Điều khiển thiết bị điện qua môi trường không dây sử dụng KIT MSP EXP430G2

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: Giới Thiệu Về KIT MSP-EXP430G2 .9 1.1 Tổng quan MSP430 .9 1.1.1 Đặc điểm tổng quan dòng MSP430 10 1.1.2 Không gian địa nhớ 11 1.2 Tổng quan Kit MSP430G2 14 1.2.1 Tổng quan vi điều khiển MSP430G2553 15 1.2.2 Không gian địa nhớ 17 1.2.3 Sơ đồ chân vi điều khiển MSP430G2553 19 1.2.4 Chức chân vi điều khiển MSP430G2553 20 1.2.5 Sơ đồ khối module Basic Clock 22 1.2.6 Các cổng vào/ra 24 1.3 Giới thiệu phần mềm CCS5 27 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ MODULE SIM900 31 2.1 Tổng quan module sim900 31 2.1.2 Sơ đồ chân module sim900 .32 2.1.3 Tập lệnh AT module sim900 35 2.2 Tổng quan tin nhắn SMS 40 2.2.1 Giới thiệu tin nhắn SMS .40 2.2.2 Cấu trúc tin nhắn SMS .42 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 44 3.1 Ý tưởng thiết kế 44 3.2 Phương án thiết kế 44 3.3 Sơ đồ khối tổng quát toàn hệ thống .45 3.3.1 Khối giao tiếp SMS 45 3.3.2 Khối vi điều khiển MSP430G2553 46 3.3.3 Khối công suất 47 3.4 Sơ đồ nguyên lý .48 3.4.1 Khối nguồn cung cấp .49 3.4.2 Khối module sim900 .49 3.4.3 Khối vi điều khiển MSP430G2553 50 3.4.5 Khối LCD 51 3.5 Sơ đồ mạch in 52 3.6 Thuật toán chương trình 53 CHƯƠNG 4: TEST HỆ THỐNG 56 4.1 Chuẩn bị 56 4.2 Kết đạt 56 4.3 Hạn chế đề tài 57 4.4 Hướng phát triển đề tài 57 4.5.Một số hình ảnh thực tế mạch 59 PHỤ LỤC 65 KẾT LUẬN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Một số phiên họ vi điều khiển MSP430 10 Hình 1.2 Kiến trúc vi điều khiển MSP430 11 Hình 1.3 Sơ đồ tổ chức nhớ họ vi điều khiển MSP 430 12 Hình 1.4 Trật tự xếp byte, bits, bytes, words nhớ 13 Hình 1.5 KIT MSP-EXP430G2 .14 Hình 1.6 Kiến trúc vi điều khiển MSP430G2 16 Hình 1.7 Sơ đồ tổ chức nhớ họ vi điều khiển MSP430G2 17 Hình 1.8 Trật tự xếp byte, bits, bytes, words nhớ 19 Hình 1.9 Sơ đồ chân MSP430G2553 19 Hình 1.10 Sơ đồ khối chức MSP430G2x53 20 Bảng 1.1 Sơ đồ chức chân 21 Bảng 1.2 Sơ đồ chức chân 22 Hình 1.11 Sơ đồ khối module basic clock .23 Hình 1.12 Địa ghi 27 Hình 2.1 Hình ảnh thực tế module sim900 32 Hình 2.2 Sơ đồ chân module sim900 33 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa qua tin nhắn SMS 45 Hình 3.2 Module sim900 45 Hình 3.3 KIT MSP-EXP430G2 .46 Hình 3.4 Khối công suất 47 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý .48 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 49 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý kết nối Module Sim900 .50 Hình 3.7 Khối vi điều khiển MSP430G2553 50 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý khối công suất .51 Hình 3.9 Khối LCD 51 Hình 3.10 Sơ đồ mạch in khối module sim900 .52 Hình 3.11 Sơ đồ mạch in khối công suất 52 Hình 3.12 Lưu đồ thuật toán 53 Hình 4.1 KIT MSP-EXP430G2 .59 Hình 4.2 Mặt sau KIT MSP-EXP430G2 .60 Hình 4.3 Module sim900 60 Hình 4.4 Mặt sau mạch 61 Hình 4.5 Mặt trước mạch .61 Hình 4.6 Mạch bật đèn 62 Hình 4.7 Mạch bật đèn đèn 62 Hình 4.8 Mạch bật đèn 1, đèn đèn .63 Hình 4.9 Mạch bật đèn 1, đèn tắt đèn 63 Hình 4.10 Màn hình điện thoại điều khiển 64 LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, với phát triển mạnh mẽ kinh tế, công nghệ di động ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Nghiên cứu ứng dụng công nghệ di động sử dụng cho mục đích thông tin liên lạc thu hút nhiều nhà khoa học giới nước Điều khiển thiết bị điện nhà giữ vai trò quan trọng việc xây dựng nhà thông minh nhằm khai thác an toàn hiệu kinh tế Đây vấn đề giới quan tâm phát triển Việc điều khiển thiết bị điện nhà từ xa tin nhắn điện thoại di động ứng dụng điện thoại Điển hình hệ thống điều khiển thiết bị nhà từ xa thông qua 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, … Tất thiết bị điều khiển 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 ngồi nhà điều khiển từ xa thông qua tin nhắn 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 có người lạ đột nhập vào nhà thông qua hệ thống báo động dùng led thu phát hồng ngoại hay cảm biến khác tin nhắn cảnh báo Từ yêu cầu thực tế, đòi hỏi ngày cao sống, cộng với phát triển mạnh mẽ mạng di động nên em chọn đề tài " Điều khiển thiết bị điện qua môi trường không dây sử dụng vi điều khiển MSP430G2553" để đáp ứng nhu cầu ngày cao người góp phần vào tiến bộ, văn minh, đại nước nhà CHƯƠNG 1: Giới Thiệu Về KIT MSP-EXP430G2 1.1 Tổng quan MSP430 MSP430 (MSP - MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER) họ vi điều khiển sản xuất công ty Texas Instruments Đây dòng vi điều khiển siêu tiết kiệm lượng, sử dụng nguồn thấp, khoảng điện áp nguồn cấp từ 1.8V – 3.6V MSP430 kết hợp đặc tính CPU đại tích hợp sẵn module ngoại vi Đặc biệt Chip MSP430 giải pháp thích hợp cho ứng dụng yêu cầu trộn tín hiệu MSP430 kết hợp chặt chẽ CPU cấu trúc RISC 16 bit, khối ngoại vi, hệ thống xung linh hoạt MSP430 đưa giải pháp tốt cho nhu cầu ứng dụng với nhiều phiên khác MSP430 có số phiên như: MSP430x1xx, MSP430x2xx, MSP430x3xx, MSP430x4xx, MSP430x5xx Hình 1.1 Một số phiên họ vi điều khiển MSP430 1.1.1 Đặc điểm tổng quan dòng MSP430 Dưới đặc điểm tổng quát họ vi điều khiển MSP430:  Điện áp nguồn: 1.8V – 3.6 V  Mức độ tiêu thụ điện cực thấp để mở rộng tuổi thọ Pin Bên cạnh thiết kế nhỏ gọn làm giảm lượng tiêu thụ điện giảm giá thành  Xử lý tín hiệu tương tự với hiệu xuất cao  Cấu trúc RISC-16 bit CPU cho phép người sử dụng thiết kế nhiều ứng dụng  Tối ưu hóa cho chương trình ngôn ngữ bậc cao C, C++  Giao diện truyền thông nối tiếp: ♦ Hỗ trợ truyền thông nối tiếp nâng cao UART, tự động dò tìm tốc độ Baud ♦ Bộ mã hóa giải mã IrDA (Infrared Data Associatio) ♦ Chuẩn giao tiếp động SPI ♦ Chuẩn giao tiếp I2C  Bộ chuyển đổi ADC 10 bit, 200 ksps với điện áp tham chiếu nội, Lấy mẫu chốt Tự động quét kênh, điều khiển chuyển đổi liệu  MSP430 sử dụng biết đến đặc biệt ứng dụng thiết bị đo có sử dụng không sử dụng LCD với chế độ nguồn nuôi thấp Với chế độ nguồn nuôi từ khoảng 1,8 đến 3,6v chế độ bảo vệ nguồn  Với tiêu thụ dòng thấp chế độ active dòng tiêu thụ 200uA, 1Mhz, 2.2v; chế độ standby dòng tiêu thụ 0.7uA chế độ tắt trì nhớ Ram dòng tiêu thụ nhỏ 0.1uA 10  MSP430 có ưu chế độ nguồn nuôi Thời gian chuyển chế độ từ chế độ standby sang chế độ active nhỏ (< 6us) Và có tích hợp 96 kiểu hình cho hiển thị LCD 16 bit ghi, 16 bit RISC CPU  Một đặc điểm họ MSP MCU tín hiệu dao động ngoại, MSP tự động chuyển sang hoạt động chế độ dao động nội Hình 1.2 Kiến trúc vi điều khiển MSP430 1.1.2 Không gian địa nhớ Cấu trúc vi điều khiển MSP430 có địa không gian nhớ chia sẻ với ghi chức đặc biệt (SFRs), ngoại vi, RAM, nhớ Flash/ROM biểu diễn hình vẽ Dữ liệu truy cập byte hay từ Không gian địa nhớ mở rộng cho thiết kế khác 11 Hình 1.3 Sơ đồ tổ chức nhớ họ vi điều khiển MSP 430 a) Flash/ROM Địa bắt đầu Flash/ROM phụ thuộc vào số lượng Flash/ROM có thay đổi tùy theo loại chip Địa kết thúc cho Flash/ROM 0FFFFh Flash sử dụng cho mã chương trình Những bảng từ hay byte cất sử dụng Flash/ROM mà không cần bảng chép tới RAM trước sử dụng chúng b) RAM RAM có địa bắt đầu 0200h Địa kết thúc RAM phụ thuộc vào số lượng RAM có thay đổi tùy thuộc vào dòng vi điều khiển RAM sử dụng cho mã liệu c) Những khối ngoại vi 12 Những module giao tiếp ngoại vi xắp xếp vào không gian địa Không gian địa từ 0100h tới 01FFh dành riêng cho module ngoại vi 16 bit Những module truy cập với từ dẫn(lệnh) Không gian địa từ 010h tới 0FFh dành riêng cho module ngoại vi bit d) Những ghi chức đặc biệt (SFRs) Một vài chức ngoại vi cấu hình ghi chức đặc biệt Những ghi chức đặc biệt nằm 16 byte thấp không gian địa Những SFR phải truy cập việc sử dụng câu lệnh byte e) Truy cập nhớ Hình 1.4 Trật tự xếp byte, bits, bytes, words nhớ Những byte nằm địa chẵn hay lẻ Khi sử dụng từ dẫn, địa chẵn sử dụng Những byte thấp từ luôn địa chẵn Byte cao địa lẻ Ví dụ, từ liệu nằm địa xxx4h, kết thúc byte thấp từ liệu nằm địa xxx4h, byte cao từ nằm địa xxx5h 13 4.5.Một số hình ảnh thực tế mạch Hình 4.1 KIT MSP-EXP430G2 59 Hình 4.2 Mặt sau KIT MSP-EXP430G2 Hình 4.3 Module sim900 60 Hình 4.4 Mặt sau mạch Hình 4.5 Mặt trước mạch 61 Hình 4.6 Mạch bật đèn Hình 4.7 Mạch bật đèn đèn 62 Hình 4.8 Mạch bật đèn 1, đèn đèn Hình 4.9 Mạch bật đèn 1, đèn tắt đèn 63 Hình 4.10 Màn hình điện thoại điều khiển 64 PHỤ LỤC #include "msp430g2553.h" #include "string.h" #include "UART.h" #include "LCD.h" // khai bao chan dieu khien thiet bi #define den1 0x08 #define den2 0x10 #define den3 0x20 char chuoi[80],noidung_sms[20],tu_khoa[20]; unsigned int i=0,k=0,x=0,y=0,z=0,dem=0,vitri=0; // chuong trinh xoa tin nhan -void delete_sms() { uart_puts("AT+CMGD=1,4");//delete all message uart_putc(13); delay_cycles(5000); } // khai bao chuong trinh -void xuly(); void xuly_sms(); void trang_thai(); void gsm_config(); void xoa(); 65 void main(void) { WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop WDT , not used BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; // DCO at MHz DCOCTL = CALDCO_1MHZ; // DCO at MHz P1OUT &= ~den1; P1OUT &= ~den2; P1OUT &= ~den3; uart_init(); lcd_init(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts("DO AN TOT NGHIEP"); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(" setting "); delay_cycles(500000); gsm_config();//goi chuong trinh cau hinh Module GSM lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(" DONE! "); delay_cycles(500000); delete_sms(); xoa(); _BIS_SR(GIE); while(1) { lcd_puts(" DKTB QUA SMS "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts("SV: Ng.V.Chien "); delay_cycles(500000); uart_gets(chuoi); 66 lcd_clear();// xoa man hinh chi thi lcd_gotoxy(3,0); lcd_puts("New Message "); lcd_gotoxy(3,0); lcd_puts("Dang xu ly"); xoa(); uart_puts("at+cmgr=1"); delay_cycles(20000); uart_gets(chuoi); xuly_sms(); lcd_clear();// xoa man hinh chi thi lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts("NOI DUNG: "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(noidung_sms); delay_cycles(400000); xuly(); delay_cycles(20000); lcd_clear();// xoa man hinh chi thi xoa(); delete_sms(); } } // chuong trinh cau hinh cho modul sim900 void gsm_config() { uart_puts("at\r\n"); delay_cycles(5000); uart_puts("ate0\r\n"); delay_cycles(5000); uart_puts("at+cmgf=1\r\n"); 67 delay_cycles(5000); xoa(); delay_cycles(5000); } //+++++++++++++++ xoa +++++++++++++++++// void xoa() { z=0; dem=0; y=0; vitri=0; for(i=0;i