Nghiên cứu xây dựng bộ điều khiển các thiết bị điện bằng sóng radio và thiết bị di động(gsm)

Điều khiển ngôi nhà thông minh bằng công nghệ

Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ di động

1.1.1 Vấn đề nghiên cứu ứng dụng công nghệ di động trong các hệ thống điều khiển giám sát trên thế giới

Trong những năm gần đây, công nghệ di động đã phát triển mạnh mẽ, không chỉ phục vụ cho việc liên lạc mà còn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như an ninh, giải trí và giao thông vận tải Hiện nay, công nghệ di động đang được tích hợp vào các hệ thống điều khiển giám sát tự động và ứng dụng cho "Ngôi nhà thông minh" Nhiều hãng sản xuất thiết bị trên thế giới đã đưa các ứng dụng công nghệ di động vào sản phẩm của họ, như thiết bị điều khiển qua điện thoại di động của hãng Siemens.

Với những lợi ích nổi bật của điện thoại di động, nhiều hãng sản xuất thiết bị trên thế giới đã phát triển các hệ thống điều khiển qua điện thoại Các hệ thống này đặc trưng bởi sự kết hợp chặt chẽ giữa thiết bị xử lý viễn thông như điện thoại hoặc modem GSM và các hệ thống vi xử lý.

Hình 1.3 Mô hình hệ thống điều khiển qua SMS Hình 1.2 Một thiết bị ứng dụng điện thoai di động

Hệ thống kết nối qua tin nhắn SMS (Short Message System) cho phép điện thoại di động không chỉ xử lý thông tin mà còn kết nối với máy tính, trong đó điện thoại được coi là Client và máy tính là Server Thông tin điều khiển trong tin nhắn SMS được quy định theo từng hệ thống, ví dụ như lệnh “on10” sẽ bật đầu ra Output 10 để kích hoạt Led hoặc thiết bị kết nối Ngoài ra, tin nhắn từ phần cứng Master cũng có thể được gửi về thiết bị đầu cuối để thông báo trạng thái hệ thống, ứng dụng này rất hữu ích trong ngành công nghiệp, đặc biệt là trong trung tâm SMS công nghiệp.

SMS Center cung cấp khả năng truy cập nhanh chóng vào các hệ thống thông tin qua mạng nhắn tin GSM-SMS Hệ thống GSM không dây cho phép người dùng truy cập dữ liệu mọi lúc, mọi nơi mà không cần có mặt tại chỗ SMS công nghiệp phát triển linh hoạt, kết nối với dữ liệu chuẩn từ Yokogawa Exaquanium, bao gồm Wonderware InSQL, Oracle, SQL và các cơ sở dữ liệu khác hỗ trợ DDE.

In addition to control systems that utilize SMS messaging, there are also systems that employ data transmission protocols such as GPRS (General Packet Radio Service) or MMS.

1.1.2 Vấn đề ứng dụng công nghệ di động trong các lĩnh vực tại Việt Nam

Tại Việt Nam, sự phát triển nhanh chóng của các mạng điện thoại di động đã tạo ra một thị trường sôi động với 5 nhà cung cấp lớn: Viettel, Vinaphone, Mobile Phone, S-fone và EVN-Telecom Sự cạnh tranh giữa các nhà mạng này đã giúp giảm giá dịch vụ điện thoại di động đáng kể, gần đạt mức giá tại các quốc gia phát triển.

Ngoài việc sử dụng điện thoại di động cho mục đích liên lạc, hiện nay ở nước ta, điện thoại di động còn được sử dụng với các mục đích:

Ứng dụng điện thoại di động đang ngày càng trở nên phổ biến trong việc điều khiển các thiết bị điện trong nhà Tuy nhiên, một số dịch vụ khác liên quan đến điện thoại di động vẫn chưa phổ biến, đặc biệt là các ứng dụng bảo vệ và cảnh báo Nguyên nhân có thể do hạ tầng trong nước chưa phát triển đầy đủ hoặc do các thiết bị nhập khẩu có giá thành cao và phức tạp.

Hệ thống điều khiển giám sát qua điện thoại di động đã được giới thiệu tại Việt Nam từ năm 2006 bởi Siemens và một số hãng khác Các hệ thống này nổi bật với khả năng tích hợp đồng bộ với các thiết bị điều khiển của Siemens đã được lắp đặt Tuy nhiên, chúng chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và có giá thành tương đối cao.

hệ thống điều khiển thiết bị ĐIỆN TỪ XA qua tin nhắN CỦA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG

1.2.1 Chức năng của hệ thống

Hiện nay, việc tiết kiệm điện đang trở thành vấn đề cấp bách tại Việt Nam, với nhiều nguyên nhân dẫn đến lãng phí điện Việc tích hợp khả năng điều khiển các thiết bị điện qua điện thoại di động sẽ giúp người dùng dễ dàng quan sát và quản lý thiết bị từ xa, góp phần tiết kiệm điện và hạn chế lãng phí Chẳng hạn, với bình nóng lạnh, người dùng có thể bật điện đun trước 15 phút qua điện thoại thay vì để bật liên tục, từ đó khai thác hiệu quả và an toàn hơn các thiết bị điện trong gia đình.

Tín hiệu phản hồi digital

Tín hiệu phản hồi Analog

Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống

Hệ thống điều khiển từ xa thiết bị điện qua điện thoại di động được thiết kế để giám sát và điều khiển các thiết bị điện dân dụng, phục vụ cho việc xây dựng “Ngôi nhà thông minh”.

1.2.2 Cấu trúc của hệ thống

Hệ thống bao gồm hai thành phần chính: Thiết bị đầu cuối (Client), thường là điện thoại di động, và thiết bị phần cứng có chức năng nhận và xử lý tin nhắn.

Hình 1.4 là sơ đồ khối của hệ thống

Thiết bị đầu cuối - Client Mobile là điện thoại liên lạc của quản lý hệ thống (admin), cho phép admin sử dụng sim đã đăng ký số thuê bao trong hệ thống để gửi tin nhắn điều khiển.

+) Thiết bị phần cứng bao gồm:

- Thiết bị nhận tin nhắn: Điện thoại Nokia6230

- Máy tính có chạy phần mểm điều khiển

Vi ®iÒu khiÓn Pic16f877A, Modem Nokia6230 cÊu tróc

Vi ®iÒu khiÓn pic16F877A

PIC, viết tắt của Máy tính khả trình thông minh (Programable Intelligent Computer), được hãng General Instrument giới thiệu với vi điều khiển đầu tiên là PIC1650 Hãng Microchip đã tiếp tục phát triển dòng sản phẩm này, hiện nay có gần 100 loại vi điều khiển PIC, bao gồm các họ 10Fxxx, 12Cxxx, 17Cxx, 16Fxx, 16Fxxx, 16FxxxA, 16LFxxxA, 18Fxxx và 18LFxxx Sơ đồ chân của vi điều khiển Pic16f877A được thể hiện trong hình 2.1 và hình 2.2.

Hình 2.1 Sơ đồ chân của PIC16F877A

Bảng 2.1 thông số kĩ thuật Pic6F877A

Hình 2.2 Sơ đồ chân của PIC16F877A

2.1.2 Phân loại PIC theo ký tự

+) Nhóm thứ nhất có ký tự C, họ PIC xxCxxx được đưa vào một nhóm, gọi là OTP (One Time Programable) chỉ có thể lập trình một lần duy nhất

+) Nhóm thứ hai có ký tự F, LF, họ PIC xxFxxx, xxFxxx, gọi là Flash, cho phép ghi/xóa nhiều lần bắng các mạch điện thông thường

2.1.3 Phân loại PIC theo ký số

+) Loại thứ nhất là dòng PIC cơ bản (Base-Line), gồm các PIC 12Cxxx, có độ dài lệnh là 12 bit

+) Loại thứ hai là các dòng PIC 10F, 12F, và 16F, gọi là dòng phổ thông (Mid-Range), có độ dài lệnh là 14 bit

Dòng vi điều khiển PIC 18F (High-End) có độ dài lệnh 16 bit và kiến trúc RISC, sử dụng microcode đơn giản trong ROM, cho phép thực hiện một lệnh mỗi chu kỳ máy Nhờ vào EEPROM, PIC trở thành bộ điều khiển vào ra khả trình với nhiều dòng PIC tích hợp các mô-đun ngoại vi như USART, PWM, và ADC Bộ nhớ chương trình của dòng PIC này dao động từ 512 Word đến 32K Word, trong đó PIC16F877A là dòng phổ biến nhất, với 40 chân và bộ nhớ đủ lớn cho hầu hết các ứng dụng thông thường.

2.1.4 Cấu trúc tổng quát PIC16F877A

+) 5 Port I/O (A, B, C, D, E), ngõ vào/ra với tín hiệu điều khiển độc lập +) 2 bộ định thời 8 bit Timer 0 và Timer 2

+) 1 bộ định thời 16 bit Timer 1, có thể hoạt động trong cả chế độ tiết kiệm năng lượng (Sleep Mode) với nguồn xung clock ngoài

+) 2 bộ CCP, Capture/Compare/PWM - tạm gọi là: Bắt giữ / So sánh / Điều biến xung

+) Chế độ tiết kiệm năng lượng (Sleep Mode)

+) Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSP TM (In-Circuit Serial Programing)

+) Nguồn dao động lập trình được tạo bằng công nghệ CMOS

+) 35 tập lệnh có độ dài 14 bit

+) Tần số hoạt động tối đa là 20 MHz

- Cấu trúc phần cứng PIC16F877A

PIC là vi điều khiển với kiến trúc RISC, thực hiện lệnh trong một chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ dao động) Vi điều khiển PIC16F877A có 40 chân, mỗi chân đảm nhiệm chức năng riêng biệt Một số chân trong số đó là đa công dụng, cho phép hoạt động như đường xuất/nhập (I/O) độc lập hoặc thực hiện chức năng đặc biệt để giao tiếp với thiết bị ngoại vi.

Hệ thống GSM, được đưa vào sử dụng chính thức vào năm 1991 tại một số quốc gia châu Âu, đã trở thành hệ thống thông tin di động toàn cầu Đề xuất quy định dịch vụ viễn thông chung toàn châu Âu ở băng tần 900 MHz đã được gửi từ các nước Bắc Âu đến CEPT Tại Việt Nam, hệ thống GSM lần đầu tiên xuất hiện vào năm 1993.

Hệ thống GSM hiện nay đã phát triển mạnh mẽ và hoàn chỉnh với nhiều giao diện vô tuyến, cấu trúc mạng, cũng như các dịch vụ đa dạng Tuy nhiên, trong tương lai, do nhu cầu về bảo mật và các dịch vụ mở rộng, công nghệ GSM có thể sẽ dần được thay thế bởi các công nghệ truyền thông thế hệ mới.

Trong mỗi máy di động cầm tay khi liên lạc, nhà quản lý điều hành mạng sẽ quản lý theo hai mã số:

Số SIM là mã nhận dạng di động quốc tế, cho phép nhà quản lý theo dõi và quản lý các cuộc gọi cũng như các dịch vụ gia tăng khác một cách hiệu quả.

Số IMEI, hay số nhận dạng di động Quốc tế, là một mã duy nhất được ghi vào bộ nhớ ROM của mỗi điện thoại khi xuất xưởng Mỗi thiết bị di động có một số IMEI riêng biệt, và các nhà cung cấp dịch vụ trên toàn thế giới quản lý những số này Do đó, nếu một điện thoại di động bị đánh cắp ở nước ngoài, nó sẽ không thể được sử dụng.

2.2.2 Các dịch vụ trên GSM

Dịch vụ được cung cấp phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:

- Nhu cầu sử dụng dịch vụ của khách hàng

- Khả năng thực hiện dịch vụ của mạng mà thuê bao đăng ký

- Chức năng được hỗ trợ của thiết bị mà thuê bao sử dụng

Dịch vụ gọi hai chiều của GSM là một trong những dịch vụ quan trọng nhất, cho phép người sử dụng thực hiện cuộc gọi với bất kỳ thuê bao nào trên tất cả các mạng điện thoại.

Dịch vụ cuộc gọi khẩn cho phép người dùng liên lạc với các dịch vụ khẩn cấp như cảnh sát và cứu hỏa mà không cần SIM card Ngoài ra, hộp thư thoại cung cấp khả năng lưu trữ và truy cập các bản tin thoại vào bất kỳ thời điểm nào.

GSM được thiết kế để cung cấp nhiều dịch vụ dữ liệu khác nhau, phân biệt bởi người sử dụng phương tiện như mạng điện thoại, ISDN hoặc mạng đặc biệt Các dịch vụ này cũng khác nhau về bản chất của luồng thông tin đầu cuối, bao gồm dữ liệu thô, fax, videotext và teletext Hơn nữa, chúng còn được phân loại theo phương tiện truyền dẫn, có thể là gói hoặc mạch, đồng bộ hoặc không đồng bộ, và theo bản chất của thiết bị đầu cuối Tốc độ dữ liệu mà GSM cung cấp rất đa dạng.

300 bps, 600 bps, 1200 bps, 2400 bps, và 9600bps

Trong thế hệ GSM 2+, mạng được nâng cấp để cải thiện tốc độ truyền dữ liệu Công nghệ chuyển mạch mạch tốc độ cao (HSCSD) cho phép tốc độ lên đến 64 kbit/s, kết nối hiệu quả với ISDN Dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS) cung cấp tốc độ dữ liệu tối đa 100 kbit/s Cả HSCSD và GPRS đều hoạt động trên nền tảng hạ tầng của GSM với chi phí nâng cấp thấp.

2.2.22 22 33 DDịịcch h vvụụ nnhhắắnn titinn nnggắắnn

Dịch vụ nhắn tin ngắn (SMS - Short Message Service) cho phép gửi và nhận tin nhắn ngắn giữa các điện thoại di động, bao gồm cả ký tự chữ và số SMS được phát triển như một phần của chuẩn GSM pha 1 và lần đầu tiên được gửi từ máy tính đến điện thoại di động vào tháng.

- Dịch vụ nhắn tin ngắn truyền điểm-điểm: là loại bản tin truyền giữa hai thuê bao Có hai loại:

+) Dịch vụ nhắn tin ngắn kết cuối Mobile, điểm-điểm (SMS- MT/PP): là loại dịch vụ cho phép máy di động nhận các bản tin ngắn

+) Dịch vụ nhắn tin ngắn khởi đầu từ Mobile, điểm-điểm cho phép người sử dụng GSM gửi bản tin đến người sử dụng GSM khác

- Dịch vụ nhắn tin ngắn phát quảng bá: cho phép các bản tin ngắn gửi đến tất cả các máy di động trong một vùng địa lý nhất định

Các dịch vụ bổ sung làm phong phú thêm trải nghiệm người dùng bằng cách cho phép họ tùy chọn cách thức mạng xử lý cuộc gọi đến và đi Đồng thời, những dịch vụ này cung cấp thông tin hữu ích giúp người sử dụng tối ưu hóa cách thức sử dụng dịch vụ một cách hiệu quả hơn.

2.3 Modem nokia 6230 Điện thoại di động (ĐTDĐ) còn được biết tới như một modem không dây hay GSM Modem Nếu như modem là thiết bị truyền nhận dữ liệu qua dây (wire) thì ĐTDĐ là thiết bị truyền nhận dữ liệu qua sóng vô tuyến (wireless) Cũng như modem, chúng ta hoàn toàn có thể điều khiển được ĐTDĐ qua tập lệnh AT do Viện Tiêu Chuẩn Viễn Thông Châu Âu (EuropeanTelecommunication Standards Institute - ETSI) đưa ra

Trong nghiên cứu cấp sinh viên, tôi đã sử dụng điện thoại di động Nokia 6230 làm modem cho mô hình của mình Modem 6230 hỗ trợ các tập lệnh AT, cho phép truy cập vào máy để đọc và gửi tin nhắn.

Các đặc điểm của Modem6230

- Giao ng truyền usb(sử dụng cáp dữ liệu DKU2)

- Hỗ trợ các tập lênh AT cho việc truy cập vào modem

- Tốc độ gửi tin nhắn nhanh

Modem nokia 6230

Điện thoại di động (ĐTDĐ) được coi là một modem không dây hay GSM Modem, khác với modem truyền dữ liệu qua dây, ĐTDĐ sử dụng sóng vô tuyến để truyền nhận dữ liệu Giống như modem, ĐTDĐ có thể được điều khiển thông qua các lệnh AT theo tiêu chuẩn của Viện Tiêu Chuẩn Viễn Thông Châu Âu (ETSI).

Trong nghiên cứu cấp sinh viên, tôi sử dụng điện thoại di động Nokia 6230 làm modem cho mô hình của mình Modem 6230 hỗ trợ các lệnh AT, cho phép truy cập vào máy để đọc và gửi tin nhắn.

Các đặc điểm của Modem6230

- Giao ng truyền usb(sử dụng cáp dữ liệu DKU2)

- Hỗ trợ các tập lênh AT cho việc truy cập vào modem

- Tốc độ gửi tin nhắn nhanh

Modem chỉ hỗ trợ giao tiếp qua đường USB, khiến việc kết nối trực tiếp với vi điều khiển trở nên khó khăn Do đó, việc giao tiếp chỉ có thể thực hiện thông qua máy tính, đóng vai trò như một nhân tố trung gian để điều khiển và giám sát.

Khi kết nối cab nối DKU2 giữa modem và máy tính, cần cài đặt driver cho modem để máy tính có thể sử dụng Sau khi cài đặt, máy tính sẽ tạo ra một cổng COM ảo, và mọi giao tiếp với modem sẽ diễn ra qua cổng COM này.

Phân tích lệnh và cấu trúc tin nhắn

Để truy cập bộ nhớ trong sim nhằm đọc và gửi tin nhắn, cần sử dụng tập lệnh AT Mỗi lệnh giao tiếp bắt đầu bằng chuỗi "AT" và kết thúc bằng ký tự (giá trị 13 trong bảng mã ASCII) Thông tin trả về từ modem sẽ luôn bắt đầu và kết thúc bằng hai ký tự .

- Nếu lệnh truyển cho module không đúng chuỗi ERROR sẽ được trả về

- Nếu lệnh truyền đi đúng nhưng thông số bị sai thì chuỗi +CME ERROR : hoặc +CME ERROR : trả về với lỗi code

- Nếu lệnh truyền đi đúng và thành công thì chuỗi OK sẽ được trả về

- Khi một tin nhắn được gửi tới modem chúng ta sẽ sử dụng lênh sau để đọc tin:

Lệnh AT+CMGL="REC UNREAD" cho phép đọc các tin nhắn chưa được đọc, chỉ hiển thị những tin nhắn mới nhất Các tin nhắn đã được đọc sẽ không xuất hiện khi sử dụng lệnh này.

Sau khi sử dụng 2 lệnh trên modem sẽ trả về cho máy tính 1 chuỗi tin nhắn có cấu trúc như sau:

+CMGL: , "REC UNREAD", "", , ,

Modem6230 chỉ cho phép lưu trữ tối đa 40 tin nhắn trong inbox Khi số lượng tin nhắn vượt quá giới hạn này, modem vẫn tiếp tục nhận tin nhắn, nhưng việc sử dụng lệnh để đọc tin nhắn sẽ không có hiệu quả.

Vì vậy mỗi khi đọc tin nhắn xong, ta phải xóa tin nhắn đó đi để tránh trường hợp vượt quá số lượng tin nhắn cho phép

Cấu trúc lệnh xóa tin nhắn:

AT+CMGD=

- Lệnh gửi tin nhắn phản hồi:

AT+CMGS=[Nội dung tin nhắn]

ATD;

- Lệnh kết thúc cuộc gọi :

Tập lệnh AT cho phép truy cập và điều khiển điện thoại di động, với mỗi loại điện thoại có các lệnh AT tương ứng do các hãng quy định Trong bài viết này, tôi sẽ tập trung vào các lệnh AT cho modem GSM của Nokia, giúp người dùng dễ dàng áp dụng trên hầu hết các điện thoại của hãng này.

Hệ Thống điều khiển qua tin nhắn SMS được phân chia thành 3 khối (Hình 3.1):

+) Khối nhận tin nhắn SMS ( Điện thoại di động)

Modem Nokia 6230 được sử dụng để nhận tin nhắn SMS, kết nối với máy tính qua cáp USB DKU-2 Để sử dụng modem này, người dùng cần cài đặt driver cho cáp DKU-2, có sẵn trong CD đi kèm.

Modem có nhiệm vụ nhận tin nhắn đến và truyền nội dung tin nhắn cho máy tính

+) Khối chương trình xử lý tin nhắn ( Máy tính và phần mềm):

Phần mềm có nhiệm vụ :

- Xử lý nội dung tin nhắn có trong modem

- Truyền lệnh điều khiển cho khối điều khiển thiết bị

- Trình diễn thông tin về trạng thái thiết bị lên giao diện chính

- Đưa ra lệnh tương tác với tin nhắn và lệnh gọi thoại cho modem +) Khối điều khiển thiết bị ( Vi điều khiển)

Nhận tin nhắn SMS Xử lý tin nhắn Điều khiển thiết bị

Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống

Thiết kế phần cứng, xây dựng phần mềm điều khiển các thiết bị điện trong nhà

THIÕT KÕ CARD §IÒU KHIÓN

Vi điều khiển Pic16f877A được trang bị bộ chuyển đổi ADC 10bit, cho phép sử dụng các chân đầu vào analog (AN0-AN7) để đo nhiệt độ của thiết bị Các chân D0-D6 được sử dụng làm 7 chân đầu ra để điều khiển, trong khi các chân B0-B6 đóng vai trò là 7 chân đầu vào thể hiện trạng thái mở hoặc đóng của 7 thiết bị điện.

Vi điều khiển Pic 16f877A hỗ trợ nhiều cổng giao tiếp thông qua việc thiết lập các chân RXD và TXD, cho phép mở rộng cổng RS232 phục vụ cho việc kết nối thiết bị đầu vào/ra Các chân portC được cấu hình cho giao tiếp RS232 bao gồm RC4 và RC5 để kết nối với mô-đun mở rộng, trong khi RC6 và RC7 được sử dụng để giao tiếp với máy tính nhằm nhận tín hiệu điều khiển Tất cả các cổng giao tiếp này hoạt động với tốc độ 9600 baud, 8 bit dữ liệu, và 1 bit dừng.

3.1.1 Sơ đồ mạch nguồn cho vi điều khiển

Hình 3.2 Sơ đồ mạch nguồn cho vi điều khiển

Tín hiệu RS232 từ cổng COM của máy tính có điện áp là +12V (mức 0) và -12V (mức 1), trong khi tín hiệu RS232 từ PIC16F877A có điện áp là 0V (mức 0) và 5V (mức 1) Để thực hiện giao tiếp giữa hai thiết bị, cần chuyển đổi giữa hai mức điện áp này Sơ đồ mạch giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiển PIC16F877A được thể hiện trong Hình 3.3, trong đó IC Max232 sẽ thực hiện việc chuyển đổi tín hiệu RS232 sang TTL Cụ thể, nếu điện áp ra ở chân 7 là +12V, thì chân 10 sẽ nhận được mức điện áp đầu vào tương ứng.

7) áp sẽ là 0V, ngược lại nếu áp chân 7 là -12V thì tại chân 10 áp sẽ là 5V, tương tự với chân 8 và 9 của MAX232, khi áp chân 8 là +12V thì tai chân 9 áp sẽ là 0V, nếu tại chân 8 áp vào là -12V thì chân 9 áp là 5V 2 điện trở R2,R3 có tác dụng làm tăng trở kháng của mạch, tránh gây hỏng cổng RS232

Hình 3.3.Sơ đồ mạch giao tiếp RS232

Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy tính do chạm chập trong quá trình ghép nối được trình bày rõ ràng trong hình 3.4 Hình 3.4 minh họa cấu trúc và hoạt động của mạch điều khiển, giúp người đọc hiểu rõ hơn về nguyên lý vận hành của thiết bị.

3.1.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển

Hình 3.5 Sơ đồ mạch in điều khiển

3.2 Thiết kế mạch động lực

Mạch động lực có chức năng điều khiển Rơle cấp nguồn 220V cho thiết bị điện gia dụng Tín hiệu đầu ra từ vi điều khiển với điện áp +5V được khuyếch đại để điều khiển Rơle 12V qua IC UNL2003A Để phản hồi trạng thái on/off, mạch sử dụng tiếp điểm đầu ra của Rơle, với Rơle 8 chân có điện áp cuộn hút 12V và điện áp tiếp điểm 220V xoay chiều Một tiếp điểm được sử dụng làm công tắc để cấp nguồn cho diode ghép quang, tạo tín hiệu phản hồi cho vi điều khiển, cho biết thiết bị đã được cấp nguồn, trong khi tiếp điểm thứ hai dùng để đóng cắt nguồn cho thiết bị.

Các đầu vào IN(1B-7B) của UNL2003A được kết nối với các chân D0-D6 của vi điều khiển, trong khi các đầu phản hồi tín hiệu “Back” được nối với các chân B0-B6 của vi điều khiển.

Sau khi thiết kế tác giả đã thực hiện chế tạo mạch in hình 3.7, chọn các linh kiện cần thiết, lắp ráp ra thiết bị hoàn chỉnh hình 3.8

Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực

Hình 3.7 Sơ đồ mạch in mạch động lực

Hình 3.8 Mạch thực tế sau khi thiết kế và thi công

3.3 XÂY DỰNG PHẦN MỀM TRÊN MÁY TÍNH

Trên hình 3.9 là sơ đồ thuật giải điều khiển các thiết bị qua điện thoại di động

Hiển thị trạng thái thiết bị

Truyền tín hiệu cho vi điều khiển

Gọi điện cho số thuê bao nhắn tin

Tín hiệu yêu cầu phản hồi

Nhắn tin phản hồi trạng thái thiết bị

Hệ thống điều khiển từ xa thiết bị điện di động sử dụng tin nhắn để truyền lệnh như “on1,on2,off5,on10” tới vi điều khiển Sau khi nhận lệnh, chương trình sẽ gọi điện cho số máy nhắn tin trong vòng 10 giây để thông báo hoàn thành nhiệm vụ Nếu tin nhắn chứa ký tự “RT”, chương trình sẽ gửi phản hồi trạng thái các thiết bị Tín hiệu phản hồi này được cập nhật liên tục mỗi 0,5 giây từ vi điều khiển đến máy tính Ngoài ra, người dùng có thể điều khiển trực tiếp các thiết bị từ giao diện chính của chương trình.

3.3.2 X©y dùng phÇn mÒm Để tạo giao diện thân thiện cho người sử dụng, tôi lựa chọn 2 ngôn ngữ lập trình là ActionScript và Visual Basic 6.0

ActionScript là ngôn ngữ lập trình Flash được sử dụng trong thiết kế web Flash movie bao gồm các cảnh, mỗi cảnh có một timeline với các frame bắt đầu từ số 1, thường chạy từ frame đầu tới frame cuối Việc nhúng Flash vào Visual Basic tạo ra các hiệu ứng hấp dẫn mà vẫn duy trì tính năng của chương trình ActionScript trong Flash cho phép giao tiếp với Visual Basic để thực hiện các lệnh điều khiển từ người dùng.

Flash sẽ được nhúng trong Visualbasic, 2 chương trình sẽ giao tiếp với nhau thông qua lệnh “Fscommand”

Khi sử dụng Flash để truyền thông số cho Visual Basic, bạn có thể lập trình với câu lệnh fscommand("b1", "true") Để nhận thông số đó trong Visual Basic, hãy sử dụng hàm tương ứng.

Private Sub swfF_FSCommand(ByVal command As String, ByVal args As String)

Lúc này biến command sẽ được gán là “b1” còn biến args sẽ được gán là “true” Như vậy trong Visual Basic ta đã thu được 2 thông số là “b1” và

Để điều khiển một đối tượng trong Flash từ Visual Basic, ta sử dụng hàm swfF.SetVariable "b1", false, giúp xử lý dữ liệu từ người dùng một cách hiệu quả.

Khi đó biến “b1” trong flash sẽ có giá trị là “false”

- Giao diện chính (Hình 3.10): Ở giao diện này người điều khiển có thể quan sát và điều khiển trực tiếp các thiết bị, bằng các nút ấn trong chương trình

- Mục seting: khi click vào Buttion Seting người sử dụng sẽ vào 1 trong các lựa chọn sau:

+ Seting lưu số điện thoại điều khiển (Hình 3.11): Người điều khiển muốn điều khiển được thiết bị thì bắt buộc phải nhập số điện thoại cho phép

Hình 3.10 Giao diện chính của chương trình

Sau khi nhập xong, nhấn lưu để chương trình ghi nhớ cho lần sử dụng tiếp theo Để thiết lập tiêu đề hiển thị cho kênh analog (Hình 3.12), người điều khiển có thể thay đổi chữ hiển thị nhiệt độ trên giao diện chính.

Nhiet do phong 1 la: , Hoặc: Nhiet do binh nong lanh la:

Hình 3.11 Seting lưu số điện thoại điều khiển

Hình 3.12 Seting lựa chọn tiêu đề hiển thị nhiệt độ

Hình 3.13 Seting lựa chọn cổng com cho vi điều khiển và điện thoại

RS232 có trên phần cứng máy tính

Code chương trình con stop();

_root.onEnterFrame = function() { if (tt0=="1") {CopyOf_windmill1._alpha0;

CopyOf_windmill1.play(); } else if (tt0=="0")

CopyOf_windmill1.stop(1);} if (tt1=="1") {CopyOf_windmill2._alpha0;

CopyOf_windmill2.play(); } else if (tt1=="0") {CopyOf_windmill2._alpha=0;

CopyOf_windmill2.stop(1);} if (tt2=="1") {CopyOf_windmill3._alpha0;

CopyOf_windmill3.stop();} if (tt3=="1")

CopyOf_windmill4.stop();} if (tt4=="1") {CopyOf_windmill5._alpha0;

CopyOf_windmill12.play(); } else if (tt11=="0") {CopyOf_windmil12._alpha=0;

CopyOf_windmill19.play(); } else if (tt18=="0") {CopyOf_windmil19._alpha=0;

CopyOf_windmill26.stop();} if (tt26=="1") if (tt27=="1") {CopyOf_windmill28._alpha0;

Chương trình con được biên dịch thành file: doan.swf, và được lưu cùng thư mục với chương trình chính

+) Chương trình chính ( Phụ lục 1 )

Chương trình chính được viết bằng Visualbasic để xử lý tin nhắn, giao tiếp với vi điều khiển và điện thoại

3.4 Ch-ơng trình cho vi điều khiển

Trên hình 3.14 là sơ đồ thuật giải cho vi điều khiển

Vi điều khiển đảm nhận việc cập nhật trạng thái bật/tắt và nhiệt độ của các thiết bị, nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính và gửi yêu cầu đọc tin nhắn cho chương trình chính.

Code chương trình ( Phu lục 2)

Truyền tín hiệu yêu cầu đọc tin nhắn

Hình 3.14 Sơ đồ thuật giải cho vi điều khiển modem GSM

- Xây dựng được cấu trúc tổng thể của một hệ thống điều khiển các thiết bị điện trong nhà từ xa qua điện thoại di động,

- Xây dựng được chương trình giám sát và điều khiển chạy trên máy tính

Mô hình thực tế xử lý lệnh điều khiển từ tin nhắn SMS đã được xây dựng thành công, cho phép điều khiển các thiết bị trong gia đình Hình 3.16 minh họa mô hình này, trong khi hình 3.15 thể hiện hoạt động của hệ thống khi được kích hoạt.

Hình 3.15 Hệ thống hoạt động

Hình 3.16 Bộ điều khiển các thiết bị điện bằng điện thoại di động khi đang hoạt động

Hệ thống điều khiển thiêt bị điện từ xa qua tin nhắn SMS điện thoại di đông là 1 hệ thống tương đối hoàn chỉnh, với 2 chức năng chính:

- Điều khiển thiết bị thông qua tin nhắn SMS điện thoại di động

- Tự động quay số và nhắn tin phản hồi trạng thái thiết bị

Mô hình được đề xuất trong bài viết có khả năng điều khiển 7 thiết bị điện khác nhau và tích hợp cổng RS232 để kết nối với các mô-đun khác, mở rộng khả năng điều khiển Hệ thống này phù hợp cho hộ gia đình đông người, cho phép đăng ký 4 số điện thoại riêng biệt để điều khiển Chỉ những số điện thoại đã được đăng ký mới có quyền gửi tin nhắn điều khiển, giúp tăng cường bảo mật Việc sử dụng tin nhắn điện thoại di động để điều khiển mang lại sự tiện lợi và giảm thiểu chi phí cho người dùng.

+) Để bật công tắc cấp nguồn cho thiết bị ta sọan tin:

“on1,on2,on3,on4,on5,….”

Hệ thống có tuỳ chọn cho phép hệ thống ở nhà sử dụng nhắn tin phản hồi hay không

Định dạng
Số trang	94
Dung lượng	1,06 MB