Đồ án Hệ thống điều khiển và báo cháy từ xa (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Hệ thống điều khiển và báo cháy từ xa (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ BÁO CHÁY TỪ XA GVHD : PGS.TS PHẠM HỒNG LIÊN SVTH : MAI QUỐC HƯNG MSSV : 13141503 Lớp : 13141CLVT Khoá : 2013-2017 S K L 0 0 4 9 4 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017
2. TRANGTRƢ BÌAỜ PHUNG Đ ̣ẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬTTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀ O TAỌ CHẤ T LƢƠNG̣ CAO ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ BÁO CHÁY TỪ XA SVTH:MAI QUỐ C HƢNG MSSV:13141503 Khoá :K13 Ngành:ĐIÊṆ TƢ̉ – TRUYỀ N THÔNG GVHD:PGS.TS PHAṂ HỒ NG LIÊN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017 i
3. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày 1 tháng 7 năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HOC̣ Họ và tên sinh viên: MAI QUỐ C HƢNG MSSV: 13141503 Ngành: Điêṇ tƣ̉ – truyền thông Lớp: 13141CLVT Giảng viên hƣớng dẫn: PGS.TS Phaṃ Hồng Liên ĐT: 0906600837 Ngày nhâṇ đề tài: Ngày nộp đề tài:11/7/2017 1. Tên đề tài : Hệ thống điều khiển và báo cháy từ xa sử 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Vi xƣ̉ lý PIC16F877A. Module sim900A. Cảm biến nhiệt LM35, cảm biến khí gas MQ-5. Các linh kiêṇ điêṇ : điêṇ trở ,tụ điện,relay,diode,IC nguồn 7805. 3. Nội dung thƣc̣ hiêṇ đề tài: Thiết kế hê ̣thống điều khiển tƣ̀ xa sƣ̉ dung̣ module sim900A giao tiếp vớ i vi điều khiển PIC16F877A để điều khiển thiết bi ̣và cảnh báo nhiêṭ đô,̣ khí gas khi quá mức giới hạn cài trƣớc. 4. Sản phẩm: Hoạt động ổn định Thƣc̣ hiêṇ đƣơc̣ nhƣ̃ng yêu cầu mà đề tài nêu ra. Nhâṇ tin nhắn điều khiển relay. Gƣ̉ i tin nhắn phản hồi cho biết tình hình hiêṇ taị của thiết bị. GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN ii
4. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: MAI QUỐ C HƢNG MSSV: 13141503 Ngành: Điêṇ tƣ̉ – truyền thông Tên đề tài: Hệ thống điều khiển và báo cháy từ xa Họ và tên Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS PHAṂ HỒ NG LIÊN NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 Giáo viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iii
5. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: MAI QUỐ C HƢNG MSSV: 13141503 Ngành: Điêṇ tƣ̉ – truyền thông Tên đề tài: Hệ thống điều khiển và báo cháy từ xa Họ và tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 7 năm 2017 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iv
6. LỜI CẢM ƠN Trong nhƣ̃ng năm h ọc tập taị trƣ ờng Đại học Sƣ Phaṃ Kỹ Thuâṭ Thành Phố Hồ Chí Minh, ngƣời thƣc̣ hiêṇ đề án đã nhận đƣợc rất nhận nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô và bạn bè.Với tấm lòng biết ơn sâu sắc nhất, ngƣời thƣc̣ hiêṇ xin gửi lời cảm ơn đến tất cả quý Thầy Cô của trƣờng Đại học Sƣ Phaṃ Kỹ Thuâṭ Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý Thầy Cô của Khoa Điêṇ Tƣ̉ Truyền Thông đã truyền đạt cho tác giả nh ững kiến thức quý báu và tổ chức nhiều buổi hội thảo khoa học bổ ích giúp tác giả khơi nguồn ý tƣởng để thực hiện đề tài này. Tác giả xin chân thành c ảm ơn Phó GS .TS Pha ̣m Hồng Liên đã tr ực tiếp hƣớng dẫn tác giả th ực hiện đề tài đề án tốt nghiêp̣ này . Nhờ có cô luôn bên cạnh tận tình hỗ trợ, tác giả mới có thể thuận lợi hoàn thành đề án tốt nghiêp̣ . Với vốn kiến thức còn hạn chế về đề tài và th ời gian thực hiện có hạn nên tác giả không thể tránh khỏi những thiếu sót. Chính vì vậy, tác giả rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của Giảng viên PGS .TS Phaṃ Hồng Liên nh ằm hoàn thiện đề tài tốt nghiệp này ngày càng t ốt hơn. Bên caṇ h đó , tác giả c òn mong muốn các thầy cô trong ban phản biêṇ đề án tốt nghiêp̣ có thể giúp tác giả biết thêm các khuyết điểm và giúp tác giả hoàn thiêṇ đề án này . Một lần nữa, tác giả xin cảm ơn quý Thầy Cô và xin chúc quý Thầy Cô luôn có thật nhiều sức khỏe, đạt đƣợc nhiều thành tựu hơn nữa trong sự nghiệp đào tạo tri thức cũng nhƣ trong công việc nghiên cứu khoa học, đồng thời giúp trƣờng Đaị Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh đào tạo ra các lứa sinh viên tài năng để phục vụ cho đất nƣớc. Tác giả xin cảm ơn ! Trân trọng TP. HCM, ngày 1 tháng 7 năm 2017 Sinh viên thƣc̣ hiêṇ v
7. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U TÓ M TẮ T ĐỀ TÀ I Họ và tên Sinh viên: MAI QUỐ C HƢNG MSSV: 13141503 Ngành: Điêṇ tƣ̉ – truyền thông Tên đề tài: Hệ thống điều khiển và báo cháy từ xa Họ và tên Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS PHAṂ HỒ NG LIÊN TÓM TẮT ĐỒ ÁN Khoa hoc̣ và kỹ thuâṭ gắng liền v ới cuôc̣ sống của con ng ƣời, sự tiến bô ̣của khoa học và kỹ thuật nhằm phục vụ cho đ ời sống con ng ƣời đƣợc tốt hơn, tiến bô,̣ văn minh và hiêṇ đaị hơn vì thế để phuc̣ vu ̣ nhu cầu sống của con ngƣời nên đề tài “Hệ thống điều khiển và báo cháy từ xa " là một trong những nhu cầu cần thiết của con ng ƣời giúp quản lý thiết bị trong nhà hay doanh nghiệp từ xa môṭ cách tốt nhất. Đồ án đƣợc nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã đƣợc học trong nhà trƣờng để thiết kế, tạo ra một hệ thống Điều khiển tự động và báo đôṇ g từ xa bằng tin nhắn SMS hoàn chỉnh. ABSTRACT Science and technology strive for human life, the advancement of science and technology to better serve human life, progress, civilization and modernity. People's living bridge should be the subject of "Remote control and fire alarm system" is one of the human need to help manage the device in the home or Distance learning is the best way. The project is researched, surveyed and conducted for the purpose of applying the knowledge learned in the school to designing, creating an automated control and alarm system. vi
8. MỤC LỤC TRANG BÌA PHU ̣ i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HOC̣ ii PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN iii PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv LỜI CẢM ƠN v PHIẾ U TÓ M TẮ T ĐỀ TÀ I vi MỤC LỤC vii DANH MUC̣ CÁ C BẢ NG BIỂ U xi DANH MUC̣ CÁ C BIỂ U ĐỒ VÀ HÌNH Ả NH xii CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀ I 1 1.1.GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 1 1.2.TÍNH CẤP THIẾT CỦ A ĐỀ TÀI 1 1.3.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2 1.4.NHIỆM VU ̣ NGHIÊN CƢ́ U 2 1.5.ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2 1.6.PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CƢ́ U 3 1.7.BỐ CỤC CỦA ĐỒ ÁN 3 CHƢƠNG II : LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 4 2.1.TỔ NG QUAN VỀ HÊ ̣ THỐ NG THÔNG TIN DI ĐÔṆ G GSM: 4 2.1.1.ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ GSM 4 2.1.2.CẤU TRÚC CỦA MẠNG GSM 4 2.2. TỔ NG QUAN VỀ TIN NHẮ N SMS 5 2.2.1. GIỚ I THIÊỤ VỀ TIN NHẮ N SMS 5 2.2.2.CẤ U TRÚ C TIN NHẮ N SMS : 6 2.2.3.GỬI DỮ LIỆU 7 2.3.GIỚ I THIÊỤ MODULE SIM900A VÀ TÂP̣ LÊṆ H AT 9 2.3.1.TỔ NG QUAN VỀ MODULE SIM 900: 9 2.3.2.ĐẶC ĐIỂM MODULE SIM 900A 10 vii
9. 2.3.3.KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CHÂN MODULE SIM 900 13 2.3.4. KHẢO SÁT TẬP LỆNH AT CỦA MODULE SIM900A 17 2.3.4.1.Môṭ số thuâṭ ngƣ̃ 18 2.3.4.2.Cú pháp lệnh AT 18 2.4.TỔ NG QUAN VỀ PIC16F877A 21 2.4.1.GIỚ I THIÊỤ PIC16F877A 21 2.4.2. TỔ CHỨC BỘ NHỚ 24 2.4.3.CÁCCỔNGXUẤTNHẬPCỦAPIC16F877A 28 2.4.4. TIMER 0 29 2.4.5. TIMER 1 30 2.4.6. TIMER 2 30 2.4.7. ADC 31 2.4.8.GIAOTIẾPNỐITIẾP–USART 32 2.4.9.CÁC ĐẶC TÍNH CỦA OSCILLATOR 34 2.4.10.NGẮT–INTERRUP 34 2.5.GIỚ I THIÊỤ CẢ M BIẾ N NHIÊṬ ĐÔ ̣ LM35 35 2.6.GIỚ I THIÊỤ CẢ M BIẾ N GAS MQ-5 37 2.7.GIỚI THIỆU LCD Y1602A 39 CHƢƠNG III : THIẾ T KẾ VÀ THI CÔNG 43 3.1. THI CÔNG PHẦ N CƢ́ NG 43 3.1.1.PHƢƠNG Á N THIẾ T KẾ 43 3.1.2.YÊU CẦ U PHẦ N CƢ́ NG 45 3.1.3.THIẾ T KẾ PHẦ N CƢ́ NG 45 3.1.4.THIẾ T KẾ MAC̣ H IN 51 3.2.THI CÔNG PHẦ N MỀ M 54 3.2.1.yêu cầu thiết kế 54 3.2.2.Xây dƣṇ g lƣu đồ thuâṭ toán 54 CHƢƠNG IV : KẾ T QUẢ VÀ THƢC̣ NGHIÊṂ 65 4.1.KẾ T QUẢ THƢ̣C HIÊṆ 65 viii
10. 4.2.ƢU ĐIỂ M VÀ HAṆ CHẾ 65 4.3.THƢ̣C NGHIÊṂ THIẾ T BI ̣ 65 CHƢƠNG V : KẾ T LUÂṆ VÀ HƢỚ NG PHÁ T TRIỂ N 67 5.1.KẾ T LUÂṆ 67 5.2.HƢỚ NG PHÁT TRIỂ N 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 70 Phục lục I : Sơ đồ nguyên lý 70 Phục lục II: Hƣớ ng dẫn sƣ̉ duṇ g 72 ix
11. DANH MUC̣ CÁ C TƢ̀ VIẾ T TẮ T STT Từ viết Tiếng Anh Tiếng Việt tắt 1 AT AT command Lêṇ h AT 2 GSM Global System for Hệ thống thông tin di động Mobile communication số toàn cầu 3 RF Radio frequency Tần số vô tuyến 4 SIM Subscriber Indentity Thẻ nhận dạng thuê bao Module 5 LCD Liquid Crystal Display màn hình tinh thể lỏng 6 OSS Operation Subsystem Phân hệ bảo dƣỡng và khai thác 7 MS Mobile Station Trạm di động 8 BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc 9 SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngắn x
12. DANH MUC̣ CÁ C BẢ NG BIỂ U Số bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1 Bảng chuy ển đổi ký tự giữa hệ lục thập phân sang 6 nhị phân và ngƣợc lại Bảng 2.2 Các tính năng của Module Sim900A 12 Bảng 2.3 Chức năng các chân của Module sim900 16 Bảng 2.4 Các chế độ lệnh AT 19 Bảng 2.5 chƣ́ c năng các chân LCD Y1602A 41 xi
13. DANH MUC̣ CÁ C BIỂ U ĐỒ VÀ HÌNH Ả NH Số hình Tên hình Trang Hình 2.1 Cấu trúc của mạng GSM 4 Hình 2.2 Cấu trúc một tin nhắn 7 Hình 2.3 Sơ đồ truyển tin SMS 8 Hình 2.4 Cấu trúc gƣ̉ i đi của môṭ tin nhắn 9 Hình 2.5 Module sim 900A 9 Hình 2.6 Sơ đồ chân module sim900 13 Hình 2.7 Breakout Module Sim900A 16 Hình 2.8 Sơ đồ chân và hình thƣc̣ tế của PIC16F877A 19 Hình 2.9 Sơ đồ ngoại vi của PIC16F877A 23 Hình 2.10 Sơ đồ khối điều khiển PIC16F877A 24 Hình 2.11 Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu PIC 16F877A 25 Sơ đồ logic của tất cả các ngắt trong vi điều khiển Hình 2.12 35 PIC16F877A Hình 2.13 Sơ đồ chân cảm biến LM35 36 Hình 2.14 Cấu trúc và sơ đồ chân của MQ-5 38 Hình 2.15 Sơ đồ kết nối của cảm biến MQ-5 39 Hình 2.16 Sơ đồ chân LCD Y1602A 39 Hình 3.1 Sơ đồ khối của hê ̣thống 43 Sơ đồ kết nối module sim 900A với VĐK Hình 3.2 46 PIC16F877A Hình 3.3 Sơ đồ chân kết nối của PIC16F877A 46 Hình 3.4 sơ đồ nguyên lý điều khiển 1 thiết bi ̣ 48 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý mac̣ h nguồn 50 Hình 3.6 mạch in khối vi xủ lý và nguồn 51 Hình 3.7 Mạch in khối công suất 52 Hình 3.8 Sơ đồ sắp xếp linh kiêṇ khối xƣ̉ lý và nguồn 52 Hình 3.9 Sơ đồ sắp xếp linh kiêṇ khối công suất 53 xii
14. Hình 3.10 Lƣu đồ giải thuâṭ chƣơng trình chính 55 Hình 3.11 Lƣu đồ giải thuâṭ kiểm tra cú pháp tin nhắn 58 Hình 3.12 Lƣu đồ giải thuâṭ chƣơng trình con cảm biến nhiêṭ đô ̣ 60 Hình 3.13 Lƣu đồ giải thuâṭ chƣơng trình con cảm biến khí gas 61 Hình 3.14 Lƣu đồ giải thuâṭ chƣơng trình ngắt 63 Hình 4.1 Thiết bi ̣thi công thƣc̣ tế 65 Hình 4.2 Tin nhắn phản hồi kiểm tra xong 65 xiii
15. CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀ I 1.1.GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật ,công nghê ̣kỹ thuâṭ điêṇ tƣ̉ mà trong đó là kỹ thuâṭ điều khiển tƣ ̣ đôṇ g đóng vai trò quan troṇ g trong moị liñ h vƣc̣ khoa hoc̣ ,quản lý , công nghiêp̣ , thông tin Do đó là môṭ sinh viên chuyên ngành điện tử viễn thông để nắm bắt và vận dụng một cách hiệu quả để góp phần cho sƣ ̣ phát triển của nền khoa hoc̣ kỹ thuâṭ thế giới nói chung và sƣ ̣ phát triển của kỹ thuật điện tử nói riêng bên cạnh đó còn góp phần thúc đẩy nền kinh tế nƣớc nhà . Vấn đề điều khiển t hiết bi ̣tƣ̀ xa hiêṇ nay ngày càng đƣơc̣ quan tâm và phát triển rôṇ g rải nhằm đáp ƣ́ ng nhu cầu của con ngƣời, giúp tiết kiệm thời gian và quản lý đƣợc mọi lúc mọi nơi .Bên caṇ h đó để cảnh báo cho chủ nhân thiết bi ̣về nhƣ̃ng biến đổi ở nơi cần quản lý nhƣ doanh nghiêp̣ hay nhà ở về nhiêṭ đô ̣, nồng đô ̣khí gas để tránh tình trạng quá nhiệt dẫn đến hỏa hoạn . Măc̣ dù các thiết bi ̣hầu hết đều hoaṭ đôṇ g đôc̣ lâp̣ với nhau , không có sƣ ̣ liên kết vớ i nhau về măc̣ dƣ̃ liêụ .Vì thế chúng ta cần đến thiết bi ̣điều khiển tƣ̀ xa thông qua tin nhắn SMS , giúp các thiết bị điều khiển đƣơc̣ kết nối với nhau thành môṭ hê ̣thống hoàn chỉnh thông qua môṭ thiết bi ̣ trung tâm và có thể giao tiếp với nhau về măṭ dƣ̃ liêụ . Điển hình cho hê ̣thống điều khiển thiết bi ̣trong nhà tƣ̀ xa thông qua tin nhắn SMS gồm có các thiết bi ̣đơn giản nhƣ đèn , quạt, CP nguồn hay đến hê ̣thống báo đôṇ g .Nhìn chung nó hoạt độ ng nhƣ môṭ ngôi nhà thông minh .Nghĩa là tấc cả các thiết bi ̣này có thể giao tiếp với nhau về măṭ dƣ̃ liêụ thông qua môṭ đầu naõ trung tâm.Đầu não trung tâm này có thể là máy tính hoàn chỉnh hoặc có thể là một bộ vi xƣ̉ lý đã đƣợc lập trình sẵn để điều khiển thông qua tin nhắn SMS . Chẳng hạn nhƣ việc tắt quạt, đèn điện khi ngƣời chủ nhà quên chƣa tắt trƣớc khi ra khỏi nhà. Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng di động nên em đã chọn đề tài “Hệ thống điều khiển và báo cháy từ xa sử dụng module sim900A và PIC16F877A thông qua tin nhắn SMS" để đáp ứng đƣợc nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại của nƣớc nhà. 1.2.TÍNH CẤP THIẾT CỦ A ĐỀ TÀI Khoa hoc̣ và kỹ thuâṭ gắng liền với cuôc̣ sống của con ngƣời , sƣ ̣ tiến bô ̣của khoa hoc̣ và kỹ thuâṭ nhằm phuc̣ vu ̣cho đời sống con ngƣời đƣơc̣ tốt hơn , tiến bô,̣ văn minh và hiêṇ đaị hơn vì th ế để phục vụ nhu cầu sống của con ngƣời nên đề tài 1
16. “Hệ thống điều khiển và báo cháy từ xa " là một trong những nhu cầu cần thiết của con ngƣời giúp quản lý thiết bi ̣trong nhà hay doanh nghiêp̣ tƣ̀ xa môṭ cách tốt nhất . 1.3.MỤC TIÊU NGHIÊN CƢ́ U Đồ án đƣợc nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã đƣợc học trong nhà trƣờng để thiết kế, tạo ra một hệ thống điều khiển tự động từ xa và báo cháy bằng tin nhắn SMS hoàn chỉnh. Hệ thống gồm có : Module SIM 900 gửi nhận tin nhắn. Mạch điều khiển dùng PIC16F877A để xử lý. Cảm biến nhiệt độ LM35 và cảm biến GAS Mạch công suất gồm 4 relay 12V để điều khiển thiết bị trong nhà. LCD hiển thị trạng thái làm việc. 1.4.NHIỆM VU ̣ NGHIÊN CƢ́ U Trong giới hạn thời gian cho phép của đề tài này kêt hợp với những kiến thức có đƣơc̣ trong su ốt quá trình học không cho phép thực hiện đƣợc một sản phẩm hoàn thiện nhất. Cho nên chỉ tập trung vào những vấn đề sau: Dùng Pic 16F877A để làm trung tâm điều khiển toàn bộ hệ thống. Dùng module Sim900 để nhận và gửi tin nhắn. Mạch chạy ổn định trong toàn bộ quá trình. Sẽ nhận tin nhắn để điều khiển thiết bị. Mạch nhận tín hiệu từ cảm biến để phát hiện khói và nhiệt độ cao. Ngoài ra còn hiển thị LCD. 1.5.ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đồ án đƣợc nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã đƣợc học trong nhà trƣờng để thiết kế, tạo ra một hệ thống Điều khiển tự động và báo đôṇ g từ xa bằng tin nhắn SMS hoàn chỉnh. Hệ thống gồm có : Module SIM 900 gửi nhận tin nhắn. Mạch điều khiển dùng PIC16F877A để xử lý. Mạch công suất gồm 4 relay 12V để điều khiển thiết bị trong nhà LCD hiển thị trạng thái làm việc. Cảm biến nhiệt độ LM35 và cảm biến khói 2
17. 1.6.PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CƢ́ U Trong đề tài này ngƣời thƣc̣ hiêṇ đã sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu: Phƣơng pháp tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí về điện tử và truy cập từ mạng internet. Phƣơng pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị trƣờng và tham khảo thêm một số dạng mạch từ mạng Internet. Phƣơng pháp thực nghiệm: từ những ý tƣởng và kiến thức vốn có của mình kết hợp với sự hƣớng dẫn của giáo viên , sinh viên thƣc̣ hiêṇ đã l ắp ráp thử nghiệm nhiều dạng mạch khác nhau để từ đó chọn lọc những mạch điện tối ƣu. Với đề tài này, dựa vào sách giáo khoa và những kiến thức đƣợc trang bị trong quá trình học tập cùng với sự trợ giúp của máy tính và những thông tin trên mạng Internet để thƣc̣ hiêṇ đề tài. 1.7.BỐ CỤC CỦA ĐỒ ÁN CHƢƠNG 1: TỔ NG QUAN VỀ ĐỀ TÀ I CHƢƠNG 2 : LÝ THUYẾT LIÊN QUAN CHƢƠNG 3 : THIẾ T KẾ VÀ THI CÔNG HÊ ̣THỐ NG CHƢƠNG 4 : KẾ QUẢ VÀ THƢ̣C NGHIÊṂ CHƢƠNG 5 : KẾ T LUÂṆ VÀ HƢỚ NG PHÁT TRIỂ N ĐỀ TÀ I 3
18. CHƢƠNG II : LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.1.TỔ NG QUAN VỀ HÊ ̣THỐ NG THÔNG TIN DI ĐÔṆ G GSM: 2.1.1.ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ GSM Công nghệ GSM có một số đặc điểm cơ bản nhƣ sau: Cho phép gởi và nhận những mẫu tin nhắn văn bản bằng kí tự dài đến 126 kí tự. Cho phép chuyển giao và nhận dữ liệu, FAX giữa các mạng GSM với tốc độ hiện hành lên đến 9600 bps. Tính phủ sóng cao: Công nghệ GSM không chỉ cho phép chuyển giao trong toàn mạng mà còn chuyển giao giữa các mạng GSM trên toàn cầu mà không có một sự thay đổi, điều chỉnh nào. Đây là một tính năng nổi bật nhất của công nghệ GSM(dịch vụ roaming). Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time division multiplexing ) để chia ra 8 kênh full rate hay 16 kênh haft rate. Công suất phát của máy điện thoại đƣợc giới hạn tối đa là 2 watts đối với băng tần GSM 850/900Mhz và tối đa là 1 watts đối với băng tần GSM 1800/1900Mhz. Mạng GSM sử dụng 2 kiểu mã hoá âm thanh để nén tín hiệu âm thanh 3,1khz đó là mã hoá 6 và 13kbps gọi là Full rate (13kbps) và haft rate (6kbps). 2.1.2.CẤU TRÚC CỦA MẠNG GSM Hình 2.1 : cấu trúc của mạng GSM 4
19. Hệ thống GSM đƣợc chia thành nhiều hệ thống con nhƣ sau: Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem). Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem). Phân hệ bảo dƣỡng và khai thác OSS (Operation Subsystem). Trạm di động MS (Mobile Station). 2.2. TỔ NG QUAN VỀ TIN NHẮ N SMS 2.2.1. GIỚ I THIÊỤ VỀ TIN NHẮ N SMS SMS là từ viết tắt của Short Message Service. Đó là một công nghệ cho phép gửi và nhận các tín nhắn giữa các điện thoại với nhau. Dữ liệu có thể đƣợc lƣu 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 nhƣ mã hóa kí tự 7 bit đƣợc sử dụng. 70 kí tự nếu nhƣ mã hóa kí tự 16 bit Unicode UCS2 đƣợc sử dụng. 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 gƣ̉ i tin nh ắn 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. Sử dụng tin nhắn SMS ngày càng phát triển và trở lên rộng khắp : Các tin nhắn SMS có thể đƣợc gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào. Ngày nay, hầu hết mọi ngƣời đều có điện thoại di động của riêng mình và mang nó theo ngƣời hầu nhƣ 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 đƣợc gửi tới các điện thoại mà tắt nguồn. Nếu nhƣ không chắc cho một cuộc gọi nào đó thì bạn có thể gửi một tin nhắn SMS đến bạn của bạn thậm chí khi ngƣời đó tắt nguồn máy điện thoại trong lúc bạn gửi tin nhắn đó. Hệ thống SMS của mạng điện thoại sẽ lƣu trữ tin nhắn đó rồi sau đó gửi nó tới ngƣời bạn đó khi điện thoại của ngƣời bạn này mở nguồn. Các tin nhắn SMS ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với ngƣời khác 5
20. 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 nhƣ vậy nếu nhƣ tin nhắn SMS đƣợc sử dụng. Tổng kết : Thứ nhất, tin nhắn SMS đƣợc 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 ngƣời sử dụng. Thứ hai, các tin nhắn SMS còn tƣơng thích với việc mang các dữ liệu binary bên cạnh gửi các text. Nó có thể đƣợc sử dụng để gửi nhạc chuông, hình ảnh, Thứ ba, tin nhắn SMS hỗ trợ việc chi trả các dịch vụ trực tuyến. 2.2.2.CẤ U TRÚ C TIN NHẮ N SMS : Các tiêu chuẩn của tin nhắn SMS xác định những thông tin nào đƣợc gửi trong một tin nhắn, các bit của mã nhị phân tạo nên một lá thƣ và làm thế nào dữ liệu này đƣợc tổ chức, gửi và nhận qua lại giữa các thiết bị với nhau? Định dạng dữ liệu của một tin nhắn không chỉ có nội dung tin nhắn mà còn có thêm thời gian, số điện thoại gửi đến. Chi tiết tin nhắn đƣợc mô tả từ các đơn vị giao thức PDU (Protocol Description Unit), trong các hình thức của một chuỗi hệ thập lục phân và bán số thập phân. Hệ thập lục phân là một hệ đếm có 16 ký tự, từ 0 đến 9 và từ A đến F để đại diện cho các giá trị từ 10 đến 15. Bảng 2.1.Bảng chuyển đổi ký tự giữa hệ lục thập phân sang nhị phân và ngược lại Định dạng PDU bao gồm các mảng thông tin sau, vài bit đầu tiên chứa thông tin về nơi gửi đến, trong đó có trung tâm tin nhắn, số của ngƣời gửi. Các bit tiếp theo là chuỗi tin nhắn. 6
21. Tiếp theo, thông tin ngƣời gửi và ngƣời nhận đƣợc chuyển thành một dạng giao thức và một thẻ để xác định chƣơng trình mã hóa dữ liệu đã đƣợc sử dụng. Thẻ xác định mã nhằm giúp trung tâm nhận tin nhắn biết đƣợc tin nhắn đã sử dụng chƣơng trình mã hóa nào để giải mã lại tin nhắn đó. Ngoài ra còn có nhãn thời gian và thông tin về độ dài của tin nhắn. Hình 2.2.Cấu trúc một tin nhắn Đối với một bản tin, nhƣ đã đề cập, có chiều dài 160 ký tự, trong đó một ký tự đƣợc xác định bởi 7-bits bảng chữ cái GSM. Mỗi 7-bits là kết quả trong 128 ký tự có sẵn, số, và các dấu châm câu. Ví dụ, 48656C6C6F trong bảng chữ cái GSM sẽ tƣơng đƣơng với từ “Hello”. Có rất nhiều thông tin đƣợc gửi với một tin nhắn SMS hơn là chỉ một vài câu ngắn. Các phần quan trọng trong tin nhắn sẽ giúp tin nhắn đến đúng ngƣời nhận và đảm bảo việc giải mã đúng thông tin mà ngƣời gửi muốn nói. 2.2.3.GỬI DỮ LIỆU Một tin nhắn văn bản từ điện thoại di động sẽ đƣợc lƣu trữ trong trung tâm lƣu trữ tin nhắn SMC (Stored Message Central), sau đó sẽ chuyển tiếp đến đích cần đến. Tin nhắn SMS thƣờng sử dụng một kênh riêng biệt để gửi và kiểm soát các tin nhắn. Vì vậy các cuộc gọi và các dạng tin nhắn khác sẽ không bị cản trở bởi SMS. Kênh điều khiển này đƣợc sử dụng để theo dõi vị trí điện thoại của bạn giúp tin nhắn có thể gửi chuẩn xác đến địa điểm mà bạn đang đứng. 7
22. S K L 0 0 2 1 5 4