Luận văn mạch cảnh báo và điều khiển thiết bịqua mạng điện thoạigvhd ths nguyễn quốc bìnhsvthnguyễn quốc đạt(dh41400228)dƣơng đoàn vũ(dh41401580)lớp d14 vt01

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG MẠCH CẢNH BÁO VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI GVHD: Ths NGUYỄN QUỐC BÌNH SVTH: NGUYỄN QUỐC ĐẠT (DH41400228) DƢƠNG ĐOÀN VŨ (DH41401580) LỚP: D14_VT01 XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN Đƣợc phân công quý thầy cô khoa Điện - Điện tử, trƣờng Đại Học Cơng Nghệ Sài Gịn, sau gần ba tháng em hoàn thành Luận văn tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trƣờng Đại Học Cơng Nghệ Sài Gịn tận tình dạy dỗ, bảo suốt năm qua Trong phải kể đến q thầy khoa Điện - Điện Tử tạo điều kiện cho chúng em thực luận văn tốt nghiệp Đặc biệt, nhóm xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS Nguyễn Quốc Bình tận tình giúp đỡ chúng em trình lựa chọn đề tài hỗ trợ chúng em trình thực Thầy cung cấp cho chúng em kiến thức quý báu nhƣ lời khuyên hữu ích, tạo động lực cho chúng em hồn thành tốt nhiệm vụ Với thời gian thực đề tài ngắn, kiến thức chuyên mơn cịn hạn chế, điều kiện kinh tế khơng cho phép, dù nhóm cố gắng nhƣng khơng tránh khỏi sai sót Nhóm mong nhận đƣợc góp ý, lời dẫn thêm quý thầy cô để báo cáo luận văn tốt nghiệp đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày …… tháng … năm 20… NHĨM SINH VIÊN THỰC HIỆN NGUYỄN QUỐC ĐẠT DƢƠNG ĐOÀN VŨ TĨM TẮT ĐỀ TÀI A Mục đích Thiết kế mơ hình nhà đơn giản tích hợp thiết bị điện thông dụng nhƣ đèn mạch hiển thị nhiệt độ - độ ẩm Các thiết bị đƣợc kết nối với hệ thống xử lí trung tâm vi điều khiển PIC18F4550 Module SIM800L Đƣa thiết kế sử dụng mạng điện thoại thông qua Module SIM800L kết nối với vi điều khiển PIC18F4450 để điều khiển thiết bị điện mô hình nhà Đồng thời thơng qua mạng điện thoại gửi thông tin nhƣ thời gian, nhiệt độ - độ ẩm, cảnh báo nhiệt độ cao đƣa đề xuất đến thuê bao chủ nhà B Nền tảng Điện tử: vi điều khiển PIC18F4550, Module SIM800L, cảm biến DHT11, Module MT8870 DTMF,… Phần mềm: MPLAB X IDE v4.15, ORCAD 9.2,… C Sản phẩm kết Sản phẩm : thiết kế “ Mạch cảnh báo điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại ” đƣợc trình bày dƣới dạng mơ hình foam, mica mô không gian nhà Kết : toàn hệ thống đƣợc điều khiển theo dõi thông qua mạng điện thoại kết nối với thuê bao chủ nhà D Kết luận Sản phẩm mang tính thực tiễn, vừa đơn giản vừa hiệu quả, phù hợp với trình độ kiến thức Với tảng kiến thức C/C++, mơ hình “ Mạch cảnh báo điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại ” có khả mở rộng thêm tính sau nhƣ: tích hợp thêm cảm biến, hệ thống chống trộm, hệ thống camera an ninh, giúp nâng cao tiện ích cho ngơi nhà MỤC LỤC CHƢƠNG 1: LỜI GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu LVTN 1.3 Phạm vi LVTN CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN KIẾN THỨC CẦN TÌM HIỂU 2.1 Tổng quan nhà thông minh 2.1.1 Nhà thông minh 2.1.2 Tình hình ứng dụng nhà thông minh giới 2.1.3 Tình hình nhà thơng minh nƣớc 2.1.4 Lý chọn đề tài 2.2 Tổng quan công nghệ GSM 2.2.1 Giới thiệu công nghệ GSM 2.2.2 Đặc điểm công nghệ GSM 2.2.3 Các đặc tính phục vụ GSM 2.2.4 Sự phát triển công nghệ GSM Việt Nam 2.3 Tổng quan SMS 10 2.3.1 Giới thiệu SMS 10 2.3.2 Cấu trúc tin nhắn SMS 10 2.3.3 Ƣu điểm SMS 11 2.3.4 Tin nhắn SMS chuỗi/tin nhắn SMS dài 11 2.3.5 SMS center/SMSC 11 2.3.6 SMS quốc tế 12 2.3.7 SMS Gateway 12 2.4 Tín hiệu DTMF 12 2.4.1 Định nghĩa 12 2.4.2 Keypad 13 2.5 Các linh kiện dùng đề tài 14 2.5.1 Vi điều khiển PIC18F4550 14 2.5.2 Tổng quan module Sim800L 19 2.5.3 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 20 2.5.4 Màn hình LCD 16x02 21 2.5.5 Module MT8870 22 2.5.6 Một số linh kiện khác 26 CHƢƠNG 3: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 28 3.1 Sơ đồ khối đề tài 28 3.1.1 Khối xử lí trung tâm sử dụng PIC18F4550 để xử lí điều khiển 28 3.1.2 Khối cảm biến nhiệt độ độ ẩm 28 3.1.3 Khối giao tiếp Module SIM 28 3.1.4 Khối hiển thị LCD 29 3.1.5 Khối ngoại vi 29 3.2 Thiết kế mạch phần cứng 29 3.2.1 Khối nguồn 29 3.2.2 Khối điều khiển PIC 18F4550 30 3.2.3 Khối hiển thị LCD 30 3.2.4 Khối Module Sim800L 34 3.2.5 Khối output 36 3.2.6 Khối cảm biến nhiệt độ - độ ẩm 37 3.2.7 Mạch nguyên lí mạch layout tổng quát 38 3.3 Thiết kế chƣơng trình điều khiển 39 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 42 4.1 Kết cần thực 42 4.2 Kết dự kiến mở rộng 42 4.3 Mô tả hệ thống 42 4.4 Cách sử dụng điều khiển module sim 42 4.5 Khả ứng dụng thực tế đề tài 43 4.6 Hƣớng phát triển 44 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN 45 5.1 KẾT LUẬN 45 5.1.1 Kểt đạt đƣợc 45 5.1.2 Khó khăn thuận lợi 46 PHỤ LỤC MÃ CHƢƠNG TRÌNH 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 LIỆT KÊ HÌNH ẢNH Hình 2.1: Biệt thự Thái Bình Dƣơng Bill Gates Hình 2.2: Biệt thự Cape Cod Cotuit, Massachusetts Hình 2.3: Biệt thự tháp Clock Brooklyn, New York Hình 2.4: Biệt thự Tuxedo Park Atlanta, Georgia Hình 2.5: Trung tâm hành Đà Nẵng Hình 2.6: Nhà thơng minh Bkav SmartHome khu đô thị Phú Mỹ Hƣng TpHCM Hình 2.7: Cấu trúc tin nhắn SMS 10 Hình 2.8: SMS gateway 12 Hình 2.9: Dạng tín hiệu DTMF 13 Hình 2.10: Bàn phím chuẩn 12 phím 13 Hình 2.11: Bàn phím mở rộng 16 phím 14 Hình 2.12: Hình PIC 18F4550 14 Hình 2.13: Sơ đồ chân PIC 18F4550 15 Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý PIC 18F4550 16 Hình 2.15: Module Sim800L 19 Hình 2.16: Sơ đồ chân Module SIM800L 20 Hình 2.17: Sơ đồ chân DHT11 20 Hình 2.18: Màn hình LCD 16x02 21 Hình 2.19: Sơ đồ chân LCD 22 Hình 2.20: IC MT8870 22 Hình 2.21: IC thu DTMF MT8870 23 Hình 2.22: Sơ đồ khối MT8870 24 Hình 2.23: Bảng trạng thái MT8870 25 Hình 2.24: Module MT8870…………………………………………………………… 25 Hình 2.25: IC LM7805 26 Hình 2.26: Sơ đồ mạch nguồn LM2596 27 Hình 2.27: Module LM2596 27 Hình 3.1: Sơ đồ khổi đề tài 28 Hình 3.2: Mạch nguyên lý khối nguồn 29 Hình 3.3: Mạch nguyên lý khối PIC 18F4550 30 Hình 3.4: Mạch nguyên lý khối LCD 30 Hình 3.5: Chức chân LCD 31 Hình 3.6: Lƣu đồ khởi tạo LCD 4bit 34 Hình 3.7: Mạch nguyên lý khối Sim800L 34 Hình 3.8: Các lệnh module sim800l 36 Hình 3.9: Kiểm tra sim số lệnh AT 36 Hình 3.10: Mạch nguyên lý khối relay output 36 Hình 3.11: Sơ đồ khối giao tiếp PIC 18f4550 DHT 11 37 Hình 3.12: DHT 11 đọc tính hiệu mức 38 Hình 3.13: DHT 11 đọc tính hiệu mức 38 Hình 3.14: Mạch nguyên lý tổng quát 39 Hình 3.15: Mạch layout 39 Hình 5.1: Mạch hoàn thiện 64 CHƢƠNG LỜI GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Ngày với phát triển mạnh mẽ ngành khoa học kỹ thuật, cơng nghệ kỹ thuật điện tử mà đặc biệt kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp, cung cấp thơng tin Do đó, sinh viên chuyên ngành Điện tử - Viễn thông phải biết nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điện tử, truyền thơng nói riêng Nhƣ biết, gần nhƣ thiết bị đời sống gia đình ngày hoạt động độc lập với nhau, thiết bị có quy trình sử dụng khác tuỳ thuộc vào thiết lập, cài đặt ngƣời sử dụng Chúng chƣa có liên kết với mặt liệu Nhƣng hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thơng qua mạng điện thoại lại khác Ở đây, thiết bị điều khiển tự động đƣợc kết nối với thành hệ thống hoàn chỉnh qua thiết bị trung tâm giao tiếp với mặt liệu Điển hình hệ thống điều khiển thiết bị nhà từ xa thơng qua mạng điện thoại gồm có thiết bị đơn giản nhƣ bóng đèn, quạt máy đến thiết bị tinh vi, phức tạp nhƣ ti vi, máy giặt, hệ thống báo động … Nó hoạt động nhƣ nhà thông minh Nghĩa tất thiết bị giao tiếp với mặt liệu thông qua xử lý trung tâm Bộ xử lý trung tâm máy vi tính hồn chỉnh xử lí đƣợc lập trình sẵn tất chƣơng trình điều khiển Bình thƣờng, thiết bị ngồi nhà đƣợc điều khiển từ xa thông qua tin nhắn chủ nhà Chẳng hạn nhƣ việc tắt quạt, đèn điện … ngƣời chủ nhà quên chƣa tắt trƣớc khỏi nhà Hay với tin nhắn SMS, ngƣời chủ nhà bật máy điều hịa để làm mát phòng trƣớc nhà khoảng thời gian định 1.2 Mục tiêu LVTN Mơ hình điều khiển nhà thông minh ứng dụng đại với cơng nghệ cao Nó khơng xa lạ với nƣớc có kinh tế phát triển giới, nhƣ Việt Nam công nghệ dần đƣợc áp dụng số hộ gia đình Việt Nam Vì chúng em tập trung vào mục tiêu nhƣ sau: - Thiết kế mạch cảnh báo điều khiển thiết bị qua mạng điện thoại ứng dụng cho nhà thông minh - Thiết lập mơ hình điều khiển từ mơi trƣờng mạng điện thoại đến board điều khiển trung tâm, từ đến thiết bị - Phải có khả mở rộng đƣợc đề tài sau - Phải có tính thực tế ứng dụng cao delay_us(80); for(s = 0; s