Nghiên ứu, thiết kế và hế thử hệ thống quản lý thiết bị điện từ xa ho á phòng họ ứng dụng ho á trường ao đẳng và đại họ trong ả nướ

Khi các tin nhắn SMS đến đích của người nhận, điện thoại người nhận điện thoại di động s kết hợp chúng lại một tin nhắn dài như ban đ u đưẽ ầ ợc g i.. SMS là một công nghệ phù h p cho cá

TỔ NG QUAN V M Ề ẠNG DI ĐỘ NG 2G và GPRS

M ạng di độ ng GSM

1.1.1 Giới thiệu về mạng di động GSM

GSM, viết tắt của “Global System for Mobile Communication”, là công nghệ không dây thế hệ thứ hai (2G) với cấu trúc mạng tế bào Công nghệ này cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao dữ liệu chất lượng cao qua các băng tần tiêu chuẩn như 400Mhz, 900Mhz, 1800Mhz và 1900Mhz.

Viễn thông Châu Âu (ETSI) đã đưa ra các quy định quan trọng trong lĩnh vực viễn thông Hiện tại, công nghệ GSM đang được sử dụng bởi hơn 2 tỷ người tại hơn 212 quốc gia và các vùng lãnh thổ trên toàn cầu.

GSM là chuẩn công nghệ phổ biến nhất cho điện thoại di động trên toàn cầu nhờ khả năng phủ sóng rộng rãi, cho phép người dùng sử dụng điện thoại ở nhiều khu vực khác nhau Công nghệ này được cung cấp bởi các nhà mạng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc kết nối và chuyển tiếp tín hiệu giữa các vùng So với các chuẩn công nghệ khác, GSM nổi bật với tốc độ truyền tín hiệu và chất lượng cuộc gọi cao.

Lợi thế của mạng di động GSM bao gồm chất lượng cuộc gọi tốt, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn dễ dàng Để tạo ra nguồn thu cho các nhà cung cấp dịch vụ, công nghệ GSM được xây dựng trên nền tảng hệ thống mở, cho phép kết nối dễ dàng với các thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau Ngoài ra, GSM còn được phát triển thêm với tính năng truyền dữ liệu như GPRS, mang lại tốc độ cao hơn so với EDGE trước đây.

Công nghệ GSM đã được giới thiệu tại Việt Nam từ năm 1993 với hệ thống đầu tiên tại miền Bắc Hiện nay, ba nhà mạng lớn chiếm lĩnh thị trường GSM tại Việt Nam là Viettel, Vinaphone và Mobiphone.

1.1.2 Đặc điểm mạng di động GSM

GSM được thiết kế với chế độ độc lập và không phụ thuộc vào các phần cứng, tập trung vào chức năng và ngôn ngữ giao tiếp của hệ thống Điều này tạo điều kiện cho người thiết kế phần cứng sáng tạo thêm tính năng và cho phép công ty vận hành mạng mua các thiết bị từ nhiều hãng khác nhau.

 Cho phép gửi và nh n nh ng m u tin nhậ ữ ẫ ắn văn bản b ng ký t ằ ựdài đến

 Cho phép chuyển giao và nh n dậ ữ liệu, Fax giữa các mạng GSM v i tớ ốc độ lên tới 9.600kps

Công nghệ GSM không chỉ cho phép các thuê bao trong cùng mạng và lãnh thổ quốc gia kết nối với nhau, mà còn hỗ trợ chuyển giao giữa các mạng GSM toàn cầu Điều này có nghĩa là thuê bao có thể mang thiết bị di động đến bất kỳ đâu, với các mạng tự động cập nhật vị trí của thuê bao Nhờ đó, người dùng có thể gọi điện, nhắn tin mà không cần biết thuê bao liên lạc đang ở đâu, nhờ vào tính năng roaming.

Mã hóa âm thanh GSM sử dụng hai chế độ nén tín hiệu, bao gồm haft rate (6kbps) và full rate (13kbps), cho phép nén âm thanh 3.1kHz hiệu quả.

Giải quyết sự ạ h n chế vềdung lượng nhờviệc kỹthuật sử ụ d ng t n sầ ố ố t t hơn và kỹ thuật chia ô nhỏ, do vậy số thuê bao phục vụ sẽtăng lên

Thẻ SIM (Subscriber Identity Module) là một phần không thể thiếu trong việc sử dụng dịch vụ GSM, cho phép người dùng đăng ký và xác thực thông tin thuê bao Để bảo vệ quyền sử dụng, thẻ SIM sử dụng mã PIN (Personal Identity Number), giúp đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

1.1.3 Cấu trúc hệ thống mạng GSM

Hình 1.2 Cấu trúc mạng GSM

Cấu trúc c a mủ ạng GSM có thểđược chia thành ba phần:

Trạm di động (Mobile Station) đư c ngượ ời thuê bao mang theo bao gồm điện thoại di động và một thẻ thông minh xác thực thuê bao (SIM)

Hệ ống trạm gốc (Base Station Subsystem) quản lý kết nối vô tuyến với trạm di động, bao gồm hai phần chính: Trạm thu phát gốc (BTS) và Trạm điều khiển gốc (BSC) Hai phần này giao tiếp với nhau qua giao diện Abis, cho phép các thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau có thể kết nối lẫn nhau.

• Chức năng của BSC: điều khi n m t s tr m BTS x ể ộ ố ạ ửlý các bản tin báo hi u - Kh i t o kệ ở ạ ết nối - Điều khi n chuy n giao: Intra & Inter BTS HO - ể ể

K t nế ối đến các MSC, BTS và OMC

• Chức năng của BTS: Thu phát vô tuyến - Ánh x kênh logic vào kênh v t ạ ậ lý - Mã hóa và giải mã - M t mã / gi i mậ ả ật mã - Điều ch ế/ giải điều ch ế

T ổ ng quan v ề tin nh ắ n SMS

Mạch dịch vụ di động (MSC) là thành phần quan trọng trong việc thực hiện chuyển mạch cuộc gọi giữa các thuê bao di động và giữa các thuê bao di động với mạng cố định MSC cũng đảm nhiệm các chức năng quản lý di động Trung tâm vận hành bảo dưỡng (OMC) có nhiệm vụ đảm bảo vận hành và thiết lập mạng Trạm di động và hệ thống trạm gốc giao tiếp qua giao diện Um, còn gọi là giao diện không gian, trong khi hệ thống trạm gốc kết nối với MSC thông qua giao diện A.

1.2 Tổng quan v tin nhề ắn SMS

1.2.1 Lịch sử tin nhắn SMS

SMS, hay dịch vụ tin nhắn ngắn, là công nghệ cho phép gửi và nhận tin nhắn giữa các điện thoại di động Xuất hiện lần đầu tiên ở châu Âu vào năm 1992, SMS đã được tích hợp vào công nghệ GSM từ những ngày đầu Sau đó, nó cũng được áp dụng cho các công nghệ không dây khác như CDMA và TDMA Các tiêu chuẩn GSM và SMS ban đầu được phát triển bởi Viện Tiêu Chuẩn Viễn thông Châu Âu, và hiện nay, GPP (Third Generation Partnership Project) chịu trách nhiệm phát triển và duy trì các tiêu chuẩn này.

Theo đề nghị của tên "Dịch vụ tin nhắn ngắn", các dữ liệu có thể được truyền tải bởi một tin nhắn SMS là rất hạn chế Một tin nhắn SMS có thể chứa tối đa 140 ký tự, tương đương với 1120 bit dữ liệu, do đó, một tin nhắn SMS có thể chứa đến một lượng thông tin nhất định.

• 160 ký tự ế n u 7 bit mã hóa ký t ự được s d ng (7 bit ký t mã hóa thích ử ụ ự hợp cho vi c mã hóa các ký tệ ựLatin như bảng chữ cái tiếng Anh)

Trong tin nhắn văn bản SMS, việc sử dụng mã hóa ký tự 16 bit Unicode (UCS2) là cần thiết khi chứa các ký tự phi Latinh, chẳng hạn như ký tự Trung Quốc Điều này cho phép tối đa 70 ký tự được gửi trong mỗi tin nhắn.

Tin nhắn văn bản SMS hỗ trợ nhiều ngôn ngữ quốc tế thông qua Unicode, bao gồm các ngôn ngữ như Ả Rập, Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc Ngoài việc gửi văn bản, SMS còn cho phép truyền tải nhạc chuông, hình ảnh, logo mạng, hình nền, hình động và thẻ kinh doanh (như vCards) đến điện thoại di động.

Một lợi thế lớn của tin nhắn SMS là nó được hỗ trợ trên 100% điện thoại di động GSM Hầu hết các thuê bao đều có kế hoạch cung cấp dịch vụ tin nhắn SMS với chi phí thấp từ các nhà mạng Khác với SMS, các công nghệ di động như WAP và Java không tương thích với nhiều mẫu điện thoại cũ.

1.2.2 Một số thành phần mạng GSM liên quan đến SMS

Các thành phần trong mạng GSM có chức năng liên quan đến SMS bao gồm:

Here is a rewritten paragraph that contains the meaning of the original text, complying with SEO rules:"SME (Short Messaging Entities) là một thành phần quan trọng trong hệ thống thông tin di động, cho phép nhận và xử lý các thông điệp SME có thể được đặt tại các vị trí khác nhau trong mạng, bao gồm trạm di động, trung tâm dịch vụ và các địa điểm cố định khác, giúp đảm bảo khả năng truyền tải thông tin hiệu quả và ổn định."

SMSC (Trung tâm Dịch vụ Tin nhắn Ngắn) là thành phần quan trọng trong việc lưu trữ và chuyển tiếp các tin nhắn ngắn giữa người dùng và trạm di động Nó đảm bảo việc phân phối tin nhắn trong mạng, cho phép người dùng gửi và nhận tin nhắn bất kỳ lúc nào Tin nhắn sẽ được lưu trữ tại SMSC cho đến khi người nhận sẵn sàng tiếp nhận.

SMS Gateway có vai trò kết nối và duy trì liên lạc với trung tâm dịch vụ nhắn tin SMSC, sử dụng giao thức SMPP, với các phiên bản phổ biến hiện nay là SMPP v3.3 và v3.4 Kết nối này được khởi tạo một lần và duy trì liên tục trong suốt quá trình hoạt động Trong trường hợp có sự cố mạng dẫn đến kết nối bị gián đoạn, SMS Gateway sẽ kiểm tra đường truyền liên tục và ngay lập tức kết nối lại với SMSC ngay sau khi sự cố được khắc phục.

Hình 1.3 SMS Gateway v i chớ ức năng chuyển tiếp

SMS Gateway không chỉ có khả năng gửi tin nhắn mà còn cung cấp chức năng lưu trữ và gửi lại tin nhắn, đảm bảo an toàn cho dữ liệu và phục vụ cho các mục đích thống kê Trong trường hợp xảy ra sự cố, hệ thống cho phép lưu trữ các tin nhắn và gửi đi khi đã sẵn sàng Tất cả tin nhắn gửi qua SMS Gateway được lưu trữ vào cơ sở dữ liệu tập trung, kèm theo các công cụ để người quản trị theo dõi và giám sát lưu lượng tin nhắn.

HLR (Home Location Register): Là một cơ sở ữ ệu dùng để d li lưu trữ và qu n lí ả các thông tin thường xuyên v ềthuê bao Nó được truy v n b i SMSC ấ ở

MSC (Trung tâm Chuyển mạch Di động) là một thành phần quan trọng trong hệ thống viễn thông, có chức năng điều khiển và quản lý các cuộc gọi giữa các mạng di động và các hệ thống dữ liệu khác Nó đảm bảo việc chuyển mạch hiệu quả, giúp duy trì kết nối liên lạc ổn định và chất lượng dịch vụ cao cho người dùng.

VLR (Visitor Location Register): Là một cơ sở ữ ệ d li u chứa đựng các thông tin tạm thời về thuê bao

Hệ thống Trạm Gốc (BSS) thực hiện tất cả các chức năng liên quan đến sóng vô tuyến, bao gồm các trạm điều khiển (BSC) và trạm thu phát sóng (BTS) Chức năng chính của BSS là truyền tải âm thanh và dữ liệu giữa các mạng di động.

MS (Mobile Station) là thiết bị không dây có khả năng gửi và nhận tin nhắn SMS cũng như thực hiện các cuộc gọi Thông thường, các thiết bị này là điện thoại di động kỹ thuật số, nhưng gần đây, SMS đã được mở rộng sử dụng trên các thiết bị khác như PDA, máy tính xách tay và modem GSM.

1.2.3 Tin nhắn SMS chuỗi/Tin nhắn SMS dài

Một hạn chế của công nghệ tin nhắn SMS là số lượng dữ liệu mà một tin nhắn có thể mang theo rất hạn chế Để khắc phục nhược điểm này, một phương pháp mở rộng được gọi là nối tin nhắn SMS (hay còn gọi là tin nhắn dài SMS) đã được phát triển Một tin nhắn văn bản SMS có thể chứa hơn 160 ký tự tiếng Anh Nguyên tắc của việc nối SMS hoạt động như sau: điện thoại di động của người gửi sẽ chia một tin nhắn dài thành những phần nhỏ hơn và gửi các phần này đi Khi các tin nhắn SMS đến đích của người nhận, điện thoại của họ sẽ kết hợp chúng lại thành một tin nhắn dài như ban đầu.

Hạn chế ủa tin nhắ c n SMS dài là nó được ít hỗ rtrợ ộng rãi hơn so với các tin nhắn SMS trên các thiết bị không dây wireless

1.2.4 Ưu điểm và một số ứng dụng của tin nhắn SMS

SMS đã trở thành một thành công toàn cầu với số lượng tin nhắn trao đổi hàng ngày rất lớn Tin nhắn SMS hiện nay là một trong những nguồn thu quan trọng của các hãng hàng không Một số lý do khiến tin nhắn SMS trở nên phổ biến trên toàn thế giới bao gồm tính tiện lợi, khả năng tiếp cận rộng rãi và chi phí thấp.

Tin nh n SMS có thắ ểđược gửi và đọc bấ ứt c lúc nào

M ạ ng GPRS

GPRS (General Packet Radio Service) là một công nghệ tiên tiến cung cấp dịch vụ dữ liệu qua mạng GSM, cho phép triển khai và cung cấp internet không dây cho một lượng lớn người dùng dịch vụ viễn thông di động Công nghệ này hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu từ 56 đến 114 kbps, mang lại trải nghiệm kết nối nhanh chóng và hiệu quả cho người sử dụng.

GPRS là công nghệ cho phép truy cập các dịch vụ như WAP, SMS, MMS và các dịch vụ Internet như email và World Wide Web Dữ liệu trên GPRS thường được tính theo megabyte, trong khi dữ liệu qua chuyển mạch truyền thống được tính theo phút kết nối GPRS cung cấp dịch vụ chuyển mạch gói, cho phép người dùng kiểm soát dung lượng sử dụng và đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trong suốt quá trình kết nối.

Hệ thống di động 2G kết hợp với GPRS thường được gọi là "2.5G", đại diện cho công nghệ trung gian giữa 2G và 3G GPRS cung cấp tốc độ truyền tải dữ liệu vừa phải bằng cách sử dụng các kênh đa truy cập theo phân chia thời gian (TDMA) còn trống, ví dụ như hệ thống GSM Mặc dù có ý định mở rộng GPRS để bao trùm các tiêu chuẩn khác, nhưng hiện tại các mạng này đang được chuyển đổi để sử dụng chuẩn GSM, khiến GSM trở thành mạng duy nhất hỗ trợ GPRS GPRS được tích hợp vào GSM Release 97 và các phiên bản phát hành sau, ban đầu được tiêu chuẩn hóa bởi Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu (ETSI) và hiện nay thuộc Dự án Đối tác Thế hệ thứ ba (3GPP).

GPRS được phát triển trên nền tảng mạng GSM, với giải pháp của Ericsson nhằm tăng tốc độ triển khai GPRS mà vẫn giữ chi phí thấp Các chức năng của mạng GSM hiện tại đã được nâng cấp phần mềm, trong khi phần cứng của BSC (Base Station Center) cũng được cải thiện Hai nút mạng mới, SGSN (Serving GPRS Support Node) và GGSN (Gateway GPRS Support Node), đã được giới thiệu để bổ sung chức năng chuyển mạch gói, hỗ trợ cho chức năng chuyển mạch mạch của mạng.

Hình 1.4 Cấu trúc GPRS được phát triển dựa trên mạng GSM.

SGSN là thành phần quan trọng trong việc quản lý địa chỉ IP và thiết lập các kênh truyền logic cho việc truyền nhận gói IP trong mạng GPRS Nó hoạt động cùng với các đầu cuối GPRS để đảm bảo kết nối hiệu quả Trong khi đó, GGSN có nhiệm vụ kết nối các đầu cuối GPRS với các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) bên ngoài, hoặc kết nối giữa các mạng GPRS khác nhau, tạo ra sự liên thông cần thiết cho việc truy cập Internet.

Các SGSN và GGSN liên kết với nhau và tạo thành một mạng IP xương s ng làm n n tố ề ảng cho dịch v ụGPRS.

Hình 1.5 Các l p protocol cớ ủa GPRS được tham chi u triên mô hình OSI.ế

SGSN và GGSN là hai thành phần chính trong mạng chuyển mạch gói GPRS, hoạt động dựa trên đường truyền vô tuyến có sẵn Chúng sử dụng giao thức TCP/IP, tương thích với mạng Internet, nhằm cung cấp dịch vụ cho các thuê bao trong mạng một cách hiệu quả và linh hoạt hơn.

 Tốc độ d liữ ệu: GPRS tận dụng các khe thời gian 9.6 Kbps của mạng

GSM là công nghệ quan trọng trong việc triển khai dịch vụ, với ưu điểm vượt trội về tốc độ truyền dữ liệu so với các mạng truyền số liệu gói khác Tốc độ thực tế của dịch vụ GPRS phụ thuộc vào số khe thời gian được sử dụng.

 Phương thức tính cước: d a vào d li u truy n nh n, không d a vào th i ự ữ ệ ề ậ ự ờ gian k t n i ế ố

1.3.3 Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu qua mạng GPRS

GPRS cho phép kết nối linh hoạt với các hệ thống mạng bên ngoài thông qua GGSN, thiết lập đường truyền từ đầu cuối thuê bao GSM đến đầu cuối của các hệ thống mạng khác Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế hệ thống thu thập dữ liệu hiệu quả và đa dạng.

Trong các ứng dụng thông thường, việc phân tích và lưu trữ dữ liệu thu thập từ các đầu cuối mạng GPRS thường được thực hiện bởi máy tính Để đảm bảo hiệu quả, cần thiết phải thiết lập một liên kết giữa đầu cuối mạng GPRS và máy tính Với hệ thống cơ sở hạ tầng rộng khắp và khả năng truyền nhận dữ liệu nhanh chóng, phương án tối ưu là kết nối thông qua Internet, giúp đảm bảo tính đáng tin cậy trong quá trình vận hành.

Mô hình k t nế ối được mô t trong hình sau: ả

Hình 1.6 minh họa liên kết giữa đầu cuối mạng GPRS và đầu cuối mạng Internet Đầu cuối GPRS truyền dữ liệu đến máy tính thông qua một chuỗi kết nối, bao gồm: đầu cuối GPRS > BTS > SGSN > mạng xương sống GPRS > GGSN > ISP > Router > mạng Local Area Network, cuối cùng là đến máy tính.

Dữ liệu được truyền tải giữa đầu cuối thuê bao GPRS và máy tính thông qua các gói IP, dựa trên các giao thức TCP/UDP Tùy thuộc vào khả năng hỗ trợ của đầu cuối thuê bao GPRS, có thể sử dụng các giao thức để phục vụ cho các lớp ứng dụng cao hơn.

Với các mô hình đơn giản, nhu cầu về ử x lý dữ ệ li u không cao, có thể ự l a ch n cácọ phương án đơn giản hơn như:

• S d ng dử ụ ịch vụ SMS: không c n thông qua GPRS ầ

Truyền nhận dữ liệu giữa các đầu cuối GPRS là phương án khả thi, nhưng tốc độ truyền dữ liệu lại khá thấp và có thể làm tăng chi phí dịch vụ.

Với đầu cuối mạng GPRS, nhiều sản phẩm đáp ứng nhu cầu của hệ thống, nổi bật là các modem GSM hỗ trợ GPRS Các thiết bị này được cung cấp bởi nhiều hãng như Sony Ericsson, Nokia, Wavecom, SIMCOM, và đặc biệt, sản phẩm của SIMCOM như SIM 900 và SIM 508 được lựa chọn nhờ vào các tính năng ưu việt.

• H tr kh ỗ ợ ả năng truyền nh n d li u TCP/UDP ậ ữ ệ

• Thi t k ph n cế ế ầ ứng đơn giản

• Được điều khi n b ng t p lể ằ ậ ệnh AT, cho phép điều khi n d dàng ể ễ

Mô hình truyền nhận dữ liệu giữa các module qua mạng GPRS là một giải pháp mới trong ứng dụng GPRS So với mô hình kết nối giữa module và GPRS server, mô hình kết nối giữa các module SIM900 đơn giản hơn và có chi phí triển khai hệ thống thấp hơn Tuy nhiên, khả năng xử lý thông tin của hai mô hình này bị hạn chế do thiếu một server đầy đủ chức năng, dẫn đến thời gian truyền nhận dữ liệu cũng gặp nhiều hạn chế.

Mô hình truyền nhận dữ liệu giữa các module qua mạng GPRS rất phù hợp cho các ứng dụng quy mô nhỏ và yêu cầu xử lý thông tin đơn giản Hơn nữa, mô hình này có thể kết hợp cả hai cách sử dụng cho những yêu cầu đặc biệt của ứng dụng Ý tưởng kết hợp này tận dụng tính năng của module, cho phép nó vừa hoạt động như một server, vừa như một client.

1.3.4 Kết hợp hai phương thức truyền nhận dữ liệu bằng GPRS &SMS Ứng d ng GPRS trong truy n nh n d li u mang l i nhiụ ề ậ ữ ệ ạ ều ưu thế hơn so với SMS:

• Chi phí duy trì h th ng thệ ố ấp hơn rất nhi u l n so về ầ ới SMS.

• Tốc độ nhanh, dung lượng thông tin cho phép truy n t i l n ề ả ớ

• Ch ủ động được trạng thái đường truy n ề

• Tương thích với nhi u mô hình ng d ng, t ề ứ ụ ừ đơn giản đến ph c t p ứ ạ

GIỚ I THI Ệ U V SIM 900 VÀ T P L Ề Ậ Ệ NH AT

T ổ ng quan v ề SIM 900

SIM 900 là module GSM/GPRS nhỏ gọn của công ty SIMCom, thiết kế cho thị trường toàn cầu Nó hoạt động trên 4 băng tần GSM 850MHz, EGSM 900MHz, DCS 1800MHz và PCS 1900MHz, sử dụng chip xử lý đơn nhân ARM926EJ-S mạnh mẽ Với kích thước chỉ 24mm x 24mm x 3mm, SIM 900 phù hợp cho các ứng dụng M2M, điện thoại thông minh, PDA và các thiết bị di động khác.

Module SIM 900 được sử dụng trong dự án này để làm GSM modem, kết nối với sim điện thoại di động Nó cho phép giao tiếp với các thiết bị khác, phục vụ cho việc điều khiển và đóng ngắt thiết bị điện một cách hiệu quả.

Các thông sốcơ bản c a SIM 900 ủ được trình bày trong bảng 2.1 dưới đây: Đặc điểm Chức năng

Nguồn cung cấp Nguồn một chi u 3,4V ề – 4,5V

Mức tiêu thụ đi n năngệ Ở chế độ SLEEP là 1,5 mA (BS PA MFRMS = - -

5) Dài t n sầ ố hoạ ột đ ng 4 băng tần: 850 GSM, 900 EGSM, 1800 DCS,

1900 PCS Các SIM 900 có thể ự độ t ng tìm kiếm các băng t n, các băng t n cũng có th đưầ ầ ể ợc thi t ế lặp bằng l nh ATệ

D ễ tương thích với GSM Phase 2/2+

Truyền tải điện năng Class 4 (2W) cho EGSM900

Class 1 (1W) cho DCS1800 và PCS 1900

Kết nối GPRS GPRS multi slot class 10 (m- ặc định)

GPRS milti slot class 8 (tùy ch- ọn) GPRS trạm di động Class B Nhiệt độ Hoạ ộng bình thườt đ ng: -30°C đến 80°C

Hoạt động hạn chế: -40°C đến 30°C và

-80°C đến 85°C Nhiệt độ bảo qu n: -ả 45°C đến 90°C

D ữliệu GPRS GPRS downlink: tối đa 85,6 kps

GPRS uplink: tối đã 42,8 kps

Mã chương trình: CS-1, CS-2, CS 4 và CS-4 -Sim 900 hỗ trợ các giao thức PAP (Password Authentication Protocol) thư ng đườ ợc sử dụng cho các k t nế ối PPP

SIM 900 tích h p giao th c TCP/ TPợ ứ

H ỗ trợ chuyển mạch gói Broadcast Channel Control (PBCCH)

CSD truy n tề ỷ lệ: 2.4, 4.8, 9.6, 14.4 kbps Không có c u trúc bấ ổ sung các lệnh dịch vụ ữ d liệu (USSD) hỗ trợ

SMS MT, MO, CB, văn bản và chếđộ PDU

SMS lưu trữ: thẻ SIM

SIM giao diện H ỗtrợ thẻ SIM: 1.8V, 3V

Anten bên ngoài Thu sóng tốt

Cổng giao ti p Serial và giao tiế ếp

8 đường giao ti p trên Serial Portế Serial Port có thể được sử ụ d ng cho CSD FAX, dịch vụ GPRS và gửi lệnh AT để điều khiển module

Serial Port có thể s dử ụng chức năng ghép kênh Auttobauding hỗ ợ ố tr t c độ baud t ừ 1200 bps đến

Hai đường giao tiếp trên Serial Port là TXD và RXD

Debug Port chỉ được sử dụng để gỡ rối hoặc nâng cấp firmware

Qu n ả lý danh bạ H trỗ ợ các danh bạ điện thoại các loại” SM, FD,

B ộcông c ng dụ ứ ụng SIM H ỗtrợ SAT l p 3, GSM Release99 11, 14ớ Đồng h thồ ời gian thực Có sẵn

Chức năng h n giơẹ Lập trình thông qua l nh ATệ Đặc điểm v t lý ậ Kích thước: 24 mm x 24 mm x 3 mm

B ng 2.1 Các thông s ả ố cơ bản của SIM 900 2.1.2 Sơ đồ chân của SIM 900

SIM 900 có 68 chân, được bố trí đều tại 4 cạnh c a sim V trí t ng chân ủ ị ừ được thể hiện như trong hình 2.2

Hình 2.2: Sơ đồ chân SIM 900

Chức năng cử ừa t ng chân

PWRKEY được sử dụng để khởi động hoặc tắt nguồn hệ thống Người dùng điều khiển PWRKEY ở mức điện áp thấp trong một khoảng thời gian ngắn, vì hệ thống cần thời gian để kích hoạt SIM 900 hoạt động.

2 PWRKEY_OUT O Kết nối PWRKEY và PWRKEY_OUT trong một thời gian ngắ sau đó thoát ra thì cũng có thển khở ội đ ng hoặ ắc t t các module

3 DTR I Thi t b d liế ị ữ ệu đầu cu i ố

5 DCD O Phát hi u d li u mang theo ệ ữ ệ

6 DSR O D liữ ệu cài đặt sẵn

Xác định và không xác định t n s âm thanh ầ ố đầu vào

21 SPK_P O Xác định và không xác định t n s âm thanh ầ ố đầu ra

25 ADC I Chuyển đổi tương tự sang s ố

Ngõ vào VRTC I/O cho RTC rất quan trọng, đặc biệt khi hệ thống không có nguồn cung cấp chính Khi nguồn chính đã được cấp, ngõ vào nguồn dự trữ sẽ hoạt động khi mức dự trữ xuống thấp, đảm bảo hệ thống luôn hoạt động ổn định.

27 DBG_TXD O G l i và nâng c p ﬁrmware ỡ ỗ ấ

30 SIM_VDD O C p ngu n cho SIMCARD ấ ồ

31 SIM_DATA I/O D liữ ệu đầu ra của SIM

33 SIM_RTS O Reset lại SIM

37 SDA I/O Đường truy n d li u Iề ữ ệ 2 C

GPIO1/KBR4 0 Kh i bàn phím ố

GPIO6/KBC4 Giao di n bàn phím ệ

52 NETLIGHT O Trạng thái mạng Chân này được n i v i m t ố ớ ộ

LED, khi bắt được tần số mạng của sim lắp vào, LED này s luôn luôn nhẽ ấp nháy

55 VBAT I 3 chân VBAT được dành riêng để ế ối điệ k t n n áp cung c p cho SIM 900ấ hoạ ột đ ng Nguồn điện áp của SIM 900 hoạt động là VBAT = 3.4V 4.5V

Nó phải có khả năng cung cấp đủ dòng điện trong tăng mạch khi SIM 900 bắt đầu hoạt động Dòng điện cung cấp I thư ng tăng lên đờ ến 2A

Hiệu điện thế chuẩn: Vchuẩn = 4.0V

Hiệu điện thế lớn nhất: Vmax = 4.5V

Hiệu điện th ếnhỏnhất: Vmin = 3.4V

60 RF_ANT O Anten thu sóng

66 STATUS O Hiển thị ạ tr ng thái làm việc của SIM bằng đèn

LED Khi có ngu n cung c p cho SIM 900 hoồ ấ ạt động, LED này s sáng ẽ

B ng 2.2 Chả ức năng từng chân của SIM 900

2.1.3 Các ch ế độhoạt động của SIM 900

SIM 900 hoạt động với ba chế độ khác nhau, mỗi chế độ có mức tiêu thụ năng lượng và hiệu suất hoạt động riêng Chi tiết về các chế độ này được trình bày rõ ràng trong bảng 2.3.

SIM 900 sẽ tự động chuyển sang chế độ SLEEP khi DTR được thiết lập ở mức cao và không có ngắt ở phần cổng Trong trường hợp này, dòng tiêu thụ của module SIM 900 sẽ giảm tối thiểu chỉ còn 1.5mA.

Trong chế độ SLEEP, các mô-đun vẫn có th ể nhận được tin nh n SMS t h th ng bình ắ ừ ệ ố thường

GSM IDLE Phần mềm được kích hoạt để hoạt động SIM

900 đã đăng nhập vào hệ thống mạng GSM, và sẵn sàng để ử g i và nhận tin nh n, cuắ ộc g i ọ

GSM TALK kết nối SIM 900 với các thiết bị hỗ trợ GPRS, giúp thực hiện giao tiếp hiệu quả Trong trường hợp này, công suất tiêu thụ phụ thuộc vào các thiết lập mạng như DTX bật/tắt, FR/EFR/HR và anten.

SIM 900 đã sẵn sàng cho kết nối GPRS, nhưng không có dữ liệu đang gửi hoặc không nhận được Trong tình huống này, mức tiêu thụ điện năng phụ thuộc vào các thiết lập mạng và cấu hình GPRS.

Dữ liệu GPRS được truy cập thông qua các giao thức như PPP, TCP hoặc UDP trong quá trình hoạt động Công suất tiêu thụ của hệ thống phụ thuộc vào các thiết lập mạng, bao gồm điều khiển chế độ công suất, tốc độ uplink và downlink, cũng như cấu hình GPRS.

SIM 900 có thể tắt nguồn bằng cách gửi lệnh "AT+CPOWD=1" hoặc sử dụng chân PWRKEY Nguồn quản lý ASIC sẽ ngắt kết nối các nguồn cung cấp từ SIM 900, chỉ cung cấp năng lượng cho các RTC còn lại Phần mềm không hoạt động và không thể truy cập các cổng nối tiếp khác, nhưng điện áp hoạt động (kết nối với VBAT) vẫn còn.

Ngừng hoạt động nhưng không tắt nguồn cung c p ấ

Sử dụng lệnh "AT + CFUN" để thiết lập chế độ tiết kiệm cho SIM 900 mà không cần ngắt nguồn cung cấp năng lượng Trong trường hợp này, phần ăng ten có thể không hoạt động hoặc SIM card sẽ không thể truy cập được, thậm chí cả hai đều không hoạt động Nguồn tiêu thụ trong tình huống này rất thấp.

B ng 2.3 Các ch ả ế độhoạt động c a SIM 900 ủ

T ậ p lênh AT

2.2.1 Lý thuyết chung về ậ t p lệnh AT

Tập lệnh AT (Attention command) còn gọi là tập lệnh Hayes, được phát triển lúc đầu bởi Hayes Communications cho modem Hayes Smartmodem 300 vào năm

Tập lệnh Hayes, bắt đầu bằng “AT”, là một chuỗi ký tự được sử dụng phổ biến trong các modem hiện nay để thực hiện các thao tác như gọi, giữ và thay đổi tham số kết nối Hầu hết các thiết bị di động, bao gồm điện thoại di động và GSM modem, đều hỗ trợ tập lệnh này, cho phép gửi và nhận tin nhắn SMS cũng như điều khiển cuộc gọi Nhiều sinh viên tại các trường đại học trong và ngoài nước đã được giao đề tài nghiên cứu liên quan đến tập lệnh này.

AT được sử dụng để điều khiển các cuộc gọi và truyền tải dữ liệu dưới dạng âm thanh, hình ảnh giữa máy tính và điện thoại di động, cũng như giữa các điện thoại di động, nhằm nâng cao kỹ năng làm việc trong hệ thống mạng viễn thông Nhiều doanh nghiệp trong nước đã phát triển dịch vụ tin nhắn SMS với mục đích quảng cáo và chăm sóc khách hàng hiệu quả trong kinh doanh.

Một phương pháp hiệu quả để gửi lệnh AT đến modem GSM/GPRS là sử dụng một chương trình đầu cuối Chương trình này có chức năng gửi các ký tự đến modem và hiển thị phản hồi nhận được từ modem trên màn hình Một số chương trình phổ biến có thể sử dụng bao gồm Hyper Terminal và TeraTerm.

Here is the rewritten paragraph:Trong đồ án này, thiết bị cuối chính là khế ị điều khiển chính khi nối với PIC, thiết bị điều khiển này gửi các lệnh AT thực hiện các nhiệm vụ, chức năng khác nhau cho SIM 900 để thực hiện các lệnh.

Dư i đây là mớ ột vài chức năng mà lệnh tập l nh AT có thệ ể thực hiện với một GSM/GPRS modem hoặc máy điện thoại di động:

- Lấy các thông tin cơ bản về máy điện thoại di động ho c v GMS/GPRS ặ ề modem

- L ấy các thông tin cơ bản v ềthuê bao

- Lấy thông tin hiện tại vềtình trạng của máy điện thoại hoặc GSM/GPRS modem

- Thiết lập một kết nối dữ liệu hoặc cuộc gọi tới một modem khác (ATD, ATA)

Để quản lý tin nhắn SMS, bạn có thể sử dụng các lệnh AT như: gửi tin nhắn (AT+CMGS, AT+CMSS), đọc tin nhắn (AT+CMGR, AT+CMGL), ghi tin nhắn (AT+CMGW) và xóa tin nhắn (AT+CMGD) Ngoài ra, bạn cũng có thể cấu hình để nhận thông báo khi có tin nhắn mới (AT+CNMI).

Các nhà sản xuất điện thoại không luôn kế thừa đầy đủ các lệnh AT, tham số và giá trị trong sản phẩm của họ Hơn nữa, hoạt động của các lệnh AT kế thừa có thể khác với lệnh được định nghĩa trong tiêu chuẩn hiện hành Tổng quát, GSM/GPRS modem được thiết kế cho các ứng dụng không dây thường hỗ trợ lệnh AT tốt hơn so với các điện thoại di động.

Ngoài ra, một số lệnh AT yêu cầu sự hỗ trợ từ nhà mạng Ví dụ, việc gửi SMS qua GPRS có thể được kích hoạt trên một số điện thoại có hỗ trợ GPRS và GPRS modem bằng lệnh +CGSMS Tuy nhiên, nếu nhà mạng di động không hỗ trợ truyền tin nhắn qua SMS, tính năng này sẽ không thể thực hiện được.

2.2.2 Các lệnh AT căn bản và mở rộng

Có ba dạng lệnh AT: căn bản, m rở ộng và cú pháp tham số [13]

Lệnh căn ảb n là những lệnh không bắt đầu bằng dấu “+”, bao gồm các lệnh cơ bản như D (Dial), A (Answer), H (Hook control) và O (Quay lại tình trạng dữ liệu trực tuyến).

Những lệnh mở ộ r ng là những lệnh AT bắt đầu với dấu "+" Mọ ệi l nh GSM

AT đều là lệnh mở ộ r ng Ví dụ, +CMGS (G i tin nhử ắn SMS), +CMSS (Gửi tin nhắn

SMS t b ừ ộ nhớ), +CMGL (Liệt kê các tin nhắn SMS) và +CMGR (Đọc tin nhắn SMS) là những lệnh mở rộng

2.2.3 Cú pháp tổng quát của các lệnh AT mở rộng

Cú pháp tổng quát của các l nh AT mệ ở rộng khá rõ ràng Dưới đây là các quy tắc của các lệnh AT mở rộng:

Quy t c 1: Tắ ất cảcác lệnh phải bắt đầu với “AT” và k t thúc v i ký t v ế ớ ự ề đầu dòng (CR carriage return) -

Quy tắc 2 quy định rằng một dòng lệnh có thể chứa nhiều lệnh AT, nhưng chỉ lệnh đầu tiên phải bắt đầu bằng "AT" Các lệnh tiếp theo trong cùng một dòng cần được phân cách bằng dấu chấm phẩy ";".

Quy t c 3: Chuắ ỗi ký tựđư c đợ ể trong dấu nháy kép “”

Quy tắc 4: Thông tin phản hồi và mã kết quả (bao gồm mã kết quả cuối cùng và mã kết quả không mong muốn) luôn bắt đầu với một ký tự ở đầu dòng và một ký tự xuống dòng.

2.2.4 Mã kết quả của lệnh AT a Mã k t qu ế ả cu ố i cùng

Mã kết quả cuối cùng đánh dấu sự kết thúc của quá trình thực hiện lệnh cho một modem GSM Nó cho biết modem đã hoàn thành việc thực thi lệnh Hai mã thường được sử dụng là

OK và ERROR Mỗi m t lộ ệnh chỉ có một mã k t quế ả cuối cùng được tr vả ề

 Mã k ế t qu cu i cùng OK ả ố

Cho biết một lệnh AT nào đó đã được th c hi n thành công b i GSM ự ệ ở modem Luôn bắt đầu và k t thúc v i ký t v u dòng và xu ng dòng ế ớ ự ề đầ ố

 Mã k ế t qu cu i cùng ERROR ả ố

Mã lỗi này chỉ ra rằng đã xảy ra lỗi khi thực hiện một lệnh AT Sau khi sự cố xảy ra, modem GSM/GPRS sẽ không xử lý tiếp phần còn lại trong chuỗi lệnh Một số nguyên nhân gây ra lỗi bao gồm cú pháp lệnh sai, giá trị của một tham số không hợp lệ, tên lệnh bị gõ sai, hoặc modem GSM/GPRS không hỗ trợ lệnh đó Mã lỗi này cũng bắt đầu và kết thúc với ký tự đặc biệt ở đầu và cuối dòng.

 Mã k ế t qu cu i cùng +CMS ERROR ả ố

Here is a rewritten paragraph that contains the meaning of the original text, complying with SEO rules:"Mã lỗi này được trả về khi máy tính không thể thực hiện lệnh AT thao tác với SMS, nhằm xác định nguyên nhân gây ra lỗi Mã lỗi này được trả về cho người lập trình để kiểm tra và khắc phục lỗi Mã lỗi này cũng bắt đầu và kết thúc với một ký tự đặc biệt ở đầu dòng và cuối dòng, kèm theo một số nguyên thể hiện lỗi xác định Bảng 2.4 dưới đây trình bày một số mã lỗi +CMS và ý nghĩa của các lỗi đó."

300 Lỗi thiết bị di động Thư ng là máy điờ ện thoại hoặc GSM/GPRS modem

301 Dịch vụ SMS của thiết bịdi đ ng đã bộ ị chiếm dụng

302 Thao tác thực hiện b i lở ệnh AT không được cho phép

303 Thao tác thực hiện b i lở ệnh AT không được hỗ trợ

304 Một ho c nhiặ ều giá trịtham số ắ g n v i lớ ệnh AT không hợp lệ (V i chế độớ PDU)

305 Một ho c nhiặ ều giá trịtham số ắ g n v i lớ ệnh AT không hợp lệ (V i chế độớ văn bản)

ThẻSIM đòi hỏi phải nhập mã PIN

312 ThẻSIM đòi hỏi ph i nhả ập mã PH SIM PIN.-

316 ThẻSIM đòi hỏi ph i nhả ập mã PUK

320 Lỗi bộ nhớlưu tin nhắn

321 Chỉ ố tin nhắ s n/b nhớ gán cho lệnh AT không h p lộ ợ ệ

322 Bộ nh ớlưu tin nhắn đầy

330 Địa chỉ ủ c a trung tâm SMS (SMSC) không biết

340 Không cần thiêt phải g i tin nhử ắn phản hồi bởi lệnh AT+CNMA

500 Lỗi không xác định nguyên nhân

B ng 2.4 Bả ảng lỗi +CMS và ý nghĩa của các lỗi b Mã k ế t qu ả không đượ c yêu c u ầ

Các mã kết quả được gửi từ GSM/GPRS modem cung cấp thông tin về sự kiện xảy ra, chẳng hạn như việc sử dụng lệnh +CNMI (New Message Indication to TE) để yêu cầu modem gửi mã kết quả “+CMTI” tới máy tính mỗi khi nhận được tin nhắn SMS từ SMSC.

Dư i đây là mớ ột vài mã kết quả liên quan tới SMS:

CDS: được dùng để chuyển một tin nhắn SMS mới nhận thông báo tình trạng tới thiết bịđầu cu i ố

 CDSI: được dùng đểnhắc nhởthiết bị đầu cuối về một tin nhắn SMS mới thông báo tình trạng đã được nhận và vị trí trong bộ nh ớlưu nó

CMT: được dùng để chuyển một tin nhắn mới nhận vào thiết bịđầu cuối

CMTI: được dùng đểnhắc nhở thiết bị đầu cuối có tin nhắn m i nhớ ận và vị trí nó được lưu trong bộ nh ớ

2.2.5 Một số lệnh AT được dùng a M ộ t s ố thu t ng ữ s ử d ụ ng ậ

: Carriage return (Mã ASCII 0x0D)

: Line Feed (Mã ASCII 0 x0 A)

MT : Mobile Terminal - Thiết bị đầu cuối mạng (ở đây là module SIM900)

TE : Terminal Equipment - Thiết bịđầu cuối (vi điều khi n, máy tính) ể

GPRS: General Packet Radio Service - Dịch v gói vô tuyụ ến chung

TCP: Transmition Control Protocol – Giao thức điều khiển truy n về ận

IP: Internet Protocol – Giao thức dùng cho m ng Internet.ạ

ISP: Internet Service Provider – Nhà cung cấp dịch vụInternet

LAN: Local Area Network - Mạng cục bộ b Các l ệ nh x ử lý cu ộ c g ọ i:

Ví d : mu n quay s t i s n tho i 01266609025 thi ta gõ l nh ụ ố ố ớ ố điệ ạ ệ

 L nh nh c máy: ATA ệ ấ

Ví dụ: khi có số điện thoai nào đó gọi đến số điện thoại được gắn trên modem SIM 900, ta mu n nhố ất máy để ế ố k t n i thì gõ l nh: ATA

 L nh b ệ ỏcuộc gọi: ATH

Khi nhận cuộc gọi đến số điện thoại gắn trên modem SIM 900 mà không muốn nhấc máy, bạn có thể từ chối cuộc gọi bằng cách gõ lệnh ATH Đây là một trong những lệnh cơ bản liên quan đến GPRS.

 Các ch ế độ ho ạt độ ng

- Ch ngh (Sleep mode) ế độ ỉ

Tắt hết mọi chức năng liên quan đến truyền nhận sóng RF và các chức năng liên quan đến SIM MT không còn được kết n i v i ố ớ m ng ạ

(2) OK

Chuỗi thông báo kết quả thực thi lệnh thành công, thông thường là sau 3 giây k t lúc nh n l nh AT+CFUN=0 ể ừ ậ ệ

(3) Chuyển trạng thái chân DTR t m c 0 sang m c 1 ừ ứ ứ

Module hoạt động ởchế độ sleep mode

- Ch hoế độ ạt động bình thường m c 1 xu

(1) Đưa chân DRT chuyển từ ứ ống mức 0

Module thoát khỏi chế độ sleep

(2) AT+CFUN=1 Đưa module trở ề v ch hoế độ ạt động bình thường

(3) MT tr v ả ềchuỗi OK

(4) Module gửi tiếp chuỗi thông báo Call Ready

Thời gian kể ừ t lúc nhận lệnh AT+CFUN=1 đến lúc module g i v thông báo trên kho ng 10 giây ử ề ả

 Kh i t o c ở ạ ấ u hình m ặc đị nh cho modem

Reset modem, ki m tra modem dã hoể ạt động bình thường chưa Gửi nhi u l n cho chề ầ ắc ăn, cho đến khi nhận được chu i ỗ

ATZOK

(2) ATE0 T t ch echo l nh ắ ế độ ệ

(3) AT+CLIP=1 Định d ng chu i tr v khi nh n cu c g i ạ ỗ ả ề ậ ộ ọ

Thông thường, ch mở ế độ ặc định, khi có cu c gộ ọi đến, chu i ỗ tr v s ả ề ẽcó dạng: RING

Sau khi lệnh AT+CLIP=1 đã được thực thi, chu i trỗ ả ề v s có d ng: ẽ ạ

RING

+CLIP: "0929047589",129,"",,"",0

Chuỗi trả ề v có chứa thông tin về ố điệ s n thoại gọi đến Thông tin này cho phép xác định vi c có nên nh n cu c g i hay t ch i cu c ệ ậ ộ ọ ừ ố ộ g i ọ

Kết thúc các thao tác khởi tạo cho quá trình nhận cuộc gọi Các Bước khởi tạo tiếp theo liên quan đến các thao tác truyền nhận tin nh n ắ

(4) AT&W Lưu cấu hình cài đặt được thi t l p b i các l nh ế ậ ở ệ ATE0 và AT+CLIP vào b nh ộ ớ

(5) AT+CMGF=1 Thiết lập quá trình truyền nhận tin nhắn được th c hi n ch text (mự ệ ở ế độ ặc định là ch PDU) ở ế độ

Chu i tr v s ỗ ả ề ẽcó dạng: OK

(6) AT+CNMI=2,0,0,0,0 Thiết lập chế độ thông báo cho TE khi MT nhận được tin nh n m i ắ ớ

Chu i tr v s ỗ ả ề ẽcó dạng: OK

THIẾ T K H Ế Ệ TH Ố NG

Sơ đồ kh ố i c ủ a h ệ th ống điề u khi ể n

Sơ đồ khối hoạt động của hệ thống bao gồm các thành phần chính: khối SIM 900, khối xử lý vi xử lý, khối điều khiển thiết bị (output), khối nguồn, và khối tín hiệu vào (input).

Hình 3.1 Sơ đồ kh i c a h th ng ố ủ ệ ố

Khối module SIM 900 tích hợp SIM card cho phép nhận tín hiệu GPRS từ phần mềm điều khiển Sau khi tiếp nhận tín hiệu, module này sẽ gửi thông báo tới khối vi xử lý.

Khối vi xử lý sử dụng vi điều khiển STM32F103VBT6 để nhận dữ liệu từ Module SIM 900 Mỗi khi có tín hiệu mới được gửi đến SIM card trong Module SIM 900, STM32F103VBT6 sẽ xử lý tín hiệu này và thực hiện các lệnh điều khiển thiết bị tương ứng.

STM32F103VBT6 s ẽ điều khiển các chân ra tương ng, các đ u ra này đưứ ầ ợc nối trực tiếp với khối điều khi n thi t bể ế ị

Khối nguồn: cung c p toàn b ngu n cho h th ng ấ ộ ồ ệ ố

Khối tín hiệu vào (Input): Nhận tín hiệu vào vi điêu khiển và truyền d liệu ữ điều khiển t i SIM 900ớ

Khối điều khiển thi t bế ị (Output): Nhận tín hiệu điều khiển để ử x lý b t, tậ ắt các thiế ịt b

Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Sim card sẽ nhận được tín hiệu và SIM

STM32F103VBT6 có khả năng nhận tín hiệu và điều khiển các thiết bị hiệu quả Với khả năng xử lý tín hiệu mạnh mẽ, nó giúp tối ưu hóa quá trình giao tiếp và điều khiển trong các ứng dụng điện tử.

Khối công suất sẽ kiểm tra trạng thái thiết bị, sau đó gửi lệnh cho SIM 900 thực hiện việc gửi tín hiệu phản hồi đã được thực hiện thành công.

Thi ế t k ế ph ầ n c ứ ng

Trong phần này sẽ giới thi u tệ ừng phần của Module: Khối MODULE SIM

900, kh i vi x lý, khố ử ối điều khi n thiể ết b (output), khị ối nguồn, khối tín hi u vào ệ (input)

3.2.1 Module SIM 900 a Gi ớ i thi ệ u Module SIM 900

SIM 900 là thi t b có bán sế ị ẵn trên thịtrường, module SIM 900 bao gồm SIM

Module SIM 900 hoạt động với nguồn cung cấp 3.4V – 4.5V DC và điện năng tiêu thụ trong chế độ ngủ là 1.5mA Nó tương thích với GSM phase 2/2+ và tự động tìm băng tần phù hợp trong 4 băng tần GSM: 850MHz, EGSM 900MHz, DCS 1800MHz và PCS 1900MHz Tốc độ GPRS cho phép tải xuống dữ liệu đạt 85.6kpbs và tải lên dữ liệu 42.8kpbs Module hỗ trợ SMS với các chế độ MT, MO, CB, văn bản và PDU, cùng với khả năng lưu trữ trên thẻ SIM Đối với FAX, nó thuộc nhóm 3 Class 1, trong khi tính năng thoại hỗ trợ các codec như Half rate (HR), Full rate (FR) và Enhanced Full rate (EFR) với chế độ hands-free và giảm tiếng vọng Module cũng hỗ trợ giao tiếp qua chuẩn AT thông qua giao thức RS232 và tích hợp SIM socket, kết nối SMA edge PCB và đèn báo trạng thái.

Mạch nguồn là phần quan trọng cung cấp điện cho toàn bộ hệ thống, bao gồm vi điều khiển, module SIM 900 và các khối I/O Để đảm bảo hoạt động ổn định, cần thiết phải có một mạch nguồn với dòng điện đủ lớn và điện áp phù hợp cho từng khối Vi điều khiển sử dụng CPU ARM hoạt động ở mức điện áp 3.3V, trong khi module SIM 900 yêu cầu mức điện áp 3.8V.

Nguồn 3.3V được tạo ra nh IC ngu n LM1117MPờ ồ -3.3V đây là IC tích hợp sẵn, hoạt động với đi n áp đệ ầu vào 5V 15V s- ẽcho đi n áp đệ ầu ra ở ứ m c 3.3V, dòng tải tối đa lên tới 1.5A

Nguồn cấp cho khối SIM 900 sử dụng nguồn 3.8V nên ta sử dụng IC LM2596-ADJ IC này có khả năng hoạt động với điện áp đầu vào từ 7 đến 32V, tải dòng lên đến 3A và tần số đáp ứng 150KHz Điện áp đầu ra của LM2596-ADJ có thể điều chỉnh theo giá trị của điện trở R3 và R4 theo công thức đã định.

• Rơ le (Relay) là gì

Rơ le là thiết bị bảo vệ quan trọng trong hệ thống điện, có chức năng tự động ngắt các phần tử hư hỏng để bảo vệ hệ thống Ngoài ra, rơ le còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện, giúp đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.

• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 3.6 Cấu tạo Rơle: cu n dây và tiộ ếp điểm

Rơle cơ điện phổ biến nhất bao gồm một cuộn dây điện quấn quanh lõi sắt từ, với hai phần chính là Ách từ (Yoke) và Phần ứng (Armature) Phần ứng này được kết nối cơ học với một tiếp điểm động, tạo nên chức năng hoạt động của rơle.

Khi cuộn dây nhận điện, nó tạo ra từ trường xung quanh, và lõi giúp tập trung từ trường này Nam châm điện sẽ hút phần ứng động, cho phép mở hoặc đóng trực tiếp các tiếp điểm điện.

Khi rơle bị ngắt điện, từ trường sẽ biến mất, khiến phần ứng được hỗ trợ bởi lò xo phản hồi quay trở lại vị trí "bình thường".

Tiếp điểm rơle là những mảnh kim loại dẫn điện tiếp xúc để tạo ra mạch giống như công tắc Khi tiếp điểm mở, điện trở giữa chúng cao, không có dòng điện Ngược lại, khi tiếp điểm đóng, điện trở giảm xuống rất thấp.

Một rơle có khả năng chuyển mạch một hoặc nhiều cực, cho phép các tiếp điểm của nó được đóng hoặc mở khi cuộn dây nhận được điện năng.

Tiếp điểm thường mở (NO) hoạt động bằng cách kết nối mạch khi rơle được cấp điện và ngắt kết nối khi rơle mất điện Loại tiếp điểm này còn được gọi là tiếp điểm Kiểu A hoặc tiếp điểm “đóng”.

Tiếp điểm thường đóng (NC) ngắt kết nối mạch khi rơle được cấp điện và kết nối lại khi rơle ngắt điện Loại tiếp điểm này còn được biết đến với tên gọi là tiếp điểm Kiểu B hoặc tiếp điểm “ngắt”.

Tiếp điểm chuyển đổi (CO) hoặc hai tiếp điểm (DT) kiểm soát hai mạch, bao gồm một tiếp điểm thường mở và một tiếp điểm thường đóng với một cực chung Loại tiếp điểm này còn được biết đến là tiếp điểm Kiểu C.

“chuyển mạch” (“ngắt rồi đóng”) Nếu loại tiếp điểm này sử dụng chức năng ” đóng rồi ngắt ” thì được gọi là tiếp điểm Kiểu D contact. b Kh ối điề u khi n ể

Khối điều khiển thiết bị có chức năng điều khiển các thiết bị ngoại vi thông qua tiếp điểm thường đóng và thường mở Sử dụng các opto để kích transistor và relay, khối điều khiển này đảm bảo cách ly thiết bị, nâng cao khả năng ứng dụng Nó có thể điều khiển nhiều loại thiết bị khác nhau, bao gồm cả thiết bị sử dụng nguồn 220V xoay chiều.

Tín hi u i u khi n có th ệ đ ề ể ể đượ đưc a v o tà ừSIM qua tin nhắn SMS hoặc qua Internet bằng ph n m m i u khi n ầ ề đ ề ể

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý của khối điều khiển

Nguyên lý hoạt động của một kênh tiêu biểu trong khí là khi có tín hiệu đầu vào từ chân vi điều khiển ở mức cao 5V-12V, nó kích hoạt Anot LED của opto, làm cho LED opto sáng Khi đó, transistor quang của opto dẫn dòng 12V qua điện trở 10K, kích vào cực B của transistor C1815 Transistor C1815 dẫn, tiếp tục cung cấp nguồn 12V qua cuộn dây relay xuống mass Khi có điện qua cuộn dây relay, công tắc của relay sẽ bật, kết thúc quá trình điều khiển thiết bị.

3.2.4 Khối vi xử lý a Giới thiệu STM32F103VBT6

Hình 3.8 Sơ đồchân của STM32F103VBT6

STM32F103VBT6 là vi điều khi n thu c h ể ộ ọ STM32F103xx Được đóng gói theo chu n LQFP100, có 5 c ng I/O v i 80 chân ẩ ổ ớ

Tốc độ ối đa cho phép củ t a STM32F103VBT6 là 72MHz, với mức điện áp t ừ

2 – 3.6V Vi điều khiển được trang bị ộ b nhớ Flash 128Kbytes, bộ nh ớ SRAM 20Kbytes

M t s ộ ố tính năng của vi điều khi n STM32F103VBT6 ể

 H ọ vi điều khiển 32 bit, c u trúc RISC ấ

 B nh 128 Kbytes ﬂash, 20Kbytes SRAM ộ ớ

 H tr giao ti p ngo i vi: 2xSPI, 2xI2C, 3xUSART, 1xUSB, 1xCAN ỗ ợ ế ạ

 5 PORT I/O: PORTA (16 bits), PORTB (16 bits), PORTC (16 bits), PORTD (16 bits), PORTE (16 bits),

Th ử nghi ệ m h ệ th ố ng

4.1 Những kết qu ả đạt được:

Sau khi nhận đề tài đồ án, tôi đã tiến hành nghiên cứu lý thuyết và thiết kế hoàn chỉnh module GSM GPRS Các kết quả đạt được rất khả quan.

 Nắm đuợc quy trình phân tích yêu cầu, lựa chọn giải pháp thiết kếvà thiết kế h thệ ống đáp ứng nh ng yêu c u ra ữ ầ đề

 Củng cốcác ki n thế ức đã thu nh n đưậ ợc trong su t quá trình hố ọc tập và nghiên c ứu.

 Nghiên cứu được lý thuyết cơ bản c a mủ ạng di động 2G, 3G, tin nh n SMS ắ và tập lệnh AT để phục vụcho đồ án

 Nắm bắt được các lý thuyết điều khiển vi điều khiển ARM và SIM 900

Chương trình điều khiển từ xa bằng SMS và Internet đã được hoàn thiện cho STM32F103VBT6 Dự án bao gồm thiết kế và thi công sản phẩm ẩm g m với sự tích hợp của module GPRS và phần mềm điều khiển hiệu quả.

 Đã tiến hành th nghiử ệm chương trình điều khi n v i 8 thi t b n 220V, ể ớ ế ị điệ công suất 100W và đã đạt được những k t qu khá khế ả ả quan

4.2 Hướng phát triển đồ án:

Kết quả của dự án đã đáp ứng yêu cầu ban đầu, tuy nhiên, do vấn đề thời gian, phần mềm ứng dụng chưa được hoàn thiện Phần mềm sẽ được hoàn chỉnh khi tích hợp thêm phần quản lý cơ sở dữ liệu, cho phép quản lý thời gian tiết kiệm và từ đó đưa ra chi phí tiết kiệm cùng thống kê theo các thông số không gian tùy chọn.

Việc phát triển module GSM để điều khiển thiết bị từ xa mang lại ý nghĩa thực tiễn cao, đặc biệt trong bối cảnh sử dụng điện thoại di động ngày càng phổ biến Giải pháp này không chỉ dễ dàng triển khai mà còn phù hợp với nhiều đối tượng sử dụng khác nhau.

Here is the rewritten paragraph:"Bên cạnh việc sử dụng tin nhắn internet và điều khiển thiết bị như trong đồ án đã trình bày, chúng ta có thể kết hợp với các cảm biến báo khói, báo cháy, cảm biến khí ga để tăng cường khả năng giám sát và phát hiện sớm các vấn đề an toàn."

KẾ T LU N 60 Ậ 4.1 Nh ng kữ ế t qu ả đạ t đư ợ c

Hướ ng phát tri ển đồ án

Kết quả của dự án đã đáp ứng yêu cầu ban đầu, tuy nhiên, do vấn đề về thời gian, phần mềm ứng dụng chưa được hoàn thiện Phần mềm sẽ được hoàn chỉnh khi được tích hợp vào hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu, giúp quản lý thời gian tiết kiệm, từ đó đưa ra chi phí tiết kiệm và thống kê theo các tiêu chí không gian tùy chọn.

Việc phát triển module GSM để điều khiển thiết bị từ xa có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong bối cảnh sử dụng điện thoại di động ngày nay Công nghệ này không chỉ giúp đơn giản hóa việc điều khiển thiết bị mà còn phù hợp với nhu cầu của nhiều đối tượng người dùng.

Hệ thống có thể tích hợp với các cảm biến báo khói, báo cháy và cảm biến khí ga để gửi tin nhắn thông báo ngay khi xảy ra sự cố như cháy nổ hay đột nhập Điều này giúp người sử dụng có nhiều lựa chọn và linh hoạt hơn trong việc điều khiển thiết bị Đồng thời, hệ thống còn có thể kết nối với các hệ thống khác trong "tòa nhà thông minh" để bổ sung thêm tính năng cho ngôi nhà, không chỉ trong môi trường học đường mà còn trong sinh hoạt hàng ngày Ví dụ, khi phát hiện có đột nhập, hệ thống sẽ gửi thông báo và người sử dụng có thể tự do điều khiển theo ý muốn mà không cần tuân theo chương trình có sẵn Ngoài ra, việc tích hợp với các cảm biến cũng cho phép giám sát và điều khiển thiết bị như đèn, quạt, nồi cơm điện, từ đó tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu suất sử dụng.

[1] Nguy n Trung Chính, T p l nh AT c a Module Sim508 dùng cho SMS, 2009 ễ ậ ệ ủ

Phan Hiếu Nhân và Hà Thị Thu Hòa đã thực hiện đồ án tốt nghiệp tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh vào năm 2011, tập trung vào thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị từ xa bằng điện thoại di động thông qua SMS.

[4] Shanghai SIMCom wireless solutions Ltd Hardware Design , SIM 900_HD_V1.01

[5] Shanghai SIMCom wireless solutions Ltd, SIM 900 AT_Command Manual_V 1.03

[6] Shanghai SIMCom wireless solutions Ltd SIM 900_Serial Port_Application , Note_V 1.02

The article provides a list of valuable online resources for electronics and technology enthusiasts Key websites include AllDatasheet, DevelopersHome, Microchip, and Simcom, which offer extensive data sheets, SMS development tools, and microcontroller information Additionally, sites like DientuVietnam and 4Tech provide insights into the Vietnamese electronics market These platforms are essential for anyone seeking to enhance their knowledge and skills in electronics and related fields.

Code lập trình cho vi điều khi n ể

#include "GPRS.h" u8 data[1000]; u8 i = 0; u8 ﬂag_pwk = 0; u8 ﬂag_connect_server = 0;

/* Private function prototypes -*/ void RCC_Configuration(void); void GPIO_Configuration(void); void NVIC_Configuration(void); void USART_Configuration(void); void delay_ms(u16 time)

/*!< At this stage the microcontroller clock setting is already conﬁgured, this is done through SystemInit() function which is called from startup

ﬁle (startup_stm32f10x_xx.s) before to branch to application main

To reconﬁgure the default setting of SystemInit() function, refer to system_stm32f10x.c ﬁle

{ if ( flag_pwk == 0) SIM900_ON(); if (( flag_pwk == 1) & ( flag_connect_server == 0)) {

SIM900_OFF(); delay_ms(4000); connect_server();

* @brief Conﬁgures the diﬀerent system clocks

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |

RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC|

RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE |

RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

/* Conﬁgure the NVIC Preemption Priority Bits */

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

* @brief Conﬁgures the diﬀerent GPIO ports.

/* Conﬁgure USARTy Rx as input ﬂoating */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/* Conﬁgure USARTy Tx as alternate function push-pull */

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

/* Conﬁgure Output pin for nRF24L01 module */

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);

GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

/* USARTy and USARTz conﬁgured as follow:

- Hardware ﬂow control disabled (RTS and CTS signals)

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; /* Conﬁgure USART1 */

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

/* Enable USARTy Receive and Transmit interrupts */

USART_ITConﬁg(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);

* @brief Conﬁgures the nested vectored interrupt controller

* @brief Reports the name of the source file and the source line number

* where the assert_param error has occurred

* @param ﬁle: pointer to the source ﬁle name

*/ void assert_failed(uint8_t* ﬁle, uint32_t line)

/* User can add his own implementation to report the file name and line number, ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */

//////////////////////////////////////////////////////////////// void uart_puts(const char* s)

USART_SendData(USART1, *s); while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) =RESET)

/////////////////////////////////////////////////////////////// unsigned char check_Call_Ready(unsigned char *str, int index)

{ unsigned char ma[10]= "Call Ready"; int i; int j = 0; for(i = index - 9; i < index + 1 ; i++)

/////////////////////////////////////////////////////////////// unsigned char check_CONNECT_OK(unsigned char *str, int index)

{ unsigned char ma[10]= "CONNECT OK"; int i; int j = 0; for(i=index-9; i

Tiêu đề	Nghiên Cứu, Thiết Kế Và Chế Thử Hệ Thống Quản Lý Thiết Bị Điện Từ Xa Cho Các Phòng Học, Ứng Dụng Cho Các Trường Cao Đẳng Và Đại Học Trong Cả Nước
Tác giả	Đỗ Văn Phương
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Phan Kiên
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Kĩ thuật truyền thông
Thể loại	Luận Văn Thạc Sĩ Kĩ Thuật
Năm xuất bản	2014
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	91
Dung lượng	5,01 MB