless khác nhau. Tin nhắn SMS là một công nghệ rất thành công và trưởng thành. Tất cả các điện thoại mobile ngày nay đều có hỗ trợ nó. Bạn không chỉ có thể trao đổi các tin nhắn SMS đối với người sử dụng mobile ở cùng một nhà cung cấp dịch vụ mạng sóng mang wireless, mà đồng thời bạn cũng có thể trao đổi nó với người sử dụng khác ở các nhà cung cấp dịch vụ khác. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết
17. Giải pháp ngôi nhà thông minh 7 - SMS là một công nghệ phù hợp với các ứng dụng Wireless sử dụng cùng với nó. Nói như vậy là do: Thứ nhất, tin nhắn SMS được hỗ trợ 100% bởi các điện thoại có sử dụng công nghệ GSM. Xây dựng các ứng dụng wireless trên nền công nghệ SMS có thể phát huy tối đa những ứng dụng có thể dành cho người sử dụng. Thứ hai, các tin nhắn SMS còn tương thích với việc mang các dữ liệu binary bên cạnh gửi các text. Nó có thể được sử dụng để gửi nhạc chuông, hình ảnh, hoạt họa Thứ ba, tin nhắn SMS hỗ trợ việc chi trả các dịch vụ trực tuyến. 2.1.2. Cấu trúc một tin nhắn SMS Nội dung của một tin nhắn SMS khi được gửi đi sẽ được chia làm 5 phần như sau : Hình 2.1: Cấu trúc một tin nhắn SMS - Instructions to air interface : Chỉ thị dữ liệu kết nối với air interface (giao diện không khí) . - Instructions to SMSC : Chỉ thị dữ liệu kết nối với trung tâm tin nhắn SMSC (short message service centre). - Instructions to handset : Chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay. - Instructions to SIM (optional) : Chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM (Subscriber Identity Modules). - Message body : Nội dung tin nhắn SMS. 2.1.3. Tin nhắn SMS chuỗi và SMS dài Một trong những trở ngại của công nghệ SMS là tin nhắn SMS chỉ có thể mang một lượng giới hạn các dữ liệu. Để khắc phục trở ngại này, một mở rộng của nó gọi là SMS chuỗi (hay SMS dài) đã ra đời. Một tin nhắn SMS dạng text dài có thể chứa nhiều hơn 160 kí tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh. Cơ cấu hoạt động cơ bản SMS chuỗi làm việc như sau: điện thoại di động của người gửi sẽ chia tin nhắn dài ra thành nhiều phần nhỏ và sau đó gửi các phần nhỏ này như một tin nhắn SMS đơn. Khi các tin nhắn SMS này đã được gửi tới đích hoàn toàn thì nó sẽ được kết hợp lại với nhau trên máy di động của người nhận. Khó khăn của SMS chuỗi là nó ít được hỗ trợ nhiều so với SMS ở các thiết bị có sử dụng sóng wireless. 2.2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 2.2.1. Giới thiệu mạng GSM GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thông tin di động số toàn cầu, là công nghệ không dây thuộc thế hệ 2G(second generation) có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao dữ liệu chất Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết
18. Giải pháp ngôi nhà thông minh 8 lượng cao với các băng tần khác nhau: 400Mhz, 900Mhz, 1800Mhz và 1900Mhz, được tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định. GSM là một hệ thống có cấu trúc mở nên hoàn toàn không phụ thuộc vào phần cứng, người ta có thể mua thiết bị từ nhiều hãng khác nhau. Do nó hầu như có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện việc ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu. Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chất lượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn đó là tin nhắn SMS. Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệ GSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau. Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra tính năng roaming cho thuê bao của mình với các mạng khác trên toàn thế giới. Và công nghệ GSM cũng phát triển thêm các tính năng truyền dữ liệu như GPRS và sau này truyền với tốc độ cao hơn sử dụng EDGE. GSM hiện chiếm 85% thị trường di động với 2,5 tỷ thuê bao tại 218 quốc gia và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể roaming với nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết
19. Giải pháp ngôi nhà thông minh 9 2.2.2. Sơ đồ khối mạng GSM Hình 2.2: Các thành phần mạng GSM 2.2.3. Công nghệ mạng GSM ở Việt Nam Công nghệ GSM đã vào Việt Nam từ năm 1993. Hiện, ba nhà cung cấp di động công nghệ GSM lớn nhất của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel Mobile, cũng là những nhà cung cấp chiếm thị phần nhiều nhất trên thị trường với số lượng thuê bao mới tăng chóng mặt trong thời gian vừa qua. Hiện nay có đến hơn 85% người dùng hiện nay đang là khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ theo công nghệ GSM. Cho tới thời điểm này, thị trường thông tin di động của Việt Nam đã có khoảng 70 triệu thuê bao di động. Khi mà ba “đại gia” di động của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel đều tăng trưởng rất nóng với số lượng thuê bao mỗi ngày phát triển được lên tới hàng trăm ngàn thuê bao. 2.3. GIỚI THIỆU MODULE SIM900, TẬP LỆNH 2.3.1. Giới thiệu module SIM900 Các modem được sử dụng từ những ngày đầu của sự ra đời máy tính. Từ Modem là một từ được hình thành từ hai từ modulator và demodulator. Và định nghĩa đặc trưng này cũng giúp ta hình dung được phần nào là thiết bị này sẽ làm cái gì. Dữ liệu số thì đến từ một DTE, thiết bị dữ liệu đầu cuối được điều chế theo cái cách mà nó có thể được truyền dữ liệu qua các đường dây truyền dẫn. Ở một mặt khác của đường dây, một modem khác thứ hai điều chế dữ liệu đến và xúc tiến, duy trì nó. Các modem ngày xưa chỉ tương thích cho việc gữi nhận dữ liệu. Đễ thiết lập một kết nối thì một thiết bị thứ hai như một dialer thì được cần đến. Đôi khi kết nối cũng được thiết lập bằng tay bằng cách quay số điện thoại tương ứng và một khi Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết
20. Giải pháp ngôi nhà thông minh 10 modem được bật thì kết nối coi như được thực thi. Các máy tính loại nhỏ ở các năm 70 thâm nhập vào thị trường là các gia đình, cùng với chi phí thì sự thiếu hụt về kiến thức kỹ thuật trở thành một vấn đề nan giải. Một modem GSM là một modem wireless, nó làm việc cùng với một mạng wireless GSM. Một modem wireless thì cũng hoạt động giống như một modem quay số. Điểm khác nhau chính ở đây là modem quay số thì truyền và nhận dữ liệu thông qua một đường dây điện thoại cố định trong khi đó một modem wireless thì việc gữi nhận dữ liệu thông qua sóng. Giống như một điện thoại di động GSM , một modem GSM yêu cầu 1 thẻ sim với một mạng wireless để hoạt động. Module Sim900 là một trong những loại modem GSM. Nhưng Module Sim900 đựoc nâng cao hơn có tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn. Nó sữ dụng công nghệ GSM/GPRS hoạt động ở băng tầng GSM 850Mhz, EGSM 900Mhz, DCS 1800Mhz và PCS 1900Mhz, tính năng GPRS của Sim900 có nhiều lớp 8 lớp điện dung 10 lớp điện dung Và hỗ trợ GPRS theo dang đồ thị mã hóa CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4. 2.3.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA MODULE SIM900. Nguồn cung cấp khoảng 3,4 – 4,6V. Nguồn lưu trữ: Điện năng tiêu thụ trong chế độ chờ là 1.5mA (BS-PA- MFRMS=5). Băng tần: EGSM 900Mhz, DCS 1800 Mhz và PCS 1900Mhz, Sim900 có thể tự động tìm kiếm các băng tần. Kết nối GPRS: GPRS có nhiều rãnh loại 8 ( lựa chọn ). GPRS có nhiều ránh loại 10 ( mặc định ). Giới hạn nhiêt độ: Bình thường -300C tới +800C. Hạn chế : - 400C tới -300C và +800C tới +800C . Nhiệt độ bảo quản: -450C tới 900C. Dữ liệu GPRS: GPRS dữ liệu tải xuống: Max 85.6 kbps. GPRS dữ liệu úp lên: Max 42.8 kbps. Sơ đồ mã hóa: CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4. Sim 900 hỗ trợ giao thức PAP ,kiểu sử dụng kết nối PPP. Sim 900 tích hợp giao thức TCP/IP. Hỗ trợ chuyển đổi phát song kênh điều khiển (PBCCH). SMS: MT, MO, CB, kiểu ký tự và PDU. Bộ nhớ SMS: Sim card. Sim card: Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết
21. Giải pháp ngôi nhà thông minh 11 Hỗ trợ sim card: 1.8V, 3V. Anten ngoài: Kết nối thông qua anten ngoài 500km hoặc đế anten. Âm thanh: Dạng mã hòa âm thanh. Mức chế độ (ETS 06.20). Toàn bộ chế độ (ETS 06.10). Toàn bộ chế độ tăng cường (ETS 06.50/ 06.06/ 06.80). Tương thích với nhiều tốc độ (AMR). Loại bỏ tiếng dội. Loại bỏ tiếng ồn. 15.Cổng nối tiếp và cổng gỡ lỗi: Cổng nối tiếp: 8 dây kết nối với dây trạng thái và dây điều khiển, không cần bằng, không đồng bộ. 1.2Kbps đến 11.52Kbps. Cổng nối tiếp sử dụng cho tập lệnh AT hoạc chuỗi dữ liệu. Hỗ trợ bắt tay phần cứng RTS/CTS và tắt/mở điều khiển dòng bằng phần mềm. Hỗ trợ tốc độ truyền 1200 BPS tới 115200 BPS. Cổng gỡ rối: 2 dây giao tiếp DBG_TXD và DBG_RXD. Cổng gỡ rối được sử dụng để gỡ rối và cập nhật phần mềm. Hình 2.3: Module SIM900 Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết
22. S K L 0 0 2 1 5 4