1
Mục lục
2
Lời cảm ơn
Đồ án này thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy .Trong quá trình làm đồ án
chúng em chân thành cảm ơn thầy đã hướng dẫn chỉ bảo tận tình chúng em.Nếu
chúng em có thiếu sót gì mong thầy bỏ qua .
3
Phân công công việc
Trong quá trình làm chúng em thường xuyên họp nhóm để đưa ra ý kiến xây
dựng. Để tiện cho công việc từng các nhân chúng em đã phân công công việc như
sau
Nguyễn Huy Hoàng: lập trình giao diện giao tiếp giữa máy tính và vi điều
khiển
Trần Thị Hiền: lập trình thu phát Zigbee, viết báo cáo
Đinh Văn Hiếu:Thiết kế mạch, hàn mạch, giao tiếp giữa máy tính và vi điều
khiển
Phạm Tuấn Hải: Thiết kế nguồn cho mạch
Lê Đức Hiếu:Thiết kế mạch, hàn mạch
4
Danh mục các sơ đồ,hình vẽ
Hình 1-1. Các loại thiết bị Zigbee
Hình 1-2. Ví dụ về mạch thu phát sử dung modul Zigbee
Hình 1-3. Các kiểu mạng của Zigbee
Hình 1-4. Mô hình giao thức
Hình 1-5. Băng tần hệ thống của Zigbee
Hình 2-1. Sơ đồ kết nối với PIC
Hình 2-2. Sơ đồ chân
Hình 2-3. Sơ đồ cấu tạo
Hình 3-1. Cảm biến DS18B20
Hình 3-2. Sơ đồ nguyên lý của khối SPI tích hợp trong Vi Điều Khiển PIC

7
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Bản đồ án tập trung vào nghiên cứu các chuẩn truyền tin không dây đặc biệt
là chuẩn Zigbee IEEE 802.15.4 sử dụng cho mạng cảm biến (WSN), nghiên cứu
ứng dụng vi điều khiển Zigbee và công cụ phát triển tích hợp MicroC for PIC qua
đó thiết kế chế tạo mạch đo nhiệt độ môi trường tự động, ứng dụng chuẩn truyền
tin Zigbee IEEE 802.15.4 để truyền số liệu.
1.
8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
1. Khái niệm về mạng WPAN (wireless personal are netword)
Mạng cá nhân được sử dụng để phục vụ truyền thông tin trong những
khoảng cách tương đối ngắn.Mạng WPAN có thể liên lạc hiệu quả mà không đòi
hỏi nhiều cơ sở hạ tầng.Tính năng này cho phép có thêm các hướng giải quyết rẻ
tiền,nhỏ gọn mà vẫn mang lại hiệu suất cao trong liên lạc nhất là trong một băng
tần eo hẹp.
2. Tính năng mạng WPAN
WPAN tập trung giải quyết vấn đề về điều khiển dữ liệu trong những khoảng
không gian nhỏ(bán kính 30m)
Tính năng của chuẩn mạng WPAN là suy hao năng lượng nhỏ,tiêu tốn ít năng
lượng,vận hành trong vùng không gian nhỏ,kích thước bé.Chính vì thế mà nó tận
dụng được tốt nhất ưu điểm của kĩ thuật sử dụng lại kênh tần số. Nhóm chuẩn IEEE
802.15 ra đời để phục vụ cho chuẩn WPAN.
3. Phân loại các chuẩn mạng WPAN
WPAN tốc độ cao(chuẩn IEEE 802.15.3) phù hợp các ứng dụng đa phương
tiện chất lượng cao
WPAN tốc độ trung bình(chuẩn IEEE 802.15.1 / bluetooth) ứng dụng các
mạng điện thoại đến máy tính cá nhân bỏ túi PDA
WPAN tốc độ thấp(chuẩn IEEE 802.15.4 /LR-WPAN) công nghệ
Zigbee/IEEE 802.15.4 là 1 ví dụ điển hình

nhận các gói tin trong 15msec trong khi Bluetooth là 3sec.
10
5. Mạng Zigbee/IEEE 802.15.4 LR-WPAN
Đặc điểm chính của chuẩn này là tính mềm dẻo,tiêu hao ít năng lượng,tốc độ
truyền dữ liệu thấp.sử dụng trong khu vực nhà riêng,văn phòng
Các thành phần:một hệ thống Zigbee/IEEE 802.15.4 LR-WPAN gồm nhiều
phần tạo nên.
+Phần cơ bản nhất là FFD(full-function device)đảm nhận tất cả các chức năng
trong mạng và hoạt động như một điều phối mạng PAN. 1 mạng tối thiểu phải có 1
FFD.
+RFD(reduce-function device) được dùng cho các ứng dụng đơn giản,không
yêu cầu gửi dữ liệu lớn.
Một FFD có thể làm việc với nhiều RDF hay nhiều FFD.trong khi 1RFD chỉ
có thể làm việc với 1 FFD.
Có 3 loại thiết bị Zigbee:

Hình 1-1. Các loại thiết bị Zigbee
a) Zigbee Coordinator(ZC) thiết bị này duy trì và hình thành kiến trúc tổng
thể,đồng thời điều khiển và giám sát mạng,lưu trữ các thông tin về mạng.là
thiết bị FFD
11
b) Zigbee Router(ZR) là một thiết bị thông minh có khả năng mở rộng tầm bao
phủ bằng cách định tuyến và cung cấp tuyến dự phòng,hoặc hồi phục những
tuyến bị tắc nghẽn.hoạt động như 1 Router trung gian.là thiết bị FFD.
c) Zigbee End Device(ZED) các nút cảm biến có thông tin từ môi trường.nó có
thể nhận tin nhưng không thể chuyển tiếp tin.kết nối đước với ZC,ZR nhưng
không thể kết nối với nhau.có thể là FFD hoặc RFD.
Hình 1-2. Ví dụ về mạch thu phát sử dung modul Zigbee
6. Kiến trúc liên kết mạng
Các nude mạng trong Zigbee liên kết theo kiểu cấu trúc hình sao(star),cấu trúc

Tầng điều khiển môi trường truy nhập MAC(media access cotrol) cung cấp 2 dịch
vụ là dịch vụ dữ liệu MAC và quản lí MAC.
+Dịch vụ dữ liệu MAC có nhiệm vụ quản lí việc thu phát của khối
MPDU(giao thức dữ liệu MAC)thông qua dịch vụ dữ liệu PHY
+Nhiệm vụ của tâng MAC là quản lí việc phát thông tin báo hiệu beacon,định
dạng khung tin để truyền đi trong mạng,điều khiển truy nhập kênh,quản lí khe thời
gian GTS,điều khiển kết nối và giải phóng kết nối,phát khung Ack.
16
Chương II: MODULE làm việc của ZIGBEE
ZIGBEE có nhiều loại modul làm việc điển hình như
o TI C2480
o Xbee
o Microchip MRF 24J40
Xét về mặt thông dụng và có nhiều tài liệu tham khao thì chúng em chọn modul thu
và phát MRF 24J40 với một số đặc điểm sau:
1. Chuẩn IEEE 802.15.4 tương thích thu và phát sóng vô tuyến
2. Hỗ trợ Zigbee,Miwi,Miwi P2P,và các giao thức mạng không dây
3. Tốc độ truyền dữ liệu 250kbps.
4. Tương thích với nhiều loại vi điều khiển (PIC16F, PIC18F,
PIC24F/H,PIC32)
5.
• Sơ đồ của MRF 24J40 khi kết nối với Pic
Hình 2-1. Sơ đồ kết nối với PIC
Modul MRF24J40MA có một ăng-ten PCB tích hợp, phù hợp với mạch, và hỗ trợ
ZIGBEE. Module MRF24J40 kết nối đến các vi điều khiển PIC thông qua một
17
giao diện SPI 4 dây và là một giải pháp lý tưởng cho các mạng cảm biến không
dây, tự động hóa, xây dựng các ứng dụng tự động hóa .
1.Các tính năng chính và thông số kĩ thuật của modul MRF24J40MA
+IEEE Std. 802.15.4™ Compliant RF Transceive

Các tính năng MAC/Baseband:
• Hardware CSMA-CA Mechanism, tự động đáp ứng ACK và kiểm tra FCS
• Independent Beacon, Transmit and GTS FIFO
• Hỗ trợ tất cả các chế độ CCA và RSS/LQI
• Có khả năng gửi lại gói tin tự động.
• Bảo mật phần cứng (AES-128) với các chế độ CTR, CCM và CBC-MAC
• Hỗ trợ Mã hoá và giải mã cho MAC Sublayer và Upper Layer.
1.1. Cấu tạo modul
Sơ đồ chân:
19
Hình 2-2. Sơ đồ chân
Hình 2-3. Sơ đồ cấu tạo
Bảng 2-1. Bảng chức năng các chân
20
Bảng 2-2. Điều kiện hoạt động
21
Chương III: Vi điều khiển PIC16F877A và cảm biến nhiệt độ
DS18B20
1. DS18B20
DS18b20 là một sản phẩm của công ty MAXIM.hình dạng bên ngoài của cảm biến
DS18B20 được mô tả trên hình trong đó dạng vỏ TO-90 với 3 chân là dạng thường
gặp và được dùng trong nhiều ứng dụng.Còn dạng vỏ SOIC 8 chân dung để đo
nhiệt độ bề mặt.
Hình 3-1. Cảm biến DS18B20
22
• DS18B20 là một nhiệt kế số có độ phân giải khi nhiệt độ từ 9-12 bit.Dải đo
nhiệt độ từ -55°C đến 125°C,từng bậc 0.5°C và có thể đạt chính xác đến
0.1°C bằng việc hiệu chỉnh qua phần mềm
• Sử dụng giao diện 1_Write nên chỉ cần 1 chân ra để truyền thông.
• Rất thích hợp với các ứng dụng đo lường đa điểm vì nhiều đầu đo có thể

sang tín hiệu USB .
24
Hình 3-3. Giao diện khi kết nối với máy tính
Do FT232 chỉ là phần chuyển tiếp từ kết nối serial sang kết nối USB nên thực
tế khi lập trình ta cũng lập trình như lập trình giao diện cho kết nối RS-232. Nghĩa
là cũng có các thông số như: Port , Stop bit, Data Bit, Baud Rate, Parity .
Baud Rate: Ví dụ bạn truyền 1bit trong 1ms , ta thấy rằng để việc truyền và
nhận không đồng bộ xảy ra thành công thì các thiết bị tham gia phải thống nhất với
nhau về khoảng thời gian giành cho 1 bit truyền. Hay nói cách khác tốc độ này phải
được cài đặt từ trước , tốc độ này gọi là tốc độ Baud.
Data Bit:là thông tin chính chúng ta cần gửi và nhận . Dât không nhất thiết
phải là 8 bit. Ở đây, bít có ảnh hưởng nhỏ nhất(LSB-Least Significant Bit) sẽ
truyền trước và cuối cùng là bít có ảnh hưởng lớn nhất (MSB-Most Significant Bit).
Parity Bit: dùng để kiểm tra dữ liệu truyền có đúng hay không . Có hai loại
parity : chẵn (even parity) và lẻ (odd parity) . Parity chẵn nghĩa là số lượng số 1
trong dữ liệu bao gồm bit parity luôn là số chẵn . Ngược lại tổng lượng số 1 trong
parity lẻ luôn là số lẻ.
25
Stop Bit: là một hoặc các báo cáo cho thiết bị nhận rằng một gói dữ liệu đã
được gửi xong. Sau khi nhận được stop bit , thiết bị nhận sẽ tiến hành kiểm tra
khung truyền để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu . Stop bits là các bít bắt buộc
xuất hiện trong khung truyền , có thể là 1 hoặc 2 bit.