THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 GVHD TS NGUYỄN MINH TÂM SVTH TRẦN MINH LONG NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG PHÁT HIỆN ĐỘT N[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG PHÁT HIỆN ĐỘT NHẬP CHO NHÀ Ở GVHD: TS NGUYỄN MINH TÂM SVTH: TRẦN MINH LONG SKL010020 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 full TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀ O TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG PHÁT HIỆN ĐỘT NHẬP CHO NHÀ Ở SVTH: TRẦN MINH LONG MSSV: CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM 13151051 Khoá: 2013-2017 Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* Ngành: CNKT Điều khiển-Tự động hóa GVHD: TS NGUYỄN MINH TÂM Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2017 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Minh Long MSSV: 13151051 Ngành: CNKT điều khiển - tự động hóa Lớp: 13151CLC Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Minh Tâm SĐT: 090 2873941 Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài : Nghiên cứu phát triển hệ thống chống trộm cho nhà Các tài liệu ban đầu: - Board Arduino Mega2560 - Module Sim 900 - Các thiết bị điện tử : cảm biến PIR, đèn led, còi, rơ le… Nội dung thực đề tài: - Tìm hiểu board arduino Mega2560 - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, thông số kỹ thuật thiết bị hệ thống - Làm mơ hình thực tế - Có chương trình giao tiếp người dùng - Nhận xét, kết luận Sản phẩm: Mơ hình hệ thống chống trộm cho nhà CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Trần Minh Long MSSV: 13151051 Ngành: CNKT điều khiển – tự động hóa Tên đề tài: Nghiên cứu phát triển hệ thống phát đột nhập cho nhà Họ tên Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Minh Tâm NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Trần Minh Long MSSV: 13151051 Ngành: CNKT điều khiển – tự động hóa Tên đề tài: Nghiên cứu phát triển hệ thống phát đột nhập cho nhà Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình làm đồ án, em nhận nhiều giúp đỡ ủng hộ từ thầy, anh chị khóa bạn lớp, để đồ án hoàn thành tiến độ đạt yêu cầu đề ban đầu, kết chưa hoàn thiện tối ưu Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh tạo môi trường làm việc,học tập nghiên cứu nhưmọi điều kiện tốt cho nhóm em hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp Khoa Điện-Điện tử, Khoa đào tạo Chất Lượng Cao cung cấp cho nhóm em giáo trình, tài liệu tham khảo, sở vật chất thiết bị hỗ trợ liên quan Thầy Nguyễn Minh Tâm, người có định hướng tận tình hướng dẫn em thực đề tài Ngoài việc hướng dẫn em thực tốt đề tài môn học trường, thầy quan tâm hướng dẫn cho sinh viên nhiều về: cách sống, kỹ mềm sống, thái độ tác phong môi trường sư phạm, suốt học kỳ vừa qua Em xin gửi đến thầy lời cảm ơn sâu sắc Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ anh chị khóa bạn bè khóa suốt q trình làm đồ án Mặc dù cố gắng trình tìm hiểu kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý, nhận xét thầy cô bạn để đồ án hồn thiện phát triển Một lần em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực Trần Minh Long MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN .4 MỤC LỤC Danh sách tên hình Danh mục bảng biểu 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .11 1.1 Đặt vấn đề 11 1.2 Ý nghĩa khoa học đề tài 11 1.3 Hướng nghiên cứu thực 12 1.4 Phương pháp nghiên cứu 12 1.5 Giới hạn 13 1.6 Nội dung đồ án 13 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 2.1 Giới thiệu mạch điều khiển 15 2.2 Ngơn ngữ phần mềm lập trình cho Arduino 20 2.3 Module Sim900 23 2.3.1 Giới thiệu module Sim900 23 2.3.2 Đặc điểm module Sim900 24 2.3.3 Khảo sát sơ đồ chân chức chân Breakout SIM 900 25 2.3.4 Giới thiệu tập lệnh AT command 28 2.4 Tổng quan công nghệ GSM 29 2.4.1 Giới thiệu công nghệ GSM 29 2.4.2 Sự phát triển công nghệ GSM Việt Nam 30 2.4.3 Giới thiệu SMS .31 2.5 Cảm biến PIR 33 2.5.1 Cảm biến PIR gì? 33 2.5.2 Nguyên lý làm việc loại đầu dị PIR hình sau .35 2.5.3 Các tia nhiệt .40 2.5.4 Thiết bị tiêu tụ gôm tia nhiệt rọi bề mặt cảm ứng PIR .41 2.6 LCD module I2C 42 2.6.1 Giới thiệu LCD .42 2.7 Relay ( rơ le) 49 2.7.1 Nguyên lý hoạt động 49 2.7.2 Cách chọn rơ le phù hợp 51 2.7.3 Diode bảo vệ rơ le .51 2.8 Buzzer 52 2.9 Led 52 2.10 Bộ thu phát sóng RF 53 2.10.1 Giới thiệu sóng RF 53 2.10.2 Bộ thu phát sóng RF kênh 53 2.11 Keypad 55 2.11.1 Giới thiệu keypad .55 2.12 Khóa điện từ 56 2.13 Ngôn ngữ C# phần mềm Visual Studio 57 2.13.1 Ngôn ngữ C# 57 2.13.2 NET framework 58 2.13.3 Visual Studio 58 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG 60 3.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống 60 3.2 Thiết kế phần cứng 61 3.2.1 Khối nguồn .61 3.2.2 Khối xử lý 62 3.2.3 Khối SMS 63 3.2.4 Khối khóa từ 64 3.2.5 Khối cảm biến 66 3.2.6 Khối RF .67 3.2.7 Khối cảnh báo 68 CHƯƠNG 4: THI CÔNG PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 69 4.1 Thi công phần cứng 69 4.1.1 Khối khóa từ 69 4.1.2 Khối cảm biến, khối SMS, khối cảnh báo khối RF 70 4.2 Thiết kế phần mềm điều khiển 70 4.2.1 Thiết kế chương trình điều khiển với máy tính 70 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 108 5.1 Kết thực 108 5.2 Ưu điểm hạn chế hệ thống 109 5.3 Khả ứng dụng thực tế đề tài 109 5.4 Hướng phát triển đề tài 109 TÀI LIỆU KHAM KHẢO 110 Danh sách tên hình Chương Hình 2.1 Arduino mega 2560 Hình 2.2 Sơ đồ chân Arduino mega 2560 Hình 2.3 Thơng số kỹ thuật Arduino mega 2560 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý board Arduino mega 2560 Hình 2.5 Giao diện phần mềm Arduino IDE Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc ngôn ngữ ngôn ngữ lập trình Wiring Hình 2.7 Module Sim900 Hình 2.8 Breakout module sim900 Hình 2.9 Sơ đồ thiết kế Breakout Module SIM 900 shield Hình 2.10 : Cấu trúc tin nhắn SMS Hình 2.11 Cảm biến PIR Hình 2.12 Cách dùng đầu dò PIR để phát người hay vật di chuyển ngang Hình 2.13 Người chưa vào vùng ảnh hưởng Hình 2.14 Người vào vùng ảnh hưởng Hình 2.15 Người vào vùng ảnh hưởng Hình 2.16 Người khỏi vùng ảnh hưởng Hình 2.17 Người Hình 2.18 Vật liệu nhóm pyroelectric Hình 2.19 Thiết bị tiêu tụ gơm tia nhiệt Hình 2.20 LCD 16x2 } if (i == 4) { delay(200); for (int j = 0; j < 4; j++) initial_password[j] = EEPROM.read(j+200); if (!(strncmp(password, initial_password, 4))) { lcd.clear(); lcd.print("Pass Accepted"); delay(1000); t = 0; 97 lcd.clear(); lcd.print("Door opened"); digitalWrite(53, HIGH); delay(5000); lcd.clear(); lcd.print("Door closed"); digitalWrite(53, LOW); delay(1000); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Pres # to change"); delay(1000); lcd.clear(); lcd.print("Enter Password:"); lcd.setCursor(0, 1); 98 i = 0; } else { lcd.clear(); lcd.print("Wrong Password"); t++; lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Pres # to Change"); delay(2000); lcd.clear(); lcd.print("Enter Password"); 99 lcd.setCursor(0, 1); i = 0; if ( t == 3) { digitalWrite(13, HIGH); lcd.clear(); lcd.print("3 failed attempts "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Wait 5sec to continue"); delay(5000); digitalWrite(13, LOW); lcd.clear(); lcd.print("Enter Password:"); lcd.setCursor(0, 1); t = 0; } } } 100 } void pir() { val = digitalRead(inputPin); if (val == HIGH) // đọc giá trị đầu vào // giá trị mức cao.(1) { digitalWrite(13, HIGH); digitalWrite(buzzer, HIGH); delay(150); if (pirState == LOW) { for (int i = 0; i < 5; i++) { Serial.println("Motion detected door !"); pirState = HIGH; int num=cacSdtDaCaiDat[i].length()+1; char c2[num]; cacSdtDaCaiDat[i].toCharArray(c2, num); 101 sms.SendSMS(c2, "Motion detected door !"); delay(5000); } } } else { digitalWrite(13, LOW); digitalWrite(buzzer, LOW); delay(150); if (pirState == HIGH) { Serial.println("Motion ended door1!"); pirState = LOW; } } } void pir2() 102 { val1 = digitalRead(inputPin1) ; if (val1 == HIGH) // đọc giá trị đầu vào // giá trị mức cao.(1) { digitalWrite(ledPin, HIGH); // LED On digitalWrite(buzzer, HIGH); delay(300); if (pirState1 == LOW) { for (int i = 0; i < 5; i++) { Serial.println(" MOTION DETECTED DOOR2!"); int num=cacSdtDaCaiDat[i].length()+1; char c2[num]; cacSdtDaCaiDat[i].toCharArray(c2, num); sms.SendSMS(c2, "Motion detected door !"); delay(5000); } pirState1 = HIGH; } } 103 else { digitalWrite(ledPin, LOW); digitalWrite(buzzer, LOW); delay(300); if (pirState1 == HIGH) { Serial.println("Motion ended DOOR 2!"); pirState1 = LOW; } } } void initialpassword() { EEPROM.write(200, 49); EEPROM.write(201, 50); EEPROM.write(202, 51); EEPROM.write(203, 52); for (int j = 0; j < 4; j++) initial_password[j] = EEPROM.read(j+200); } void change() 104 { int k = 0; lcd.clear(); lcd.print("Current Password"); lcd.setCursor(0, 1); while (k < 4) { char key = mykeypad.getKey(); if (key) { new_password[k] = key; lcd.print(key); k++; } key = 0; } delay(500); if ((strncmp(new_password, initial_password, 4))) { lcd.clear(); lcd.print("Wrong Password"); 105 lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Try Again"); delay(1000); } else { int kk = 0; lcd.clear(); lcd.print("New Password:"); lcd.setCursor(0, 1); while (kk+200 < 204) { char key = mykeypad.getKey(); if (key) { initial_password[kk] = key; lcd.print(key); EEPROM.write(kk+200, key); kk++; } } lcd.print("Pass Changed"); 106 delay(1000); } lcd.clear(); lcd.print("Enter Password"); lcd.setCursor(0, 1); // key_pressed = 0; } 107 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết thực Sau thời gian tháng em hồn thành hệ thống mơ hình mơ đáp ứng yêu cầu đề Hình 5.1 Mặt mơ hình Hình 5.2 Mặt ngang mơ hình 108 5.2 Ưu điểm hạn chế hệ thống Ưu điểm: Mơ hình nhỏ gọn Hệ thống hoạt động hầu hết lúc nơi, cần có nguồn điện sóng di động Hệ thống sử dụng loại sim nhà cung cấp khác như:Viettel, Mobile… Phần cứng thiết kế đơn giản, sử dụng số linh kiên tối thiểu, kết nối chân đáp ứng nhu cầu phát triển đề tài sau Hệ thống thay nhiều loại linh kiện khác nhằm giảm chi phí đáp ứng nhu cầu sử dụng Hạn chế: Sử dụng mạch đươc thiết kế sẵn to chưa tối ưu Độ bảo mật chưa cao Chỉ hoạt động vùng có phủ sóng điện thoại di động Cần cấp nguồn liên tục cho thiết bị Phải tốn chi phí gửi SMS trì 5.3 Khả ứng dụng thực tế đề tài Đề tài đáp ứng nhu cầu xã hội, nạn trộm cắp ngày diễn thành phố lớn Chi phí hồn thiện không cao, người sử dụng dễ dàng đáp ứng 5.4 Hướng phát triển đề tài Đây đề tài mẻ, nên có nhiều hướng phát triển tương lai: Tích hợp module thành lại board hồn chỉnh Có thêm camera quay film, chụp ảnh người đột nhập Kết hợp thêm cảm biến nâng cấp cảm biến để đảm bảo độ xác tín hiệu 109 TÀI LIỆU KHAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễ n Trung Chính, Tập lệnh At Module Sim900 dùng cho SMS, 2009 [2] Nguyễn Ngọc Khánh, Nguyễn Hiếu Nghĩa, Hệ thống thu thập xử lý liệu cho nhà thông minh [3] Phạm Văn Ất ( 2015), Giáo trình kỹ thuật lập trình C nâng cao, NXB Hồng Đức [4].Phạm Cơng Ngơ (2010), Lập trình C# từ đến nâng cao, NXB Giáo dục, 240 trang [5] Phan Hiếu Nhân, Đồ án tốt nghiệp: “Hệ thống điều khiển thiết bị qua tin nhắn SMS ”, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, 2014 Tiếng Anh [6] SIMCom, AT Commands Set, Hardward Design Module Sim300CZ Các trang web tham khảo : http://4tech.com.vn http://dtvt.org http://www.edaboard.com http://www.datasheet.com http://www.alldatasheet.com http://www.datasheetarchieve.com http://www.arduino.cc http://www.instructables.com/ http://www.dientuvietnam.com 110 S K L 0