Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của Khoa học kĩ thuật, cụm từ “Internet of thing” dường như đã không còn xa lạ , nghành bưu chính viễn thông là một trong những ngành đầu tàu trong công cuộc phát triển, đã và đang tạo ra những bước tiến quan trọng trong lĩnh vực thông tin cũng như thiết bị thông minh để đáp ứng nhu cầu của con người. Hiện nay, hệ thống thông tin qua mạng điện thoại đã được toàn cầu hóa, trở nên gần gũi và quen thuộc với con người. Từ đó việc ứng dụng hệ thống này qua việc điều khiển các thiết bị từ xa là một thiết bị rất hiện đại. Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện để tạo ra một hệ thống “Điều khiển tự động từ xa bằng điện thoại di động” hoàn chỉnh. Hệ thống tích hợp module nhận cuộc gọi sử dụng mạng GSM, module xử lý dữ liệu, module công suất cho các thiết bị . Qua xử lí, dữ liệu sẽ được gửi về thiết bị đầu cuối (mobile) của người điều khiển để báo cho biết trạng thái của các thiết bị được điều khiển. Hệ thống điều khiển thiết bị từ xa bằng điện thoại di động dùng phím điện thoại có chức năng là người dùng có thể dùng lệnh phím điện thoại để điều khiển và hệ thống sau khi cuộc gọi và tín hiệu điều khiển thì xuất lệnh điều khiển các thiết bị và tự động báo trạng thái các thiết bị sau điều khiển. Từ những nhu cầu thực tế đó, nhóm muốn đưa một phần những kỹ thuật hiện đại của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nước để có thể tạo ra một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa bằng phím điện thoại nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.Việc sử dụng phím điện thoại để điều khiển thiết bị có thuận lợi là tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh và cơ động cao. Ngoài ra, sản phẩm của đề tài này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như trong công nghiệp.
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2017 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2017 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Trải qua chặng đường gần bốn năm học, chúng em có khó khăn nhận thuận lợi định để hoàn tất việc học tập, phát triển thân Tất nhờ giúp đỡ bạn bè thầy cô đặc biệt thầy cô thuộc khoa Công Nghệ Điện Tử trường Đại Học Công Nghiệp TpHCM Những kiến thức, học chúng em tiếp thu biến thành kiến thức kỹ để hồn thành tập lớn đồ án Đồ án chuyên nghành bước tiếp nối q trình hồn thành chương trình học chúng em giảng đường Đại Học Một kiểm tra lớn trước chúng em trở thành kỹ sư tương lai gần, để chúng em ứng dụng học vào thực tế, vào thiết bị giúp ích cho cơng việc sống Xin gửi lời cảm ơn thật chân thành đến cô Đào Thị Thu Thủy Người đồng hành, cung cấp cho chúng em tài liệu quan trọng, kèm hướng dẫn tận tình q trình thực đề tài Chúc Thủy tất thầy cô khoa dồi sức khỏe thành công Sinh viên thực hiện: Hoàng Thiên Phước Thiện Nguyễn Minh Nghiêm DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ European Conference of Postal and Telecommunications CEPT Administrations GSM Groupe Spécial Mobile ETSI European Telecommunications Standards Institute TDM Time Division Multiplexing TDMA Time Division Multiple Access LPC Linear Predictive Coding UMTS Universal Mobile Telecommunication System EFR Enhanced Full Rate HLR Home Location Register NSS Network Switching Subsystem OSS Online Service Software RSS Radio Subsystem BSS Base Station Subsystem BTS Base Transceiver Station OMS Operation and Maintenance SubSystem ME Mobile Equipment GPRS GPRS care network SIM Subscriber Identity Module PIC Programable Intelligent Computer SSP Synchronous Serial Port PSP Parallel Slave Port ICSP In Cicuit Serial Programming GPR General Purpose Register GPIO general purpose input/output FSG File Select Register USART Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter SCI Serial Communication Interface BRG Baud Rate Genetator NRZ None-Return-to-Zero MS Mobile Station RF Radio frequency AC Address Counter TE Terminal Equipment DDRAM Display Data RAM CGROM Character Generator ROM H logic higt L logic low X Don’t care DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc tổng quát GSM Hình 1.2: Các thành phần cơng nghệ GSM Hình 1.3: Hình thực tế SIM800L Hình1.4: Sơ đồ khối chức SIM800L 11 Hình 1.5: Sơ đồ chân SIM800C 12 Hình 1.6: Sơ đồ mạch của VBAT input 13 Hình 1.7: Sơ đồ mạch cấp nguồn LDO 14 Hình 1.8: Sơ đồ mạch cấp nguồn DC-DC 14 Hình 1.9: Tập lệnh AT để Khởi tạo cấu hình cho Module SIM800L .17 Hình 1.10: Hình ảnh thực tế PIC 16F887 .18 Hình 1.11: Sơ đồ khối vi điều khiển PIC 16F887 20 Hình 1.12: Sơ đồ chân PIC16F887 .20 Hình 1.13: Bộ nhớ chương trình PIC 16F887 21 Hình 1.14: Sơ đồ nhớ liệu PIC 16F887 22 Hình 1.15: Sơ đồ khối chuyển đổi ADC .27 Hình 1.16: Sơ đồ khối Timer1 29 Hình 1.17: Sơ đồ khối Timer2 30 Hình 1.18: Điện trở 33 Hình 1.19: Relay .33 Hình 1.20 : Tụ điện phân cực ( a ) ,Tụ điện không phân cực ( b ) 34 Hình 1.21: Cầu diot 34 Hình 1.22: Diode Zener 37 Hình 1.23: LM2576 38 Hình 1.24: Sơ đồ khối LM2576 39 Hình 1.25: Transistor .40 Hình 1.26: Thứ tự chân Transistor 40 Hình 1.27: Bóng Đèn C7 LED 41 Hình 1.28: Động DC 41 Hình 2.1: Sơ đồ khối tồn mạch .42 Hình 2.2: Sơ đồ khối cấp nguồn cho toàn mạch 43 Hình 2.3: Sơ đồ khối giải mã 44 Hình 2.4: Sơ đồ khối điều khiển .45 Hình 2.5: Sơ đồ relay .46 Hình 2.6: Sơ đồ khối relay 46 Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý kết nối sim card với Module SIM800L 47 Hình 2.8: Altium Designer .48 Hình 2.9: Mplab IDE .49 Hình 2.10: Lưu đồ giải thuật hệ thống .50 Hình 2.11: Sơ đồ mạch in 3D toàn mạch 51 Hình 2.12: Mạch mơ hình hồn thiện 52 Hình 2.13: Bảng liệt kê kết 52 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thông tin Module SIM800L .7 Bảng 1.2: Tính Module SIM800L Bảng 1.3: Mã hóa khung, tốc độ liệu tối đa mạng lưới giao diện vô tuyến Bảng 1.4: Tóm tắt chế độ hoạt động khác module SIM800L .10 Bảng 1.7: Tập lệnh AT thông dụng 16 Bảng 1.8: Biểu diễn tương quan phím tần số 35 Bảng 1.9: Bảng giải mã IC MT8870 36 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………… CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN…………………………………….2 1.1 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1.1 Lịch sử 1.1.2 Giới thiệu công nghệ GSM 1.1.3 Đặc điểm công nghệ GSM 1.1.4 Cấu trúc mạng GSM 1.1.4.1 Cấu trúc tổng quát 1.1.4.2 Các thành phần công nghệ mạng GSM 1.1.5 Sự phát triển công nghệ GSM Việt Nam 1.1.6 Mã hóa âm 1.2 TỔNG QUAN VỀ MODULE SIM800L 1.2.1 Tổng quan Module SIM800L 1.2.2 Thông tin Module SIM800L 1.2.3 Các tính SIM800L 1.2.4 Cơ chế hoạt động 10 1.2.5 Cấu trúc phần cứng Module SIM800L 11 1.2.5.1 Sơ đồ chức 11 1.2.5.2 Sơ đồ chân 12 1.2.6 Cấp nguồn 13 1.3 KHẢO SÁT VỀ TẬP LỆNH AT 15 1.3.1 Các thuật ngữ 15 1.3.2 Cú pháp lệnh AT 15 1.3.3 Một số lệnh AT dùng 16 1.4 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877 18 1.4.1 Giới thiệu vi điều khiển Pic 16F887 18 1.4.2 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC 16F887 20 1.4.3 Khảo sát sơ đồ chân, chức chân 20 1.4.3.1 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F887 20 1.4.3.2 Tổ chức nhớ 20 1.4.3.3 Bộ nhớ chương trình 20 1.4.3.4 Bộ nhớ liệu 21 1.4.3.5 Các cổng xuất nhập PIC 16F887 22 1.4.3.6 Bộ chuyển đổi tương tự số ADC 26 1.4.4 Hoạt động định thời Timer 27 1.4.4.1 Bộ định thời Timer0 27 1.4.4.2 Bộ định thời Timer1 28 1.4.4.3 Bộ định thời Timer2 29 1.4.5 Giao tiếp nối tiếp USART 30 1.4.5.1 Giao tiếp USART bất đồng 31 1.4.5.2 Giao tiếp USART đồng 32 1.5 CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG ĐỀ TÀI 32 1.5.1 Điện trở 32 1.5.2 Relay 33 1.5.3.Tụ điện 33 1.5.4 Cầu diot 34 1.5.5 IC MT8870 34 1.5.6 Diode Zener 37 1.5.7 IC LM2576 37 1.5.8 Transistor 40 1.5.9 Bóng Đèn C7 LED (Cà Na) 41 1.5.10 41 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH…………………………….41 2.1 THIẾT KẾ 42 2.1.1 Sơ đồ khối toàn mạch 42 2.1.1.1 Khối nguồn 43 2.1.1.2 Khối giải mã âm DTMF ( sử dụng IC MT8870) 44 2.1.1.3 Khối điều khiển ( Sử dụng IC 16F887) 45 2.1.1.4 Khối relay 46 2.1.1.5 Khối MODULE SIM 800L 47 2.2 THI CÔNG 48 2.2.1 Các phần mềm sử dụng 48 2.2.1.1 Altium 48 2.2.1.2 Mplab Ide 49 2.2.2 Nguyên lí hoạt động 49 2.2.3 Lưu đồ giải thuật 50 2.2.4 Sơ đồ mạch in 51 2.3 KẾT QUẢ 52 2.3.1 Bảng liệt kê kết 52 KẾT LUẬN…………………………………………………………………….53 PHỤ LỤC 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………… 61 Module relay Kênh gồm relay hoạt động điện áp 5VDC, chịu hiệu điện lên đến 250VAC 7A Trên module có sẵn mạch kích relay sử dụng transistor opto cách ly quang giúp cách ly hoàn toàn mạch điều khiển (vi điều khiển) với rơ le bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định Có sẵn header tiện dụng kết nối với vi điều khiển Mạch relay kênh sử dụng chân kịch mức Thấp (0V), Ứng dụng với relay module nhiều bao gồm điện DC hay AC: điều khiên thiết bị từ xa,đóng ngắt động cơ,điều khiển thiết bị qua điện thoại… 2.1.1.5 Khối MODULE SIM 800L Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý kết nối sim card với Module SIM800L 47 2.2 THI CÔNG 2.2.1 Các phần mềm sử dụng 2.2.1.1 Altium Hình 2.8: Altium Designer Phần mềm thiết kế mạch tự động Altium Designer mơi trường thiết kế điện tử đồng nhất, tích hợp thiết kế nguyên lý, thiết kế mạch in PCB, lập trình hệ thống nhúng FPGA Các điểm đặc trưng Altium Designer : Giao diện thiết kế, quản lý chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý file, quản lý phiên cho tài liệu thiết kế Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, dây tự động theo thuật tốn tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện Hỗ trợ việc tìm giải pháp thiết kế chỉnh sửa mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ trước theo tham số mới.Mở, xem in file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ thơng tin linh kiện, netlist, liệu vẽ, kích thước, số lượng… Hệ thống thư viện linh kiện phong phú, chi tiết hoàn chỉnh bao gồm tất linh kiện nhúng, số, tương tự… Đặt sửa đối tượng lớp khí, định nghĩa luật thiết kế, tùy chỉnh lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện PCB Mô mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực khơng gian chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mơ hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách điện, cấu hình cho 2D 3D Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA ngược lại 48 Có thể thấy Altium Designer có nhiều điểm mạnh so với phần mềm khác đặt luật thiết kế, quản lý dự án dễ dàng ,giao diện thân thiện … 2.2.1.2 Mplab Ide Hình 2.9: Mplab IDE MPLAB IDE phần mền làm mơi trường lập trình cho chíp PIC Đây công cụ mạnh cho lập trình điều khiển, chạy PC đễ phát triển ứng dụng cho hệ thống quản lí vi mạch Microchip Nó gọi mơi trường phát triển tích hợp, hay IDE, cung cấp tích hợp "mơi trường" để phát triển mã cho nhúng hệ quản lí vi mạch Hiện có nhiều phần mền hỗ trợ lập trình biên dịch cho Pic MPLAB IDE phần mền mà nhiều người sử dụng Microchip sản xuất dùng riêng cho họ vi xử lý dùng Pic Nếu phần mền khơng người lập trình lập trình ngơn ngữ ASM Nhưng để lập trình C chả hạn người dùng phải cài thêm số cơng cụ cho C18, C30 hỗ trợ trình C MPLAB IDE chương trình phiên dịch từ ngơn ngữ Assembly sang ngôn ngữ PIC (mã *.hex) Hổ trợ số mạch nạp PICkit2,PICkit3,…Nó cịn hổ trợ tính kiểm tra lỗi Debugger dung MPLAP SIM, Debug onchip dùng Mplab ICD2…., cho ta biết giá trị ghi nhớ chip, giá trị ghi SFR… 2.2.2 Nguyên lí hoạt động Port C giao tiếp với MODULE SIM 800L Port B giao tiếp với IC MT8870 Port E ngõ điểu khiển Relay đến Relay Khi ta ( bên A) gọi cho máy điện thoại bên B ( sim đặt module sim) board mạch trung tâm ( đặt chế độ tự động trả lời) sau 49 máy điện thoại kết nối với vào chế độ thoại , bên A nhấn nhập mật “1 23 #” nhấn phím đầu loa bên B nghe 1hoặc hoặc âm DTMF tương ứng với relay 1,2,3,4 , âm đưa vào IC MT8870 để giả mã ,đầu IC giải mã liệu dạng BCD bits , liệu đưa vào chip vi xử lí PIC 16F887 để xử lí điều khiển Relay đóng cắt nguồn điện cấp cho thiết bị Nếu ta nhấn phím số 1,2,3,4 điện thoại Relay 1, Relay 3,4 đóng, ta nhấn phím 5,6,7,8 thì Relay cắt, thiết bị tắt Khi nhấn phím tất thiết bị bật, nhấn phím tất thiết bị tắt.Nếu khơng mật khơng thể điều khiển mạch,do người lạ điều khiển thiết bị nhà khơng có cho phép chủ nhà 2.2.3 Lưu đồ giải thuật Hình 2.10: Lưu đồ giải thuật hệ thống 50 2.2.4 Sơ đồ mạch in Hình 2.11: Sơ đồ mạch in 3D tồn mạch 51 2.3 KẾT QUẢ Hình 2.12: Mạch mơ hình hồn thiện 2.3.1 Bảng liệt kê kết Khi nhấn phím Kết Relay ngồi bên trái đóng Relay đóng Relay đóng Relay đóng Relay ngắt Relay ngắt Relay ngắt Relay ngắt Tất relay ngắt Tất relay đóng Hình 2.13: Bảng liệt kê kết 52 - Khi gọi từ số lạ, SMS thông báo gửi số điện thoại thiết lập ban đầu KẾT LUẬN Đối với đề tài “ mạch điều khiển thiết bị từ xa bàn phím điện thoại di động” hoạt động ý muốn đạt kết tốt, điều khiển thiết bị.Trong trình làm đề tài chúng em hiểu rõ nguyên lý hoạt động mạch điều khiển thiết bị phím điện thoại di động từ xa, cấu tạo hoạt động linh kiện điện tử, module sim 800L giao tiếp module sim 800L với vi điều khiển PIC 16F887 Mặc dù mạch thiết kế chưa đẹp, điều khiển thiết bị Nhưng “mạch điều khiển thiết bị từ xa bàn phím điện thoại di động ” hệ thống hoàn chỉnh Với chức điều khiển kiểm tra thiết bị điện vào thời điểm nơi cách xác Hệ thống lắp đặt nhà, phịng ngủ, văn phịng, quan, xí nghiệp, khách sạn, chung cư,…không phụ thuộc vào thời gian, không gian, môi trường, đối tượng điều khiển Nhờ có điều khiển từ xa người sử dụng tiết kiệm thời gian trình lại Trong đề tài này, phát triển theo hướng đưa hệ thống giao tiếp với máy tính, sử dụng hệ thống mạng không dây Điều khiển hệ thống báo cháy,chống trộm Với hạn chế thời gian thực tài liệu, địi hỏi chúng phải cố gắng tìm tịi, nhiệt tình cơng việc nghiên cứu, tận tình giáo viên hướng dẫn cuối đề tài hoàn thành cách đầy đủ chi tiết 53 PHỤ LỤC #include #include #include #include #include #include "uart.h" // Cau hinh ket noi va khai bao lenh dung cho giao tiep UART //#include "lcd.h" // Cau hinh ket noi va khai bao lenh dung cho LCD // Cau hinh su dung CONFIG(INTIO & WDTDIS & PWRTEN & MCLREN & UNPROTECT & DUNPROTECT & BORDIS & IESODIS & FCMDIS & LVPDIS); #define _XTAL_FREQ 4000000 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////// char *s,*st; char pass[10]; int t,in; // char c,data_uart[90];// khai bao mang nhan du lieu uart unsigned char data_ring=0, data_no_carrier = 0;//bit kiem tra ki tu OK unsigned char dem,byte_num=0,cb;// khai bao bien cho chuong trinh ngat char SDT[12]="0962029105";// sdt 10 so const char *tb1,*tb2,*tb3,*tb4;//bien chua trang thai thiet bi 54 #define BUZZ RD2 // //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////// void delay_10ms(int ms)// ham tao tre x10ms { unsigned int i; for (i=1;i