Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghiệp điện tử viễn thông đã có những bước phát triển mạnh mẽ trong những năm vừa qua, đặc biệt là trong lĩnh vực vô tuyến và di động. Sự phát triển của các công nghệ mới kéo theo là rất nhiều dịch vụ tiện ích mới ra đời đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Điển hình là điện thoại di động một sản phẩm ứng dụng phổ biến của Viễn thông, sự ra đời của những thiết bị thông minh khác là một điều tất yếu, nhằm phục vụ cho cuộc sống hiện đại và phát triển của thời kỳ công nghệ số. Sự phát triển của các loại máy, các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà ở đã làm thay đổi cuộc sống và không gian sống. Các thiết bị ngày càng hiện đại, tiện lợi và thông minh hơn. Tuy nhiên đó chỉ là những thay đổi cục bộ trong từng thiết bị. Các thiết bị còn có thể trở nên “thông minh” một cách tổng thể nhờ những giải pháp ngôi nhà thông minh hiện cũng đang rất phát triển trên thị trường. Tất cả các hệ thống, thiết bị đều được tự động hoá, được lập trình và hoạt động theo những kịch bản tương ứng. Ngày nay, với công việc bộn bề, tấp nập và tình trạng an ninh kém ổn định dẫn đến những tình huống như quên khóa nhà, khóa cửa, thậm chí dù đã khóa cũng bị trộm phá hoại, đột nhập vào nhà. Đề phòng và xử lý các vụ trộm cắp, đặc biệt là khi vắng nhà, điện thoại di động sẽ trở thành một thiết bị tối ưu để kết hợp với các hệ thống cảnh báo, có thể thông báo một cách nhanh chóng đến người sử dụng để kịp thời nắm bắt tình hình và giải quyết từ xa (gọi điện nhờ trợ giúp từ hàng xóm, báo công an,.. mà không cần phải lập tức về nhà, đặc biệt là trong những trường hợp đang ở xa nhà : công tác, tham quan, nghỉ dưỡng, …). Để giải quyết bài toán này, chúng em đã chọn “Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM bằng dịch vụ tin nhắn SMS” để làm đồ án tốt nghiệp, và cũng là để ứng dụng vào thực tiễn những gì đã được học trong nhà trường. Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM bằng dịch vụ tin nhắn SMS, nhằm mục đích: Biết được khi nào có trộm đột nhập vào nhà Kích hoạt chuông cảnh báo chống trộm và gửi tin nhắn cảnh báo tới số điện thoại của người sử dụng Quản lý được tình trạng bật tắt các cảm biến từ xa thông qua tin nhắn SMS Chúng em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn Th.s Đặng Thị Hương Giang và thầy Nguyễn Đình Hồng đã có những định hướng và góp ý quý báu giúp em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với kết quả tốt nhất. Hà Nội, ngày 5 tháng 12 năm 2015 Các sinh viên thực hiện TÓM TẮT NỘI DUNG Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM bằng dịch vụ tin nhắn SMS bao gồm: hệ thống mạch cảm biến chống trộm và truyền, nhận dữ liệu qua mạng di động GSM bằng dịch vụ tin nhắn SMS. Hệ thống được chia làm 2 phần lớn: Phần 1: Mô tả, thiết kế Yêu cầu: Chức năng: + Thiết kế mạch nguyên lý và layout + Mạch chạy ổn định và liên tục trong thời gian dài + Thông báo các trạng thái lên màn hình LCD 16x2 Phi chức năng: + Giá thành thấp (Mạch làm bằng tay) + Dễ vận hành và lắp đặt + Độ bền cao Phần 2: Thi công. Nhằm thực hiện nội dung đã đặt ra, cuốn đồ án được chia ra làm 5 chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Thiết kế hệ thống Chương 4: Thi công mạch Chương 5: Kết quả thực nghiệm
LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghiệp điện tử - viễn thông có bước phát triển mạnh mẽ năm vừa qua, đặc biệt lĩnh vực vô tuyến di động Sự phát triển công nghệ kéo theo nhiều dịch vụ tiện ích đời đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Điển hình điện thoại di động - sản phẩm ứng dụng phổ biến Viễn thông, đời thiết bị thông minh khác điều tất yếu, nhằm phục vụ cho sống đại phát triển thời kỳ công nghệ số Sự phát triển loại máy, thiết bị sử dụng nhà làm thay đổi sống không gian sống Các thiết bị ngày đại, tiện lợi thông minh Tuy nhiên thay đổi cục thiết bị Các thiết bị trở nên “thông minh” cách tổng thể nhờ giải pháp nhà thông minh - phát triển thị trường Tất hệ thống, thiết bị tự động hoá, lập trình hoạt động theo kịch tương ứng Ngày nay, với công việc bộn bề, tấp nập tình trạng an ninh ổn định dẫn đến tình quên khóa nhà, khóa cửa, chí dù khóa bị trộm phá hoại, đột nhập vào nhà Đề phòng xử lý vụ trộm cắp, đặc biệt vắng nhà, điện thoại di động trở thành thiết bị tối ưu để kết hợp với hệ thống cảnh báo, thông báo cách nhanh chóng đến người sử dụng để kịp thời nắm bắt tình hình giải từ xa (gọi điện nhờ trợ giúp từ hàng xóm, báo công an, mà không cần phải nhà, đặc biệt trường hợp xa nhà : công tác, tham quan, nghỉ dưỡng, …) Để giải toán này, chúng em chọn “Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM dịch vụ tin nhắn SMS” để làm đồ án tốt nghiệp, để ứng dụng vào thực tiễn học nhà trường Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM dịch vụ tin nhắn SMS, nhằm mục đích: - Biết có trộm đột nhập vào nhà - Kích hoạt chuông cảnh báo chống trộm gửi tin nhắn cảnh báo tới số điện thoại người sử dụng - Quản lý tình trạng bật/ tắt cảm biến từ xa thông qua tin nhắn SMS Chúng em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn Th.s Đặng Thị Hương Giang thầy Nguyễn Đình Hồng có định hướng góp ý quý báu giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với kết tốt Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2015 Các sinh viên thực TÓM TẮT NỘI DUNG Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM dịch vụ tin nhắn SMS bao gồm: hệ thống mạch cảm biến chống trộm truyền, nhận liệu qua mạng di động GSM dịch vụ tin nhắn SMS Hệ thống chia làm phần lớn: Phần 1: Mô tả, thiết kế Yêu cầu: - Chức năng: + Thiết kế mạch nguyên lý layout + Mạch chạy ổn định liên tục thời gian dài + Thông báo trạng thái lên hình LCD 16x2 - Phi chức năng: + Giá thành thấp (Mạch làm tay) + Dễ vận hành lắp đặt + Độ bền cao Phần 2: Thi công Nhằm thực nội dung đặt ra, đồ án chia làm chương: - Chương 1: Tổng quan hệ thống - Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Chương 3: Thiết kế hệ thống - Chương 4: Thi công mạch - Chương 5: Kết thực nghiệm MỤC LỤC CÁC THUẬT NGỮ 3GPP: Third Generation Partner ship Project ATA: Attention Answer AT: Attention ATH: Attention Hool Control ATO: Attention return to Online data state AUC: Authentication center BIE: Base Station Interface Equipment BSC: Basic Station Controller BSS: Base Station Subsystem BTS: Base Transceiver Station CDMA: Code Division Multiple Acess CPU: Central Processing Unit EIR: Equipment Indent Register ETSI: European G-MSC: Gateway Mobile Station Center GPRS: General Packet Radio Services GSM: Global System for Mobile communication HLR: Home Location Register IMEI: International Mobile Equipment Identity LCD: Liquid Crystal Display ME: Mobile Equipment MS: Mobile Station MSC: Mobile Station Center MT: Mobile Terminal NSS: Network Switching Subsystem OSS: Operation Station Subsystem PIN: Personal Identity Number PSTN: Publish Mobile Equipment Identity SIM: Subcriber Identity Module SMS: Short Mesasge Services SMSC: Short Message Services Center TDMA: Time Division Multiple Acess TRAU: Transcoder and Rate Adapter Unit VLR: Visitor Location Register DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Chế độ lệnh AT Bảng 2.2: Lệnh thiết lập cài đặt cho tin nhắn SMS Bảng 3.1: Các tin giao tiếp hệ thống người sử dụng Bảng 3.2: Chức chân PIC16F877A Bảng 3.3: Bảng mô tả chân module SIM Bảng 3.4: Bảng mô tả chi tiết chân module Sim900A Bảng 3.5: Bảng mô tả vai trò chân hình LCD Bảng 3.6: Chức đường dẫn điều khiển LCD CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I Tầm quan trọng hệ thống Ngày nay, xã hội đại, khoa học kỹ thuật phát triển sống người đầy đủ tiện nghi việc ứng dụng tự động hóa rộng rãi Trong nhà thông minh, đồ dùng nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet gắn điều khiển điện tử kết nối với Internet điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa lập trình cho thiết bị nhà hoạt động theo lịch Thêm vào đó, đồ gia dụng hiểu ngôn ngữ có khả tương tác với Tạo thiết bị thông minh, giúp người kiểm soát thiết bị điện tử, đồng thời điều khiển chúng từ xa Trên mục tiêu cuối mà đồ án tốt nghiệp muốn hướng tới Đó thực kết phù hợp với yêu cầu thực tiễn II Mục đích nghiên cứu Đồ án nghiên cứu, khảo sát thực với mục đích áp dụng kiến thức học nhà trường để thiết kế, tạo hệ thống “Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM dịch vụ tin nhắn SMS” hoàn thiện Hệ thống tích hợp module nhận tin nhắn sử dụng mạng GSM, module xử lý liệu, module cảm biến, module điều khiển module hiển thị Qua xử lí, liệu gửi thiết bị đầu cuối (mobile) người sử dụng để báo tình trạng cảm biến báo động cho người sử dụng có trộm Hệ thống cảnh báo chống trộm qua điện thoại di động dùng tin nhắn SMS có chức sau: - Kích hoạt chuông báo động có trộm đột nhập gửi tin nhắn cảnh báo cho người sử dụng - Người sử dụng kiểm tra trạng thái hoạt động (bật/ tắt) cảm biến qua điện thoại, từ kết kiểm tra trạng thái, người dùng bật/ tắt cảm biến - Hệ thống sau nhận tin nhắn, xuất lệnh bật/ tắt cảm biến tương ứng tự động báo trạng thái cảm biến sau điều khiển III Phương pháp nghiên cứu Trong đề tài này, chúng em sử dụng phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp tham khảo tài liệu: cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí điện tử, viễn thông, truy cập từ mạng internet, từ đồ án khóa trước - Phương pháp quan sát: khảo sát số mạch điện từ mạng internet, khảo sát điện thoại di động để chọn lựa phương án thiết kế cho hệ thống - Phương pháp thực nghiệm: từ ý tưởng kiến thức chúng em, kết hợp hướng dẫn giáo viên, chúng em có nhiều thiết kế khác để từ chọn lọc hệ thống tối ưu 10 + Đường dẫn điều khiển E (Enable) kích hoạt không kích hoạt hiển thị Khi hiển thị kích hoạt, kiểm tra trạng thái hai đường dẫn điều khiển khác sau đánh giá đường dẫn từ đường dẫn liệu cho phù hợp Khi hiển thị không kích hoạt, trạng thái đường dẫn điều khiển khác bị bỏ qua đường dẫn liệu chuyển trạng thái + Đường dẫn R/W (đọc /ghi) báo hiệu cho biết liệu liệu ghi vào hiển thị hay cần đọc từ hiển thị + Cuối đường dẫn RS (lựa chọn ghi) cho thấy liệu truyền có liên quan đến lệnh dùng cho điều khiển hiển thị hay liên quan đến kí tự cần ghi vào hiển thị 3.4 Khối nguồn Sử dụng IC ổn áp 7805 IC có nhiệm vụ ổn định điện áp đầu dương 5V Hình 3.12: IC ổn áp LM7805 Một vài thông số + Điện áp đầu ra: 5V + Điện áp đầu vào: lên tới 35V + Số ổn áp: + Dòng điện đầu ra: 1.5A + Dải nhiệt hoạt động: 0oC - 125oC 3.5 Khối cảm biến 56 Hình 3.13: Các loại cảm biến - Cảm biến quang trở: Quang trở làm chất bán dẫn trở kháng cao, tiếp giáp Trong bóng tối, quang trở có điện trở đến vài MΩ Khi có ánh sáng, điện trở giảm xuống mức vài trăm Ω Hoạt động quang trở dựa hiệu ứng quang điện khối vật chất Quang trở phản ứng trễ điốt quang, cỡ 10 ms, nên tránh thay đổi nhanh nguồn sáng - Cảm biến chuyển động PIR: Nó chữ viết tắt Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích tia hồng ngoại Các nguồn nhiệt (với người vật nguồn thân nhiệt) phát tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, cho tiêu tụ cảm biến hồng ngoại gắn đầu dò, tạo điện áp khuếch đại với transistor FET Khi có vật nóng ngang qua, từ cảm biến cho xuất tín hiệu tín hiệu khuếch có biên độ đủ cao đưa vào mạch so áp để tác động vào thiết bị điều khiển hay báo động - Cảm biến thu - phát hồng ngoại: gồm led, led phát led thu; led phát hồng ngoại phát sóng ánh sáng có bước sóng hồng ngoại, tia hồng ngoại phát tần số định; led thu bình thường có nội trở lớn (khoảng vài trăm kΩ), led thu bị tia hồng ngoại chiếu vào nội trở giảm xuống (khoảng vài chục ôm) 3.6 Khối cảnh báo 57 Hình 3.14: Còi chíp báo động Sử dụng còi chip báo động để thực nhiệm vụ cảnh báo có cảm biến bị kích hoạt Một vài thông số: + Điện áp hoạt động: 3.5V – 5.5V + Dòng hoạt động: [...]... và số điện thoại này sẽ là số điện thoại duy nhất để có thể điều khiển hệ thống từ xa bằng tin nhắn SMS II Sơ đồ nguyên lý và chức năng các khối Chức năng các khối: - Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống - Khối Module SIM:Có chức năng gửi, nhận tin nhắn SMS cho việc quản lý các cảm biến và nhận các bản tin cảnh báo Khối này cần 1 thiết bị điện thoại di động và 1 Module Sim900A: + Thiết bị. .. yêu cầu điều khiển thiết bị, thì Module Sim900A sẽ nhận tin nhắn, xử lí trình và được nạp vào vi điều khiển - Khối xử lý trung tâm: Tiếp nhận và xử lý thông tin từ khối Module SIM; Tiếp nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến; Đưa ra tín hiệu điều khiển đóng mở các cảm biến và gửi tin nhắn phản hồi cho người sử dụng 31 - Khối hiển thị: Sử dụng một màn hình LCD 16x2 để hiển thị các thông tin và trạng... trạng thái báo hiệu: cảm biến tắt (led không sáng), cảm biến đang hoạt động và chưa bị kích hoạt (led sáng) và cảm biến đang hoạt động và đã bị kích hoạt (led nháy sáng) Các leds này sẽ giúp người sử dụng có thể giám sát được thông tin hệ thống một cách trực quan và nhanh chóng hơn - 1 loa cảnh báo: loa sẽ kêu để báo động, cảnh báo cho người sử dụng, hàng xóm xung quoanh cũng như đánh động cho kẻ trộm sợ;... EIR Quản lý thiết bị di động được thực hiện bởi bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến phần thiết bị di động ME của trạm di động MS EIR được nối với MSC thông qua đường báo hiệu để kiểm tra sự được phép của thiết bị bằng cách so sánh tham số nhận dạng thiết bị di động quốc tế IMEI (International 15 Mobile Equipment Identity) của thuê bao gửi tới khi thiết lập thông... quan đến HLR và một số thiết bị OSS riêng chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp người máy ở các trung tâm giao dịch với thuê bao Simcard cũng đóng vai trò như một bộ phận của hệ thống quản lý thuê bao - Quản lý thiết bị di động: Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực hiện EIR lưu giữ tất cả các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS EIR 18 được nối đến MSC qua. .. tiếp qua SMS, sử dụng module SIM900A, có nhiệm vụ liên lạc, trao đổi thông tin và điều khiển qua tin nhắn điện thoại SMS Ngoài việc sử dụng hệ thống phím 29 bấm trên bảng mạch hệ thống để giao tiếp với hệ thống, người sử dụng cũng có thể dùng tin nhắn để quản lý và điều khiển các cảm biến Người sử dụng cũng có thể kiểm tra tình trạng bật/ tắt của toàn bộ các cảm biến mà không cần trực tiếp nhìn vào... center/SMSC Một SMS Center (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt động liên quan tới SMS của một mạng wireless Khi một tin nhắn SMS được gửi đi từ một điện thoại di động thì trước tiên nó sẽ được gửi tới một trung tâm SMS Sau đó, trung tâm SMS này sẽ chuyển tin nhắn này tới đích (người nhận) Một tin nhắn SMS có thể phải đi qua nhiều hơn một thực thể mạng (netwok) (chẳng hạn như SMSC và SMS gateway)... hoặc những thiết bị viễn thông khác có hỗ trợ Wap có thể truy cập một cách có giới hạn vào các trang wed để xem thông tin về thị trường chứng khoán, xem tin tức, gửi và nhận email v.v… Mặc dù Wap sử dụng các công nghệ và khái niệm từ thế giới wed và Internet nhưng các thiết bị Wap không thể truy cập trực tiếp vào các nguồn tài nguyên wed trên Internet mà phải nhờ qua Wap gateway II Tổng quan về SMS 2.1... thông tin điều khiển tắt mở các cảm biến - Khối cảm biến: Có thể mắc tối đa 8 cảm biến, khối này có 3 cảm biến chính là cảm biến ánh sáng, cảm biến chuyển động PIR và cảm biến thu - phát tia hồng ngoại Nhiệm vụ là truyền tín hiệu cảnh báo về cho khối xử lý trung tâm khi bị kích hoạt - Khối cảnh báo: Sử dụng 1 loa công suất để báo động khi có cảm biến bị kích hoạt Khối này do vi xử lý điều khiển khi... Các lệnh thiết lập và cài đặt cho tin nhắn SMS Bảng 2.2: Lệnh thiết lập và cài đặt cho tin nhắn SMS AT+CMGD AT+CMGF AT+CMGL AT+CMGR AT+CMGS AT+CMGW AT+CMSS AT+CMGC AT+CNMI AT+CPMS AT+CRES AT+CSAS AT+CSCA AT+CSMP AT+CSMS Xóa tin nhắn sms Định dạng văn bản tin nhắn Danh sách tin nhắn đã lưu Lệnh đọc tin nhắn Lệnh gửi tin nhắn Lưu tin nhắn vào bộ nhớ Gửi tin nhắn đã lưu Gửi sms lệnh MT gửi thông báo khi ... module điều khiển module hiển thị Qua xử lí, liệu gửi thiết bị đầu cuối (mobile) người sử dụng để báo tình trạng cảm biến báo động cho người sử dụng có trộm Hệ thống cảnh báo chống trộm qua điện... dạng thiết bị EIR Quản lý thiết bị di động thực đăng ký nhận dạng thiết bị EIR EIR lưu giữ tất liệu liên quan đến phần thiết bị di động ME trạm di động MS EIR nối với MSC thông qua đường báo hiệu... NỘI DUNG Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM dịch vụ tin nhắn SMS bao gồm: hệ thống mạch cảm biến chống trộm truyền, nhận liệu qua mạng di động GSM dịch vụ tin nhắn SMS Hệ thống chia