Mạch báo cháy báo khói qua mạng GSM

Mạch báo cháy báo khói qua mạng GSM

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 1

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1.1 Giới thiệu về đề tài và nêu lý do lựa chọn đồ án 1

1.1.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài 2

1.1.3 Mục đích nghiên cứu của đề tài 2

1.1.4 Giới hạn của đề tài 3

1.2 CƠ SỞ LÝ LUẬN 3

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 3

1.2.1.1 Ngoài nước 3

1.2.1.2 Trong nước 3

1.2.2 Ý tưởng thiết kế 4

1.2.3 Đề cương chi tiết nghiên cứu 4

1.2.4 Phương pháp nghiên cứu 4

CHƯƠNG 2 6

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ GSM VÀ TIN NHẮN SMS 6

2.1 TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 6

2.1.1 Giới thiệu về công nghệ GSM 6

2.1.2 Đặc điểm của công nghệ GSM 6

2.1.3 Cấu trúc của mạng GSM 7

2.1.3.1 Cấu trúc tổng quát 7

2.1.3.2 Các thành phần của công nghệ mạng GSM 8

2.1.4 Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam 8

2.2 TỔNG QUÁT VỀ TIN NHẮN SMS 9

2.2.1 Giới thiệu về SMS 9

2.2.2 Cấu trúc một tin nhắn SMS 11

2.2.3 Tin nhắn SMS chuỗi/ Tin nhắn SMS dài 12

2.2.4 SMS Center/ SMSC 12

2.2.5 Nhắn tin SMS quốc tế 13

CHƯƠNG 3 14

YÊU CẦU CỦA THIẾT KẾ MẠCH VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 14

3.1 YÊU CẦU CỦA THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 14

3.3 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH ĐIỆN 15

3.3.1 Giới thiệu module SIM900 15

3.3.1.1 Module SIM là gì? 15

3.3.1.2 Modem SIM900 16

3.3.1.3 Đặc điểm của module SIM900 16

3.3.1.4 Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân 18

3.3.1.5 Khảo sát tập lệnh AT của module SIM900 19

3.3.2 Tổng quan về Vi điều khiển Atmega 8 26

3.3.2.1 Giới thiệu về Vi điều khiển Atmega 8 26

3.3.2.2 Những tính năng chính của Atmega 8 26

3.3.2.3 Sơ đồ chân của Atmega 8 28

3.3.2.4 Cấu trúc bộ nhớ của Vi điều khiển Atmega 8 29

3.3.2.5 Cấu trúc ngắt của Vi điều khiển Atmega 8 39

3.3.2.6 Bộ chuyển đổi của Vi điều khiển Atmega8 41

3.3.2.8 Giao tiếp USART 48

3.3.3 Tìm hiểu về các loại cảm biến 54

3.3.3.1 Cảm biến nhiệt độ LM35 54

3.3.3.2 Cảm biến khói, khí Gas MQ7 56

CHƯƠNG 4 57

THỰC HIỆN THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 57

4.1 GIỚI THIỆU 57

4.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG VÀ CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI 57

4.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống 57

4.2.2 Chức năng của các khối 58

4.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG 58

4.3.1 Module điều khiển 58

4.3.1.1 Khối nguồn 58

4.3.1.2 Khối vi điều khiển 59

4.3.1.3 Mạch hiển thị 60

4.3.1.4 Mạch công suất 60

4.5 SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN 63

4.6 KẾT QUẢ LUẬN VĂN 64

4.7 KẾT LUẬN 64

CHƯƠNG 5 65

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 65

5.1 KẾT LUẬN 65

5.1.1 Ưu điểm 65

5.1.2 Khuyết điểm 65

5.1.3 Khả năng ứng dụng thực tế của đề tài 65

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Cấu trúc của công nghệ GSM.

Hình 2.2 Các thành phần mạng GSM

Hình 2.3 Cấu trúc của một tin nhắn SMS

Hình 3.1 Module SIM900

Hình 3.2 Sơ đồ chân của Module SIM900

Hình 3.3 Các dòng AVR khác nhau: Tiny, AVR và Mega

Hình 3.4 Sơ đồ chân của Atmega 8

Hình 3.11 Nguồn clock ADC

Hình 3.12: Sơ đồ khối bộ USART

Hình 4.1 : Sơ đồ khối của hệ thống

Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn

Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý khối vi điều khiển

Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị

Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý mạch công suất

Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý module SIM 900

Hình 4.7 Sơ đồ mạch in Module điều khiển

Hình 4.8 Sơ đồ thuật toán

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GSM (Global System for Mobile Communications): Mạng thông tin di

động toàn cầu

SMS (Short Message Service) : Dịch vụ tin nhắn ngắn

CDMA (Code Division Multiple Access) : Đa truy nhập phân chia theo mã

TDMA (Time Division Multiple Access) : Đa truy nhập phân chia theo thời gian WAP (Wireless Application Protocol) : Giao thức ứng dụng không dây

SMSC (Short Message Service Center) : Trung tâm tin nhắn

SIM (Subscriber Identity Module) : Module nhận dạng tin nhắn

GPRS (General Packet Radio Service) : Dịch vụ gói vô tuyến chung

PAP (Password Authentication Protocol) : Giao thức xác thực bằng mật khẩu PPP (Point-to-Point Protocol) : Giao thức kết nối điểm tới điểm

TCP (Transmission Control Protocol) : Giao thức điều khiển truyền vận

IP (Internet Protocol) : Giao thức liên mạng

GSD (Circuit Switched Data) : Chuyển mạch dữ liệu

USSD (Unstructured Supplementary Service Data):Dữ liệu dịch vụ bổ

sung phi cấu trúc

DTE (Data Terminal Equipment) : Thiết bị đầu cuối dữ liệu

CPU (Central Processing Unit) : Khối xử lý trung tâm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1.1 Giới thiệu về đề tài và nêu lý do lựa chọn đồ án

Đề tài: "Mạch Báo Cháy Báo Khói Qua Mạng GSM" Là đề tài mà nhóm em

đã ấp ủ từ khi tiếp cận với các thiết bị tự động trong cuộc sống xung quanh mình.Người xưa có câu: "Không đi đâu bằng ở nhà " Vì vậy, nhóm em luôn luôn mongmuốn nhà mình trở thành một ngôi nhà tiện nghi nhất để đáp ứng và phục vụ nhữngnhu cầu của tất cả các thành viên trong gia đình

Trên thực tế, gần như các thiết bị tự động trong đời sống của mọi gia đình đềuhoạt động độc lập, mỗi thiết bị có một quy trình sử dụng riêng tuỳ thuộc vào sự thiếtlập, cài đặt của người sử dụng Chúng gần như chưa có một sự liên kết nào Nhưng đốivới hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua tin nhắn SMS thì lại khác Ở đây, cácthiết bị được kết nối với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnh qua một mạch điện điềukhiển trung tâm

Điển hình của một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua tinnhắn SMS gồm có các thiết bị ngoại vi đơn giản như: Bóng đèn, quạt máy, lò sưởi đếncác thiết bị tinh vi, phức tạp như: Tivi, máy giặt, hệ thống báo động Chúng liên kếthoạt động thành một hệ thống "thông minh" Nghĩa là tất cả các thiết bị này sẽ giaotiếp với nhau thông qua một đầu não trung tâm Đầu não trung tâm ở đây có thể là mộtmáy vi tính hoặc có thể là một mạch vi điều khiển đã được lập trình sẵn tất cả cácchương trình điều khiển Bình thường, các thiết bị trong ngôi nhà này có thể được điềukhiển thông qua tin nhắn của chủ nhà Chẳng hạn như việc tắt quạt, đèn điện khingười chủ nhà quên chưa tắt thiết bị điện lúc ra khỏi nhà Hay có thể bật máy điều hòa

để làm mát phòng trước khi về nhà trong một khoảng thời gian nhất định Bên cạnh đó

hệ thống còn có thể gửi tin nhắn và gọi điện thông báo cho chủ nhà biết khi có trộmđột nhập (dùng cảm biến chuyển động kết hợp cảm biến mở cửa) hoặc khi xảy ra hỏahoạn (dùng cảm biến nhiệt) hay báo động có sự rò rỉ khí gas (dùng cảm biến khí gas).Ngoài ra, hệ thống còn mang tính bảo mật Nghĩa là hệ thống chỉ nhận và làm theolệnh từ tin nhắn của chủ nhà Nếu không đúng số của chủ nhà thì tin nhắn sẽ bị bỏ qua

Ta cũng có thể thiết lập mật khẩu trong cấu trúc tin nhắn để nâng cao độ bảo mật hơncho hệ thống.

Từ những yêu cầu thực tế, cộng với sự phát triển rộng rãi của mạng di độngGSM nên nhóm em đã chọn đề tài "Mạch Báo Cháy Báo Khói Qua Mạng GSM" nhằmthỏa mãn những nhu cầu của con người, ứng dụng công nghệ điện tử trong cuộc sống

và góp phần vào sự tiến bộ, hiện đại của nước nhà

1.1.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Giờ đây, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, thì ngoài nhu cầu sử dụngcác thiết bị một cách tự động trong cuộc sống hàng ngày, con người còn muốn có khảnăng kiểm soát các thiết bị tự động đó ngay cả khi họ không có mặt ở nơi mà chúngđang hoạt động Có thể ở Việt Nam chưa phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này nhưnghiện nay ở trên thế giới, nhất là các quốc gia thuộc Châu Âu hay Châu Mĩ thì mô hìnhngôi nhà tự động, các thiết bị được quản lý và điều khiển từ xa đã phát triển rất mạnh mẽ

Từ những nhu cầu đó, nhóm em muốn đưa một phần nhỏ các kỹ thuật hiện đại củathế giới đang áp dụng vào điều kiện thực tế trong nước để có thể tạo ra một hệ thống điềukhiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua tin nhắn SMS nhằm thỏa mãn nhu cầu của conngười Đem lại nhiều lợi ích thiết thực cho việc quản lý, thống nhất các thiết bị trongmột ngôi nhà nói riêng và xây dựng phát triển cho một tòa nhà nói chung là ý nghĩaquan trọng nhất của đề tài Đề tài lấy cơ sở là dùng tin nhắn SMS để điều khiển cácthiết bị điện Việc sử dụng tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị đem lại nhiều ích lợilớn như: Tiết kiệm chi phí; mang tính cạnh tranh và cơ động cao (nghĩa là ở chỗ nào cóphủ sóng mạng điện thoại di động ta cũng có thể điều khiển thiết bị được) Ngoài ra, sảnphẩm của đề tài này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trongdân dụng cũng như trong công nghiệp

1.1.3 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Đề tài được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến

thức đã học trong nhà trường để " Mạch Báo Cháy Báo Khói Qua Mạng GSM" Hệ

thống tích hợp vi điều khiển giám sát trung tâm, mạch công suất cho các thiết bị trongnhà và sensor cảm biến cùng các module tiện ích khác Với module báo động, hệ thống

sử dụng cảm biến chuyển động kết hợp cùng các cảm biến gửi tín hiệu về bộ xử lí trungtâm khi có tác động Qua xử lí, tín hiệu sẽ được gửi về thiết bị đầu cuối (mobile) củangười chủ nhà để báo cho chủ nhà biết có cháy

1.1.4 Giới hạn của đề tài

Việc thi công một hệ thống báo cháy từ xa thông qua tin nhắn SMS áp dụng chomột ngôi nhà như nói trên cần dựa vào đặc điểm riêng của từng căn nhà để lắp đặt cácthiết bị sao cho phù hợp Với lượng thời gian và vấn đề tài chính có hạn, trong đề tàinày em chỉ thực thi một phần của hệ thống hoàn chỉnh đó Ở đây, nhóm em sẽ thực hiệnviệc điều khiển bật/ tắt còi hú và kiểm tra trạng thái hoạt động của thiết bị thông qua gọiđiện/ nhắn tin

và đảm bảo độ tin cậy cao Chính vì vậy, người dùng có thể gửi tin nhắn SMS để điềukhiển thiết bị từ xa mang lại những lợi ích lớn Những thiết bị và ứng dụng của hệ thống

có thể kể tới là điều khiển và quản lý:

- Máy móc nhà xưởng

- Hệ thống xử lí nước thải

- Nông nghiệp thủy lợi

- Lò sưởi, ướp lạnh, máy điều hòa trong dândụng

triển ý tưởng đề tài: "Mạch Báo Cháy Báo Khói Qua Mạng GSM" này của em

Tóm lại, việc nghiên cứu sử dụng tin nhắn SMS để báo cháy hiện nay tại ViệtNam vẫn còn mới mẻ và bắt đầu đi vào thực tiễn ứng dụng nhiều Hầu hết các nghiêncứu đều là nghiên cứu tự phát của cá nhân những người hay nhóm người muốn tìm hiểu

về công nghệ ưu việt này, vẫn chưa phải là một hoạt động nghiên cứu mang tính chuyên

nghiệp để có thể đưa vào ứng dụng trên diện rộng Thuê bao di động ở Việt Nam hiệnnay tăng trưởng rất nhanh với số lượng thuê bao mỗi ngày phát triển được lên tới hàngtrăm ngàn thuê bao Dịch vụ về SMS cũng tăng lên rất mạnh Điều này là một lợi thếcho việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng trong điều khiển tự động hóa

1.2.2 Ý tưởng thiết kế

Dùng mạng điện thoại di động của các nhà cung cấp dịch vụ như Viettel,Mobiphone, Vinaphone,  Hệ thống tự động gửi tin nhắn cảnh báo cho người giám sát khi cócháy

1.2.3 Đề cương chi tiết nghiên cứu

Đề tài này được thực hiện gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về đề tài

Chương 2: Giới thiệu về công nghệ GSM và tin nhắn SMS

Chương 3: Yêu cầu thiết kế mạch và phân tích lựa chọn các phương

án thiết kế

Chương 4: Thực hiện thiết kế và thi công mạch

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của đề tài

1.2.4 Phương pháp nghiên cứu

Trong đề tài này em đã sử dụng các phương pháp nghiêncứu:

- Phương pháp tham khảo tài liệu: Bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí

về điện tử và truy cập từ mạng internet

- Phương pháp quan sát: Khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thịtrường và tham khảo thêm một số dạng mạch từ mạng Internet

- Phương pháp thực nghiệm: Từ những ý tưởng và những kinh nghiệm tham

khảo bạn bè kết hợp với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Khánh Hưng và thầy

Nguyễn Duy Minh, nhóm em đã lắp ráp thử nghiệm nhiều dạng mạch khác nhau để từ

đó chọn lọc những mạch điện tối ưu

Để hoàn thành được đề tài này, nhóm em đã dựa vào những giáo trình về điện

tử và những kiến thức được trang bị trong quá trình học tập cùng với sự trợ giúp củamáy tính và những thông tin trên mạng Internet Ngoài ra, còn có những thiết bị trợgiúp trong quá trình thiết kế mạch do nhóm em tự trang bị

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ GSM VÀ TIN NHẮN SMS 2.1 TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

2.1.1 Giới thiệu về công nghệ GSM

GSM là hệ thống thông tin di động số toàn cầu, là công nghệ không dây thuộcthế hệ 2G (Second Generation) có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọngnói và chuyển giao dữ liệu chất lượng cao với các băng tần khác nhau: 400Mhz,900Mhz, 1800Mhz và 1900Mhz, được tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định

GSM là một hệ thống có cấu trúc mở nên hoàn toàn không phụ thuộc vào phầncứng, người ta có thể mua thiết bị từ nhiều hãng khác nhau

Do nó hầu như có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch

vụ thực hiện việc ký kết Roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng

sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu

Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chấtlượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các cách giao tiếp khác rẻ hơn đó là tin nhắnSMS Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệ GSM đượcxây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các thiết bị khác nhau từ các nhàcung cấp thiết bị khác nhau

Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra tính năng Roaming cho thuê bao củamình với các mạng khác trên toàn thế giới Và công nghệ GSM cũng phát triển thêm cáctính năng truyền dữ liệu như GPRS và sau này truyền với tốc độ cao hơn sử dụng EDGE

GSM hiện chiếm chủ yếu thị trường di động với hàng tỷ thuê bao tại hàng trămquốc gia và vùng lãnh thổ Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể Roamingvới nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở cóthể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới

2.1.2 Đặc điểm của công nghệ GSM

- Cho phép gửi và nhận những mẫu tin nhắn văn bản bằng kí tự dài đến

126 kí tự

- Cho phép chuyển giao và nhận dữ liệu, FAX giữa các mạng GSM với tốc độhiện hành lên đến 9.600 bps

- Tính phủ sóng cao: Công nghệ GSM không chỉ cho phép chuyển giao trongtoàn mạng mà còn chuyển giao giữa các mạng GSM trên toàn cầu mà không có một sựthay đổi, điều chỉnh nào

Đây là một tính năng nổi bật nhất của công nghệ GSM (dịch vụ roaming)

- Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time divisionmultiplexing) để chia ra 8 kênh full rate hay 16 kênh haft rate

- Công suất phát của máy điện thoại được giới hạn tối đa là 2 watts đối với băngtần GSM 850/900Mhz và tối đa là 1 watts đối với băng tần GSM 1800/1900Mhz

- Mạng GSM sử dụng 2 kiểu mã hoá âm thanh để nén tín hiệu âm thanh 3,1khz

đó là mã hoá 6 và 13kbps gọi là Full rate (13kbps) và haft rate (6kbps)

2.1.3 Cấu trúc của mạng GSM

2.1.3.1 Cấu trúc tổng quát

Hệ thống GSM được chia thành nhiều hệ thống con như sau:

- Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem)

- Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)

- Phân hệ bảo dưỡng và khai thác OSS (Operation Subsystem)

- Trạm di động MS (Mobile Station).

2.1.3.2 Các thành phần của công nghệ mạng GSM

Hình 2.2 : Các thành phần mạng GSM

2.1.4 Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam

Công nghệ GSM đã vào Việt Nam từ năm 1993 Hiện, hai nhà cung cấp di độngcông nghệ GSM lớn nhất của Việt Nam là VMS và Viettel Mobile, cũng là những nhàcung cấp chiếm thị phần nhiều nhất trên thị trường với số lượng thuê bao mới tăng chóngmặt trong thời gian vừa qua

Hiện nay có đến hơn 90% người dùng đang là khách hàng của các nhà cung cấpdịch vụ theo công nghệ GSM

Cho tới thời điểm này, thị trường thông tin di động của Việt Nam đã có khoảng

70 triệu thuê bao di động Khi mà hai "đại gia" di động của Việt Nam là VMS và

Viettel đều tăng trưởng rất nóng với số lượng thuê bao mỗi ngày phát triển được lên tớihàng trăm ngàn thuê bao

2.2 TỔNG QUÁT VỀ TIN NHẮN SMS

2.2.1 Giới thiệu về SMS

SMS là từ viết tắt của Short Message Service Đó là một công nghệ cho phépgửi và nhận các tín nhắn giữa các điện thoại với nhau SMS xuất hiện đầu tiên ở Châu

Âu vào năm 1992 Ở thời điểm đó, nó bao gồm cả các chuẩn về GSM Một thời gian sau

đó, nó phát triển sang công nghệ wireless như CDMA và TDMA Các chuẩn GSM vàSMS có nguồn gốc phát triển bởi ETSI ETSI là chữ viết tắt của EuropeanTelecommunications Standards Institute Ngày nay thì 3GPP (Third GenerationPartnership Project) đang giữ vai trò kiểm soát về sự phát triển và duy trì các chuẩnGSM và SMS

Như đã nói ở trên về tên đầy đủ của SMS là Short Message Service, từ cụm từ

đó, có thể thấy được là dữ liệu có thể được lưu giữ bởi một tin nhắn SMS là rất giớihạn Một tin nhắn SMS có thể chứa tối đa là 140 byte (1120 bit) dữ liệu Vì vậy, một tinnhắn SMS chỉ có thể chứa :

+ 160 kí tự nếu như mã hóa kí tự 7 bit được sử dụng (mã hóa kí tự 7 bit thì phùhợp với mã hóa các kí tự latin chẳng hạn như các kí tự alphabet của tiếng Anh)

+ 70 kí tự nếu như mã hóa kí tự 16 bit Unicode UCS2 được sử dụng (các tinnhắn SMS không chứa các kí tự latin như kí tự chữ Trung Quốc phải sử dụng mã hóa kí

tự 16 bit)

Tin nhắn SMS dạng text hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau Nó có thể hoạt độngtốt với nhiều ngôn ngữ mà có hỗ trợ mã Unicode , bao gồm cả Arabic, Trung Quốc,Nhật bản và Hàn Quốc Bên cạnh gữi tin nhắn dạng text thì tin nhắn SMS còn có thểmang các dữ liệu dạng binary Nó còn cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiềutiện ích khác  tới một điện thoại khác

Một trong những ưu điểm nổi trội của SMS đó là nó được hỗ trợ bởi các điệnthoại có sử dụng GSM hoàn toàn Hầu hết tất cả các tiện ích cộng thêm gồm cả dịch vụgửi tin nhắn giá rẻ được cung cấp, sử dụng thông qua sóng mang wireless Khônggiống như SMS, các công nghệ mobile như WAP và mobile Java thì không được hỗ trợtrên nhiều model điện thoại

Sử dụng tin nhắn SMS ngày càng phát triển và trở lên rộng khắp :

- Các tin nhắn SMS có thể được gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào

Ngày nay, hầu hết mọi người đều có điện thoại di động của riêng mình và mang

nó theo người hầu như cả ngày Với một điện thoại di động , bạn có thể gửi và đọc cáctin nhắn SMS bất cứ lúc nào bạn muốn, sẽ không gặp khó khăn gì khi bạn đang ở trongvăn phòng hay trên xe bus hay ở nhà

- Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện thoại mà tắt nguồn

Nếu như không chắc cho một cuộc gọi nào đó thì bạn có thể gửi một tin nhắnSMS đến bạn của bạn thậm chí khi người đó tắt nguồn máy điện thoại trong lúc bạn gửitin nhắn đó Hệ thống SMS của mạng điện thoại sẽ lưu trữ tin nhắn đó rồi sau đó gửi

nó tới người bạn đó khi điện thoại của người bạn này mở nguồn

-Các tin nhắn SMS ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc vớingười khác Việc đọc và viết các tin nhắn SMS không gây ra ồn ào Trong khi đó, bạnphải chạy ra ngoài khỏi rạp hát, thự viện hay một nơi nào đó để thực hiện một cuộcđiện thoại hay trả lời một cuộc gọi Bạn không cần phải làm như vậy nếu như tin nhắnSMS được sử dụng

- Các điện thoại di động và chúng có thể được thay đổi giữa các sóng mangWireless khác nhau Tin nhắn SMS là một công nghệ rất thành công và trưởng thành.Tất cả các điện thoại mobile ngày nay đều có hỗ trợ nó Bạn không chỉ có thể trao đổicác tin nhắn SMS đối với người sử dụng mobile ở cùng một nhà cung cấp dịch vụmạng sóng mang wireless, mà đồng thời bạn cũng có thể trao đổi nó với người sử dụngkhác ở các nhà cung cấp dịch vụ khác

- SMS là một công nghệ phù hợp với các ứng dụng Wireless sử dụngcùng với nó

Nói như vậy là do:

- Thứ nhất, tin nhắn SMS được hỗ trợ 100% bởi các điện thoại có sử dụng côngnghệ GSM Xây dựng các ứng dụng wireless trên nền công nghệ SMS có thể phát huytối đa những ứng dụng có thể dành cho người sử dụng

- Thứ hai, các tin nhắn SMS còn tương thích với việc mang các dữ liệu binarybên cạnh gửi các text Nó có thể được sử dụng để gửi nhạc chuông, hình ảnh, hoạt họa



- Thứ ba, tin nhắn SMS hỗ trợ việc chi trả các dịch vụ trực tuyến

- Instructions to handset : Chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay.

- Instructions to SIM (optional) : Chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM (SubscriberIdentity Modules)

- Message body : Nội dung tin nhắn SMS

2.2.3 Tin nhắn SMS chuỗi/ Tin nhắn SMS dài

Một trong những trở ngại của công nghệ SMS là tin nhắn SMS chỉ có thể mangmột lượng giới hạn các dữ liệu Để khắc phục trở ngại này, một mở rộng của nó gọi làSMS chuỗi (hay SMS dài) đã ra đời Một tin nhắn SMS dạng text dài có thể chứa nhiềuhơn 160 kí tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh Cơ cấu hoạt động cơ bản SMS chuỗilàm việc như sau: điện thoại di động của người gửi sẽ chia tin nhắn dài ra thành nhiềuphần nhỏ và sau đó gửi các phần nhỏ này như một tin nhắn SMS đơn Khi các tin nhắnSMS này đã được gửi tới đích hoàn toàn thì nó sẽ được kết hợp lại với nhau trên máy diđộng của người nhận

Khó khăn của SMS chuỗi là nó ít được hỗ trợ nhiều so với SMS ở các thiết bị có

sử dụng sóng wireless

2.2.4 SMS Center/ SMSC

Một SMS Center (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt độngliên quan tới SMS của một mạng wireless Khi một tin nhắn SMS được gửi đi từ mộtđiện thoại di động thì trước tiên nó sẽ được gửi tới một trung tâm SMS Sau đó, trungtâm SMS này sẽ chuyển tin nhắn này tới đích (người nhận) Một tin nhắn SMS có thểphải đi qua nhiều hơn một thực thể mạng (netwok) (chẳng hạn như SMSC và SMSgateway) trước khi đi tới đích thực sự của nó Nhiệm vụ duy nhất của một SMSC là luânchuyển các tin nhắn SMS và điều chỉnh quá trình này cho đúng với chu trình của nó

Nếu như máy điện thoại của người nhận không ở trạng thái nhận (bật nguồn)trong lúc gửi thì SMSC sẽ lưu trữ tin nhắn này Và khi máy điện thoại của người nhận

mở nguồn thì nó sẽ gửi tin nhắn này tới người nhận Thường thì một SMSC sẽ họat độngmột cách chuyên dụng để chuyển lưu thông SMS của một mạng wireless Hệ thống vậnhành mạng luôn luôn quản lí SMSC của riêng nó và ví trí của chúng bên trong hệthống mạng wireless Tuy nhiên hệ thống vận hành mạng sẽ sử dụng một SMSC thứ ba

có vị trí bên ngoài của hệ thống mạng wireless

Bạn phải biết địa chỉ SMSC của hệ thống vận hành mạng wireless để sử dụng,tinh chỉnh chức năng tin nhắn SMS trên điện thoại của bạn Điển hình một địa chỉSMSC là một số điện thoại thông thường ở hình thức, khuôn mẫu quốc tế Một điệnthoại nên có một thực đơn chọn lựa để cấu hình địa chỉ SMSC Thông thường thì địa chỉđược điều chỉnh lại trong thẻ SIM bởi hệ thống mạng wireless Điều này có nghĩa là bạnkhông cần phải làm bất cứ thay đổi nào cả

2.2.5 Nhắn tin SMS quốc tế

Các tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành được chia ra làm hai hạng mục gồmtin nhắn SMS giữa các nhà điều hành cục bộ và tin nhắn SMS giữa các nhà điều hànhquốc tế với nhau Tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành cục bộ là tin nhắn mà được gửigiữa các nhà điều hành trog cùng một quốc gia còn tin nhắn SMS giữa các nhà điềuhành quốc tế là tin nhắn SMS được gửi giữa các nhà điều hành mạng wireless ở nhữngquốc gia khác nhau

Thường thì chi phí để gửi một tin nhắn SMS quốc tế thì cao hơn so với gửi trongnước Và chi phí gửi tin nhắn trong nội mạng thì ít hơn so với gửi cho mạng khác trongcùng một quốc gia <= chi phí cho việc gửi tin nhắn SMS quốc tế

Khả năng kết hợp của tin nhắn SMS giữa hai mạng wireless cục bộ hay thậmchí là quốc tế là một nhân tố chính góp phần tới sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống SMStoàn cầu

CHƯƠNG 3 YÊU CẦU CỦA THIẾT KẾ MẠCH VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

3.1 YÊU CẦU CỦA THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN

Mạch điện thiết kế này sẽ được sử dụng trong gia đình, đáp ứng được các yêucầu về tính chính xác, bảo mật và ổn định cho việc điều khiển, kiểm tra trạng thái củacác thiết bị và cảnh báo thông qua tin nhắn SMS

Hệ thống có thể gọi điện và nhắn tin cảnh báo cho chủ nhà hoặc gọi đến 1 số thuêbao được khai báo trong lập trình khi có cháy

Ngoài ra ta cũng có thể đưa thêm các giải pháp xử lý trong từng trường hợp đểhạn chế tối đa các thiệt hại Chẳng hạn nếu có khí gas khói sẽ có chuông kêu, còi hú to

để mọi người biết Hệ thống với chức năng chính là canh báo cháy từ xa các thiết bị bằngtin nhắn SMS Việc điều khiển toàn bộ hệ thống sẽ do Vi điều khiển mà em lựa chọn làAtmega 8 đảm nhiệm

Trong phần tiếp theo của chương này, em xin phân tích các phương án thiết kế

để lựa chọn ra một phương án thiết kế tối ưu nhất Đồng thời việc đưa thêm chức nănggiám sát cảnh báo

3.2 CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Có 2 phương án thiết kế được đưa ra:

- Phương án 1: Sử dụng Module SIM 900 kết nối vi điều khiển Atmega 8

- Ưu điểm: Thích hợp cho lập trình lệnh AT dễ dàng và đầy đủ tính năng cho lậptrình với lệnh AT Ngoài ra còn có thể phát triển ứng dụng sâu thêm với GPRS, GPS

- Nhược điểm: Giá thành cao

- Phương án 2: Sử dụng điện thoại di động (Sony Ericssion T28, T29) có chức

năng giống Module SIM 900 kết nối với Vi điều khiển

- Ưu điểm: Giá thành thấp

- Nhược điểm: Tập lệnh AT hỗ trợ ở dạng PDU nên phức tạp trong việc lập trình.Hơn nữa một số loại điện thoại không hỗ trợ giao tiếp theo chuẩn RS232 mà theo các

chuẩn T-Bus, F-Bus không phổ biến, khó lập trình

Qua phân tích ưu nhược điểm của các phương án, em đã lựa chọn phương án 1 là:

sử dụng Module SIM 900 kết nối Vi điều khiển Atmega 8 để thực hiện mạch Module SIM

900 hỗ trợ cả 2 chế độ SMS là Text và PDU do vậy việc lập trình với Module SIM 900 vớichế độ Text đơn giản hơn so với việc lập trình cho điện thoại di động Ngoài ra để giúp việcnghiên cứu tiếp các ứng dụng về GPS, GPRS thì lựa chọn phương án 1 có nhiều thuận

lợi hơn

3.3 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH ĐIỆN

Các linh kiện chính sử dụng trong mạch điện bao gồm:

- Modem SIM 900

- Vi điều khiển Atmega 8

- Cảm biến nhiệt độ LM35

- Cảm biến khói, khí Gas MQ7

Sau đây, nhóm em xin giới thiệu về các linh kiện được chọn để sử dụng trongmạch thiết kế

3.3.1 Giới thiệu module SIM900

3.3.1.1 Module SIM là gì?

Các module được sử dụng từ những ngày đầu của sự ra đời máy tính Moduleđược hình thành từ modulator và demodulator Định nghĩa đặc trưng này cũng giúp tahình dung được phần nào về thiết bị này sẽ làm gì

Module SIM là một module không dây, nó có thể làm việc cùng với mạng điệnthoại di động GSM Hoạt động của module Wireless giống như của module quay số.Điểm khác nhau chính ở đây là module quay số thì truyền và nhận dữ liệu thông qua mộtđường dây điện thoại cố định trong khi đó Module Wireless thì gửi và nhận dữ liệuthông qua sóng Radio Giống như một điện thoại di động GSM, Module SIM yêu cầumột thẻ SIM với một sóng mang Wireless để hoạt động Các module SIM còn hỗ trợmột bộ lệnh AT mở rộng Những lệnh AT mở rộng này được định nghĩa trong cácchuẩn của GSM

3.3.1.3 Đặc điểm của module SIM900

- Nguồn cung cấp khoảng 3.4V - 4.5V

+ GPRS dữ liệu tải xuống: Max 85.6 kbps

+ GPRS dữ liệu Up lên: Max 42.8 kbps

+ SIM900 hỗ trợ giao thức PAP, kiểu sử dụng kết nối PPP

+ SIM900 tích hợp giao thức TCP/IP

+ Tốc độ truyền dẫn CSD: 2; 4; 8; 9; 6; 14 KPPS

+ Hỗ trợ USSD

+ Text and PDU mode

+ Toàn bộ chế độ tăng cường (ETS 06.50/ 06.06/ 06.80) + Loại bỏ tiếng dội

- Giao tiếp nối tiếp và sự ghép nối

+ Cổng nối tiếp: 7 cổng nối tiếp (ghép nối)

+ Cổng kết nối có thể sử dụng với CSD Fax, GPRS và gửi lệnh ATCommand tớimudule điều khiển

+ Cổng nối tiếp có thể sử dụng chức năng giao tiếp

+ Hỗ trợ tốc độ truyền 1200 bps tới 115200 bps

+ Cổng hiệu chỉnh lỗi: 2 cổng nối tiếp TXD và RXD

+ Cổng hiệu chỉnh lỗi chỉ sử dụng sửa lỗi

- SIM Application Toolkit

- Chân 55,56,57: Ba chân để kết nối tới nguồn cung cấp, nguồn cung cấp của SIM900

là nguồn đơn VBAT là 3,4V - 4,5V

- Chân 17,18,29,39,45,46,53,54,58,59,61.62.63.64,65: ChânMass

- Chân 25 (ADC): Chân vào của bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số

- Chân 26 (VRTC): Dòng cấp cho chân RTC khi không có pin trong hệ thống

- Chân 15 (VCC_EXT): Nguồn 2.93V từ mạch ngoài Bằng cách đo chân này ta có thểbiết Module đang bật hay tắt Khi điện áp thấp thì Module tắt Ngược lại điện áp cao làModule đang bật

- Chân 52(NETLIGHT): Đầu ra dùng để chỉ báo mạng kết nối được Module

- Chân 17(PWRKEY): Chân này dùng để điều khiển Module bật/tắt

- Chân 40,41,42,43,44 (KBC): Bàn phím

- Chân 66 (STATUS): Báo tình trạng công việc

- Chân 30 (SIM_VCC): Nguồn cung cấp cho thẻ SIM

- Chân 33 (SIM_RST): Chân Reset cho mạch SIM

- Chân 31 (SIM_DATA): Đầu ra dữ liệu chân SIM

- Chân 32 (SIM_CLK): Chân Clock của SIM

- Chân 34 (SIM_PRESENCE): Chân dò tìm mạng

- Chân 37 (DCD): Dò tìm sóng mang

- Chân 3 (DTR): Chân đầu cuối dữ liệu Báo đầu cuối dữ liệu sẵn sàng

- Chân 10 (RXD): Chân nhận dữ liệu

- Chân 9 (TXD): Chân truyền dữ liệu

- Chân 8 (RTS): Yêu cầu gửi, hoạt động khi module gửi dữ liệu (chuyển sang trạngthái hoạt động khi sẵn sàng gửi dữ liệu)

- Chân 7 (CTS): Xóa để gửi, hoạt động khi module nhận dữ liệu (báo cho thiết bịtruyền đã sẵn sàng nhận dữ liệu)

- Chân 4 (RI): Báo chuông cho biết là thiết bị thu đang nhận tín hiệu rung chuông

- Chân 28 (DBG RXD): Đầu ra dùng để điều chỉnh trong nhận dữ liệu

- Chân 27 (DBG TXD): Đầu ra dùng để điều chỉnh trong truyền dữ liệu

- Chân 21 (SPK1P), 22 (SPK1N): Chân Output, kết nối Speaker

- Chân 19 (MIC1P), 20 (MIC1N): Chân Input, kết nối Microphone

3.3.1.5 Khảo sát tập lệnh AT của module SIM900

Chuẩn RS232 mô tả một kênh truyền thông với bộ kết nối 9 chân, nó được thiết

kế để thực thi quá trình truyền/ nhận các lệnh đến module được kết nối với nó Thao tácnày bao gồm cả các lệnh quay một số điện thoại nào đó Thế nên nhất thiết phải có mộtphương pháp được thiết lập nhằm sử dụng kênh dữ liệu hiện tại để không chỉ truyền dữliệu từ một điểm đầu cuối này tới một điểm đầu cuối khác mà nó còn nhắm tới moduleduy nhất Dennis Hayes đã đưa ra giải pháp cho vấn đề này trong năm 1977 Modemthông minh (Smartmodem) của ông sử dụng chuẩn truyền thông RS232 đơn giản kết nốitới một máy tính để truyền cả câu lệnh và dữ liệu Bởi vì mỗi lệnh bắt đầu với chữ ATtrong chữ Attention nên ngôn ngữ điều khiển được định nghĩa bởi Hayes nhanh chóngđược biết đến với tên là bộ lệnh Hayes AT Chính vì sự đơn giản và khả năng thực thivới chi phí thấp của nó, bộ lệnh Hayes AT nhanh chóng được sử dụng phổ biến trongcác module của các nhà sản xuất khác nhau Khi chức năng và độ tích hợp của cácmodule ngày càng tăng cùng thời gian, nên làm cho ngôn ngữ lệnh Hayes AT càngphức tạp Vì thế mỗi nhà sản xuất module đã nhanh chóng sử dụng quy tắc riêng choloại Module của mình trên nền tảng tập lệnh AT này Ngày nay bộ lệnh AT bao gồm cảcác lệnh về dữ liệu, fax, voice và các truyền thông SMS

Các lệnh AT là các hướng dẫn được sử dụng để điều khiển một modem AT làmột cách viết gọn của chữ Attention Mỗi dòng lệnh của nó bắt đầu với "AT" hay "at"

Đó là lý do tại sao các lệnh modem được gọi là các lệnh AT Nhiều lệnh của nó được sửdụng để điều khiển các modem quay số sử dụng dây nối (wired dial-up modems), chẳnghạn như ATD (Dial), ATA (Answer), ATH (Hool control) và ATO (Return To OnlineData State), ngoài ra tập lệnh AT còn hỗ trợ các modem GSM/GPRS và điện thoại diđộng Bên cạnh bộ lệnh AT thông dụng này, các modem GSM/GPRS và các điện thoại

di động còn được hỗ trợ bởi một bộ lệnh AT đặc biệt đối với công nghệ GSM Nó baogồm các lệnh liên quan tới SMS như AT+CMGS (gửi tin nhắn SMS), AT+CMSS (gửitin nhắn SMS từ một vùng lưu trữ), AT+CMGL (chuỗi liệt kê các tin nhắn SMS) vàAT+CMGR (đọc tin nhắn SMS) Với các lệnh AT mở rộng này, chúng ta có thể thựchiên một số thao tác sau:

- Đọc, viết, xóa tin nhắn

- Gửi tin nhắn SMS

- Kiểm tra chiều dài tín hiệu

- Kiểm tra trạng thái sạc pin và mức sạc của pin

- Đọc, viết và tìm kiếm về các mục danh bạ

Số tin nhắn SMS có thể được thực thi bởi một modem SMS trên một phút thì rấtthấp, nó chỉ khoảng từ 6 đến 10 tin nhắn SMS trên 1 phút

a Các lệnh khởi tạo Modem GSM SIM900

+ Nếu lệnh thực hiện được thì trả về:

Ok

và bắt đầu thực hiện các lệnh tiếp theo

+ Nếu lệnh không thực hiện được thì trả về dạng:

+CMS ERROR <err>

- Lệnh AT+CMGF=[<mode>] <cr> lệnh chọn chế độ nhắn tin

Nếu lệnh thực hiện được thì trả về:

Ok

1 dạng dữ liệu kiểu text

+ Nếu lệnh không thực hiện được thì trả về dạng:

+ Nếu lệnh không thực hiện được thì trả về dạng:

Ví dụ: Khi có số điện thoại nào đó gọi đến số điện thoại được gắn trên modem SIM900, ta không muốn nhấc máy mà từ chối cuộc gọi thì gõ lệnh ATH<cr>

c Các lệnh về SMS

Ví dụ: Muốn xóa một tin nhắn nào đó được lưu trên SIM thì ta thực hiện lệnh sau

AT+CMGD=<index> <cr>

<index>: vị trí ngăn nhớ lưu tin nhắn

+ Nếu lệnh thực hiện được thì trả về

Ok

+ Nếu lệnh không thực hiện được thì trả về dạng:

+CMS ERROR <err>

- Lệnh đọc tin nhắn: AT+CMGR=<index>[,mode] <cr>

<index>: Số nguyên, đó là vị trí ngăn nhớ chứa tin nhắn cần đọc

<mode>: 1 đọc và thay đổi trạng thái của tin nhắn sau khi đọc VD: UNREAD => READ

0 đọc bình thường

+ Nếu như lệnh được thực hiện thì kiểu dữ liệu trả về dưới dạng text (mode=1)

+CMGR:<stat>,<oa>,[<alpha>],<scts>[,<tooa>,<fo>,<pid>,<dcs>,<sca>,<tosca>,<length>]

<CR><LF><data>

+CMGR:<stat>,<da>,[<alpha>][,<toda>,<fo>,<pid>,<dcs>,[<vp>],<sca>,<tosca>,<length> ]<CR><LF><data>

+ Nếu gửi tin nhắn dưới dạng text:

(+CMGF=1):

+CMGS=<da>[,<toda>]<CR> text is entered <ctrl-Z/ESC>

+ Nếu gửi tin nhắn dạng PDU:

(+CMGF=0):

+CMGS=<length><CR> PDU is given <ctrl-Z/ESC>

+ Nếu lệnh được thực hiện thành công thì dữ liệu trả về:

+ Nếu viết tin nhắn dưới dạng text:

AT+CMGW=[<oa/da>[,<tooa/toda>[,<stat>]]]<CR>text is entered <ctrl-Z/ESC> <ESC> + Lệnh được thực hiện đúng thì dữ liệu trả về dạng:

AT+CMGW=<length>[,<stat>]<CR> PDU is given <ctrl-Z/ESC>

Ví dụ: SIM đang ở chế độ nghỉ ta muốn chuyển sang chế độ hoạt động bình thường thì gõ lệnh: AT+CFUN=1 <cr>

f Các lệnh kiểm tra ban đầu

- Lấy thông tin cơ bản về điện thoại di động hay modem GSM/GPRS Ví dụ như tên của nhà sản xuất (AT+CGMI), số model (AT+CGMM), số IMEI (International Mobile Equipment Identity) (AT+CGSN) và phiên bản phần mềm (AT+CGMR)

- Lấy các thông tin cơ bản về SIM Card Thí dụ, MSISDN (AT+CNUM) và số IMS

(International Mobile Subscriber Identity) (AT+CIMI)

- Lấy thông tin trạng thái hiện tại của điện thoại di động hay modem GSM/GPRS Ví dụ như

trạng thái hoạt động của điện thoại (AT+CPAS), trạng thái đăng kí mạng mobile

(AT+CREG), chiều dài sóng radio (AT+CSQ), mức sạc pin và trạng thái sạc pin

(AT+CBC)

- Đọc (AT+CPBR), viết (AT+CPBW) hay tìm kiếm (AT+CPBF) các mục về danh bạ điện

thoại (phonebook)

- Thực thi các nhiệm vụ liên quan tới an toàn, chẳng hạn như mở hay đóng các khóa chức

năng (AT+CLCK), kiểm tra xem một chức năng được khóa hay chưa (AT+CLCK) và thay đổi Password (AT+CPWD)

- Điều khiển hoạt động của các mã kết quả/các thông báo lỗi của các lệnh AT Ví dụ, bạn có

thể điều khiển cho phép hay không cho phép kích hoạt hiển thị thông báo lỗi (AT+CMEE)

và các thông báo lỗi nên được hiển thị theo dạng số hay theo dạng dòng chữ (AT+CMEE=1

hay AT+CMEE=2)

- Thiết lập hay thay đổi cấu hình của điện thoại di dộng hay modem GSM/GPRS Ví dụ, thay

đổi mạng GSM (AT+COPS), loại dịch vụ của bộ truyền tin (AT+CBST), các thông số

protocol liên kết với radio (AT+CRLP), địa chỉ trung tâm SMS (AT+CSCA) và khu vực lưu trữ các tin nhắn SMS (AT+CPMS)

- Lưu và phục hồi các cấu hình của điện thoại di động hay modem GSM/GPRS Ví dụ, lưu

(AT+COPS) và phục hồi (AT+CRES) các thiết lập liên quan tới tin nhắn SMS chẳng hạn

như địa chỉ trung tâm tin nhắn SMS

Trên đây là những kiến thức cơ bản nhất về Modem SIM 900 và tập lệnh ATcủa SIM900 Để có thể sử dụng hết các chức năng của SIM900 ta phải có một quátrình tìm hiểu lâu dài, kỹ lưỡng Tuy nhiên, trong khuôn khổ của đồ án em chỉ tập trungvào nghiên cứu một số tính năng chính của SIM900 như cách khởi tạo cho SIM900,cách nhắn tin, cách đọc và xóa tin nhắn, cách thực hiện và hủy cuộc gọi đó là nhữngchức năng chính phục vụ chủ yếu cho đề tài

Modem SIM900 là thiết bị giao tiếp với dịch vụ mạng - thiết bị trung gian đểnhận tín hiệu tin nhắn SMS điều khiển từ điện thoại người dùng hay gửi tin nhắn báo trởlại cho người dùng Việc xử lý hay sự trao đổi đó do một trung tâm xử lý mà em lựachọn là vi điều khiển Atmega 8 sẽ được trình bày trong mục sau

3.3.2 Tổng quan về Vi điều khiển Atmega 8

3.3.2.1 Giới thiệu về Vi điều khiển Atmega 8

Vi điều khiển AVR do hãng Atmel (Hoa Kì) sản xuất được giới thiệu lần đầu năm

1996 AVR có rất nhiều dòng khác nhau bao gồm Tiny AVR (như AT tiny 13, AT tiny22) có kích thước bộ nhớ nhỏ, ít bộ phận ngoại vi, rồi đến dòng AVR (chẳng hạnAT90S8535, AT90S8515) có kích thước bộ nhớ vào loại trung bình và mạnh hơn làdòng Mega (như Atmega 32, Atmega 8,) với bộ nhớ kích thước vài Kbyte đến vàitrăm Kbyte cùng với các bộ ngoại vi đa dạng được tích hợp trên chip, cũng có dòng tíchhợp cả bộ LCD trên chip (dòng LCD AVR) Tốc độ của dòng Mega cũng cao hơn sovới các dòng khác Sự khác nhau cơ bản giữa các dòng chính là cấu trúc ngoại vi, cònnhân thì vẫn như nhau

Hình 3.3 Các dòng AVR khác nhau: Tiny, AVR và Mega

3.3.2.2 Những tính năng chính của Atmega 8

- Hiệu suất cao, tiết kiệm điện

- Hoàn thiện cấu trúc RISC

+ 133 lệnh hiệu quả, thực thi tất cả các chu kỳ đồng hồ đơn

+ 32*8 thanh ghi chung đa năng và các thanh ghi điều khiển ngoại vi

+ Đầy đủ các quá trình điều khiển tĩnh

+ Nâng lên 16 MIPS dữ liệu tại 16 MHz

- Độ bền, sức chịu đựng cao, không thay đổi phân vùng nhớ

+ 8 Kbytes bộ nhớ Flash có thể lập trình được trong hệ thống

+ 1 Kbytes bộ nhớ SRAM bên trong

+ Chu kỳ ghi/xóa: 10.000 Flash/100.000 EEPROM

+ Lập trình khóa cho phần mềm bảo mật

+ Giao diện SPI cho lập trình trong hệ thống

- Giao diện JTAG

+ Khả năng quét biên theo chuẩn JTAG

+ Hỗ trợ chế độ sửa tạm (debug) trên chip

- Lập trình của Flash, EEPROM, bộ bảo vệ (FUSE) và bit khóa (Lock Bit)thông qua giao diện JTAG

- Bộ điều chế so sánh tín hiệu ra

- 8 kênh, 10 bit ADC

- Lập trình USARTS nối tiếp

- Giao diện nối tiếp SPI chủ tớ

- Lập trình Timer Watchdog với bộ dao động trên chip

- Bộ so sánh tương tự trên chip

- Các tính năng đặc biệt của bộ vi xử lý

- Thiết lập bật lại nguồn và lập trình lại khi phát hiện nguồn yếu (brown - out)

- Hiệu chỉnh bộ dao động RC bên trong

- Ngắt nguồn trong và ngoài

- 6 chế độ chờ (Sleep): Idle - nghỉ, giảm ồn ADC, tiết kiệm điện (Power - Saver),ngắt điện, chế độ chờ (Standby), chế độ chờ mở rộng

- Phần mềm lựa chọn tần số xung nhịp - Cổng vào/ra và dạng đóng gói

- 24 đường vào/ra lập trình được

3.3.2.3 Sơ đồ chân của Atmega 8

Hình 3.4 Sơ đồ chân của Atmega 8

- XTAL2 (8): Đầu ra cho bộ khuếch đại dao động

- AVCC (18): Là chân nguồn áp cấp cho cổng F và các bộ chuyển đổi A/D Nên

nó là chân nối với VCC, dù là ADC không được sử dụng Nếu ADC được sử dụng, nónên được nối với chân VCC thông qua 1 bộ lọc thấp tần

- AREF (20): Là chân tham khảo cho bộ chuyển đổi A/D

3.3.2.4 Cấu trúc bộ nhớ của Vi điều khiển Atmega 8

Bộ nhớ Vi điều khiển AVR có cấu trúc Harvard là cấu trúc có đường Bus riêngcho bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu Bộ nhớ AVR được chia làm 2 phần chính

là bộ nhớ chương trình (Program Memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory)

Hình 3.5 Bộ nhớ của Atmega 8

a Bộ nhớ chương trình

Bộ nhớ chương trình của AVR là bộ nhớ Flash có dung lượng 8 Kbytes Bộ nhớchương trình có độ rộng Busg là 16 bit Những địa chỉ đầu tiên của bộ nhớ chươngtrình được dùng cho bảng vector ngắt Bộ nhớ chương trình được chia làm 2 phần:

- Phần Boot Loader: chứa chương trình Boot Loader Chương trình Boot

Loader là một phần mềm nhỏ nạp trong Vi điều khiển và được chạy lúc khởi động Phầnmềm này có thể tải vào trong Vi điều khiển chương trình của người sử dụng và sau đóthực thi chương trình này Mỗi khi Reset Vi điều khiển CPU sẽ nhảy tới thực thichương trình Boot Loader trước, chương trình Boot Loader sẽ dò xem có chương trình

nào cần nạp vào Vi điều khiển hay không, nếu có chương trình cần nạp, Boot Loader

sẽ nạp chương trình vào vùng nhớ ứng dụng (Application Program Section), rồi thựcthi chương trình này Ngược lại, Boot Loader sẽ chuyển tới chương trình ứng dụng cósẵn trong vùng nhớ ứng dụng để thực thi chương trình này

- Phần ứng dụng (Application Program Section): là vùng nhớ chứa chương

trình ứng dụng của người dùng Kích thước của phần Boot Loader và phần ứng dụng cóthể tùy chọn Cấu trúc của bộ nhớ chương trình có thể sử dụng hoặc không sử dụngBoot Loader, khi sử dụng phần Boot Loader ta thấy 4 word đầu tiên thay vì chỉ thị choCPU chuyển tới chương trình ứng dụng của người dùng (là chương trình có nhãn Start)thì chỉ thị CPU nhảy tới phần chương trình Boot Loader để thực hiện trước, rồi mớiquay trở lại thực hiện chương trình ứng dụng

b Bộ nhớ dữ liệu

Bộ nhớ dữ liệu của AVR chia làm 2 phần chính đó là bộ nhớ SRAM và bộ nhớ

EEPROM Tuy cùng là bộ nhớ dữ liệu nhưng 2 bộ nhớ này lại tách biệt nhau và được đánhđịa chỉ riêng

- Bộ nhớ SRAM: có dung lượng 1 Kbytes, bộ nhớ này có 2 chế độ hoạt động làchế độ thông thường và chế độ tương thích với Atmega 103, muốn thiết lập bộ nhớSRAM hoạt động theo chế độ nào ta sử dụng bit cầu chì M103C (M103 fuse bit)

- Bộ nhớ SRAM ở chế độ bình thường: ở chế độ bình thường thì bộ nhớ SRAMđược chia thành 5 phần:

- Phần đầu là 32 thanh ghi chức năng chung (General Purpose Register) từR0 đến R31 có địa chỉ từ $0000 tới $001F

- Phần thứ hai là không gian nhớ vào/ra với 64 thanh ghi vào/ra (I/ORegister) có địa chỉ từ $0020 tới $005F

- Phần thứ ba dùng cho vùng nhớ dành cho các thanh ghi vào/ra mở rộng(Extended I/O Register) có địa chỉ $0060 tới $00FF

- Phần thứ tư là vùng SRAM nội với 4096 byte có địa chỉ từ $0100 tới $10FF.Khi nói bộ nhớ SRAM có dung lượng 1 Kbytes là nói tới phần thứ tư (SRAM nội) Nếutính cả các thanh ghi thì bộ nhớ SRAM trong chế độ bình thường sẽ là 4.25 Kbytes =

4352 bytes

- Bộ nhớ SRAM ở chế độ tương thích Atmega 103: ở chế độ này bộ nhớSRAM cơ bản cũng giống ở chế độ bình thường, ngoại trừ phần thứ ba là vùng nhớdành cho các thanh ghi vào/ra mở rộng không tồn tại Ngoài ra kích thước phần SRAMnội chỉ có 4000 byte so với 4096 byte ở chế độ bình thường