Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển và cảnh báo qua SMS
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢNH
BÁO QUA SMS
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật,
công nghệ kỹ thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật tự động điều khiển đóng vai trò
quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp
thông tin. Do đó là một sinh viên chuyên ngành Điện tử - Viễn thông chúng ta phải
biết nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển
nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói
riêng. Bên cạnh đó còn là sự thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế nước nhà.
Điều khiển các thiết bị điện trong nhà giữ vai trò quan trọng trong việc xây dựng
ngôi nhà thông minh nhằm khai thác an toàn hiệu quả và kinh tế. Đây là một vấn đề
được thế giới quan tâm và phát triển. Việc điều khiển các thiết bị điện trong nhà từ xa
bằng tin nhắn điện thoại di động là một ứng dụng mới của điện thoại.
Các hệ thống điều khiển từ xa bằng SMS thông qua mạng GSM ngày càng được
sử dụng phổ biến và các hệ thống này có thể giúp cho các thiết bị giao tiêp với nhau
về mặt dữ liệu. 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 gian nhất định. Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao
của cuộc sống, cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di động nên chúng
em đã chọn đề tài " Điều khiển thiết bị bằng SMS dùng Module SIM900” để đáp ứng
được nhu cầu ngày càng cao của con người.
1
Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển và cảnh báo qua SMS
1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến
thức đã được học để thiết kế, tạo ra một hệ thống điều khiển tự động từ xa bằng tin

Âu. Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM được xây dựng và đưa vào sử
dụng đầu tiên bởi Radiolinja ở Phần Lan. Vào năm 1989 công việc quản lý tiêu chuẩn
và phát triển mạng GSM được chuyển cho viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu
(European Telecommunications Standards Institute - ETSI) và các tiêu chuẩn, đặc
tính phase 1 của công nghệ GSM được công bố vào năm 1990. Vào cuối năm 1993 đã
có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng mạng GSM của 70 nhà cung cấp dịch vụ trên 48 quốc
gia.
2.1.3 Các thông số kỹ thuật của mạng GSM
Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của các thuê bao
trong châu Âu, có nghĩa là một thuê bao có thể thâm nhập sang mạng của nước khác
3
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
khi di chuyển qua biên giới. Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile Station) phải có
khả năng trao đổi thông tin tại bất cứ nơi nào trong vùng phủ sóng quốc tế.
Về khả năng phục vụ:
- Hệ thống được thiết kế sao cho MS có thể dùng được trong tất cả các nước có mạng.
- Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho các loại
dịch vụ khác liên quan tới mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN).
- Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tàu viễn dương như một mạng
mở rộng cho các dịch vụ di động mặt đất.
Về chất lượng phục vụ và an toàn bảo mật:
- Chất lượng của thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng như các hệ thống di động
tương tự trước đó trong điều kiện vận hành thực tế.
- Hệ thống có khả năng mật mã hoá thông tin người dùng mà không ảnh hưởng gì đến
hệ thống cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác không dùng đến khả
năng này.
Về sử dụng tần số:
- Hệ thống cho phép mức độ cao về hiệu quả của dải tần mà có thể phục vụ ở vùng
thành thị và nông thôn cũng như các dịch vụ mới phát triển.
- Dải tần số hoạt động là 890-915 và 935-960 Mhz.

- Khi có yêu cầu một cuộc gọi thì một kênh vô tuyến được ấn định. Các thuê bao khác
nhau dùng chung một kênh nhờ cài xen thời gian. Mỗi thuê bao được cấp một khe
thời gian trong cấu trúc khung tuần hoàn 8 khe.
Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA:
- Phục vụ các cuộc gọi theo các kênh tần số khác nhau. Người dùng được cấp phát một
kênh trong tập hợp các kênh trong lĩnh vực tần số. Phổ tần số được chia thành 2N dải
tần số kế tiếp, cách nhau một khoảng bảo vệ. Mỗi dải tần được gán cho
một kênh liên lạc, N dải dành cho liên lạc hướng lên, N dải còn lại cho liên lạc hướng
xuống.
2.1.6 Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM
5
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM gồm có 2 hệ thống chính là : BSS, NSS.
Mỗi hệ thống bao gồm một số khối chức năng hoặc các thành phần riêng lẻ của mạng
di động MS và được mô tả ở hình 1.1.
Hình 2.1 Tổng quan về mạng GSM.
2.1.7 Hệ thống chuyển mạch NSS
Bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM cũng như các cơ sở dữ
liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lí di động của thuê bao. Chức năng chính
của SS là quản lí thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với
mạng khác.
Tổng đài di động MSC thực hiện chức năng chuyển mạch cho các thuê bao di
động thông qua trường chuyển mạch của nó. MSC quản lí việc thiết lập cuộc gọi, điều
khiển cập nhật vị trí và thủ tục chuyển giao giữa các MSC. Việc cập nhật vị trí của
thuê bao cho phép tổng đài di động MSC nhận biết được vị trí của các thuê bao di
động trong quá trình tìm gọi trạm di động MS. MSC có tất cả các chức năng của một
tổng đài cố định như tìm đường, định tuyến, báo hiệu,… Điều khác biệt giữa tổng đài
của mạng cố định ( PSTN, ISDN, …) và MSC là MSC thực hiện xử lý cho các thuê
bao di động, thực hiện chuyển vùng giữa các cell.
6

7
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác. BSS bao gồm 2 loại
thiết bị: BTS giao diện với MS và BSC giao diện với MSC.
Trạm thu phát gốc BTS:
- Bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến.
Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ).
TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã tiếng đặc thù riêng cho GSM
được tiến hành, ở đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số
liệu.
Bộ điều khiển trạm gốc BSC
- Có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ BTS
và MS, chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao.
Một BSC trung bình có thể quản lý tới vài chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các
BTS này.
2.1.9 Trạm di động MS
MS có thể là thiết bị xách tay, thiết bị đặt trong ô tô hay thiết bị cầm tay. Ngoài
việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến, MS còn
phải cung cấp các giao diện với người sử dụng như: micro, loa, màn hiển thị, bàn
phím để quản lý cuộc gọi hoặc giao diện với một số thiết bị khác như máy tính cá
nhân, Fax…MS thực hiện hai chức năng:
- Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đường vô tuyến
- Đăng ký thuê bao: mỗi thuê bao phải có một thẻ gọi là Simcard để truy nhập vào
mạngVề cấu trúc MS gồm hai phần chính:
- Thiết bị di động ME: là bộ phận để xử lý các công việc chung như thu, phát, …
- Modul nhận dạng thuê bao SIM: là thành phần để nhận dạng thuê bao trong quá trình
MS hoạt động trong mạng, nó là một card điện tử thông minh có thể lưu trữ thông tin.
2.2 TỔNG QUAN VỀ TIN NHẮN SMS
2.2.1 Giới thiệu về SMS
SMS là một dịch vụ dùng để chuyển tin, dữ liệu từ một máy mobile tới một thiết

Quảng cáo: SMS có thể sử dụng cho mục đích quảng cáo. Người sử dụng có thể
đăng ký để nhận các tin nhắn đặc biệt, thương mại
Sử dụng tin nhắn SMS ngày càng phát triển và trở nên 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 buýt 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 mang
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.
SMS là một công nghệ phù hợp với các ứng dụng Wireless sử dụng cùng với nó.
Nói như vậy là do:
10
Chương 2: Cơ sở lý thuyết

SIM900 tích hợp giao thức TCP/IP, mở rộng TCP/IP lệnh AT được phát triển
cho người sử dụng để sử dụng giao thức TCP/IP dễ dàng.
Đặc điểm SIM900:
Đặc điểm Thực hiện
Nguồn cung cấp Điện áp cung cấp đơn 3.4V-4.5V
Tiết kiệm năng
lượng
Năng lượng tiêu hao phổ biến trong chế độ SLEEP là 1.5mA
Dải tần
_SIM900 có 4 dải tần: GSM 850, EGSM 900, DSC 1800,
PCS 1900. SIM900 có thể tìm kiếm 4 dải tần một cách tự
động. Dải tần chỉ có thể được thiết lập bởi lệnh AT.
_Phù hợp với GSM Phase 2/2+
Loại GSM MS nhỏ
12
Chương 3: Giới thiệu một số linh kiện
Công suất truyền
_Loại 4(2W) tại GSM 850 và EGSM 900
_Loại 1(1W) tại DCS 1800 và PCS 1900
Tính kết nối GPRS
_Nhiều khe GPRS loại 10 (mặc định)
_ Nhiều khe GPRS loại 8 (lựa chọn)
_Trạm mobile GPRS loại B
Dải nhiệt độ
ở chế độ hoạt động bình thưởng: -30
0
C đến +80
0
C
_Hoạt động hạn chế: -40

_Half rate(ETS 06.20)
13
Chương 3: Giới thiệu một số linh kiện
_Full Rate(ETS 06.10)
_khả năng thích nghi nhiều hệ số(ARM)
_Hủy bỏ tiếng dội
_khử nhiễu
Port nối tiếp và port
hiệu chỉnh lỗi
Port nối tiếp:
_Đầy đủ giao diện modem với các đường điều khiển và trạng
thái, đồng bộ.
_1200bps đến 115200bps.
_Có thể sử dụng cho các lệnh AT hoặc dòng dữ liệu
_Hỗ trợ cơ chế bắt tay phần cứng RTS/CTS và phần mềm
điều khiển luồng ON/OFF.
_Hỗ trợ tốc độ baud từ 1200bps đến 57600bps.
Port hiệu chỉnh lỗi:
_không có module giao diện DBG_TXG và DBG_RXD.
_có thể sử dụng cho hiệu chỉnh lỗi.
Quản lý danh bạ
điện thoại
Hỗ trợ các loại danh bạ điện thoại: SM,FD,LD,RC,ON,MC.
Bảng 3.1: Đặc điểm SIM900
Giải thuật mã hóa 1 khe thời gian 2 khe thời gian 4 khe thời gian
CS-1 9.05kbps 18.1kbps 36.2kbps
CS-2 13.4kbps 26.8kbps 53.6kbps
CS-3 15.6kbps 31.2kbps 62.4kbps
14
Chương 3: Giới thiệu một số linh kiện

dụng, giữ chế độ
mở
GND
17,18,29,
39 45,
46,53,54
58,59,
61,62
63,64,65
Ground
Power on/down
PWRKEY 1 I
PWRKEY nên
được kéo xuống
thấp nhất 1s và
sau đó nhả về
power on/down
của module
Kéo lên bên trong
Audio interfaces
MIC_P 19
I Vi sai âm ngõ vào
Nếu không sử
dụng, giữ ở chế độ
mở
MIC_N 20
SPK_P 21
O Vi sai âm ngõ ra
SPK_N 22
LINEIN_R 23 I Ngõ vào Line-in

Keypad interface/GPIOs
GPIO5/KBR0 44
I/O
GPIO5/keypad
row 0
Nếu không sử
dụng, giữ ở chế độ
mở
GPIO4/KBR1 43
GPIO4/keypad
row 1
GPIO3/KBR2 42
GPIO3/keypad
row 2
GPIO2/KBR3 41
GPIO2/keypad
row 3
GPIO1/KBR4 40
GPIO1/keypad
row 4
GPIO9/KBR1 50
GPIO9/keypad
column 0
17
Chương 3: Giới thiệu một số linh kiện
GPIO8/KBR2 49
GPIO8/keypad
column 0
GPIO7/KBR3 48
GPIO7/keypad

SIM interface
SIM_VDD 30 O
Điện áp cung cấp
cho SIM card. Hỗ
trợ 1.8V hoặc 3V
Các tín hiệu trên
SIM nên được bảo
vệ để chống tín
hiệu ngược ESD
bằng dãy đi-ốt
SIM_DATA 31 I/O SIM data
input/output
18
Chương 3: Giới thiệu một số linh kiện
TVS
SIM_CLK 32 O SIM clock
SIM_RST 33 O SIM reset
SIM_PRESENC
E
34 I
SIM card
detection
ADC
ADC 25 I
Điện áp ngõ vào
0V-2.8V
Nếu không sử
dụng, giữ ở chế độ
mở
External reset

gồm các lệnh liên quan tới SMS như AT+ CMGS (gửi tin nhắn SMS), AT+CMSS
(gửi tin nhắn SMS từ một vùng lư trữ), AT+CMGL (chuỗi liệt kê các tin nhắn SMS)
và AT+CMGR (đọc tin nhắn SMS).Ngoài ra, các modem GSM còn hỗ trợ một bộ
lệnh AT mở rộng. Những lệnh AT mở rộng này được định nghĩa trong các chuẩn của
GSM. Với các lệnh AT mở rộng này,bạn có thể làm một số thứ như sau:
+ Đọc, viết, xóa tin nhắn.
+ Gửi tin nhắn SMS.
+ Kiểm tra chiều dài tín hiệu.
+ Kiểm tra trạng thái sạc pin và mức sạc của pin.
+ Đọc, viết và tìm kiếm về các mục danh bạ.
Một vài nhiệm vụ có thể được hoàn thành bằng cách sử dụng các lệnh AT kết
hợp với sử dụng 1 modem GSM/GPRS hay một điện thoại di động:
• Lấy thông tin cơ bản về điện thoại di động hay modem GSM/GPRS. Ví dụ như
tên của nhà sản xuất (AT+CGMI), số model (AT+CGMM), số IMEI (International
Mobile Equipment Identity) (AT+CGSN) và phiên bản phần mềm (AT+CGMR).
• Lấy các thông tin cơ bản về những người kí tên dưới đây. Thí dụ, MSISDN
(AT+CNUM) và số IMS (International Mobile Subscriber Identity) (AT+CIMI).
20
Chương 3: Giới thiệu một số linh kiện
• Lấy thông tin trạng thái hiện tại của điện thoại di động hay modem
GSM/GPRS. Ví dụ như trạng thái hoạt động của điện thoại (AT+CPAS), trạng thái
đăng kí mạng mobile (AT+CREG), chiều dài sóng radio (AT+CSQ), mức sạc bin và
trạng thái sạc bin (AT+CBC).
• Thiết lập một kết nối dữ liệu hay kết nối voice tới một remote điều khiển
(ATD, ATA, ).
• Gửi và nhận fax (ATD, ATA,AT+F*).
• Gửi (AT+CMGS, AT+CMSS), đọc(AT+CMGR, AT+CMGL), viết
(AT+CMGW) hay xóa tin nhắn SMS (AT+CMGD) và nhận các thông báo của các tin
nhắn SMS nhận được mới nhất (AT+CNMI).
• Đọc (AT+CPBR), viết (AT+CPBW) hay tìm kiếm (AT+CPBF) cá mục về

Ok
<mode> : 0 dạng dữ liệu PDU
1 dạng dữ liệu kiểu text
Nếu lệnh không thực hiện được thì trả về dạng:
+CMS ERROR <err>
• Lệnh AT&W[<n>]
Nếu lệnh thực hiện đựợc thì trả về:
Ok
22
Chương 3: Giới thiệu một số linh kiện
Nếu lệnh không thực hiện được thì trả về dạng:
+CMS ERROR <err>
• Lệnh ATE[<value>]
Nếu lệnh thực hiện đựợc thì trả về:
Ok
<value> 0 Tắt chế độ Echo
1 Bật chế độ Echo
Nếu lệnh không thực hiện được thì trả về dạng:
+CMS ERROR <err>
3.1.5 Các lệnh xử lý điện thoại
• Lệnh quay số:
ADT<cr>
Ví dụ: quay số đến số thuê bao cần gọi thì ta dùng lệnh:
ATD01656185696;<cr>
<cr>: Enter
• Lệnh nhấc máy:
ATA<cr>
• Lệnh hủy bỏ cuộc gọi:
ATH<cr>
3.1.6 Các lệnh xử lý về SMS

AT+CFUN
Ví dụ sim đang ở chế độ nghỉ ta muốn chuyển sang chế độ hoạt động bình
24
Chương 3: Giới thiệu một số linh kiện
thường thi gõ lệnh:
AT+CFUN=1 <cr>
OK
• Lệnh reset mode
ATZ <cr>
OK
• Lệnh tắt chế độ echo
ATE0 <cr>
3.2 GIỚI THIỆU VỀ VỀ PIC 16F877A
3.2.1 Sơ lược PIC 16F877A
PIC 16F877A thuộc họ vi điều khiển 16Fxxx có các đặc tính sau:
 Ngôn ngữ lập trình đơn giản với 35 lệnh có độ dài 14 bit.
 Tất cả các câu lệnh thực hiện trong 1 chu kì lệnh ngoại trừ 1 số câu lệnh rẽ nhánh thực
hiện trong 2 chu kì lệnh. Chu kì lệnh bằng 4 lần chu kì dao động của thạch anh.
 Bộ nhớ chương trình Flash 8Kx14 words, với khả năng ghi xoá khoảng 100 ngàn lần.
 Bộ nhớ Ram 368x8bytes.
 Bộ nhớ EFPROM 256x8 bytes.
 Khả năng ngắt (lên tới 14 nguồn cả ngắt trong và ngắt ngoài).
 Ngăn nhớ Stack được chia làm 8 mức.
 Truy cập bộ nhớ bằng địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp.
 Dải điện thế hoạt động rộng: 2.0V đến 5.5V.
 Nguồn sử dụng 25mA.
 Công suất tiêu thụ thấp:
<0.6mA với 5V, 4MHz
20
µ