Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia đình qua Ethernet và SMS

VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .3 CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Ý nghĩa đề tài 1.3 Giới hạn đề tài nghiên cứu 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 1.5 Kết nghiên cứu đề tài 1.6 SƠ ĐỒ TỔNG QUAN CỦA HỆ THỐNG CHƯƠNG 2: ETHERNET VÀ HỌ GIAO THỨC TCP/IP 12 2.1 Tổng quan Ethernet 12 2.1.1 Cấu trúc khung tin Ethernet 12 2.1.2 Cấu trúc địa Ethernet 12 2.1.3 Các loại khung Ethernet 13 2.1.3.1 Khung unicast 13 2.1.3.2 Khung broadcast 13 2.1.3.3 Khung multicast 14 2.1.4 Truy nhập bus sử dụng phương pháp CSMA/CD 14 Nguyên tắc làm việc phương pháp CSMA/CD: 14 2.2 Họ giao thức TCP/IP 15 2.2.1 Tầng Ứng Dụng (Application Layer) 15 2.2.2 Tầng Giao Vận (Transport Layer) 17 2.2.3 Tầng Internet (Internet Layer) 22 2.2.4 Lớp giao tiếp mạng 27 2.3 Microchip TCP/IP Stack 28 2.3.1 Cấu trúc Microchip TCP/IP Stack .28 2.3.2 Hoạt động TCP/IP Stack 29 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ TIN SMS, MODULE SIM900 VÀ ATCOMAND 31 3.1 Tổng quan tin nhắn SMS 31 3.2 Giới thiệu Module SIM900 31 3.2.1 Tổng quan Module SIM900 31 3.2.2 Khảo sát sơ đồ chân 32 3.2.3 Kết nối Module SIM900 vi điều khiển 32 3.3 Khảo sát tập lệnh AT 33 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 35 4.1 Phân tích yêu cầu điều khiển .35 4.2 Tổng quan chương trình 37 4.3 Thiết kế thi công Webserver 38 4.3.1 Thiết kế giao diện web 38 4.3.2 Giám sát Web 38 4.3.3 Điều khiển Web 41 4.3.4 Phương pháp truyền liệu 43 Sau hoàn tất thiết lập biến web,ta tiến hành tạo file ảnh web để lưu trữ vào ROM phần mềm MPFS2 TCP/IP Stack Microchip 45 4.4 Thiết kế thi công Module SIM900 47 4.4.1 Giải thuật nhận tin nhắn thực thi điều khiển: 47 4.4.2 Sơ đồ nguyên lý kết nối Module SIM900 50 4.5 Thiết kế phần cứng mạch 51 Chương 5: KẾT LUẬN 55 5.1 Kết luận 55 5.2 Hướng phát triển đề tài 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến, giới ngày thay đổi, văn minh đại Và khái niệm nhà thông minh đời Một nhà thông giải pháp điều khiển tích hợp cho hộ cao cấp, tích hợp thiết bị điện tử, nghe nhìn, truyền thông thành hệ thống hoàn chỉnh thống Nhận thức tầm thực tiễn nhà thông minh sở để chúng em chọn đề tài đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS” Trong suốt thời gian hoàn thành đồ án, chúng em tìm hiều vi điều khiển, chế độ truyền thông, cảm biến đo, cấu chấp hành, cách kết nối mạng Ethernet, điều khiển qua tin nhắn SMS, đồng thời tìm hiểu tiêu nhà thông minh Dưới hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy Vũ Vân Hà với cố gắng nỗ lực thành viên nhóm, chúng em hoàn thành đồ án thời hạn cho phép Tuy nhiên thời gian hạn chế, lượng kiến thức lớn nên chúng em tránh khỏi nhiều thiếu xót Vì chúng em mong nhận nhiều ý kiến đánh giá, góp ý thầy cô giáo bạn sinh viên để chúng em phát triển hoàn thiện thêm đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực Nguyễn Tất Nam Đào Cửu Long Mai Trung Chính VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề Ngày với phát triển mạnh mẽ ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử mà kỹ thuật tự động điều khiển đóng vai trò quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp thông tin Do sinh viên chuyên ngành Điều khiển tự động phải biết nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng Bên cạnh thúc đẩy phát triển kinh tế nước nhà Như biết, gần thiết bị tự động nhà máy, đời sống gia đình ngày hoạt động độc lập với nhau, thiết bị có quy trình sử dụng khác tuỳ thuộc vào thiết lập, cài đặt người sử dụng Chúng chưa có liên kết với mặt liệu Nhưng hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua mạng Ethernet tin nhắn SMS lại khác Ở đây, thiết bị điều khiển tự động kết nối với thành hệ thống hoàn chỉnh qua một thiết bị trung tâm giao tiếp với mặt liệu Điển hình hệ thống điều khiển thiết bị nhà từ xa thông qua mạng Ethernet tin nhắn SMS gồm có thiết bị đơn giản bóng đèn, quạt máy, lò sưởi đến thiết bị tinh vi, phức tạp tivi, máy giặt, hệ thống báo động … Nó hoạt động nhà thông minh Nghĩa tất thiết bị giao tiếp với mặt liệu thông qua đầu não trung tâm Đầu não trung tâm máy vi tính hoàn chỉnh xử lí lập trình sẵn tất chương trình điều khiển Bình thường, thiết bị nhà điều khiển từ xa thông qua mạng VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà Ethernet tin nhắn SMS chủ nhà Chẳng hạn việc tắt quạt, đèn điện … người chủ nhà quên chưa tắt trước khỏi nhà Hay với tin nhắn SMS, người chủ nhà bật máy điều hòa để làm mát phòng trước nhà khoảng thời gian định Bên cạnh gửi thông báo cho người điều khiển biết nhiệt độ phòng bao nhiêu, đồng thời phát tín hiệu cảnh báo nhiệt độ phòng vượt giới hạn cho phép Ngoài ra, hệ thống mang tính bảo mật Nghĩa có số điện thoại cài đặt trước biết mật điều khiển hệ thống Từ yêu cầu thực tế, đòi hỏi ngày cao sống, cộng với hợp tác, phát triển mạnh mẽ mạng di động nên chúng em chọn đề tài " Điều khiển thiết bị điện nhà thông qua mạng Ethernet tin nhắn SMS " để đáp ứng nhu cầu ngày cao người góp phần vào tiến bộ, văn minh, đại nước nhà Với đề tài nhóm đề tài thực việc điều khiển từ xa theo ba hướng hướng chính:  Điều khiển thiết bị qua Ethernet với giao thức TCP/IP Người dùng đăng nhập vào Website thực điều khiển thiết bị qua giao diện Web  Điều khiển thiết bị qua tin nhắn SMS từ số điện thoại cho phép Thiết bị nhận tin nhắn SMS theo cấu trúc cho trước Phân tích yêu cầu điều khiển thực điều khiển thiết bị  Đo thông báo nhiệt độ phòng, phát tín hiệu cảnh báo nhiệt độ phòng tăng cao vượt giới hạn cho phép VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà 1.2 Ý nghĩa đề tài Ngày với tiến khoa học kỹ thuật, thiết bị điện tử đời ngày nhiều chủng loại tính sử dụng Bên cạnh nhu cầu sử dụng thiết bị cách tự động ngày cao, người ngày muốn có nhiều thiết bị giải trí thiết bị sinh hoạt với kỹ thuật công nghệ ngày cao Có thể Việt nam chưa phát triển mạnh mẽ lĩnh giới, quốc gia thuộc Châu âu hay Mỹ mô hình nhà tự động điều khiển từ xa phát triển mạnh mẽ Từ nhu cầu thực tế đó, nhóm em muốn đưa phần kỹ thuật đại giới áp dụng vào điều kiện thực tế nước để tạo hệ thống điều khiển thiết bị nhà từ xa thông qua mạng Ethernet tin nhắn SMS nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao người Đề tài lấy sở mạng Ethernet tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị Việc sử dụng mạng Ethernet tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị có thuận lợi tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh động cao Ngoài ra, sản phẩm đề tài có tính mở, áp dụng cho nhiều đối tượng khác dân dụng công nghiệp 1.3 Giới hạn đề tài nghiên cứu Để thực thi hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua mạng Ethernet tin nhắn SMS áp dụng cho nhà hoàn chỉnh nói phức tạp tốn Để đáp ứng việc điều khiển toàn thiết bị đòi hỏi phải có lượng thời gian, kiến thức định Bên cạnh vấn đề tài Với lượng thời gian kiến thức có hạn, đề tài nhóm em thực thực thi phần hệ thống hoàn chỉnh Đó điều khiển đóng mở đèn, có chức báo động nhiệt độ phòng tăng cao nhiệt độ cho phép VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà Với trình bày trên, nhóm em tiến hành nghiên cứu, khảo sát thực dự kiến đạt mục tiêu đặt sau: - Thiết lập Website thực điều khiển thiết bị qua giao diện Web, sau thực lệnh điều khiển trạng thái thiết bị on/off thể giao diện Web - Điều khiển thiết bị nhà tin nhắn SMS Sau thực lệnh điều khiển xong, tự động gửi tin nhắn lại cho người dùng biết thực thành công - Gửi tin nhắn thông báo trạng thái thiết bị nhiệt độ phòng - Ngoài ra, hệ thống có chức tự động phát tín hiệu cảnh bảo qua chuông tin nhắn nhiệt độ phòng tăng cao vượt giới hạn cho phép 1.4 Mục tiêu nghiên cứu - Đồ án nghiên cứu thực với mục đích áp dụng kiến thức học nhà trường để thiết kế, tạo hệ thống điều khiển tự động từ xa qua mạng Ethernet tin nhắn SMS - Nghiên cứu tạo giao diện Websever để thực điều khiển qua mạng Ethernet với chuẩn giao tiếp TCP/IP - Tìm hiều hệ thống điện thoại di động GSM Nghiên cứu sử dụng module GSM/GPRS phổ biến Module nhóm thực nghiên cứu sử dụng module SIM900 hãng SIMCom - Nghiên cứu sử dụng chip vi điều khiển PIC Mircochip Chip mà nhóm tiến hành nghiên cứu sử dụng chip PIC18F8722 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà 1.5 Kết nghiên cứu đề tài Với mục tiêu kế hoạch đề ra, với nỗ lực nghiên cứu, tìm tòi thành viên nhóm thực đề tài, nhóm thực đạt kết định sau: Thiết kế thành công mạch điều khiển giao tiếp qua mạng Ethernet tin nhắn SMS với tính năng: + Giao tiếp thành công với mạng Ethernet qua chuẩn truyền thông TCP/IP, thực quan sát trạng thái lệnh điều khiển thiết bị qua giao diện Webserver + Giao tiếp thành công với module SIM900, nhận gửi tin nhắn thành công, thực điều khiển thiết bị qua tin nhắn SMS + Cảnh báo tới người dùng phát tín hiệu chuông nhiệt độ phòng tăng cao vượt giới hạn cho phép + Ngoài ra, mạch điều khiển thiết kế sẵn sàng cho việc tích hợp thêm ngoại vi tương lai VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà 1.6 SƠ ĐỒ TỔNG QUAN CỦA HỆ THỐNG  Sơ đồ tổng quan hệ thống: Hình 1.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống Dù xa nhà, người sử dụng dùng máy tính kết nối với mạng Internet thiết bị điện thoại, máy tính bảng có hỗ trợ tin nhắn SMS để gửi tín hiệu tới điều khiển tác động lên thiết bị điện gia đình Điều thuật tiện bạn thường xuyên phải khỏi nhà muốn cập nhật trạng thái điều khiển hoạt động thiết bị điện nhà VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà  Sơ đồ khối điều khiển: Hình 1.2 Sơ đồ khối điều khiển Chức khối:  Khối giao tiếp SMS: Gồm Module SIM900, có chức gửi nhận tin nhắn SMS cho việc điều khiển thiết bị Module SIM900 kết nối với vi điều khiển PIC18F8722, có nhiệm vụ nhận SMS gửi tới vi điều khiển gửi SMS tới người sử dụng có yêu cầu  Khối giao tiếp ETHERNET: Gồm ENC26JC0 kết nối với vi điều khiển PIC18F8722 truyền nhận tín hiệu qua giao thức SPI Khối có nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển qua 10 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà Khi thực truyền liệu, hàm HTTPExecuteGet() gọi Cũng giống việc gọi hàm biến động,hàm người dùng thực định nghĩa CustomHTTPApp.c 44 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà Kết thu với ví dụ trên: Hình 4.5 Kết truyền liệu Sau hoàn tất thiết lập biến web,ta tiến hành tạo file ảnh web để lưu trữ vào ROM phần mềm MPFS2 TCP/IP Stack Microchip - Phần mềm cung cấp Microchip, trang web gói lại thành định dạng lưu trữ nhớ chương trình flash nội nhớ Chương trình tìm biến động trang web tự động cập nhật biến file HTTPPrint.h - Nếu nhớ sử dụng, phần mềm MPFS2 tạo file BIN tải trực tiếp lên mạch Còn liệu lưu nhớ chương trình flash phần mềm MPFS2 tạo file đuôi c chèn vào project - Khi biến động thêm vào bỏ đi, phần mềm MPFS2 cập nhật cho file HTTPPrint.h Sau ta phải dịch lại project để đảm bảo biến thêm vào project 45 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà Hình 4.6 Phần mềm MPFS2 46 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà 4.4 Thiết kế thi công Module SIM900 Module SIM900 hoạt động điện thoại thông thường, có khả gửi nhận tin nhắn SMS Module SIM900 vi điều khiển giao tiếp qua truyền thông EUART Vi điều khiển gửi lệnh AT cho Module SIM900 thông qua truyền thông EUART với thông số thiết lập sau:  Baudrate: 9600pbs  Data bits:  Parity: None  Stop bits:  Flow control: None //**************Code tham khao****Focs=10Mhz********** TXSTA1=0X20; RCSTA1=0X90; SPBRG=15; //****************************************************** Người sử dụng gửi tin nhắn với cú pháp định trước, Module SIM900 nhận tin nhắn truyền cho vi điều khiển Vi điều khiển phân tích nội dung tin nhắn, sau đưa tín hiệu điều khiển để đóng mở thiết bị 47 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà 4.4.1 Giải thuật nhận tin nhắn thực thi điều khiển: Hình 4.7 Giải thuật nhận tin nhắn thực thi điều khiển 48 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà  Mô tả giả thuật: Bắt đầu, vi điều khiển trạng thái chờ tin nhắn Khi có tin nhắn tới Module SIM900, vi điều khiển lưu nội dung tin nhắn vào đệm Tiếp theo vi điều khiển kiểm tra số điện thoại gửi tin nhắn, số điện thoại sai lệnh xóa tin nhắn, khởi tạo lại đệm quay lại trạng thái chờ Nếu số điện thoại vi điều khiển tiếp tục kiểm tra mật cú pháp lệnh Nếu mật cú pháp lệnh sai vi điều khiển gửi tín hiệu tới Module SIM900 gửi SMS cho người dùng báo lỗi, đồng thời xóa tin nhắn, khởi tạo lại đệm quay lại trạng thái chờ Nếu mật cú pháp đúng, vi điều khiển thực lệnh theo yêu cầu tin nhắn SMS Khi thực lệnh xong vi điều khiển gửi tín hiệu tới Module SIM900 gửi SMS tới người dùng báo hiệu lệnh thực hiện, sau xóa tin nhắn, khởi tạo lại đệm quay lại trạng thái chờ 49 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà 4.4.2 Sơ đồ nguyên lý kết nối Module SIM900 Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý kết nối Module SIM900 Module SIM900 cấp nguồn với điện áp 4V, có đáp ứng dòng tối đa lên tới 2A Chân PWR kích lên mức cao khảng 1s để tắt bật module Các chân TXD, RXD, GND nối tương ứng với chân RXD, TXD, GND vi điều khiển 50 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà 4.5 Thiết kế phần cứng mạch  Nguồn cung cấp: D13 VPIC 7805 D1 1 C2 47u BUT1 VEXT 6 VCC 5 +5V 4 BUTTON6 R1 330 C3 470u A 200u VO VEXT1 VCC +5V C1 7805 VI DIODE SIL-156-02 DIODE GND J1 MCLR VEXT VPIC VSS RB7 RB6 POWER K LED-RED LM1117 LM1117 VI VO VEN C16 10u GND C17 10u Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lý nguồn cung cấp cho toàn mạch - Dùng IC ổn áp: + LM7805: Ổn định điện áp làm việc cho PIC18F8722 + LM1117: Ổn định điện áp 3.3V cho IC ENC28J60 RJ45 - Dùng tụ hóa có giá trị khác để lọc điện áp - Dùng đèn led để hiển trị trạng thái nguồn - Dùng nút bấm để đóng mở nguồn cung cấp 51 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà R6  Khối vi điều khiển PIC18F8722 1k PIC18F8722 RJ7 RJ6 RJ5 RJ4 RJ3 RJ2 RJ1 RJ0 RH7 RH6 RH5 RH4 RH3 RH2 RH1 RH0 MCLR RG5 RG4 RG3 RG2 RG1 RG0 RF7 RF6 RF5 RF4 RF3 RF2 RF1 RF0 RE7 RE6 RE5 RE4 RE3 RE2 RE1 RE0 42 41 40 39 59 60 61 62 19 20 21 22 80 79 10 13 14 15 16 17 18 23 24 73 74 75 76 77 78 RJ7/UB RJ6/LB RJ5/CE RJ4/BA0 RJ3/WRH RJ2/WRL RJ1/OE RJ0/ALE 26 25 AVSS AVDD 63 64 65 66 67 68 69 72 RD7/PSP7/AD7/SS2 RD6/PSP6/AD6/SCK2/SCL2 RD5/PSP5/AD5/SDI2/SDA2 RD4/PSP4/AD4/SDO2 RD3/PSP3/AD3 RD2/PSP2/AD2 RD1/PSP1/AD1 RD0/PSP0/AD0 RH7/AN15/P1B RH6/AN14/P1C RH5/AN13/P3B RH4/AN12/P3C RH3/A19 RH2/A18 RH1/A17 RH0/A16 38 37 46 45 44 43 35 36 RC7/RX1/DT1 RC6/TX1/CK1 RC5/SDO RC4/SDI/SDA RC3/SCK/SCL RC2/ECCP1/P1A RC1/T1OSI/ECCP2A/P2A RC0/T1OSO/T13CKI RG5/MCLR/VPP RG4/CCP5/P1D RG3/CCP4/P3D RG2/RX2/DT2 RG1/TX2/CK2 RG0/CCP3/P3A RC7 RC6 RC5 RC4 RC3 RC2 RC1 RC0 47 52 53 54 55 56 57 58 RF7/SS RB7/KBI3/PGD RF6/AN11/C1INRB6/KBI2/PGC RF5/AN10/CVREF/C1IN+ RB5/KBI1/PGM RF4/AN9/C2INRB4/KBI0 RF3/AN8/C2IN+ RB3/INT3/ECCP2B/P2A' RF2/AN7/C1OUT RB2/INT2 RF1/AN6/C2OUT RB1/INT1 RF0/AN5 RB0/INT0 RE7/ECCP2C/AD15/P2A' RE6/AD14/P1B' RE5/AD13/P1C' RE4/AD12/P3B' RE3/AD11/P3C' RE2/CS/AD10/P2B RE1/WR/AD9/P2C RE0/RD/AD8/P2D RD7 RD6 RD5 RD4 RD3 RD2 RD1 RD0 RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0 49 50 33 34 27 28 29 30 RA7/OSC1/CLKI RA6/OSC2/CLKO RA5/AN4/LVDIN RA4/T0CKI RA3/AN3/VREF+ RA2/AN2/VREFRA1/AN1 RA0/AN0 C14 22p X2 CRYSTAL C13 RA5 RA4 RA3 RA2 RA1 RA0 22p PIC18F8722 10K R33 RD0 10k BU1 R8 BU2 R35 MCLR RESET 470R 470 C4 100n RA5 R34 A R5 CONNECT K 470 PORTD RD0 RD2 RD4 RD6 VCC 10 10056845-110LF PORTB RD1 RD3 RD5 RD7 GND RB0 RB2 RB4 RB6 VCC 10 PORTC RB1 RB3 RB5 RB7 GND RC0 RC2 RC4 RC6 VEN 10056845-110LF 10 RC1 RC3 RC5 RC7 GND 10056845-110LF Hình 4.10 Khối vi điều khiển 52 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà  Khối giao tiếp mạng: VEN JUMP_74125 100 RB5 10 A1 R4 1k A2 R6 1k 27 26 VDDOSC OSC2 OSC1 VSSOSC VDDRX INT TPIN+ TPINRESET VSSRX VDDTX LEDA TPOUT+ LEDB TPOUTVSSTX CLKOUT VDDPLL VSSPLL RBIAS VCAP R17 R16 ENC_13 ENC_12 51 A2 R11 RB3 SCK SI SO CS 51 11 100 ENC_17 ENC_16 ENC_17 ENC_16 X1 ENC_13 ENC_12 ENC28J60 VDD=VEN C10 10u R9 CRYSTAL C6 C7 C8 C9 C12 C11 18p 18p 0.1u 0.1u 0.1u 0.1u 1k R10 1k R18 R19 51 51 C18 C19 10n 10n 12 100mH 11 25 24 23 22 19 13 12 11 15 17 16 18 20 21 14 911102 HR911102 10 RC5 RC4 9 R2 100 10 74HC125 L1 ENC28J60 12 R7 A1 RC3 74HC125 VEN JUMP_74125 Hình 4.11 Khối giao tiếp mạng - Dùng ENC28J60 để kết nối mạng Ethernet, tần số thạc anh 25Mhz - Dùng 74HC125 để kết nối ENC28J60 vi điều khiển PIC18F822 - Dùng đầu mạng RJ45 HR911102  Khối ROM: R3 10k 25LC256 RC3 RC5 RC4 RA3 SCK SI SO WP CS HOLD 25LC256 C5 0.1u Hình 4.12 Khối ROM - Dùng Room 25LC256, với dung lượng 256KB để lưu trữ Webserver 53 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà  Khối cảm biến nhiệt độ, chuông, hiển thị LCD, mạch nạp BUZ1 C15 R12 RF2 R13 R14 DS18B20 RF3 NPN 10k CONN-H2 0.1u J5 Q1 CONN-H2 10k BUZZER J4 VCC DQ GND 27.0 DS18B20 10k LCD 66226-016 J2 RG2 RG1 RG0 RE0 RE1 RE2 RE3 RE4 RE5 RE6 RE7 10 11 12 13 14 15 16 MCLR VEXT VSS RB7 RB6 RV1 CHAN NAP 10k Hình 4.13 Khối cảm biến, chuông, hiển thị, mạch nạp - Dùng cảm biến đo nhiệt độ DS18B20 - Dùng chuông để cánh báo - Dùng Text LCD16x2 để hiển thị 54 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà Chương 5: KẾT LUẬN 5.1 Kết luận Qua thời gian nghiên cứu, thi công đồ án hoàn thành Bằng nỗ lực cố gắng thân cá nhân phân chia, phối hợp công việc hợp lí, chặt chẽ, nhịp nhàng thành viên nhóm, bên cạnh hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm thầy Vũ Vân Hà, đồ án hoàn thành thời gian định đạt yêu cầu đặt thiết kế thi công hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa qua mạng Ethernet tin nhắn SMS Trong trình thực đề tài, chúng em thu kết định sau: - Mạch điện với module mạch thiết kế, thi công hoàn chỉnh thử nghiệm nhiều lần hoạt động ổn định thực tế - Xây dựng mô hình để ứng dụng điều khiển thiết bị hệ thống báo động nhiệt độ tăng cao Hệ thống điều khiển thiết bị điện nhà từ xa thông qua mạng Ethernet tin nhắn SMS thực đề tài hệ thống với chức đạt sau: Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua tin nhắn SMS: - Sau gửi tin nhắn với nội dụng tin nhắn đó, xử lí thực thi trình xử lí, sau điều khiển thiết bị cách tự động - Tin nhắn gửi từ người điều khiển để điều khiển thiết bị điện người điều khiển nhận tin nhắn trả ngược lại với nội dụng tin nhắn thực thi lệnh điều khiển thành công hay chưa 55 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà - Hệ thống có khả bảo vệ tốt, nghĩa người sử dụng phải biết lệnh điều khiển mật (password) đăng nhập vào hệ thống sử dụng tin nhắn SMS Hệ thống thể điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng Ethernet - Người dùng dùng máy tính đăng nhập vào Webserver thực thi điều khiển thiết bị giao điện Web - Trạng thái thiết bị cập nhật giao diện Web Hệ thống có tính cảnh báo nhiệt độ cao - Khối cảm biến đo nhiệt độ DS18B20 kết nối tới vi điều khiển cho biết nhiệt độ phòng - Có chức báo động gửi tín nhăn tới người dùng nhiệt độ tăng cao giới hạn cho phép Để thực chức nêu trên, nhóm em tìm hiểu, nghiên cứu vấn đề có liên quan tới đề tài : truyền thông UART, truyền thông SPI, giao thức TCP/IP, vi điều khiển PIC18F8722, ENC28J60, mạng Ethernet, Module Sim900, lệnh AT Command dành cho Module, vấn đề khác liên quan tới đề tài Cuối cùng, theo nhận định chủ quan nhóm em đồ án hoàn thành thời gian cho phép trình bày đầy đủ mảng kiến thức liên quan, vấn đề liên qua tới đề tài Song điều kiện khách quan, đề tài thực phần nhỏ việc điều khiển Đó điều khiển thiết bị công suất cảnh báo nhiệt độ cao 5.2 Hướng phát triển đề tài Do thời gian thực đề tài có hạn lượng kiến thức cá nhân thành viên nhóm định nên đề tài thực xong đáp ứng phần nhỏ hệ thống hoàn chỉnh Vì vậy, để đề tài thêm phong phú hơn, 56 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà mang nhiều tính thực tế nữa, có khả ứng dụng cao chúng em đề xuất đưa thêm vào yêu cầu sau:  Sử dụng thêm nhiều loại cảm biến khác, chẳng hạn cảm biến độ ẩm không khí để đo độ ẩm không khí, hệ thống báo cháy tự động,… để ứng dụng vào đề tài Như người dùng hình dung toàn không gian ngồi nhà  Thêm khối bàn phím, thời gian thực để người dùng trực tiếp chỉnh định lại thông số hệ thống cho phù hợp hẹn để tắt/bật thiết bị theo ý muốn  Mở rộng điều khiển nhiều thiết bị  Phần cứng cho module cần tách rời nhằm dễ dàng cho việc chỉnh sửa, thay đổi Hy vọng với hướng phát triển nêu với ý tưởng, góp ý khác thầy cô giáo, bạn đọc phát triển đề tài này, khắc phục hạn chế, tồn đề tài, làm cho đề tài trở nên phong phú hơn, mang tính ứng dụng cao vào thực tế sống, phục vụ cho lợi ích người tương lai 57 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện gia đình qua Ethernet SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Minh Sơn, Mạng Truyền Thông Công Nghiệp, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, 2006 [2] Muhammad Ali Mazidi, Rolin D.McKinlay, Danny Causey, PIC Microcontroller and Embedded Systems, Courier Kendallville, Inc, 2008 [3] Một Số Trang Web Tham Khảo:  www.picvietnam.com  www.4tech.com.vn  www.dientuvietnam.net  www.microchip.com  www.eprojects.ljcv.net 58 [...]... miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia đình qua Ethernet và SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà Webserver với giao thức TCP/IP Vi điều khiển nhận lệnh, thực thi xong và gửi trả lại kết quả  Khối vi điều khiển PIC18F8722 Khối trung tâm trong việc xử lý và điều khiển Vi điều khiển nhận tín hiệu từ khối giao tiếp SMS, khối giao tiếp Ethernet và cảm biến, sau đó đưa ra tín hiệu điều khiển đồng... mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia đình qua Ethernet và SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà 3.2.3 Kết nối giữa Module SIM900 và vi điều khiển Hình 3.4 Kết nối giữa Breakout SIM900 và Vi điều khiển Chân TXD của SIM900 được kết nối với chân RXD của vi điều khiển, và ngược lại chân RXD của SIM900 kết nối tới chân TXD của vi điều khiển, đồng thời chân GND của SIM900 và vi điều khiển được... hệ thống sẽ điều khiển để tắt điều hòa đi 35 VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia đình qua Ethernet và SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà Yêu cầu điều khiển được đặt ra đối với hệ thống là người dùng có thể sử dụng máy tính có nối mạng, hoặc điện thoại, máy tính bảng có tính năng nhắn tin SMS để đưa ra yêu cầu điều khiển từ xa Bộ điều khiển. .. với hai mức điện áp 5V cấp cho vi điều khiển và 3V3 cấp cho ENC26JC0 Ngoài ra module SIM900 được cấp nguồn với điện áp 4V 11 VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia đình qua Ethernet và SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà CHƯƠNG 2: ETHERNET VÀ HỌ GIAO THỨC TCP/IP 2.1 Tổng quan về Ethernet 2.1.1 Cấu trúc khung tin Ethernet Các chuẩn Ethernet đều... các thiết bị nói trên sẽ được tích hợp trong một hệ thống đồng nhất, cung cấp các chức năng của từng loại thiết bị nhưng được điều khiển tập trung từ bộ điều khiển trung tâm Như vây, các thiết bị “thông minh” rời rạc trước đây giờ đây là các thành phần cấu thành nên một hệ thống “thông minh” Phân tích các thiết bị điện cần điều khiển trong một gia đình thông thường, ta nhận thấy các thiết bị điện trong. .. client kết nối tới cùng lúc) 20 VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia đình qua Ethernet và SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà - Trong lưu đồ trên, áp dụng cho cả client và server Cả client và server đều bắt đầu bằng trạng thái “Close” Client sẽ thiết lập kết nối theo con đường Active Open (nó chủ động thiết lập kết nối) Server sẽ thiết lập kết... trong gia đình qua Ethernet và SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 4.1 Phân tích yêu cầu điều khiển Trong một gia đình thông thường ngày nay, TV, hệ thống nghe nhìn, máy tính, đèn chiếu sáng, rèm cửa và điện thoại di động, ngày càng trở nên dễ sử dụng và đa năng hơn, nhưng mỗi thiết bị hoạt động độc lập với các bộ điều khiển dùng riêng Điều này có nghĩa là có rất nhiều bộ điều khiển, ... nhận nằm trong vùng Acknowledgement PSH (Push): được thiết lập trong trường hợp dữ liệu nên được giao tức thời RST (Reset): chỉ thị một lỗi sai và hủy bỏ phiên làm việc 18 VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia đình qua Ethernet và SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà SYN (Synchronize): trong các bản tin khởi tạo khi thiết lập một kết nối... 2.2: Cấu trúc họ giao thức TCP/IP 15 VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia đình qua Ethernet và SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà 2.2.1 Tầng Ứng Dụng (Application Layer) Gồm nhiều giao thức cung cấp cho các ứng dụng người dùng Được sử dụng để định dạng và trao đổi thông tin người dùng và hệ thống Một số giao thức thông dụng trong tầng này... đúng, ngược lại khung coi như là lỗi và bị loại bỏ 12 VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia đình qua Ethernet và SMS GVHD: TS Vũ Vân Hà 2.1.2 Cấu trúc địa chỉ Ethernet Mỗi giao tiếp mạng Ethernet được định danh duy nhất bởi 48 bit địa chỉ (6 octet) Đây là địa chỉ được ấn định khi sản xuất thiết bị, gọi là địa chỉ MAC (Media Access