LỜI CAM ĐOAN

Đồ án này đã được hoàn thành sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu các
nguồn tài liệu là sách báo chuyên ngành và thông tin trên mạng mà theo em là hoàn
toàn tin cậy. Em xin cam đoan nội dung của đồ án được em tổng hợp lại từ các tài liệu
tham khảo, nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hoặc
công trình đã có từ trước. Nếu vi phạm tôi (em) xin chịu mọi hình thức kỷ luật của
Khoa.

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2013
Người thực hiện

Hồ Tuấn Việt

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã cố gắng rất nhiều song do thời gian thực hiện
đề tài là ít và một số hạn chế trong việc tìm hiểu tài liệu liên quan nên chắc chắn

1.3.2 Delete tin nhắn trong SIM. 13
1.3.3 Thực hiện cuộc gọi. 15
1.3.4 Nhận cuộc gọi đến. 16
1.3.5 Đọc tin nhắn. 18
1.3.6 Gửi tin nhắn. 19
1.3.7 Các lệnh khác: 21
1.4 Giới thiệu về cặp Module thu phát RF. 21
1.4.1 Module phát RF . 21
1.4.2 Module thu RF. 22
1.5 Kết luận. 23
CHƯƠNG 2 VI ĐIỀU KHIỂN AVR 24
2.1 Giới thiệu chương. 24
2.2 Giới thiệu tổng quan về AVR. 24
2.3 Chức năng các chân của ATMega 32. 27
2.4 Ngắt USART 30
2.5 Kết luận. 32
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 33
3.1 Giới thiệu chương. 33
3.2 Phần mạch điều khiển. 33
3.2.1 Nguyên lý 33
3.2.2 Layout. 35
3.2.3 Tính toán thiết kế. 35
3.2.4 Quá trình thi công. 35
3.2.5 Thuật toán khối trung tâm 41
3.3 Phần thu RF và cơ cấu chấp hành khu vực. 49
3.3.1 Nguyên lý. 49
3.3.2 Layout. 49

4.1 Kết quả và đánh giá đồ án. 64
4.2 Hướng phát triển đề tài. 65
4.3 Tài liệu tham khảo. 66

PHẦN PHỤ LỤC 67
MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Module SIM 900. 8
Hình 1.2 Breakout của Module SIM 900 8
Hình 1.3 Sơ đồ thiết kế Breakout của Module SIM 900. 9
Hình 1.4 Sơ đồ chân Breakout SIM900 9
Hình 1.5 Cấu hình mặc định cho SIM 900 12
Hình 1.6 Cấu hình xóa tin nhắn SIM 900 14
Hình 1.7 Cấu hình gọi điện cho SIM 900. 15
Hình 1.8 Cấu hình nhận cuộc gọi. 17
Hình 1.9 Cấu hình đọc tin nhắn. 19
Hình 1.10 Cấu hình gửi tin nhắn. 20
Hình 1.11 :Module phát RF. 22
Hình 1.12:Module thu RF. 22
Hình 2.1 Hình dạng phân bố chân vào ra của ATMega32 24
Hình 2.2 Sơ đồ khối ATMega32. 25
Hình 2.3 Chức năng đặc biệt của PORTA 28
Hình 2.7 Các cách mắc nguồn dao động cho ATMega32 30
Hình 2.8 Đơn vị tạo xung clock. 31
Hình 2.9 Định dạng khung truyền 32
Hình 3.1 PuTYY và UART to USB 36
Hình 3.2 Sơ đồ kết nối Module SIM với máy tính thông qua Module UART to USB
36

PHẦN PHỤ LỤCPHẦN MỞ ĐÂU Page 1
Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống về ngôi nhà
của mình, cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di động nên em đã chọn đề
tài " THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ
TRONG NHÀ THÔNG QUA MODULE SIM 900 VÀ SÓNG RF " để đáp ứng được
nhu cầu ngày càng cao của con người và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại của
nước nhà.
 Nội dung đồ án:
Đồ án thiết lập một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua tin nhắn
SMS gồm có các thiết bị đơn giản như bóng đèn, quạt máy, lò sưởi đến các thiết bị
tinh vi, phức tạp như tivi, máy giặt, hệ thống báo động … Nó hoạt động như một ngôi
nhà thông minh. Nghĩa là tất cả các thiết bị này có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ
liệu thông qua một đầu não trung tâm.Đầu não trung tâm ở đây là một bộ xử lí sử
dụng AVR ATMega32 đã được lập trình sẵn tất cả các chương trình điều khiển.
Bình thường, các thiết bị trong ngồi nhà này có thể được điều khiển từ xa thông
qua các tin nhắn của chủ nhà.Chẳng hạn như việc tắt quạt, đèn điện … khi người chủ
nhà quên chưa tắt trước khi ra khỏi nhà.Hay chỉ với một tin nhắn SMS, người chủ nhà
có thể bật máy điều hòa để làm mát phòng trước khi về nhà trong một khoảng thời
Khối Cảm Biến
Khối Module Sim 900
Điện thoại di động
Khối xử lý trung tâm
AVR mega32
Khối thi hành
Khối Phát RF
Khối xử lý Khu vực
AVR mega8
Khối Thu RF
Khối Thu Phát RF
Khối Điểu khiển từ
xa AVR mega8 PHẦN MỞ ĐÂU Page 3
 Mục đích và phương pháp nghiên cứu/ thực hiện đồ án:

Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến
thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống quản lý, hệ thống
cảnh báo trong nhà một cách hoàn chỉnh. Hệ thống tích hợp module điều khiển giám
sát trung tâm, module công suất cho các thiết bị trong nhà và và module báo động
(cảnh báo) cùng các module tiện ích khác. Với module báo động thì sử dụng cảm biến
chuyển động sẽ gởi thông tin dữ liệu về bộ xử lí trung tâm khi có tác động của đối
tượng bên ngoài (người lạ đột nhập).Module cảm biến khí gas sẽ gởi thông tin dữ liệu


PHẦN NỘI DUNG Trang 5
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU MODULE BREAKOUT SIM900, TẬP LỆNH
ATCOMMAND VÀ MODULE RF
1.1 Giới thiệu chương.
Trong chương này ta có thể tìm hiểu, nắm bắt trang bị đầy đủ kiến thức về phần
cứng của Module SIM, tìm hiểu rõ tập lệnh AT phục vụ cho quá trình làm đồ án.
Trong chương này chúng ta còn biết được phương pháp mã hóa, giải mã sóng RF để
phục vụ quá trình thiết kế thi công sau này.
Nội dung chính của chương bao gồm:
 Giới thiệu về Module SIM 900, các chân vào ra.
 Giới thiệu các tập lệnh cấu hình cho Module SIM.
 Giới thiệu về cặp module thu phát RF.
1.2 Giới thiệu Module Breakout SIM 900.
1.2.1 Giới thiệu Module Breakout SIM 900.
Một modem GSM là một modem wireless, nó làm việc cùng với một mạng
wireless GSM. Một modem wireless thì cũng hoạt động giông 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 gửi 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 SIM 900 là một trong những loại modem GSM. Nhưng Module SIM 900
được 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
Chương 1: Giới thiệu Module Breakout SIM 900, tập lệnh ATCommand và Module RF

PHẦN NỘI DUNG Trang 6

 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 hổ trợ giao thức PAP ,kiểu sử dụng kết nối PPP
 Sim 900 tích hợp giao thức TCP/IP
 Chấp nhận thông tin được điều chỉnh rộng rãi
 SMS:
 MT, MO, CB, Text and PDU mode
 Bộ nhớ SMS: Sim card
 Sim card:
 Hỗ trợ sim card: 1,8v ; 3v
Chương 1: Giới thiệu Module Breakout SIM 900, tập lệnh ATCommand và Module RF

PHẦN NỘI DUNG Trang 7
 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)
 Loại bỏ tiếng dội
 Giao tiếp nối tiếp và sự ghép nối:
 Cổng nối tiếp: 8 Cổng nối tiếp( ghép nối)
 Cổng kết nối có thể Sd với CSD Fax, GPRS và gửi lệnh
ATCommand tới module điều khiển
 Cổng nối tiếp có thể Sd chức năng giao tiếp
 Hỗ trợ tốc độ truyền 1200 BPS tới 115200 BPS
 Cổng hiệu chỉnh lỗi: 2 cổng nối tiếp TXD và RXD


PHẦN NỘI DUNG Trang 10
đang khởi động và tìm mạng. Sau 10s sau Led Status nhấp nháy chậm báo hiệu
SIM900 đã hoạt động bình thường.
 Chân 2: Request to send.
 Chân 3: đầu ra dùng để chỉ báo mạng kết nối được hệ thống.
 Chân 4:Clear to send.
 Chân 5:đầu vào pin dự phòng cho module.
 Chân 6:Data carrier detection.
 Chân 7:Chân vào của bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số
 Chân 8: Ring chân ra loa báo hiệu có cuộc gọi đến.
 Chân 9, 11: chân loa nghe cuộc thoại
 Chân 13,15: chân MIC.
 Chân 10: chân đầu cuối dữ liệu.
 Chân 12: chân truyền dữ liệu.
 Chân 14: chân nhận dữ liệu.
 Chân 16: chân RESET SIM900
 Chân 17,19: chân nguồn cấp cho sim hoạt động.
 Chân 18,20: chân max
1.3 Khảo sát tập lệnh AT Command của Module SIM 900
Các lệnh AT là các hướng dẫn được sử dụng để điều khiển một modem.AT là một
cách viết gọn của chữ Attention.Mỗi dòng lệnh của nó bắt đầu với “AT” hay “at”. Đó là
lý do tại sao các lệnh modem được gọi là các lệnh AT. Nhiều lệnh của nó được sử dụng
để điều khiển các modem quay số sử dụng dây mối (wired dial-up modems), chẳng hạn
như ATD (Dial), ATA (Answer), ATH (Hool control) và ATO (return to online data
state), cũng được hỗ trợ bởi các modem GSM/GPRS và các điện thoại di động.
Bên cạnh bộ lệnh AT thông dụng này, các modem GSM/GPRS và các điện thoại di
động còn được hỗ trợ bởi một bộ lệnh AT đặc biệt đối với công nghệ GSM. Nó bao gồm
các lệnh liên quan tới SMS như AT+ CMGS (gửi tin nhắn SMS), AT+CMSS (gửi tin
Chương 1: Giới thiệu Module Breakout SIM 900, tập lệnh ATCommand và Module RF

(1) ATZ<CR> reset modem, kiểm tra modem đã hoạt động bình thường chưa. Gửi
nhiều lần cho chắc ăn, cho đến khi nhận được chuỗi
ATZ<CR><CR><LF>OK<C><LF>
(2) ATE0<CR> tắt chế độ echo lệnh. Chuỗi trả về có dạng
ATE0<CR><CR><LF>OK<CR><LF>.

Hình 1.5 Cấu hình mặc định cho SIM 900
(3) AT+CLIP=1<CR> định dạng chuỗi trả về khi nhân cuộc gọi. Thông thường, ở chế
độ mặc định, khi có cuộc gọi đến, chuỗi trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>RING<CR><LF>
Sau khi lệnh AT+CLIP=1<CR> đã được thực thi, chuỗi trả về sẽ có dạng:
Chương 1: Giới thiệu Module Breakout SIM 900, tập lệnh ATCommand và Module RF

PHẦN NỘI DUNG Trang 13
<CR><LF>RING<CR><LF>
<CR><LF>+CLIP:”0988600524”,129,””,,””,0,<CR><LF>
Chuỗi tra về có chứa thông tin về số điện thoại gọi đến. Thông tin này cho phép xác
định việc có nên nhận cuộc gọi hay từ chối cuộc gọi.
Kết thúc các thao tác khỏi tạo cho quá trình nhận cuộc gọi đến. Các bước khỏi tạo tiếp
theo liên quan đến các thao tác truyền nhận tin nhắn.
(4) AT&W<CR> Lưu cấu hình cài đặt được thiết bị bởi các tập lệnh AET0 và
AT+CLIP vào bộ nhớ.
(5) AT+CMGF=1<CR> Thiết lập quá trình truyền nhận tin nhắn được thực hiện ở
chế độ text (mặc định là ở chế độ PDU)
Chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF>
(6) AT+CNMI=2,0,0,0,0<CR> Thiết lập chế độ thông báo cho TE khi MT nhận được
tin nhắn mới.
Chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF> Sau khi lệnh trên được thiết
lập, tin nhắn mới nhận được sẽ được lưu trong SIM, và MT không truyền tở về TE bất
cứ thông báo nào. TE sẽ đọc tin nhắn được lưu trong sim trong trường hợp cần thiết.

1.3.3 Thực hiện cuộc gọi.

Hình 1.7 Cấu hình gọi điện cho SIM 900.
(1) ATDxxxxxxxxxx;<CR>Quay số cần gọi.
(2) Chuỗi trả về sẽ có dạng:<CR><LF>OK<CR><LF>
Chuỗi này thông báo lệnh trên đã được nhận và đang được thực thi.
Sau đó là những chuỗi thông báo kết quả quá trình kết nối ( nếu như kết nối không được
thực hiện thành công).
(2A) Nếu MT không thực hiện được kết nối do sóng yếu, hoặc không có sóng ( thử
bằng cách tháo antenna của modem GSM), chuỗi trả về sẽ có dạng:
Chương 1: Giới thiệu Module Breakout SIM 900, tập lệnh ATCommand và Module RF

PHẦN NỘI DUNG Trang 16
<CR><LF>NO DIAL TONE<CR><LF>
(2B) Nếu cuộc gọi bị từ chối bởi người nhận cuộc gọi, hoặc số máy đang gọi tạm thời
không hoạt động ( chẳng hạn như bị tắt máy ) chuỗi trả về có dạng:
<CR><LF>NO CARRIER<CR><LF>
(2C) Nếu cuộc gọi không thể thiết lập được do máy nhận cuộc gọi đang bận ( ví dụ
như đang thông thoại với một thuê bao khác), chuỗi trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>BUSY<CR><LF> (4s) Tổng thời gian từ lúc modem nhận lệnh cho đến lúc
nhận được chuỗi trên thông thường là 4 giây.
(2D) Nếu sau 1 phút mà thuê bao nhận cuộc gọi không bắt máy, chuỗi trả về sẽ có
dạng: <CR><LF>NO ANSWER<CR><LF> (60s)
(3) Trong trường hợp quá trình thiết lập cuộc gọi diễn ra bình thường, không có
chuỗi thông báo nào (2A, 2B, 2C hay 2D) được trả về, và chuyển sang giai đoạn thông
thoại.
Quá trình kết thúc cuộc gọi được diễn ra trong hai trường hợp:
(4A) Đầu nhận cuộc gọi gác máy trước, chuỗi trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>NO CARRIER<CR><LF>
(4B) Đầu thiết lập cuộc gọi gác máy trước: phải tiến hành gửi lệnh ATH, và chuỗi trả