BÁO CÁO: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA TIN NHẮN

bài đồ án viễn thông điều khiển thiết bị qua tin nhắn hoàn chỉnh.

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG

TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

GVHD: ĐÀO VĂN PHƯỢNG SVTH: 1 LÊ HOÀNG VŨ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển một cách vượt bật, trong đó ngành kỹ thuật điện tử chiếm một vị thế cao Các thiết bị điện tử ngày càng hiện đại, tinh vi, mang lại hiệu quả kinh tế cao

Đa số thiết bị điện tử gia dụng hiện nay đều sử dụng IC số tích hợp hoặc vi điều khiển và vi xử lý Đối với sinh viên, những mạch sử dụng IC tích hợp và ứng dụng vi điều khiển phổ biến nhất là mạch đồng hồ, mạch đo nhiệt độ, mạch đèn giao thông, mạch cảnh báo phát hiện người và báo khói, báo cháy, mạch điều khiển thiết bị trong nhà…

Mạch điều khiển thiết bị trong nhà dùng vi điều khiển PIC16F877A báo về điện thoại thông qua giao tiếp Sim900 là một ứng dụng thực tế từ những kiến thức đã học nên em quyết định chọn đề tài này làm đồ án môn học 1 Tuy nhiên với kiến thức còn hạn chế mạch điều khiển thiết bị trong nhà chỉ dừng lại ở chức năng cơ bản nhất

Chú ng em xin chân thành cảm ơn thầy Đào Văn Phượng đã chỉ dẫn tận tình giúp chú ng em hoàn thành đồ án này

CÁC YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Quyển báo cáo ĐAMH được trình bày có đúng mẫu ?

- - -

2.Nội dung báo cáo có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài ?

- - -

3.Các bản vẽ (A3, A4) có đúng mẫu?

- - -

4 Phần cứng, phần mềm của ĐAMH có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài?

- - -

5 Các ý kiến khác

- - -

6 Điểm :

TP.HCM, Ngày … Tháng…Năm 20…

Giáo viên hướng dẫn (GV ký tên và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

1 Quyển báo cáo ĐAMH được trình bày có đúng mẫu ?

- - -

2 Nội dung báo cáo có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài ?

- - -

3 Các bản vẽ(A3,A4) có đúng mẫu ?

- - -

4 Phần cứng, phần mềm của ĐAMH có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài ? - - -

5 Các ý kiến khác

- - -

6 Điểm :

TP.HCM, Ngày … Tháng…Năm 20… Giáo viên phản biện

(GV ký tên và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU I CÁC YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI II NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN III NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN IV MỤC LỤC V DANH MỤC HÌNH ẢNH VII DANH MỤC BẢNG VIII CÁC TỪ VIẾT TẮT IX

MỞ ĐẦU XI

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM 1

1.1 Tổng quan về mạng di động GSM 1

1.1.1 Giới thiệu về mạng di động GSM 1

1.1.2 Đặc điểm mạng di động GSM 1

1.1.3 Cấu trúc hệ thống mạng GSM 2

1.2 Tổng quan về tin nhắn SMS 4

1.2.1 Lịch sử tin nhắn SMS 4

1.2.2 Một số thành phần mạng GSM liên quan đến SMS 5

1.2.3 Tin nhắn SMS chuỗi/Tin nhắn SMS dài 6

1.2.4 Ưu điểm và một số ứng dụng của tin nhắn SMS 7

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SIM900 9

2.1 Giới thiệu về sim900 9

2.2 Sơ đồ chân sim900 11

2.3 Các chế độ hoạt động của sim900 15

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 17

3.1 VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 17

3.1.1 Giới thiệu vi điều khiển PIC16F877A 17

3.1.2 Một vài thông số về vi điều khiển PIC16F877A 21

3.2 Tổ chức bộ nhớ 23

3.2.1 Bộ nhớ chương trình 23

3.2.2 Bộ nhớ dữ liệu: 23

3.3 Các cổng xuất nhập 24

3.3.1 Port A 25

3.3.2 Port B 25

3.3.3 Port C 26

3.3.4 Port D 26

3.3.5 Port E 26

3.4 Giao tiếp nối tiếp–USART 26

3.5 Ngắt–Interrup 27

3.5.1 Ngắt INT 28

3.5.2 Ngắt RB0 28

3.5.3 Ngắt do sự thay đổi trạng thái các chân trong Port B 28

CHƯƠNG 4: CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 29

4.1 IC 7805 29

4.2 IC Mic 29302 30

4.3 IC 7408 30

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 32

5.1 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển 32

5.2 Thiết kế phần cứng 33

5.2.1 Module sim900 33

5.2.2 Khối điều khiển 35

5.2.3 Khối công suất: 35

5.2.4 Sơ đồ nguyên lý 40

5.3 Thiết kế phần mềm 42

5.3.1 Lưu đồ giải thuật 42

5.3.2 Code của chương trình 43

KẾT LUẬN 52

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỒ ÁN 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cấu trúc tổng quan mạng GSM 3

Hình 1.2 SMS Gateway với chức năng chuyển tiếp 6

Hình 2.1 Hình ảnh sim900 9

Hình 2.2 Sơ đồ chân Sim900 12

Hình 3.1 Sơ đồ chân và hình dạng của PIC16F877A 17

Hình 3.2 Cấu trúc bên trong của PIC16F877A 22

Hình 3.3 Bộ nhớ chương trình của PIC 23

Hình 3.4 Bộ nhớ của PIC16F877A 24

Hình 3.5 Sơ đồ logic của tất cả các ngắt trong vi điều khiển PIC16F877A 28

Hình 4.1 IC 7805 29

Hình 4.2 IC Mic 29302 30

Hình 4.3 Cấu tạo bên trong và hình ảnh thực tế 30

Hình 5.1 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển 32

Hình 5.2 Sơ đồ khối nguồn 4V 32

Hình 5.3 Breakout Sim900 34

Hình 5.4 Sơ đồ khối nguồn 5V 35

Hình 5.5 Sơ đồ thiết kế của PIC6F877A 39

Hình 5.6 Sơ đồ khối giao tiếp R232 38

Hình 5.7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 41

Hình 5.8 Lưu đồ chương trình 42

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các thông số cơ bản của sim900 11

Bảng 2.2 Chức năng các chân sim900 15

Bảng 2.3 Các chế độ hoạt động của sim900 16

Bảng 3.1 Chức năng các chân vi điều khiển PIC16F877A 21

và báo gọi

GSM

PAP Password Authentication Protocol Hệ thống yêu cầu nhập

mật khẩu để truy cập vào

sung hoặc xóa bỏ trong 1 lớp của mô hình OSI

điện áp ra tải

Programmable Read-Only Memory

Chip nhớ,bộ nhớ không mất dữ liệu khi ngừng cung cấp điện

dùng để kết nối trực tiếp giữa 2 nút mạng

nối tiếp đồng bộ

Asynchronous Serial Reveier &

Transmitter

Bộ truyền nhận nối tiếp đồng bộ và không đồng

bộ

trong vi điều khiển PIC dùng cho giao tiếp song song 8 bit

MỞ ĐẦU

Tính cần thiết của đề tài

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật hiện đại, mạch điều khiển thiết bị từ đơn giản đến phức tạp đã không còn quá khó khăn Trong đó, phải

kể đến việc điều khiển như không cần có mặt tại nhà nhưng vẫn có thể điều khiển thiết bị trong nhà Đó chỉ là một trong số những ưu điểm vượt bậc của “ma ̣ch điều khiển thiết bị ” mà ngày nay các nhà nghiên cứu đang phát triển Việc điều khiển đã trở nên phổ biến, trên thực tế chúng ta có thể điều khiển thông qua internet, thông qua mạng không dây wireless hay qua sóng điện thoại di động GSM

Mạng GSM hiện nay đã trở nên thông dụng trong cuộc sống, thông qua chiếc điện thoại di động chúng ta có thể trò chuyện, nhắn tin, gọi điện thoại tới bạn

bè, người thân Cùng với sự phát triển của công nghệ, các ứng dụng dựa trên điện thoại cũng phát triển không ngừng cho phép chúng ta mở rộng các ứng dụng của chiếc điện thoại ngoài chức năng nghe, gọi và nhắn tin như dịch vụ ngân hàng - SMS banking, tra cứu thông tin, nạp tiền, đăng ký dịch vụ qua SMS Và trong đồ án này, chú ng em sẽ trình bày một ứng dụng cụ thể hơn về việc sử dụng mạng GSM để điều khiển và phát hiê ̣n từ xa qua tin nhắn bằng việc sử dụng module sim900

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Khắc phục những nhược điểm đó, hệ thống điều khiển từ xa bằng tin nhắn SMS thông qua mạng GSM tỏ ra vượt trội và khả năng phát triển cao hơn Đó là vì ngày nay mạng GSM đã trở nên phổ biến, hầu như ai cũng có một chiếc điện thoại di động,

và 100% các loại điện thoại di động này đều hỗ trợ tin nhắn SMS Đây là một lợi thế vượt trội hơn so với báo tin nhắn bằng internet vì có những loại điện thoại không hỗ trợ internet nhưng luôn hỗ trợ SMS Một lý do khác cũng tác động đáng kể là chi phí của việc sử dụng tin nhắn SMS tương đối nhỏ Chính vì các lý do trên mà hệ thống điều khiển này có thể áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như công nghiệp

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu trong đồ án là:

 Sim900 của hãng Simcom và tập lệnh AT để điều khiển

 Tổng quan về vi điều khiển PIC16F877A

Phương pháp và nội dung nghiên cứu

Phương pháp và nội dung nghiên cứu trong đồ án là:

 Nghiên cứu, tìm hiểu về sim900 của hãng Simcom và tập lệnh AT dùng để điều khiển module sim900

 Nghiên cứu, xây dựng chương trình cho vi điều khiển PIC16F877A thực hiện việc điều khiển module sim900 để điều khiển thiết bị từ xa qua tin nhắn SMS

Mặc dù đã có cố gắng, nhưng do thời gian và khả năng hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự giúp đỡ, đóng góp

ý kiến của thầy, cô và các bạn để chúng em có thể hoàn thiện đồ án này

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM

1.1 Tổng quan về mạng di động GSM

1.1.1 Giới thiệu về mạng di động GSM

GSM là viết tắt của từ “Global System for Mobile Communication” - Mạng

thông tin di động toàn cầu Nó là công nghệ không dây thuộc thế hệ 2G có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói 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 (European Telecommunications Standards Institute – ETSI ) quy định [2]

GSM được xây dựng và đưa vào sử dụng đầu tiên bởi Radiolinja ở Phần Lan Vào năm 1989 công việc liên quan đến quản lý tiêu chuẩn và phát triển mạng GSM được chuyển cho viện Viễn thông Châu Âu, và các đặc tính, tiêu chuẩn của GSM được công

bố lần đầu tiên vào năm 1990 Vào cuối năm 1993, đã có hơn 1 triệu thuê bao sử dụng mạng GSM của hơn 70 nhà cung cấp dịch vụ trên 48 quốc gia Hiện nay, GSM được sử dụng bởi hơn 2 tỷ người trên hơn 200 quốc gia và các vùng lãnh thổ khác nhau trên thế giới

GSM là chuẩn phổ biết nhất cho điện thoại di động trên thế giới do khả năng phủ sóng rộng khắp nơi, cho phép người dùng có thể sử dụng điện thoại di động của mình

ở nhiều vùng trên thế giới do các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện việc ký kết chuyển vùng với nhau GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về cả tín hiệu lẫn tốc độ và chất lượng cuộc gọi

Lợi thế của mạng di động GSM chính là chất lượng cuộc gọi tốt, giá thành thấp

và dịch vụ tin nhắn dễ dàng Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệ GSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên có thể kết nối dễ dàng với các thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị GSM cũng được phát triển thêm tính năng truyền dữ liệu như GPRS với tốc độ cao hơn sử dụng EDGE như trước đây Tại Việt Nam, công nghệ GSM đã vào Việt Nam từ năm 1993 qua việc cung cấp

hệ thống đầu tiên ở miền Bắc Hiện nay, ba mạng GSM của Việt Nam đang chiếm hầu hết thị trường đó là Viettel, Vinaphone và Mobiphone [2]

1.1.2 Đặc điểm mạng di động GSM

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

Cho phép gửi và nhận những mẫu tin nhắn văn bản bằng ký tự dài đến 126 ký tự Cho phép chuyển giao và nhận dữ liệu, Fax giữa các mạng GSM với tốc độ lên

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM

tới 9.600kps

Tính phủ sóng cao: công nghệ GSM không chỉ cho phép các thuê bao trong cùng mạng, cùng lãnh thổ quốc gia thực hiện việc kết nối với nhau, mà nó còn cho phép chuyển giao giữa các mạng GSM trên toàn cầu và cho phép thực hiện việc kết nối khi người sử dụng muốn Điều đó có nghĩa là thuê bao có thể mang thiết bị đi mọi nơi và các mạng sẽ tự động cập nhật vị trí thuê bao, đồng thời thuê bao có thể gọi, nhắn tin đi bất kỳ nơi nào mà không cần biết thuê bao cần liên lạc đang ở đâu (thuê bao di động - Roaming)

Mạng GSM sử dụng hai kiểu mã hóa âm thanh để nén tín hiệu âm thanh 3.1khz

đó là mã hóa 6kbps và 13kbps gọi là haft rate (6kbps) và full rate (13kbps)

Giải quyết sự hạn chế về dung lượng nhờ việc kỹ thuật sử dụng tần số tốt hơn và

kỹ thuật chia ô nhỏ, do vậy số thuê bao phục vụ sẽ tăng lên

Tính bảo mật cao Mạng kiểm tra sự hợp lệ của mỗi thuê bao GSM bởi thẻ đăng

ký SIM (Subscriber Idertity Module) Thẻ SIM sử dụng mật khẩu PIN (Personal Identity Number) để bảo vệ quyền sử dụng của người sử dụng [2]

1.1.3 Cấu trúc hệ thống mạng GSM

Cấu trúc của mạng GSM có thể được chia thành ba phần [16]:

Trạm di động (Mobile Station) được người thuê bao mang theo

Hệ thống trạm gốc (Base Station Subsystem) điều khiển kết nối vô tuyến với

trạm di động

Hệ thống mạng (Network Subsystem), với bộ phận chính là Trung tâm chuyển

mạch dịch vụ di động (MSC), thực hiện việc chuyển mạch cuộc gọi giữa các thuê bao di động và giữa các thuê bao di động với thuê bao của mạng cố định MSC cũng thực hiện các chức năng quản lý di động Ở hình 1.1 dưới đây không vẽ trung tâm vận hành bảo dưỡng (OMC) với chức năng đảm bảo vận hành và thiết lập mạng Trạm di động và hệ thống trạm gốc giao tiếp thông qua giao diện Um, hay gọi là giao diện không gian hoặc kết nối vô tuyến Hệ thống trạm gốc giao tiếp với MSC qua giao diện A

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM

Hình 1.1 Cấu trúc tổng quan mạng GSM Trạm di động (MS) bao gồm điện thoại di động và một thẻ thông minh xác

thực thuê bao (SIM) SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, vì thế người sử dụng

có thể lắp SIM vào bất cứ máy điện thoại di động GSM nào truy nhập vào dịch vụ

đã đăng ký Mỗi điện thoại di động được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại

di động IMEI (International Mobile Equipment Identity) Thẻ SIM chứa một số nhận dạng thuê bao di động IMSI (International Subcriber Identity) để hệ thống nhận dạng thuê bao, một mật mã để xác thực và các thông tin khác IMEI và IMSI hoàn toàn độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá nhân Thẻ SIM có thể chống việc

sử dụng trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận dạng cá nhân (PIN) [16]

Hệ thống trạm gốc gồm có hai phần Trạm thu phát gốc (BTS) và Trạm điều

khiển gốc (BSC) Hai phần này giao tiếp với nhau qua giao diện Abis, cho phép các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau có thể "kết nối" với nhau được

Trạm thu phát gốc có bộ thu phát vô tuyến xác định một ô (cell) và thiết lập giao thức kết nối vô tuyến với trạm di động Trong một khu đô thị lớn thì số lượng BTS cần lắp đặt sẽ rất lớn Vì thế, yêu cầu đối với trạm BTS là chắc chắn, ổn định,

có thể di chuyển được và giá thành tối thiểu

Trạm điều khiển gốc quản lý tài nguyên vô tuyến cho một hoặc vài trạm BTS

Nó thực hiện thiết lập kênh vô tuyến, phân bổ tần số, và chuyển vùng BSC là kết nối giữa trạm di động và tổng đài chuyển mạch di động MSC [16]

Hệ thống mạng: thành phần trung tâm của hệ thống mạng là tổng đài chuyển

mạch di động MSC Nó hoạt động giống như một tổng đài chuyển mạch PSTN hoặc ISDN thông thường, và cung cấp tất cả các chức năng cần thiết cho một thuê bao di động như: đăng ký, xác thực, cập nhật vị trí, chuyển vùng, định tuyến cuộc gọi tới một

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM

thuê bao roaming (chuyển vùng) MSC cung cấp kết nối đến mạng cố định ( PSTN hoặc ISDN) Báo hiệu giữa các thành phần chức năng trong hệ thống mạng sử dụng

Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7)

Bộ ghi địa chỉ thường trú (HLR) và Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) cùng với tổng đài chuyển mạch di động MSC cung cấp khả năng định tuyến cuộc gọi và roaming cho GSM HLR bao gồm tất cả các thông tin quản trị cho các thuê bao đã được đăng ký của mạng GSM, cùng với vị trí hiện tại của thuê bao Vị trí của thuê bao thường dưới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR tương ứng với trạm di động Chỉ có một HLR logic cho toàn bộ mạng GSM mặc dù nó có thể được triển khai dưới dạng cơ sở

dữ liệu phân bố

Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) bao gồm các thông tin quản trị được lựa chọn từ HLR, cần thiết cho điều khiển cuộc gọi và cung cấp dịch vụ thuê bao, cho các di động hiện đang ở vị trí mà nó quản lý Mặc dầu các chức năng này có thể được triển khai

ở các thiết bị độc lập nhưng tất cả các nhà sản xuất tổng đài đều kết hợp VLR vào MSC, vì thể việc điều khiển vùng địa lý của MSC tương ứng với của VLR nên đơn giản được báo hiệu Chú ý rằng MSC không chứa thông tin về trạm di động cụ thể- thông tin này được chứa ở bộ ghi địa chỉ

Có hai bộ ghi khác được sử dụng cho mục đính xác thực và an ninh Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR) là một cơ sở dữ liệu chứa một danh sách của tất cả các máy điện di dộng hợp lệ trên mạng với mỗi máy điện thoại được phân biệt bởi số IMEI Một IMEI bị đánh dấu là không hợp lệ nếu nó được báo là bị mất cắp hoặc có kiểu không tương thích Trung tâm xác thực (AuC) là một cơ sở dữ liệu bảo vệ chứa bản sao các khoá bảo mật của mỗi card SIM, được dùng để xác thực và mã hoá trên kênh vô tuyến [16]

1.2 Tổng quan về tin nhắn SMS

1.2.1Lịch sử tin nhắn SMS

SMS là viết tắt của Short Message Service - dịch vụ tin nhắn ngắn [14] Nó

là một công nghệ cho phép việc gửi và nhận tin nhắn giữa các điện thoại di động SMS lần đầu tiên xuất hiện ở châu Âu vào năm 1992 Nó đã được bao gồm trong công nghệ GSM tiêu chuẩn ngay từ đầu Sau đó nó được chuyển đến công nghệ không dây như CDMA và TDMA Các tiêu chuẩn GSM và tin nhắn SMS đã được ban đầu được phát triển bởi Viện Tiêu Chuẩn viễn thông Châu Âu Bây giờ 3GPP (Third Generation Partnership Project) chịu trách nhiệm cho sự phát triển và duy trì các tiêu chuẩn GSM và tin nhắn SMS [2]

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM

Theo đề nghị của tên "Dịch vụ tin nhắn ngắn", các dữ liệu có thể được tổ chức bởi một tin nhắn SMS là rất hạn chế Một tin nhắn SMS có thể chứa nhiều nhất

là 140 byte (1120 bit) dữ liệu, do đó, một tin nhắn SMS có thể chứa đến:

 160 ký tự nếu 7 bit mã hóa ký tự được sử dụng (7 bit ký tự mã hóa thích hợp cho việc mã hóa các ký tự Latin như bảng chữ cái tiếng Anh)

 70 ký tự nếu 16 bit Unicode mã hóa ký tự UCS2 được sử dụng (Tin nhắn SMS tin nhắn văn bản có chứa các ký tự phi Latinh như ký tự Trung Quốc nên

sử dụng ký tự mã hóa 16 bit)

Tin nhắn văn bản SMS hỗ trợ ngôn ngữ quốc tế Nó hoạt động tốt với tất cả các ngôn ngữ được hỗ trợ bởi Unicode, bao gồm cả tiếng Ả Rập, Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc

Ngoài văn bản, tin nhắn SMS cũng có thể mang dữ liệu nhị phân Có thể gửi nhạc chuông, hình ảnh, logo mạng, hình nền, hình động, thẻ kinh doanh (ví dụ như vCards) và cấu hình WAP đến một điện thoại di động với tin nhắn SMS

Một lợi thế lớn của tin nhắn SMS là nó được hỗ trợ bởi 100% điện thoại di động GSM Hầu như tất cả các thuê bao có kế hoạch cung cấp bởi các hãng không dây bao gồm dịch vụ tin nhắn SMS không tốn kém Không giống như tin nhắn SMS, công nghệ điện thoại di động như WAP và điện thoại di động Java không hỗ trợ nhiều

mô hình điện thoại di động cũ [14]

1.2.2Một số thành phần mạng GSM liên quan đến SMS

Các thành phần trong mạng GSM có chức năng liên quan đến SMS [2] bao gồm:

SME (Short Messaging Entities): là một thành phần mà tại đó có thể gửi

hoặc nhận thông điệp SME có thể đặt tại một vị trí cố định trong mạng, trạm di động hoặc các trung tâm dịch vụ khác

SMSC (Short Message Service Center): Chịu trách nhiệm chứa và chuyển tiếp

các thông điệp ngắn giữa SME và trạm di động, nó đảm bảo việc phân phối thông điệp trong mạng Thông điệp sẽ được chứa tại SMSC cho đến khi đích sẵn sàng nhận, vì vậy người dùng có thể gửi và nhận thông điệp bất kỳ lúc nào

SMS Gateway: có nhiệm vụ kết nối và duy trì kết nối với trung tâm dịch vụ nhắn

tin SMSC, giao thức kết nối là SMPP, phiên bản phổ biến hiện nay là SMPP v3.3/3.4 Kết nối này được khởi tạo một lần và duy trì liên tục trong suốt quá trình hoạt động Trong trường hợp có sự cố về mạng dẫn tới kết nối bị gián đoạn, SMS Gateway sẽ kiểm tra đường liên tục và lập tức kết nối với lại SMSC nhay sau khi sự cố được khắc phục

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM

Hình 1.2SMS Gateway với chức năng chuyển tiếp

Ngoài ra SMS Gateway còn có chức năng lưu trữ và gửi đi: Chức năng này đảm bảo an toàn dữ liệu và phục vụ các mục đích thống kê lưu lượng Trong trường hợp

sự cố xảy ra, cơ chế này cho phép lưu trữ các bản tin và gửi đi khi hệ thống đã sẵn sàng Toàn bộ các tin nhắn gửi qua đều được SMS Gateway lưu trữ vào cơ sở dữ liệu tập trung và có các công cụ để người quản trị theo dõi giám sát lưu lượng

HLR (Home Location Register): Là một cơ sở dữ liệu dùng để lưu trữ và

quản lí các thông tin thường xuyên về thuê bao Nó được truy vấn bởi SMSC

MSC (Mobile Switching Center): Thực hiện chức năng chuyển mạch của

hệ thống, điều khiển các cuộc gọi đến từ các hệ thống điện thoại và các hệ thống

dữ liệu khác

VLR (Visitor Location Register): Là một cơ sở dữ liệu chứa đựng các thông

tin tạm thời về thuê bao

BSS (Base Station System): Tất cả các chức năng liên quan đến sóng vô tuyến

đều được thực hiện trong BSS BSS bao gồm các trạm điều khiển (BSC) và các trạm thu phát sóng (BTS) Chức năng chính của nó là truyền tiếng nói và dữ liệu qua lại giữa các mạng di động

MS (Mobile Station): Là thiết bị không dây có khả năng gửi và nhận thông

điệp SMS cũng như các cuộc gọi Thông thường các thiết bị này là các điện thoại di động kỹ thuật số, nhưng thời gian gần đây SMS đã được mở rộng đến các thiết bị đầu cuối khác như: PDA, máy tính xách tay, modem GSM

1.2.3Tin nhắn SMS chuỗi/Tin nhắn SMS dài

Một hạn chế của công nghệ tin nhắn SMS là một tin nhắn SMS chỉ có thể mang theo một số lượng rất hạn chế của dữ liệu [14] Để khắc phục nhược điểm này, một phần mở rộng được gọi là nối tin nhắn SMS (cũng được biết đến như tin nhắn SMS dài) được phát triển Một tin nhắn SMS văn bản có thể chứa hơn 160 ký tự tiếng Anh Nguyên tắc của việc nối SMS hoạt động như sau: điện thoại di động của người gửi tin sẽ chia một tin nhắn dài thành những phần nhỏ hơn và gửi và gửi các phần nhỏ này đi Khi các tin nhắn SMS đến đích của người nhận, điện thoại người nhận điện thoại di động sẽ kết hợp chúng lại một tin nhắn dài như ban đầu được gửi Hạn chế của tin nhắn SMS dài là nó được ít hỗ trợ rộng rãi hơn so với các tin nhắn SMS trên các thiết bị không dây wireless

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM

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

SMS là một thành công trên toàn thế giới Số lượng tin nhắn SMS trao đổi mỗi ngày là rất lớn Tin nhắn SMS bây giờ là một trong những nguồn thu quan trọng của các hãng hàng không dây Một số lý do để tin nhắn SMS trên toàn thế giới nên phổ biến được đưa ra như sau [14]:

Tin nhắn SMS có thể được gửi và đọc bất cứ lúc nào

Ngày nay, hầu như tất cả mọi người có một điện thoại di động và mang nó hầu hết thời gian trong ngày Với một chiếc điện thoại di động, chúng có thể gửi và đọc tin nhắn SMS bất cứ lúc nào, không còn là vấn đề khi người sử dụng đang ở trong văn phòng, trên xe buýt hay ở nhà

Tin nhắn SMS có thể được gửi đến một điện thoại khi nó tắt nguồn hoặc ngoài vùng phủ sóng

Không giống như một cuộc gọi điện thoại, chúng ta có thể gửi tin nhắn SMS cho người cần liên lạc khi mà họ không mở nguồn điện thoại di động hoặc khi đang

ở một nơi mà tín hiệu sóng yếu hoặc không có Hệ thống tin nhắn SMS của các nhà điều hành mạng di động sẽ lưu trữ các tin nhắn SMS lại và sau đó gửi nó cho người nhận khi điện thoại di động của họ đã bật nguồn trở lại hoặc đã ở trong vùng phủ sóng

Điểm nổi bật so với cuộc gọi

Không giống như một cuộc gọi, trả lời điện thoại, chúng ta không cần phải đọc hoặc trả lời tin nhắn SMS ngay lập tức Bên cạnh đó, việc viết và đọc các tin nhắn SMS không gây tiếng ồn quá lớn như thực hiện cuộc gọi và trả lời điện thoại Trong khi chúng ta có thể ra khỏi một rạp hát hay thư viện để trả lời cuộc gọi điện thoại nhưng chúng ta không cần phải làm như vậy nếu tin nhắn SMS được sử dụng

Tin nhắn SMS được hỗ trợ bởi 100% điện thoại di động GSM và chúng có thể được trao đổi giữa các nhà mạng

Tin nhắn SMS là một công nghệ rất trưởng thành Tất cả các điện thoại di động GSM hỗ trợ nó Không chỉ là bạn có thể trao đổi tin nhắn SMS với người sử dụng điện thoại di động của cùng nhà cung cấp dịch vụ không dây, nhưng bạn cũng có thể trao đổi tin nhắn SMS với người sử dụng điện thoại di động của nhiều nhà cung cấp khác trên toàn thế giới

SMS là một công nghệ phù hợp cho các ứng dụng không dây để xây

dựng

Dưới đây là một số trong những lý do mà làm cho tin nhắn SMS một công nghệ phù hợp cho các ứng dụng không dây để xây dựng:

Thứ nhất, tin nhắn SMS được hỗ trợ bởi 100% điện thoại di động GSM Xây

dựng các ứng dụng không dây trên công nghệ tin nhắn SMS có thể tối đa hóa các cơ

sở người dùng tiềm năng

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM

Thứ hai, các tin nhắn SMS có khả năng mang dữ liệu nhị phân ngoài văn

bản Chúng có thể được sử dụng để chuyển nhạc chuông, hình ảnh, logo mạng, hình nền, hình động, vCards, VCals (mục lịch)

Thứ ba, tin nhắn SMS hỗ trợ thanh toán cho các giao dịch mua bán liên

quan đến mạng GSM hoặc các dịch vụ khác giúp cho quá trình thanh toán được thực hiện một cách thuận tiện Người sử dụng điện thoại di động hoàn toàn có thể tải logo, hình nền, nhạc chuông, nhạc chờ điện thoại chỉ bằng cách soạn tin nhắn SMS theo cấu trúc cú pháp cho trước và gửi đến số dịch vụ Chi phí phát sinh sẽ được trừ trực tiếp vào tài khoản của người sử dụng

Ngoài ra, tin nhắn SMS hiện nay có rất nhiều ứng dụng thực tế và cần thiết với người sử dụng Người ta có thể sử dụng để thông báo có email mới Trong một hệ thống email thông báo, một máy chủ sẽ gửi một tin nhắn SMS tới điện thoại

di động của người sử dụng bất cứ khi nào một email đến hộp thư đến Một hệ thống email thông báo có thể cho phép người dùng tùy biến bộ lọc khác nhau để một cảnh báo tin nhắn SMS được gửi chỉ khi thông báo email có chứa từ khóa nhất định hoặc nếu người gửi email là một người quan trọng Tin nhắn SMS cũng được

sử dụng trong các hệ thống cảnh báo từ xa Trong một ứng dụng hệ thống giám sát

từ xa, một chương trình (đôi khi có các cảm biến) sẽ liên tục theo dõi tình trạng của một hệ thống từ xa Nếu một điều kiện nhất định được thỏa mãn như có rò khí ga, nhiệt độ tăng đột biến, có đột nhập thì chương trình sẽ gửi tin nhắn văn bản đến người sử dụng Và người sử dụng hoàn toàn cũng có thể điều khiển các thiết bị như

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SIM900

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SIM900

2.1Giới thiệu về sim900

Sim900 là một sản phẩm của công ty SIMCom sản xuất Nó là một module GSM/GPRS cực kỳ nhỏ gọn, được thiết kế cho thị trường toàn cầu Sim900 hoạt động được ở 4 băng tần GSM 850MHz, EGSM 900MHz, DCS 1800MHz và PCS 1900MHz như là một loại thiết bị đầu cuối với một Chip xử lý đơn nhân, tăng cường các tính năng quan trọng dựa trên nền vi xử lý ARM926EJ-S Kích thước sim nhỏ gọn (24mm x 24 mm x 3mm), đáp ứng những yêu cầu về không gian trong các ứng dụng M2M điện thoại thông minh, PDA và các thiết bị di động khác Sim900 được sử dụng trong đồ án này để làm module sim900, có kết nối với sim điện thoại di động làm GSM modem Module sim900 sẽ kết nối với các thiết

bị khác, phục vụ cho việc đóng ngắt thiết bị điện

Hình 2.1 Hình ảnh sim900

Các thông số cơ bản của sim900 được trình bày trong bảng 1.1 dưới đây:

Nguồn cung cấp Nguồn một chiều từ 3.4V-4.5V

Tiết kiệm điện PA- MFRMS=5) Tiêu thụ điện năng ở chế độ SLEEP là

1.5mA(BS-CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SIM900

Dải tần số

SIM900 Với 4 băng tần: 850 GSM, 900 EGSM, 1800 DCS, 1900 PCS Các SIM900 có thể tự động tìm kiếm các băng tần Các băng tần cũng có thể được thiết lập bằng lệnh AT Dễ tương thích với GSM Phase 2/2+

Nhiệt độ

Hoạt động bình thường:-30°C đến 80°C Hoạt động hạn chế:-40°C đến -30°C và 80°C đến 85°C Nhiệt độ bảo quản -45°C đến 90°C

SIM giao diện Hỗ trợ thẻ SIM: 1.8V,3V

Ăng-ten bên ngoài Thu sóng tốt

Giao tiếp Serial và giao

tiếp Debug

Serial Port:

8 đường trên giao tiếp Serial Port

Serial Port có thể được sử dụng cho CSD FAX, dịch vụ GPRS và gửi lệnh AT để điều khiển module

Serial Port có thể sử dụng chức năng ghép kênh Autobauding hỗ trợ tốc độ baud từ 1200 bps đến 15200bps DebugPort:

Hai đường trên giao tiếp Serial Port là TXD và RXD Debug Port chỉ được sử dụng để gỡ rối hoặc nâng cấp firmware

Quản lý danh bạ Hỗ trợ danh bạ điện thoại các loại: SM, FD, LD, RC,

ON, MC

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SIM900

Bộ công cụ ứng dụng

Đặc điểm vật lý

Kích thước: 24mm x 24mm x 3mm Khối lượng: 13.8g

Bảng 2.1 Các thông số cơ bản của sim900

2.2Sơ đồ chân sim900

Sim900 có 68 chân, được bố trí đều tại 4 cạnh của sim Vị trí từng chân được thể hiện như trong hình 1.2:

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SIM900

Hình 2.2Sơ đồ chân Sim900

Chức năng từng chân được thể hiện trong bảng 1.2 như sau:

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SIM900

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SIM900

3 chân VBAT được dành riêng để kết nối điện

áp cung cấp cho sim900 hoạt động Nguồn điện áp của sim900 hoạt động là VBAT=3.4V-4.5V Nó phải có khả năng cung cấp đủ dòng điện trong tăng mạch khi sim900 bắt đầu hoạt động Dòng điện cung cấp dòng điện thường tăng lên đến 2A

Hiệu điện thế chuẩn: Vchuẩn= 4.0V Hiệu điện thế lớn nhất:Vmax=4.5V Hiệu điện thế nhỏ nhất: Vmin=3.4V

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SIM900

Hiển thị trạng thái làm việc của sim bằng đèn LED.Khi có nguồn cung cấp cho sim900 hoạt động, LED này sẽ sáng

Bảng 2.2Chức năng các chân sim900

2.3 Các chế độ hoạt động của sim900

Sim900 có ba chế độ hoạt động khác nhau, với các chế độ này thì nguồn tiêu thụ và sự hoạt động cũng khác nhau Chi tiết các chế độ hoạt động của sim900 được thể hiện tại bảng 1.3

Chế độ bình thường

GSM/GPRS SLEEP

Sim900 sẽ tự động đi vào chế độ SLEEP (chế độ nghỉ) nếu DTR được thiết lập là mức cao và không có ngắt ở phần cứng Trong trường hợp này, dòng tiêu thụ của module sim900 sẽ được làm giảm tối thiểu chỉ còn 1.5mA

Trong chế độ SLEEP, các module vẫn có thể nhận được tin nhắn SMS từ hệ thống bình thường

GSM IDLE

Phần mềm được kích hoạt để hoạt động Sim900 đã đăng nhập vào hệ thống mạng GSM, và sẵn sàng để gửi và nhận tin nhắn, cuộc gọi

GSM TALK

Kết nối giữa sim900 và thiết bị khác hỗ trợ GPRS được thực hiện Trong trường hợp này, công suất tiêu thụ phụ thuộc vào các thiết lập mạng như DTX bật/tắt, FR/EFR/HR, ăng- ten

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SIM900

GPRS STANDBY

Sim900 đã sẵn sàng cho việc kết nối GPRS, nhưng không có dữ liệu hiện đang được gửi hoặc nhận được Trong trường hợp này, công suất tiêu thụ phụ thuộc vào các thiết lập mạng và cấu hình GPRS

GPRS DATA

Dữ liệu GPRS đã được truyền (PPP hoặc TCP hoặc UDP) trong quá trình hoạt động Trong trường hợp này, công suất tiêu thụ có liên quan với các thiết lập mạng (ví dụ như điều khiển chế độ công suất), tốc độ uplink/ downlink và cấu hình GPRS

Chế độ tắt nguồn

Sim900 có thể tắt nguồn bằng cách gửi lệnh "AT + CPOWD = 1" hoặc bằng cách sử dụng trực tiếp chân PWRKEY Nguồn quản lý ASIC ngắt kết nối các nguồn cung cấp từ sim900 Và nó chỉ cung cấp năng lượng cho các RTC còn lại Phần mềm không hoạt động Không thể truy cập các cổng nối tiếp khác Tuy nhiên điện áp hoạt động (kết nối với VBAT) vẫn còn

Ngừng hoạt động

nhưng không cần

ngắt nguồn cung cấp

Sử dụng lệnh "AT + CFUN" để thiết lập sim900 về chế

độ tiết kiệm mà không cần loại bỏ các nguồn cung cấp năng lượng Trong trường hợp này, phần ăngten sẽ không làm việc hoặc SIM card sẽ không thể truy cập được, hoặc cả hai phần ăngten và SIM card sẽ không hoạt động Nguồn tiêu thụ trong trường hợp này là rất thấp

Bảng 2.3Các chế độ hoạt động của sim900

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN

3.1 VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A

3.1.1 Giới thiệu vi điều khiển PIC16F877A.

PIC16F877A là PIC trong họ PIC16XX, họ vi điều khiển 8 bit, tiêu hao năng lượng thấp, đáp ứng nhanh, chế tạo theo công nghệ CMOS, chống tĩnh điện tuyệt đối

PIC16F877A có nhiều tính năng đặc biệt làm giảm thiểu các thiết bị ngoại

vi, vì vậy kinh tế cao, có hệ thống nổi bật đáng tin cậy và sự tiêu thụ năng lượng thấp

Ở đây có 4 sự lựa chọn bộ dao động và chỉ có 1 chân kết nối bộ dao động RC nên có giải pháp tiết kiệm cao Chế độ Sleep tiết kiệm nguồn và có thể được đánh thức bởi các nguồn reset Và còn nhiều phần khác đó được giới thiệu bên trên sẽ được nói rõ

+ Có 3 bộ định thời: Timer0, timer1 và timer2

+ Có giao tiếp truyền nối tiếp: chuẩn RS 232, I2C…

Hình 3.1Sơ đồ chân và hình dạng của PIC16F877A

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN

Chức năng các chân:

- VPP : ngõ vào áp lập trình

2 RA0/AN0 - RA0 : xuất/nhập số - AN0 : ngõ vào tương tự

- AN1 : ngõ vào tương tự

REF-/CVREF

- RA2 : xuất/nhập số

- AN2 : ngõ vào tương tự

- VREF :ngõ vào điện áp chuẩn (thấp) của bộ A/D

5 RA3/AN3/VREF+ - RA3 : xuất/nhập số

- AN3 : ngõ vào tương tự

- VREF+ : ngõ vào điện áp chuẩn (cao) của bộ A/D

- AN4 : ngõ vào tương tự 4

- SS : ngõ vào chọn lựa SPI phụ

- C2 OUT : ngõ ra bộ so sánh 2

- RD : điều khiển việc đọc ở port nhánh song

- AN6 : ngõ vào tương tự

10 RE2/ /AN7 - RE2 : xuất/nhập số

- CS : Chip lựa chọn sự điều khiển ở port nhánh

song song

- AN7 : ngõ vào tương tự

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN

 CLKI : ngõ vào nguồn xung bên ngoài Luôn được kết hợp với chức năng OSC1

 Ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock

 OSC2 : Ngõ ra dao động thạch anh Kết nối đến thạch anh hoặc bộ cộng hưởng

 - CLKO : ở chế độ RC, ngõ ra của OSC2, bằng

tần số của OSC1 và chỉ ra tốc độ của chu kỳ lệnh

OCO/T1CKI

 RC0 : xuất/nhập số

 T1OCO : ngõ vào bộ dao động Timer 1

 T1CKI : ngõ vào xung clock bên ngoài Timer 1

 RC1 : xuất/nhập số

 T1OSI : ngõ vào bộ dao động Timer 1

 CCP2 : ngõ vào Capture 2, ngõ ra compare 2, ngõ ra PWM2

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN

 RC4 : xuất/nhập số

 SDI : dữ liệu vào SPI

 SDA : xuất/nhập dữ liệu vào I2C