BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC
… …
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài:
Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS
GVHD: VÕ XUÂN NAM
SVTH:
TRẦN PHAN CÔNG HẬU MSSV : 303121494
TRƯƠNG VĂN KHANG MSSV : 303121508
LÊ TIẾN ĐẠT MSSV : 303121482
NGUY@N NHỰT TRƯỜNG GIANG MSSV: 303121489
PHẠM ANH KIỆT MSSV: 303121511
NGUY@N XUÂN LỘC MSSV: 303121516
LỚP: CĐ ĐĐT12ĐTE
TP.HCM, ngày tháng 12 năm 2014
LỜI CẢM ƠN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS
Trong thời gian học tập tại trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng , chúng em đã nhận
được sự hướng dẫn , giảng dạy tận tình của quý thầy cô về những kiến thức chuyên môn
cũng như những kiến thức trong cuộc sống.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô trong trường CĐKT Cao Thắng,
thầy cô trong Khoa Điện Tử - Tin Học đã giảng dạy và tạo điều kiện cho chúng em hoàn
thành đồ án môn học này .
Chúng em , nhóm sinh viên thực hiện đề tài này, xin đặc biệt cảm ơn thầy Võ Xuân Nam
giáo viên hướng dẫn đồ án , đã tận tình theo dõi, giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian
thực hiện đề tài “ Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS “, giúp chúng em hoàn
thành tốt đổ án môn học này.
Sinh viên thực hiện :
Trần Phan Công Hậu
NHẬN XÉT CỦA GIAO VIÊN HƯỚNG DẪN
GVHD : VÕ XUÂN NAM 3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS
TPHCM, ngày… tháng… năm 2014
Giáo viên hướng dẫn
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 2
CÁC YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 3
GVHD : VÕ XUÂN NAM 4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 4
4.3.Tổ chức bộ nhớ chính: 27
4.3.1. Bộ nhớ chương trình: 27
4.3.2. Bộ nhớ dữ liệu: 28
4.4. Các loại TIMER : 30
4.5. ADC: 33
4.6. Giao tiếp nối tiếp : 33
4.7. Cổng giao tiếp song song PSP (PARALLEL SLAVE PORT): 35
4.8. Các đặc tính của OSCILLATOR: 35
4.9. Các chế độ RESET: 36
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 39
5.1. Thiết kế: 39
5.2. Sơ đồ khối hoạt động toàn hệ thống: 39
5.3. Sơ đồ nguyên lí các khối và tính toán lựa chọn linh kiện: 40
5.3.1. Khối nguồn: 40
5.3.2. Khối giáo tiếp Module sim 900HEARDER BOARD: 41
5.3.3. Khối giao tiếp RS232: 42
5.3.4. Khối Vi Xử Lý Pic16F877A: 43
5.3.5 Khối công suất: 44
5.4. Nguyên tắc hoạt động : 45
GVHD : VÕ XUÂN NAM 6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS
5.4.1. Cú pháp tin nhắn điều khiển: 45
5.4.2. Giải thích: 45
5.5. Một số tập lệnh AT cơ bản sử dụng cho ứng dụng GSM 56
5.5.1. Các thuật ngữ 56
5.5.2. Các lệnh thiết lập và cài đặt cho cuộc gọi 56
5.5.3. Các lệnh thiết lập và cài đặt cho tin nhắn sms 63
CHƯƠNG 6: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH 68
6.1. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT: 68
6.1.1. Lưu đồ chương trình chính: 68
Xuất phát từ ý tưởng và tình hình thực tế nêu trên , chúng em đã quyết định tìm
hiểu và thực hiện đề tài “ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA TIN NHẮN SMS”.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
GVHD : VÕ XUÂN NAM 8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn 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 hoặc có thể là một hệ thống điều khiển các thiết bị trong nhà … Điển hình của
một hệ thống điều khiển các thiết bị trong nhà từ xa thông qua tin nhắn SMS gồm
các thiết bị đơn giản như bóng đèn, quạt máy, lò sưởi đến các thiết bị tình vi ,
phức tạp như tivi, máy giặt, hệ thống báo động … Đầu não trung tâm ở đây có thể
là một máy vinh tính hoàn chỉnh hoặc có thể là một bộ xử lí đã được lập trình sẵn
tất cả các chương trình điều khiển . Bình thường, các thiết vị trong ngôi 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 . Bên cạnh đó nó
cũng gửi thông báo cho người điều khiển biết là yêu cầu đã được thực hiện .Ngoài
ra, hệ thống còn mang tính bảo mật. Nghĩa là chỉ có chủ nhà hay người biết mật
khẩu của hệ thống thì mới điều khiển được. Từ những yêu cầu thực tế, những đòi
hỏi ngày càng cao của cuộc sống với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di
động nên chúng em đã chọn đề tài: “ Điều khiển thiết bị qua tin nhắn SMS” để đáp
ứng nhu cầu ngày càng cao của con người và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh,
hiện đại của nước nhà.
1.2. Ý nghĩa đề tài:
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật , các thiết bị điện tử ra đời
ngày càng nhiều về chủng loại cũng như tính năng sử dụng. Nhu cầu sử dụng các
thiết bị một cách tự động nhiều tính năng ngày càng cao. Nếu một ngày chúng ta
trong nhà).
• Gửi tin nhắn tương tác với điện thoại khi bật tắt thiết bị hay khi khởi động.
Kế hoạch thực hiện:
o Tham khảo tài liệu từ thư viện và Internet.
o Tham khảo ý kiến GVHD để thực hiện để tài.
o Dựa trên Data sheet và một số tài liệu thiết kế và thi công mạch.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ
SMS
2.1. Tổng Quan Về Mạng GSM:
GVHD : VÕ XUÂN NAM 10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS
2.1.1. Khái niệm về mạng GSM:
Viết tắt của Global System Mobile Communication, hệ thống truyền thông đi động
toàn cầu. GSM là hệ thống điện thoại mạng lưới hoàn toàn sử dụng kỹ thuật số, khác với
hệ thống mạng điện thoại analog cổ điển như AMPS ( Advanced Mobile Phone Service:
Dịch vụ điện thoại di động cao cấp). GSM là một hệ thống của Châu Âu được thiết kết
theo kỹ thuật tín hiệu số. Nó không tương thích với các hệ thống trước đó. Hệ thống
GSM nguyên thủy hoạt động ở tần số 900MHz. So với các hệ thống mạng lưới khác,
các người dùng di động liên lạc với nhau thông qua một trạm trung tâm tại mỗi vị trí
bằng cách sử dụng các kênh nối lên (uplink) và nối xuống (downlink) riêng rẽ nhau. Tần
số nối lên bắt đầu tại 935.2MHz và kênh nối xuống bắt đầu từ 890.2MHz. Tất cả các
kênh đề có độ rộng tần số là 200kHz.
Mỗi băng tần trong số 124 uplink và downlink bao gồm các khung 8 khe (slot) để
truyền thoại dữ liệu. Vì có 8 khe trên mỗi kênh, tất cả là 124 kênh, nên trên lý thuyết hệ
thống có thể phục vụ 992 người dùng; tuy nhiên, một số kênh sẽ không dùng được nếu
chúng xung đột với kênh hiện thời đang sử dụng trong ô lưới mạng bên cạnh.
Mỗi khoảng thời gian truyền khung trong uplink hay downlinnk có độ rộng 1250
bit chia thành 8 khe 148 bit. Nói chung, mỗi kênh có thể truyền một cuộc đối thoại âm
hay truyền dữ liệu với tốc độ 9600 bit/giây.
2.1.2 Cấu trúc và thành phần mạng GSM:
-160 ký tự nếu 7 bit ký tự mã hóa được dung. 7 bit ký tự mã thích hợp cho việc mã
hóa các ký tự Latin như bảng chữ cái alphabe của tiếng Anh.
-70 ký tự nếu như 16 bit ký tự Unicode UCS2 mã hóa được dung. Ngoài định dạng
văn bản, tin nhắn SMS còn có thể mang được cả dữ liệu nhị phân, có thể gửi nhạc
chuông, hình ảnh, logo mạng, hình nền, ảnh động, business cards ( ví dụ Vcards ).
-Một lợi điểm chính của SMS là được hổ trợ 100% đối với các điện thoại di động
GSM. Một đặc tính nổi bật của SMS đó chính là sự báo nhận.
2.2.1 Ưu điểm và khuyết điểm
2.2.1.1 Ưu điểm:
SMS có thể gửi và đọc bất cứ lúc nào.SMS có thể gửi khi máy nhận tắt.SMS được
hỗ trợ 100% đối với thiết bị di động GSM, tin nhắn SMS là một công nghệ rất mạnh.Tất
cả các thiết bị di động GSM đều hổ trợ chúng.
2.2.1.2 Khuyết điểm:
Một tin nhắn SMS chỉ có thể mang theo một khối lượng dữ liệu rất hạnh chế. Để
khắc phục Vấn đề trên một cách giải quyết được đưa ra là nối các SMS lại với nhau (và
nó được hiểu là một SMS dài ). Một tin nhắn văn bản được nối lại có thể chứa hơn 160
ký tự Tiếng Anh.
2.2.2 Cấu trúc của 1 tin nhắn:
Nội dung của một tin nhắn SMS khi được gửi đi sẽ được chia làm 5 phần như sau:
GVHD : VÕ XUÂN NAM 13
Message Body
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS
Instructions to SIM
Instructions to handset
Instructions to SMSC
Instructions to air interface
Hình 2.2: Cấu trúc tin nhắn SMS
- Instructions to air inter face : 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 ( Short
tế với nhau. Tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành cục bộ là tin nhắn mà được gửi giữa
các nhà điều hành trong cùng một quốc gia còn tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành
quốc tế chính là tin nhắn SMS được gửi giữa các nhà điều hành mạng wireless ở những
quốc gia khác nhau.
Chi phí để gửi một tin nhắn SMS quốc tế cao hơn so với gửi trong nước.Chi phí
gửi tin nhắn trong nội mạng thì ít hơn so với gởi cho các mạng khác trong cùng quốc gia.
Khả năng kết hợp của tin nhắn SMS giữa hai mạng wireless cục bộ hay thậm chí là quốc
tế là một nhân tố chính góp phần tới sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống SMS toàn cầu.
GVHD : VÕ XUÂN NAM 15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS
CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU VỀ MODULE SIM900 VÀ TẬP LỆNH AT
3.1. Giới thiệu về module 900HEARDER BOARD:
Sim900 là một module GSM/GPRS cực kỳ nhỏ gọn, được thiết kế cho thị
trường toàn cầu. Sim900 hoạt động được ở 4 băng tần GSM 850MHz, EGSM 900MHz,
DCS 1800MHz và PCS 1900MHz như là một loại thiết bị đầu cuối với một Chip xử lý
đơn nhân đầy sức mạnh, tăng cường các tính năng quan trọng dựa trên nền vi xử lý
ARM926EJ-S, cho bạn nhiều lợi ích từ kích thước nhỏ gọn (24x24 mm), đáp ứng những
yêu cầu về không gian trong các ứng dụng M2M.
3.1.1 Tính năng của SIM900HEARDER BOARD:
Nguồn cung cấp: 3.4V – 4.5V DC
• Điện năng tiêu thụ trong chế độ “ ngủ”: 1.5mA
• Tương thích với GSM phase 2/2+.
• Tự động tìm băng tần phù hợp trong 4 băng tần GSM 850MHz, EGSM 900MHz,
DCS 1800MHz và PCS 1900MHz. Lớp GSM: Small MS.
• Nhiệt độ hoạt động : -30
0
C đến +80
0
C.
GVHD : VÕ XUÂN NAM 16
- Chân 11 (VCHG): điện áp ngõ vào cho mạch sạc pin.
- Chân 12 (ADC): Chân vào của bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số
- Chân 13 (TEMP-BAT): cung cấp điện áp vào cho mạch nạp.
- Chân 14 (VRTC): điện áp cho bộ thời gian thực khi không có nguồn cung cấp.
- Chân 15 (VCC-EXT): chân cấp nguồn 2.93V, được dùng trong chức năng bật
hoặc tắt SIM.
- Chân 16 (Netlight): đầu ra dùng để chỉ báo mạng kết nối được hệ thống.
- Chân 17 (PWRKEY): chân này dùng để điều khiển hệ thống bật/tắt
- Chân 18,20,22,24,26 (KBC): bàn phím.
- Chân 19 (STATUS): báo trạng thái hoạt động.
- Chân 21,35(GPIO): Normal input/output port
- Chân 23 (BUZZER): đầu ra chuông
- Chân 25 (SIM VCC): nguồn cung cấp cho thẻ sim.
- Chân 27 (SIM RST): chân reset cho mạch sim
- Chân 28,30,32,34,36 (KBR): chân kết nối với bàn phím
- Chân 29 (SIM DATA): đầu ra dữ liệu chân sim
- Chân 31 (SIM CLK): chân thời gian của sim
- Chân 33 (SIM PRESENCE): chân dò tìm mạng
- Chân 37 (DCD): đưa dữ liệu ra sóng mang
- Chân 38 (DISP CS): hiển thị giao diện
- Chân 40 (DISP CLK): hiển thị giao diện
GVHD : VÕ XUÂN NAM 20
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS
- Chân 42 (DISP DATA): hiển thị giao diện
- Chân 44 (DISP D/C): hiển thị giao diện
- Chân 46 (DISP RST): chân ra giao tiếp với màn hình
- Chân 39 (DTR): chân đầu cuối dữ liệu
- Chân 41 (RXD): Chân nhận dữ liệu
- Chân 43 (TXD): chân truyền dữ liệu
- Chân 45 (RTS): chân yêu cầu gửi dữ liệu
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. 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 nhắn SMS từ một vùng lưu trữ), AT+CMGL(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
Tắt ứng dụng GSM của module SIM900: Các cách được sử dụng để tắt ứng dụng GSM
của module SIM900:
• Sử dụng chân PWRKEY
• Sử dụng lệnh AT
GVHD : VÕ XUÂN NAM 22
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS
• Module phát hiện nguồn cung cấp yếu
• Quá nhiệt
• Sử dụng chân PWRKEY để tắt ứng dụng GSM. Có thể tắt ứng dụng GSM bằng
việc kéo chân PWRKEY xuống mức thấp trong một khoảng thời gian ngắn.
Module sẽ gửi thông báo: NORMAL POWER DOWN
3.2.1.Các thuật ngữ:
<CR>: Carriage return(Mã ASCII 0x0D)
<LF>: Line Feed (Mã ASCII 0x0A)
MT : Mobile Terminal- thiết bị đầu cuối mạng ( trờng hợp này là modem )
TE : Terminal Equipment – thiết bị đầu cuối ( máy tính , hệ điều khiển )
Kết hợp các lệnh AT liên tiếp trên cùng một dòng lệnh: Chỉ cần đán “AT” hoặc
“at” một lần ở đầu dòng lệnh, các lệnh còn lại chỉ cần đánh lệnh, các lệnh cách nhau bởi
dấu chấm phẩy. Một dòng lệnh chỉ chấp nhận tối đa 256 ký tự.Nếu số ký tự nhiều hơn sẽ
không có lệnh nào được thi hành.
Nhập các lệnh AT liên tiếp trên các dòng lệnh khác nhau : Giữa các dòng lệnh sẻ có một
đáp ứng . Cần phải chờ đáp ứng này trước khi nhập lệnh AT tiếp theo.
GVHD : VÕ XUÂN NAM 24
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Điều Khiển Thiết Bị Qua Tin Nhắn SMS
CHƯƠNG 4:GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A
4.1.Tổng quan về PIC16F877A:
PIC16F877A thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit.
Mỗi lệnh điều được thực thi trong một chu kỳ xung clock.
Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20MHz với một chu kỳ lệnh là 200ns.
Bộ nhớ chương trình 8K x 14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368 x 8 byte RAM và bộ nhớ dữ
liệu EEPROM với dung lượng 256 x 8 byte.
Số Port I/O là 5 với 33 pin I/O.
Hình 4.1 : Sơ đồ chân và hình dạng của PIC16F877A (40 pin)
GVHD : VÕ XUÂN NAM 25
Copyright: Tài liệu đại học ©