Điều khiển thiết bị bằng tin nhắn sms sử dụng modul sim 800 hoặc 900...............................................................................................................................................................................................................................................................................................
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI: Điều Khiển Thiết Bị Bằng Tin Nhắn SMS Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Đại 10420046 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Dương Đ-ĐTK18.3 Mã SV: Mã SV: 11220434 Mã lớp: 112202.3 Cán hướng dẫn: ĐỖ Tuấn Anh Khoa Điện – Điện tử LỜI CẢM ƠN Trong trình làm Đồ án với đề tài “Điều Khiển Thiết Bị Bằng Tin Nhắn SMS” có giám sát trạng thái thiết bị giao tiếp với người sử dụng thông qua tin nhắn, em nhận nhiều ý kiến đóng góp hướng dẫn giúp đỡ chân tình từ cơ, bạn bè gia đình Tuy cịn nhiều thiếu sót, chậm trễ q trình trao đổi với hướng dẫn bảo giúp tụi em thấy thích thú thực hành cách cụ thể Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô khoa Điện - Điện Tử, em chúc thầy cô sức khỏe, hạnh phúc thành công công việc Đặc biệt, em xin cảm ơn thầy cô tạo điều kiện cung cấp tài liệu bổ ích thiết thực nhằm giúp cho chúng em tìm hiểu áp dụng lý thuyết dựa nguyên lý hoạt động cách ứng dụng để thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Hưng yên,ngày tháng năm 2023 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN HƯNG YÊN, ngày tháng năm 2023 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phạm vi đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI .8 2.1 Giới thiệu mạng GSM 2.2 Giới thiệu SMS 10 2.3 Giới thiệu module GSM GPRS SIM900A 10 2.4 Giới thiệu mạch Arduino nano FT232RL 13 2.5 Module Relay 12v .17 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH .19 3.1 Thiết kế 19 3.2 Sơ đồ khối hệ thống mạch 19 CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 22 4.1 Chương trình điều khiển hệ thống .22 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .24 5.1 Kết luận 24 5.2 Hướng phát triển 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO .25 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề: Ngày với phát triển mạnh mẽ ngành khoa học kỹ thuật, cơng nghệ kỹ thuật điện tử mà kỹ thuật tự động điều khiển đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp, cung cấp thơng tin hệ thống điều khiển thiết bị nhà… Điển hình hệ thống điều khiển thiết bị nhà từ xa thông qua tin nhắn SMS gồm thiết bị đơn giản bóng đèn, quạt máy, lị sưởi đến thiết bị tình vi, phức tạp tivi, máy giặt, hệ thống báo động… Đầu não trung tâm máy vinh tính hồn chỉnh xử lí lập trình sẵn tất chương trình điều khiển Bình thường, thiết vị ngơi nhà điều khiển từ xa thông qua tin nhắn chủ nhà Chẳng hạn việc tắt quạt, đèn điện… người chủ nhà quên chưa tắt trước khỏi nhà Hay với tin nhắn SMS, người chủ nhà bật máy điều hòa để làm mát phòng trước nhà khoảng thời gian định Bên cạnh gửi thơng báo cho người điều khiển biết yêu cầu thực Ngồi ra, hệ thống cịn mang tính bảo mật Nghĩa có chủ nhà hay người biết mật hệ thống điều khiển Từ yêu cầu thực tế, đòi hỏi ngày cao sống với hợp tác, phát triển mạnh mẽ mạng di động nên chúng em chọn đề tài: “ Điều khiển thiết bị tin nhắn SMS” để đáp ứng nhu cầu ngày cao người góp phần vào tiến bộ, văn minh, đại nước nhà 1.2 Mục tiêu đề tài: Nhằm ứng dụng kiến thức truyền đạt, giảng dạy thời gian học trường Ứng dụng phổ biến tiện lợi mạng điện thoại để tạo lập mơ hình điều khiển thiết bị dân dụng cách dễ dàng khoảng cách xa người sử dụng thông qua tin nhắn SMS Tìm hiểu hoạt động số tính Module sim800A mạch Arduino nano Qua thiết kế mạch điều khiển thiết bị tượng trưng cho thiết bị nhà, biết trạng thái thiết bị bật tắt, điều khiển thiết bị từ nơi có phủ sóng mạng điện thoại (như Viettel, Mobi, Vinaphone…) Và cú pháp tin nhắn điều khiển dễ dàng mơ hình, ứng dụng thực tế Nhóm chọn theo hướng xây dựng hệ thống sử dụng arduino để quản lý nơi mà người phải bỏ sức để thực công việc lặp lặp lại ngày Nhằm bỏ qua tác động người, người bận tâm nhiều đến việc quản lý nhà mang lại sống thoải mái 1.3 Phạm vi đề tài: Nhóm thực đề tài đặt mục tiêu nghiên cứu cụ thể sau: Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động công nghệ số module Arduino Biết ứng dụng arduino IDE Tuy cơng nghệ khơng cịn q với khả kiến thức với thời gian ngắn nên mạch ứng dụng nhóm số hạn chế Với vấn đề nhóm em nghiên cứu, thiết kế tập trung hoàn thiện số điểm như: - Điều khiển số thiết bị - Gửi tin nhắn tương tác với điện thoại bật tắt thiết bị hay khởi động Do giới hạn thời gian nghiên cứu kiến thức chuyên ngành nên nhôm thực đề tài tập trung nghiên cứu số vấn đề xoay quanh đề tài như: Tìm hiểu cài đặt công cụ hỗ trợ lập trinh arduino IDE Tìm hiểu hoạt động thiết bị hệ thống CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu mạng GSM: 2.1.1 Khái niệm mạng GSM: Viết tắt Global System Mobile Communication, hệ thống truyền thơng động tồn cầu GSM hệ thống điện thoại mạng lưới hoàn toàn sử dụng kỹ thuật số, khác với hệ thống mạng điện thoại analog cổ điển AMPS (Advanced Mobile Phone Service: Dịch vụ điện thoại di động cao cấp) GSM hệ thống Châu Âu thiết kết theo kỹ thuật tín hiệu số Nó khơng tương thích với hệ thống trước Hệ thống GSM nguyên thủy hoạt động tần số 900MHz So với hệ thống mạng lưới khác, người dùng di động liên lạc với thông qua trạm trung tâm vị trí cách sử dụng kênh nối lên (uplink) nối xuống (downlink) riêng rẽ Tần số nối lên bắt đầu 935.2MHz kênh nối xuống 890.2MHz Tất kênh đề có độ rộng tần số 200kHz Mỗi băng tần số 124 uplink downlink bao gồm khung khe (slot) để truyền thoại liệu Vì có khe kênh, tất 124 kênh, nên lý thuyết hệ thống phục vụ 992 người dùng; nhiên, số kênh không dùng chúng xung đột với kênh thời sử dụng ô lưới mạng bên cạnh Mỗi khoảng thời gian truyền khung uplink hay downlinnk có độ rộng 1250 bit chia thành khe 148 bit Nói chung, kênh truyền đối thoại âm hay truyền liệu với tốc độ 9600 bit/giây 2.1.2 Cấu trúc thành phần mạng GSM: a) Cấu trúc: - Hệ thống GSM chia thành nhiều hệ thống sau: + Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem) + Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem) + Phân hệ bảo dưỡng khai thác OSS (Operation Subsystem ) + Trạm di động MS (Mobile station ) Hình 2.1: Cấu trúc cơng nghệ GSM b) Thành phần mạng GSM: Một mạng GSM để cung cấp đầy đủ dịch vụ cho khách hang phức tạp sau chia thành phần sau chia theo phân hệ: - Phân hệ chuyển mạch NSS: Network switching SubSystem - Phân hệ vô tuyến RSS = BSS + MS : Radui SubSystem - Phân hệ vận hành bảo dưỡng OMS : Operation and Maintenance SubSystem c) Đặc điểm mạng GSM: Cho phép gởi nhận mẫu tin nhắn văn kí tự dài đến 126 kí tự Cho phép chuyển giao nhận liệu, FAX mạng GSM với tốc đõ hành lên đến 9.600 bps Tính phủ sóng cao Mạng GSM sử dụng kiểu mã hóa âm để nén tín hiệu âm 3,1Khz mã hóa 13Kbps gọi Full rate (13Kbps) haft rate (6Kbps) 2.2 Giới thiệu SMS: SMS (Short Message Services) giao thức viễn thông cho phép gửi thông điệp dạng text ngắn (không 160 chữ cái) SMS cơng nghệ mà cho phép gửi nhận thông điệp điện thoại di động SMS lần xuất năm 1992, sử dụng hệ thống mạng GSM chuẩn vào thời điểm khởi đầu 2.2.1 Ưu điểm khuyết điểm: a) Ưu điểm: SMS gửi đọc lúc SMS gửi máy nhận tắt SMS hỗ trợ 100% thiết bị di động GSM, tin nhắn SMS công nghệ mạnh Tất thiết bị di động GSM hổ trợ chúng b) Khuyết điểm: Một tin nhắn SMS mang theo khối lượng liệu hạnh chế Để khắc phục vấn đề cách giải đưa nối SMS lại với (và hiểu SMS dài) Một tin nhắn văn nối lại chứa 160 ký tự Tiếng Anh 2.3 Giới thiệu module GSM GPRS SIM900A: Mạch GSM GPRS Sim900A tích hợp nguồn xung ic đệm thiết kế cho ứng dụng cần độ bền độ ổn định cao Mạch GSM GPRS Sim900A tích hợp nguồn xung ic đệm thiết kế nhỏ gọn giữ yếu tố cần thiết thiết kế Module Sim như: Mạch chuyển mức tín hiệu logic sử dụng Mosfet, IC giao tiếp RS232 MAX232, mạch nguồn xung dòng cao, khe sim chuẩn đèn led báo hiệu, mạch kèm với Anten GSM Module Sim800A cung cấp giải pháp Dualband GSM/GPRS 900/1800MHz, truyền nhận SMS, Dat Được thiết kế cho thị trường tồn cầu, SIM900 mơ-đun GSM / GPRS bốn băng tần hoạt động tần số GSM 850 MHz, EGSM 900 MHz, DCS 1800 MHz PCS 1900 MHz SIM800 có tính đa khe GPRS 12 lớp / 10 (tùy chọn) hỗ trợ sơ đồ mã hóa GPRS CS-1, CS-2, CS-3 CS-4 Với cấu hình nhỏ 24 * 24 * mm, SIM800 đáp ứng gần tất yêu cầu không gian người dùng ứng dụng, M2M, điện thoại thông minh, PDA thiết bị di động khác SIM900 có 68 miếng đệm SMT cung cấp tất giao diện phần cứng mô-đun bảng khách hàng SIM900 thiết kế với kỹ thuật tiết kiệm lượng để mức tiêu thụ thấp tới 1,2mA chế độ ngủ SIM900 tích hợp giao thức TCP / IP lệnh TCP / IP AT mở rộng hữu ích cho việc truyền liệu ứng dụng 2.3.1 Tính module Sim900A: - Sử dụng module GSM GPRS Sim900A + Nguồn cấp đầu vào: - 18VDC, lớn 1A + Mức tín hiệu giao tiếp: TTL (3.3-5VDC) RS232 + Tích hợp IC chuyển mức tín hiệu RS232 MAX232 + Tích hợp nguồn xung với dòng cao cung cấp cho Sim800A + Thiết kế mạch nhỏ gọn, bền bỉ, chống nhiễu + Hỗ trợ bàn phím lên tới * * + Một cổng UART đầy đủ chức cấu hình thành hai cổng nối tiếp độc lập + Một cổng USB sử dụng để gỡ lỗi nâng cấp chương trình sở + Các kênh âm bao gồm đầu vào micrô đầu máy thu + Lập trình mục đích đầu vào đầu chung + Giao diện thẻ SIM + Hỗ trợ chức Bluetooth + Hỗ trợ PWM, PCM 10 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống mạch 3.2.1 Khối điều khiển trung tâm: Trong khối này, điều khiển trung tâm mạch Arduino nano FT232RL Kết nối với Module Sim900A Module relay 12v để xử lý điều khiển thiết bị Hình 3.2: Sơ đồ kết nối Arduino nano Module SIM800A 3.2.2 Khối giao tiếp SMS: Khối có chức gửi nhận tin nhắn SMS cho việc điều khiển thiết bị Khối cần thiết bị điện thoại di động Module Sim900A: + Thiết bị điện thoại di động: dành cho người sử dụng (điều khiển) Người sử dụng cần phải đăng kí dịch vụ viễn thơng nhà cung cấp dịch vụ nước + Module Sim900A: Module phải gắn sim nhà cung cấp dịch vụ kết nối với khối xử lí trung tâm Khi người sử dụng nhắn tin SMS có nội dung lệnh yêu cầu điều khiển thiết bị module sim900A nhắn tin nhắn truyền cho khối xử lí trung tâm để khối xử lí tin nhắn đưa lệnh điều khiển Để cho phép ứng GMS hoạt động, yêu cầu phải giữ chân PWMRKEY mức thấp khoảng thời gian ngắn nên chân PWMRKEY có sử dụng nút nhấn Ta biết tình trạng mạng GMS thông qua chân STATUS - Nguyên tắc hoạt động: 20