Đồ án Xe tự hành canh báo khí gas điều khiển qua điện thoại (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Xe tự hành canh báo khí gas điều khiển qua điện thoại (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ XE TỰ HÀNH CANH BÁO KHÍ GAS ĐIỀU KHIỂN QUA ĐIỆN THOẠI GVHD: ThS.NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: LÊ HOANG MSSV: 12141438 S K L 0 0 4 9 4 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2016
2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬTTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀ O TAỌ CHẤ T LƢƠṆ G CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XE CẢNH BÁO KHÍ GAS ĐIỀU KHIỂN QUA ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH SVTH: LÊ HOÀNG MSSV: 12141438 Khoá: 2012-2016 Ngành: CNKT Điện tử Truyền thông GVHD: Th.S. NGUYỄN NGÔ LÂM Tp. Hồ Chí Minh, tháng năm 2017
3. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Lê Hoàng MSSV: 12141438 Ngành: CNKT Điện tử Truyền Thông Lớp: 12141CLDT1 Giảng viên hƣớng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm ĐT: 01284822444 Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: 1. Tên đề tài : Xe Tƣ ̣ Hành Cảnh Báo Khí Gas Điều Khiển Qua Điện Thoại 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: 3. Nội dung thƣc̣ hiêṇ đề tai: ̀ 4. Sản phẩm: GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
4. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: Lê Hoàng MSSV: 12141438 Ngành: CNKT Điện tử, Truyền thông Tên đề tài: Xe Tƣ ̣ Hành Báo Gas Điều Khiển Qua Điện Thoại Thông Minh Họ và tên Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Ngô Lâm 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)
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: Lê Hoàng MSSV: 12141438 Ngành: CNKT Điện tử, Truyền thông Tên đề tài: Xe Tƣ ̣ Hành Báo Gas Điều Khiển Qua Điện Thoại Thông Minh 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 năm 20 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên)
6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực hiện đồ án em đã nhận đƣợc sự trợ giúp tận tình của thầy Nguyễn Ngô Lâm để em có thể hoành thành đồ án này. Em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Điện - Điện Tử, đã nhiệt tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập của chú ng em tại trƣờng. Vốn kiến thức đƣợc tiếp thu trong quá trình học tập không chỉ là nền tảng cho quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp mà còn là hành trang quý báu cho sự nghiệp của chúng em sau này. Em cũng xin cảm ơn sự ủng hộ và giúp đỡ nhiệt tình của gia đình, bạn bè, những ngƣời thân đã động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Mặc dù đã cố gắng hết sức, xong chắc chắn đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự thông cảm và chỉ bảo tận tình của quý thầy cô và các bạn. Cuối cùng em xin kính chúc quý Thầy, Cô, gia đình và bạn bè dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Ngƣời thực hiện đề tài Lê hoàng 1
7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Contents CHƢƠNG I DẪN NHẬP 5 1.1. Đặt vấn đề 6 1.2. Lý do chọn đề tài 6 1.3. Mục tiêu nghiên cứu 6 1.4. Nội dung nghiên cứu 7 1.5. Giới hạn 7 1.6. Bố cục đề tài 7 CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8 2.1 Tổng quan về công nghệ Bluetooth 9 2.1.1 Đặc điểm của công nghệ Bluetooth 9 2.1.2. Hoạt động 10 2.2 Module Bluetooth HC05 10 2.3 Tổng quan về công nghệ GSM 12 2.3.1 Giới thiệu về công nghệ GSM. 12 2.3.2 Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam 13 2.3.3 Giới thiệu về SMS. 14 2.3.3.1 Cấu trúc một tin nhắn SMS. 14 2.3.3.2 Ƣu điểm của SMS 15 2.3.3.3 Tin nhắn SMS chuỗi/tin nhắn SMS dài . 15 2.4 Module Sim 900 16 2.4.1 Giới thiệu về Module Sim900 16 2.4.2 Đặc điểm của module SIM 900 17 2.4.3 Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân của Breakout SIM 900. 19 2.4.4 Khảo sát tập lệnh AT Command của Module SIM 900 21 2.5 Tổng quan về hệ điều hành Android 23 2.5 Phần mềm phần mềm lập trình Android Studio 25 2.6 Giới thiệu về cảm biến khí Gas MQ2 32 2.7 Giới thiệu về cảm biến siêu âm SRF-05 33 2.8 Giới thiệu về RC servo 36 2
8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.9 Module giảm áp LM2596 37 2.10 Giới thiệu mạch điều khiển động cơ L298 38 2.11 Giới thiệu động cơ DC giảm tốc 39 2.12 Khung xe robot 40 2.13 Pin Panasonic 18650 41 2.14 Bô ̣sac̣ Panasonic 42 2.15 Giới thiệu board Arduino Mega 2560 43 CHƢƠNG III THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 49 3.1 Sơ đồ khối hê ̣thống 49 3.1.1 Yêu cầu của hê ̣thống 49 3.1.2 Sơ đồ khối và chƣ́ c năng mỗi khối 49 3.1.3 Hoạt động của hệ thống 50 3.2 Thiết kế phần cứng 50 3.2.1 Khối cảm biến 50 3.2.2 Khối Bluetooth 52 3.2.3 Khối động cơ 53 3.2.4 Khối SMS 54 3.2.5 Khối xử lý trung tâm 55 3.2.6 Khối nguồn 61 3.4 Thiết kế phần mềm cho khối tƣơng tác trên điện thoại 61 Chƣơng IV KẾT QUẢ THỰC HIỆN 76 4.1 Kết quả phần cứng 76 4.2 Kết quả thực hiện phần mềm 77 CHƢƠNG V KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 79 5.1 Kết luận 79 5.2 Ƣu điểm và hạn chế của hệ thống. 79 5.3 Khả năng ứng dụng thực tế của đề tài. 80 5.4 Hƣớng phát triển của đề tài. 80 PHỤ LỤC 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 3
9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PDA Personal Digital Assistants GMS Global System for Mobile Communication AT COMMANDS "AT" meaning 'attention' ETSI European Telecommunications Standards Institute CDMA Code Division Multiple Access TDMA Time Division Multiple Access TDM Time Division Multiplexing 2G Second Generration SMS Short Message Service SMSC Short Message Service Center GPRS General Packet Radio Service PAP Password Authentication Protocol PPP Point to Point Protocol 3GPP Third Generation Partnership Project TCP Transmission Control Protocol IP Internet Protocol 4
10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÓM TẮT Theo dự đoán trong tƣơng lai, Robot sẽ là tâm điểm của một cuộc cách mạng lớn sau Internet. Robot sẽ đóng vai trò rất quan trọng để gia tăng năng suất và sự chính xác trong các dây chuyền tự động và giảm thiểu sự can thiệp trực tiếp của con ngƣời trong các môi trƣờng độc hại, ô nhiễm. Trong đồ án sẽ tập trung nghiên cứu ứng dụng của robot trong môi trƣờng có khí gas độc hại cho con ngƣời và thu thập dữ liệu để cảnh báo cho ngƣời vận hành. Để thực hiện đề tài “Xe báo khí GAS điều khiểm bằng điện thoại thông minh” nhóm thực hiện kết hợp board Arduino Mega 2560, module sim900, các loại cảm biến, và các linh kiện, thiết bị điện tử khác nhằm tạo tiền đề cho việc xây dựng một robot hoàn chỉnh, có khả năng phục vụ cho đời sống con ngƣời. 5
11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG I DẪN NHẬP 1.1. Đặt vấn đề Thế giới hiện nay đang ngày càng hiện đại với những công nghệ tiên tiến giúp cho cuộc sống thuận tiện hơn cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, một trong những ứng dụng đƣợc sử dụng gần đây nhất đó là ứng dụng công nghệ thông tin vào công nghệ chế tạo và điều khiển robot thông minh. Có rất nhiều ứng dụng của robot vào đời sống con ngƣời nhƣ rotbot “quản gia”, robot “ biểu lô ̣tình cảm”, robot “tiếp tân”, robot “y tá” .các ứng dụng này đã và đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới . Viêc̣ thiết kế và chế taọ robot nhằm phuc̣ vu ̣cho đời sống còn ngƣời . Robot có thể làm tốt hơn, chính xác hơn, và có thể làm những việc mà con ngƣời không thể làm đƣợc . Đơn cƣ̉ nhƣ con ngƣời không thể đi vào vùng nguy hiểm nhƣ vùng có nhiều bom , mìn, chất phóng xa,̣ chất có nguy cơ cháy nổ cao vì t hế mà ta phải nghiên cƣ́ u để cháy taọ 1 robot thay thế cho con ngƣời. 1.2. Lý do chọn đề tài Hiện nay, tai nạn cháy, nổ khí gas ở Việt Nam đang trở thành một vấn nạn. Đã có nhiều sản phẩm hỗ trợ phát hiện và cảnh báo cháy nổ do rò rỉ khí gas ra đời của các công ty trong và ngoài nƣớc. Nhƣng những sản phẩm này chỉ dùng cố định một chỗ và phải có nguồn điện để cấp nguồn vì thế mà sinh viên thực hiện đã nghĩ đến phƣơng án kết hợp giữa robot tự hành với thiết bị phát hiện và cảnh báo rò rỉ khí gas để có thể điều chỉnh robot đến một số vị trí nguy hiểm, có hiện tƣợng rò rỉ khí gas và báo về qua tin nhắn điên thoại. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu Đồ án đề ra mục tiêu gồm hai phần: Phần thứ nhất là thiết kế chế tạo một robot nhỏ gọn với bộ xử lý trung tâm là board Arduino Mega 2560 có khả năng tự tránh vật cản trên đƣờng đi của nó; Phần thứ hai là thiết kế hệ thống nhận biết và cảnh báo rò rỉ khí Gas thông qua mạng di động GSM khi có hiện tƣợng rò rỉ khí gas mạch sẽ tự báo về số điện thoại ngƣời dùng giúp con ngƣời tránh đƣợc các nguy cơ tai nạn do cháy nổ khí gas. 6
12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.4. Nội dung nghiên cứu Tìm hiểu về hoạt động và cách sử dụng module sim900,module Bluetooth. Sử dụng Board arduino và các module Sim 900 Shield,HC 05,SRF 05 Giới hạn khoảng cách kết nối Bluetooth duới 4m. Thiết kế, lập trình hệ thống phát hiện và cảnh báo rò rỉ khí Gas. Lựa chọn khung Robot, các linh kiện điện tử, động cơ, Thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, lƣu đồ giải thuật cho Robot. Lắp ráp, kiểm tra hoạt động của Robot. Viết báo cáo kết quả đạt đƣợc sau khi thực hiện đồ án. 1.5. Giới hạn Sử dụng mã nguồn mở và một số thƣ viện để viết chƣơng trình cho Arduino. Khi hoạt động phải trong vùng phủ sóng điện thoại. Robot không thể né đƣơc̣ nhƣ̃ng vâṭ cản nhỏ và ngoà i tầm phát của cảm biến siêu âm. Robot còn chƣa di chuyển đƣợc từ vị trí này đến vị trí kia nhƣ ta mong muốn chỉ nằm ở mƣ́ c đô ̣găp̣ vâṭ cản thì tránh ngâũ nhiên. 1.6. Bố cục đề tài Chƣơng 1: Dẫn nhập, trình bày về lý do chọn đề tài, nội dung nghiên cứu, bố cục đồ án và giới hạn của đồ án. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết. Đây là chƣơng này trình bày khái quát về các board mạch sử dụng nhƣ: Bộ xử lý của Robot, phần truyền tín hiệu của Robot, động cơ sử dụng, các phần mềm viết ứng dụng, phần mềm lập trình. Chƣơng 3: Thiết kế và tính toán. Chƣơng này trình bày về thiết kế ứng dụng tự hành gồm có sơ đồ khối hệ thống, các lƣu đồ cho ứng dụng, lƣu đồ cho robot, giới thiệu các bộ thƣ viện dùng để viết ứng dụng, trình bày về các phần cứng và phần thiết kế robot. Chƣơng 4: Kết quả nghiên cứu. Trình bày sản phẩn đã hoàn thiện và các kết quả đạt đƣợc khi hoàn thành của đồ án, nêu ra hƣớng phát triển của đồ án. Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển. Trình bày những gì đã làm đƣợc và 7
13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP chƣa làm đƣợc so với mục tiêu và nêu hƣớng phát triển cho đồ án. 8
14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về công nghệ Bluetooth Bluetooth là một công nghệ cho phép truyền thông giữa các thiết bị với nhau mà không cần dây dẫn. Nó là một chuẩn điện tử, điều đó có nghĩa là các hãng sản xuất muốn có đặc tính này trong sản phẩm thì họ phải tuân theo các yêu cầu của chuẩn này cho sản phẩm của mình. Những tiêu chuẩn kỹ thuật này đảm bảo cho các thiết bị có thể nhận ra và tƣơng tác với nhau khi sử dụng công nghệ Bluetooth. Ngày nay phần lớn các nhà máy đều sản xuất các thiết bị có sử dụng công nghệ Bluetooth. Các thiết bị này gồm có điện thoại di động, máy tính và thiết bị hỗ trợ cá nhân PDA(Personal Digital Assistants). Công nghệ Bluetooth là một công nghệ dựa trên tần số vô tuyến và bất cứ một thiết bị nào có tích hợp bên trong công nghệ này đều có thể truyền thông với các thiết bị khác với một khoảng cách nhất định về cự ly để đảm bảo công suất cho việc phát và nhận sóng. Công nghệ này thƣờng đƣợc sử dụng để truyền thông giữa hai loại thiết bị khác nhau. Thiết bị sử dụng Bluetooth có thể kết nối trên máy tính nhƣ một bàn phím không dây, sử dụng bộ tai nghe không dây để nói chuyện trên điện thoại di động của bạn hoặc bổ sung thêm một cuộc hẹn vào lịch biểu PDA của một ngƣời bạn từ PDA của bạn. 2.1.1 Đặc điểm của công nghệ Bluetooth Ƣu điểm : Tiêu thụ năng lƣợng thấp. Cho phép ứng dụng đƣợc nhiều loại thiết bị bao gồm các thiết bị cầm tay và điện thoại di động. Khoảng cách giao tiếp cho phép giữa hai thiết bị kết nối có thể lên đến 100m. Bluetooth sử dụng băng tần 2.4GHz, tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt tới mức tới đa 1Mbps mà các thiết bị không cần phải trực tiếp thấy nhau. 9
15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Dễ dàng trong việc phát triển ứng dụng: Bluetooth kết nối một ứng dụng này với một ứng dụng khác thông qua chuẩn Bluetooth, do đó có thể độc lập về phần cứng cũng nhƣ hệ điều hành sử dụng. Tính tƣơng thích cao, đƣợc nhiều nhà sản xuất phần cứng cũng nhƣ phần mềm hỗ trợ. Nhƣợc điểm: Khoảng cách kết nối còn ngắn so với công nghệ mạng không dây khác nhƣ WIFI, GMS Chỉ kết nối đƣợc theo cấu hình điểm điểm không thể kết nối thành 1 mạng. Tính bảo mật không cao. 2.1.2. Hoạt động Bluetooth là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế cho các kết nối thiết bị cá nhân hay mạng cục bộ nhỏ trong phạm vi băng tần từ 2.4GHz đến 2.485GHz. Bluetooth đƣợc thiết kế hoạt động trên 79 tần số đơn lẻ. Khi kết nối, nó sẽ tự động tìm ra tần số tƣơng thích để di chuyển đến thiết bị cần kết nối trong khu vực nhằm đảm bảo sự liên tục. Hinh 2.1 khả năng kết nối các thiết bị Bluetooth 2.2 Module Bluetooth HC05 Trên thị trƣờng có rất nhiều loại module Bluetooth với giới hạn kết nối xa, nhƣng với yêu cầu của đề tài chỉ cần kết nối phạm vi ngắn giữa thiết bị android với 10
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bluetooth, nên em lựa chọn module Bluetooth HC05 vì giá thành hợp lý, giới hạn tầm kết nối dƣới 10m. Hình 2.2 Module Bluetooth HC05 Module bluetooth HC05 master/slave dùng để thiết lập kết nối Serial giữa 2 thiết bị bằng sóng bluetooth. Điểm đặc biệt của module bluetooth HC-05 là module có thể hoạt động đƣợc ở 2 chế độ: MASTER hoặc SLAVE. Trong khi đó, bluetooth module HC-06 chỉ hoạt động ở chế độ SLAVE. Ở chê độ SLAVE: bạn cần thiết lập kết nối từ smartphone, laptop, usb bluetooth để dò tìm module sau đó kết nối với mã PIN là 1234. Sau khi kết nối thành công, bạn đã có 1 cổng serial từ xa hoạt động ở baud rate 9600. Ở chế độ MASTER: module sẽ tự động dò tìm thiết bị bluetooth khác (1 module bluetooth HC-06, usb bluetooth, bluetooth của laptop ) và tiến hành kết nối chủ động mà không cần thiết lập gì từ máy tính hoặc smartphone. Module bluetooth HC05 đƣợc điều khiển bằng tập lệnh AT để thực hiện các tác vụ mong muốn. Để bluetooth module chuyển từ chế độ thông thƣờng qua điều khiển bằng AT, ta có 2 cách nhƣ sau. Cấp nguồn cho module bluetooth (VCC và GND) đồng thời cấp mức điện áp cao cho chân KEY của module bluetooth. Khi đó giao tiếp bằng tập lệnh AT với module bằng cổng Serial (Tx và Rx) với baud rate là 38400 (khuyên dùng). 11
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cấp nguồn cho module bluetooth trƣớc, sau đó cấp mức điện áp cao cho chân KEY của module bluetooth. Lúc này bạn có thể giao tiếp với module bằng tập lệnh AT với baud rate là 9600. Sau khi kết nối thành công với thiết bị bluetooth khác, đèn trên module bluetooth HC05 sẽ nhấp nháy chậm cho thấy kết nối Serial đã đƣợc thiết lập. Nguồn cung cấp cho module bluetooth là nguồn từ 3.6V đến 6V. Quá áp sẽ gây cháy module. Ngoài ra module tƣơng thích với các vi điều khiển 5V mà không cần chuyển đổi mức giao tiếp 5V về 3.3V nhƣ nhiều loại module bluetooth khác. Thông số kỹ thuật: Điện thế hoạt động của UART 3.3 - 5V. Dòng điện khi hoạt động: khi kết nối 30 mA, sau khi kết nối hoạt động truyền nhận bình thƣờng 8 mA Baudrate UART có thể chọn đƣợc: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200( mặc định là 9600) Kích thƣớc của module chính: 28 mm x 15 mm x 2.35 mm Dải tần sóng hoạt động: 2.4GHz Bluetooth protocol: Bluetooth Specification v2.0+EDRo Kích thƣớc: 26.9mm x 13mm x 2.2 mm Pairing code: 1234. 2.3 Tổng quan về công nghệ GSM 2.3.1 Giới thiệu về công nghệ GSM. GSM là hệ thống thông tin di động số toàn cầu, là công nghệ không dây thuộc thế hệ 2G có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao dữ liệu chất lƣợng cao với các băng tần khác nhau: 400Mhz, 900Mhz, 1800Mhz và 1900Mhz, đƣợc tiêu chuẩn ETSI quy định. GSM là một hệ thống có cấu trúc mở nên hoàn toàn không phụ thuộc vào phần cứng, ngƣời ta có thể mua thiết bị từ nhiều hãng khác nhau. Do nó hầu nhƣ có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện việc ký kết 12
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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 lƣợng 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 đƣợc 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. Đặc điểm của công nghệ GSM. 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 9.600 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 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). 2.3.2 Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam Công nghệ GSM đã vào Việt Nam từ năm 1993. Hiện nay, 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 trƣờng với số lƣợng thuê bao mới tăng chóng mặt trong thời gian vừa qua. Hiện nay có đến 13
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hơn 85% ngƣời dùng hiện nay đang là khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ theo công nghệ GSM. Cho tới thời điểm này, thị trƣờng thông tin di động của Việt Nam đã có khoảng 120 triệu thuê bao di động. Khi mà ba “đại gia” di động của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel đều tăng trƣởng rất nóng với số lƣợng thuê bao mỗi ngày phát triển đƣợc lên tới hàng trăm ngàn thuê bao. 2.3.3 Giới thiệu về SMS. SMS là từ viết tắt của Short Message Service. Đó là một công nghệ cho phép gửi và nhận các tin nhắn giữa các điện thoại với nhau. SMS xuất hiện đầu tiên ở Châu Âu vào năm 1992. Ở thời điểm đó, nó bao gồm cả các chuẩn về GSM. Một thời gian sau đó, nó phát triển sang công nghệ wireless nhƣ CDMA và TDMA. Các chuẩn GSM và SMS có nguồn gốc phát triển bởi ETSI. Ngày nay 3GPP đang giữ vai trò kiểm soát về sự phát triển và duy trì các chuẩn GSM và SMS. Nhƣ chính tên đầy đủ của SMS là Short Message Service, dữ liệu có thể đƣợc lƣu giữ bởi một SMS là rất giới hạn. Một SMS có thể chứa tối đa là 140 byte (1120 bit) dữ liệu. Vì vậy,một SMS có thể chứa: 160 ký tự nếu mã hóa ký tự 7 bit đƣợc sử dụng (phù hợp với mã hóa các ký tự latin nhƣ alphatet của tiếng Anh). 70 ký tự nếu nhƣ mã hóa ký tự 16 bit Unicode UCS2 đƣợc sử dụng (dùng cho các ký tự không phải mã latin nhƣ chữ Trung Quốc ) 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 Arabic, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc Bên cạnh gửi tin nhắn dạng text thì tin nhắn còn có thể mang dữ liệu dạng galery. Nó cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác tới điện thoại khác. 2.3.3.1 Cấu trúc một tin nhắn SMS. Nội dung của 1 tin nhắn SMS khi đƣợc gửi đi chia làm 5 phần nhƣ sau: 14
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.3 : Cấu trúc của 1 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. Instructions to handset: chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay Instructions to SIM (optional): chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM. Message body: nội dung tin nhắn SMS. 2.3.3.2 Ƣu điểm của SMS Tin nhắn có thể đƣợc gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào Tin nhắn SMS có thể đƣợc gửi tới các điện thoại dù chúng đang bị tắt nguồn. Ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với ngƣời khác Đƣợc sử dụng trên các điện thoại di động khác nhau và có thể gửi cùng mạng hoặc khác mạng đều đƣợc. Phù hợp với các ứng dụng wireless sử dụng cùng với nó nhƣ: chức năng SMS đƣợc hỗ trợ 100% bởi các điện thoại sử dụng công nghệ GSM; có thể gửi nhạc chuông, hình ảnh ; hỗ trợ chi trả các dịch vụ trực tuyến download nhạc chuông 2.3.3.3 Tin nhắn SMS chuỗi/tin nhắn SMS dài . Để khắc phục khuyết điểm mang lƣợng giới hạn dữ liệu, một mở rộng mới ra đời đó là SMS chuỗi (SMS dài). Một SMS dạng text dài có thể chứa nhiều hơn 160 ký tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh. SMS chuỗi có cơ cấu hoạt động nhƣ sau: điện tho ại di động sẽ chia tin nhắn dài ra thành nhiều phần nhỏ và sau đó gửi các 15
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP phần nhỏ này nhƣ tin nhắn SMS đơn. Khi các tin nhắn SMS này đã đƣợc gửi tới đích hoàn toàn thì nó sẽ đƣợc kết hợp lại với nhau trên máy di động của ngƣời nhận. Khó khăn của SMS chuỗi là nó ít đƣợc hỗ trợ nhiều so với SMS ở các thiết bị có sử dụng sóng wireless. 2.4 Module Sim 900 2.4.1 Giới thiệu về Module Sim900 Một modem GSM là một modem wireless, nó làm việc cùng với một mạng wireless GSM. Một modem wireless thì cũng hoạt động giống nhƣ một modem quay số. Điểm khác nhau chính ở đây là modem quay số thì truyền và nhận dữ liệu thông qua một đƣờng dây điện thoại cố định trong khi đó một modem wireless thì việc gửi nhận dữ liệu thông qua sóng. Giống nhƣ một điện thoại di động GSM , một modem GSM yêu cầu 1 thẻ sim với một mạng wireless để hoạt động. Module SIM 900 là một trong những loại modem GSM. Nhƣng Module SIM 900 đƣợc nâng cao hơn có tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn. Nó sử dụng công nghệ GSM/GPRS hoạt động ở băng tầng GSM 850Mhz, EGSM 900Mhz, DCS 1800 Mhz và PCS 1900Mhz, có tính năng GPRS của Sim 900. Và hỗ trợ GPRS theo dang đồ thị mã hóa CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4. Trong đồ án này sử dụng Sim 900 shield có chức năng nhâṇ tín hiêụ SMS tƣ̀ điện thoại rồi chuyển tín hiệu tới vi điều khiển để điều khiển trạng thái thiết bị đồng thời phản hồi bằng SMS tới điện thoại để cung cấp thông tin về trạng thái các thiết bị. 16
22. S K L 0 0 2 1 5 4