Nghiên cứu ứng dụng module SIM 900a, lập trình và lắp đặt tủ điện điều khiển, giám sát các thiết bị điện cho ngôi nhà thông minh

Từ đó đã hình thành, nảysinh một ý tưởng về việc điều khiển các thiết bị điện một cách tự động trong trạmviễn thông thông qua tin nhắn SMS.Như chúng ta cũng đã biết,trạm viễn thông làmột

MỤC LỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH

Bảng 1Cấu trúc của 1 tin nhắn SMS 20

Bảng 2 Các tính năng của Module Sim900A 31

Bảng 3 Chức năng các chân của module Sim 900A 35

Bảng 4 Các tập lệnh của AT 36

Bảng 5 Thông số của AT Mega8 50

Bảng 6 Tên gọi và tên trong Altium của các thiết bị sử dụng trong bài 69

Bảng 7 Độ dày và vật liệu mạ 83

Y Hình 1: cấu trúc của mạng GSM 18

Hình 2 Module Sim 900A 23

Hình 3 Module Sim 900A 23

Hình 4: Module sim900A 24

Hình 5 Module Sim900A sử dụng trong đồ án 24

Hình 6 Sơ đồ chân của Module Sim 900A 32

Hình 7 Board Arduino Uno 40

Hình 8 Giao diện IDE của Arduino 44

Hình 9 Sơ đồ chân vi điều khiển AT Mega 8 - 16PU 49

Hình 10 Thạch anh trong mạch sơ đồ 52

Hình 11 Thạch anh trong mạch điện tử 53

Hình 12 Ký hiệu của thạch anh trong mạch điện tử 54

Hình 13 Thạch anh vỏ sắt 4 chân 54

Hình 14 Thạch anh vỏ gốm 3 chân 54

Hình 15 Dao động sóng sin sử dụng thạch anh + mosfet 55

Hình 16 Mạch tạo xung vuông sử dụng thạch anh + cổng điện tử số 55

Hình 17 Linh kiện thạch anh 56

Hình 18 Thạch anh trong bộ điều khiển máy giặt 57

Hình 19 Thạch anh trong đồng hồ đeo tay 57

Hình 20 Thạch anh ứng dụng trong mạch đồng hồ 58

Hình 21 Thạch anh trong mạch điện tử ARDUINO 59

Hình 22 Thay đổi giá trị của linh kiện 65

Hình 23Mạch nguyên lý sau khi nối dây xong 68

Hình 24Mạch in dưới dạng 3D 68

Hình 25 Sơ đồ mạch chân linh kiện 68

Hình 26 Sơ đồ linh kiện của mạch 75

Hình 27 Mạch in ở định dạng 2D 76

Hình 28 Mạch in dạng đen trắng 76

Hình 29 Mạch in đen trắng 76

Hình 30 Mạch in sau khi đã là vào bo đồng 77

Hình 31Mạch bo đồng sau khi khoan 77

Hình 32 Cảm biến tiệm cận 80

Hình 33 Vật chuẩn 80

Hình 34 Khoảng cách cài đặt 81

Hình 35 Cảm biến tiệm cận 81

Hình 36 Thời gian cảm biến phản hồi 81

Hình 37 Tần số đáp ứng 82

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 4

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 5

1) Giới thiệu về đồ án 5

2) Đối tượng nghiên cứu 7

3) Mục đích nghiên cứu 7

4) Ứng dụng của đồ án 8

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NGÔI NHÀ THÔNG MINH VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 9

1.1 Giới thiệu về ngôi nhà thông minh 9

1.1.1Nhà thông minh là gì? 9

1.1.2Điểm khác biệt của nhà thông minh với nhà truyền thống 11

1.2 Lý do nhà thông minh chưa phổ biến 12

1.2.1Giá cả chưa bình dân để phổ cập 12

1.2.2E ngại về sự phức tạp khi lắp đặt và sử dụng 12

1.3 Các tiện ích,chỉ tiêu của ngôi nhà thông minh 13

1.3.1Điều khiển tự động trong chiếu sáng 13

1.3.2Điều khiển tự động hệ thống âm thanh 14

1.3.3Điều khiển tự động các thiết bị nhờ các cảm biến 14

1.3.4Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật: 15

1.4 Tính ứng dụng thực tiễn của đề tài với hoàn cảnh thực tế : 15

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 16

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM,TIN NHẮN SMS VÀ MODULE SIM 900A 16

2.1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động GSM 16

2.1.1Đặc điểm của công nghệ GSM Công nghệ GSM 16

2.1.2Cấu trúc của mạng GSM 17

2.2 Tổng quan về tin nhắn SMS 17

2.2.1Giới thiệu về sms 17

2.2.2Cấu trúc một tin nhắn SMS: 18

2.2.3Tin nhắn SMS chuỗi/Tin nhắn SMS dài 19

2.2.4SMS CENTRE/SMSC 19

2.2.5Ưu điểm của tin nhắn SMS 20

2.3 Tổng quan về Module Sim900A 21

2.3.1Giới thiệu về Module Sim900A 21

2.3.2Đặc điểm của Module Sim: 23

2.3.3Kết nối với vi điều khiển: 25

2.3.4Một đoạn code mẫu của Module Sim 900A 25

2.3.5Đặc điểm của Module Sim900A: 29

2.3.6Khảo sát tập lệnh AT của Module sim900A 34

2.3.7Các lệnh AT được sử dụng trong đồ án: 36

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 38

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO VÀ VI ĐIỀU KHIỂN AT MEGA8 38

3.1 Arduino 38

3.1.1.1 Giới thiệu chung Arduino 38

3.1.2Giới thiệu về board Arduino Uno 39

3.1.3Khả năng của bo mạch Arduino: 40

3.1.4Môi trường lập trình bo mạch Arduino: 42

3.1.5Chuỗi và khai báo chuỗi : 44

3.2 ATMega8 - 16PU 48

3.2.1Thông tin chung về sản phẩm: 49

3.2.2Ứng dụng: 50

3.2.3Tổng quan về VĐK Atmega8: 50

3.2.4Hệ thống Clock: 50

3.2.5Nguồn RESET: 51

3.3 Thạch anh 52

3.3.1Thạch anh là gì? 52

3.3.2Ký hiệu và hình dạng thực tế của thạch anh 53

3.3.3Vậy thạch anh có tác dụng gì ở mạch điện tử? 54

3.3.4Lịch sử của thạch anh: 55

3.3.5Cách kiểm tra thạch anh như thế nào: 56

3.3.6Nguyên lí hoạt động: 56

3.3.7Ứng dụng của thạch anh: 57

3.3.8Mạch lọc tích cực dùng Thạch anh: 57

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 58

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 58

4.1 Phần mềm vẽ mạch Altium (sử dụng Altium 17) 58

4.2 Danh sách thiết bị, linh kiện sử dụng và tác dụng của chúng 68

4.3 Code Module Sim900A sử dụng trong đồ án: 69

4.4 Hướng dẫn sử dụng mạch điều khiển thiết bị điện từ xa,sử dụng Module Sim 900A 82

4.4.1Lưu ý khi sử dụng 82

4.4.2Các lỗi có thể xảy ra và cách khắc phục: 82

Tài liệu tham khảo: 83

KẾT LUẬN 84

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật,công nghệ kỹ thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật tự động điều khiển đóng vai tròquan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấpthông tin Do đó là một sinh viên chuyên ngành Điện-Điện tử,chúng ta phải biếtnắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nềnkhoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nóiriêng Bên cạnh đó còn là sự thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế nước nhà

“Smart House - Ngôi nhà thông minh’’ đã được nghiên cứu và phát triển trênthế giới Việc điều khiển các thiết bị điện trong nhà hoặc là trực tiếp hoặc là từ xa làyêu cầu cơ bản của điều khiển ngôi nhà thông minh Việc điều khiển từ xa có thể cóthiết bị riêng, mạng internet và đặc biệt là sử dụng một phương tiện đang được sửdụng phổ biến nhất là điện thoại di động.Với ý tưởng ban đầu là xây dựng một thiết

bị không dây dùng sóng hồng ngoại hoặc sóng RF để điều khiển các thiết bị điệntrong nhà Nhưng chúng đều có nhược điểm riêng Qua nghiên cứu ứng dụng côngnghệ di động sử dụng cho mục đích ngoài thông tin liên lạc là tính năng điều khiển

từ xa Bằng cách sử dụng điện thoại di động để nhắn tin SMS gửi đến một mộtmạch điều khiển có gắn Module sim để điều khiển các thiết bị điện Với cách này cóthể khắc phục các nhược điểm như bị vật cản (sóng hồng ngoại), khoảng cách ngắn(sóng RF) Chính vì các ưu điểm của việc điều khiển từ xa của điện thoại di động vìthế em đã lựa chọn đề tài :

"Nghiên cứu ứng dụng Module SIM 900A,lập trình và lắp đặt tủ điện điều khiển,giám sát các thiết bị điện cho ngôi nhà thông minh"

Đồ án chỉ tập trung vào nghiên cứu việc điều khiển từ xa thiết bị điện bằngđiện thoại di động nhằm bước đầu làm quen, tiếp cận và xây dựng hệ thống điềukhiển từ xa cơ bản dựa trên công nghệ di động

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1) Giới thiệu về đồ án

Hiện nay trên thị trường, công nghệ giám sát, điều khiển, cảnh báo từ xa vẫncòn khá mới mẻ, chưa được phổ biến và có giá thành cao Vì vậy việc nghiên cứuchế tạo ra mô hình sẽ giúp nhóm tìm hiểu sâu hơn về các công nghệ mới,qua đó tìm

ra các phương án giảm chi phí, tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống thực tế

Bên cạnh những yêu cầu liên quan đến lĩnh vực trong đời sống, việc thựchiện đề tài nhằm chế tạo ra một mô hình phục vụ đào tạo, thực nghiệm trong trườngcũng như trong các cơ sở đào tạo có chuyên ngànhĐiện-Điện tử.Em muốn có thể sửdụng mô hình để thực nghiệm, chứng minh các kiến thức sách vở đã có

Qua những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy và tham quan thực tế cácdoanh nghiệp sản xuất, chúng em đã được thấy rất nhiều khâu được tự động hóatrong quá trình sản xuất Thêm vào đó, ngày nay hệ thống mạng điện thoại di động

và các thiết bị điện thoại di động ngày càng được phổ biến trong cuộc sống

Cùng với đó là nhu cầu cuộc sống ngày càng tăng Từ đó đã hình thành, nảysinh một ý tưởng về việc điều khiển các thiết bị điện một cách tự động trong trạmviễn thông thông qua tin nhắn SMS.Như chúng ta cũng đã biết,trạm viễn thông làmột công trình cần có và xuất hiện ở hầu hết tất cả các tỉnh thành trên cả nước,cácthiết bị điện trong trạm vẫn chưa hoạt động một cách tự động mà vẫn cần phải cónhân viên trong trạm để điều hành,giám sát.Các thiết bị điện trong đó đều hoạt độngđộc lập với nhau, mỗi thiết bị có một quy trình sử dụng khác nhau tuỳ thuộc vào sựthiết lập, cài đặt của người sử dụng

Chúng chưa có một sự liên kết nào với nhau về mặt dữ liệu Nhưng đối với

hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua tin nhắn SMS thì lại khác Ở đây, cácthiết bị điều khiển tự động được kết nối với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnhqua một một thiết bị trung tâm và có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu

Điển hình của một hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua tin nhắn SMSgồm có các thiết bị đơn giản như bóng đèn, quạt máy, lò sưởi đến các thiết bị tinh

vi, phức tạp như tivi,máy vi tính,máy điều hòa,hệ thống báo động,hệ thống máyphát điện …

Nghĩa là tất cả các thiết bị này có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu thôngqua một đầu não trung tâm Đầu não trung tâm ở đây có thể là một máy vi tính hoàn

chỉnh hoặc có thể là một bộ xử lí đã được lập trình sẵn tất cả các chương trình điềukhiển Bình thường,các thiết bị trong nhà có thể được điều khiển từ xa thông quacác tin nhắn của chủ nhà.Chẳng hạn như việc tắt quạt, đèn điện,máy điều hòa, …khi chủ nhà rời đi mà quên chưa tắt Hay chỉ với một tin nhắn SMS,chủ nhà có thểbật máy điều hòa để làm mát phòng trước khi mọi người đến làm việc trong mộtkhoảng thời gian nhất định Khi có người lạ đột nhập,cảm biến chống trộm sẽ thôngbáo đến người chủ nhà,đồng thời phát ra chuông báo động Còn khi có sự cố mangtính khẩn cấp như hỏa hoạn chẳng hạn Lúc này,hệ thống sẽ tự động phát hiện rahỏa hoạn nhờ vào các cảm biến khói,cảm biến nhiệt… thì lập tức dữ liệu đó sẽđược gởi đến hệ thống điều khiển trung tâm Khi hệ thống trung tâm đã xử lý xong

dữ liệu thì nó sẽ lập tức ra lệnh điều khiển đóng tất cả các đường ống dẫn khí, tắthết các thiết bị đang hoạt động trong ngôi nhà này đồng thời báo động gửi tin nhắncho chủ nhà và có thể tự động gọi điện báo cho lực lượng phòng cháy chữa cháy.Ngoài ra, hệ thống còn mang tính bảo mật Nghĩa là chỉ có chủ nhà biết mật khẩucủa hệ thống mới điều khiển được

Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộngvới sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di động nên em đã chọn đề tài

"Nghiên cứu ứng dụng Module Sim 900A,lắp đặt tủ điều khiển thiết bị điện trong ngôi nhà thông minh điều khiển từ xa qua tin nhắn SMS " để đáp ứng được nhu cầu

ngày càng cao của con người và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại củanước nhà

Đồ án nghiên cứu xây dựng một hệ thống điều khiển đồng bộ bao gồm phầnmềm được xây dựng trên máy tính, xử lý các tin nhắn điều khiển, và thực thi cáclệnh điều khiển đó Phần cứng xây dựng dựa trên nền tảng là Module Sim900A,viđiều khiển Atmega8 Đối tượng điều khiển là các thiết bị điện sử dụng trong ngôinhà thông minh với mục tiêu tạo thuận tiện cho người dùng trong việc bật tắt nguồn

và giám sát thiết bị từ đó góp phần nâng cao tính tiện nghi cho ngôi nhà, giảm thiểunăng lượng điện hao phí

2) Đối tượng nghiên cứu

Các đối tượng nghiên cứu chủ yếu của đề tài :

- Tổng quan về mạng di động GSM và tin nhắn SMS

- Module Sim900A của hãng Simcom và tập lệnh AT để điều khiển(trong đềtài em sử dụng module Sim 900A với cùng chức năng và phù hợp yêu cầu)

-Vi điều khiển At Mega8

- Điều khiển mở/tắt các thiết bị điện dân dụng

- Có thể mở/tắt tất cả các thiết bị cùng lúc hoặc từng thiết bị

- Có thể ứng dụng trong công nghiệp

Qua quá trình tìm hiểu các chức năng của Module SIM900A, có thể áp dụng

để thi công một mạch điện điều khiển tắt/mở 8 bóng đèn tượng trưng cho 8 thiết bịđiện trong nhà Module SIM900A có thể làm việc tại các ví trí có phủ sóng củamạng điện thoại di động đang hoạt động trong nước như Viettel, Mobile Phone,Vina Phone

Sau khi thực hiện đề tài này sẽ giúp cho sinh viên nắm vững được các kiếnthức chuyên môn cơ bản , những kiến thức này sẽ hỗ trợ cho sinh viên khi ra làmngoài môi trường thực tế

4) Ứng dụng của đồ án

Ứng dụng chính của đồ án là nhằm xây một hệ thống mạch điện có khả năngđiều khiển từ xa các thiết điện bằng cách người sử dụng dùng điện thoại cá nhânnhắn tin với lệnh tương ứng để điều khiển bật tắt các thiết bị Đồ án được xây dựng

để đáp ứng nhu cầu trong thực tế và nhằm mang lại tính tiện nghi, hiện đại cho mộtngôi nhà thông minh Đề tài lấy căn bản là sử dụng tin nhắn SMS làm mệnh lệnh đểđiều khiển từ xa các thiết bị điện trong nhà.Việc lấy tin nhắn SMS là phương thức

để điều khiển thiết bị điện có thuận lợi là giá rẻ, mang tính cơ động và cạnh tranh(nghĩa là có thể điều khiển được thiết bị ở nơi có phủ sóng mạng điện thoại di động

mà người sử dụng đang dùng) Ngoài ra đồ án còn có tính nâng cao, có thể sử dụngcho nhiều đối tượng khác nhau, trong gia đình cũng như trong công nghiệp

Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ NGÔI NHÀ THÔNG MINH VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu về ngôi nhà thông minh

1.1.1 Nhà thông minh là gì?

Hiện nay xã hội đang phát triển bởi sự hội nhập với các nước trong và ngoài khuvực nhằm mục tiêu phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật và đời sống xã hội.Trên thịtrường, công nghệ giám sát, điều khiển, cảnh báo từ xa vẫn còn khá mới mẻ, chưađược phổ biến và có giá thành cao.Vì vậy việc nghiên cứu chế tạo ra mô hình sẽ giúpnhóm tác giả tìm hiểu sâu hơn về các công nghệ mới, qua đó tìm ra các phương ángiảm chi phí, tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống thực tế.Chính vì thế đời sốngcủa con người cũng được cải thiện đáng kể Những nhu cầu về sinh hoạt, cuộc sốngtiện nghi ngày càng cần thiết Sự tiện nghi đó yêu cầu đảm bảo thực hiện những côngviệc như giám sát, điều khiển tự động các thiết bị điện, khoá cửa an toàn, cảnh báo

trộm cắp, nhiệt độ trong phòng, hiện tượng cháy nổ…Vì vậy đề tài “Nghiên cứu ứng dụng Module Sim 900A,lập trình và lắp đặt tủ điều khiển,giám sát cho ngôi nhà

thông minh” đã giải quyết được những yêu cầu trên và thực hiện công việc đó một

cách dễ dàng

Mục tiêu của đề tài là chế tạo ra một mô hình nhà thông minh, có sự kết hợp hàihòa giữa kiến trúc, các loại vật liệu mới, các hệ thống điện, điện tử, điều khiển, giámsát hỗ trợ nhu cầu cá nhân của con người

Khái niệm ngôi nhà thông minh vốn khá phổ biến ở các nước công nghệ pháttriển và được du nhập qua các quốc gia có cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin đangphát triển.Ngôi nhà thông minh hay còn gọi là ngôi nhà số là một giải pháp điềukhiển tích hợp cho các căn hộ cao cấp,tích hợp các thiết bị điện tử,nghe nhìn,truyềnthông thành một hệ hoàn chỉnh và thống nhất,có thể tự vận hành tất cả các hệ thốngmột cách tự động theo chương trình đã cài đặt hoặc theo điều khiển từ xa của ngườidùng.Các hệ thống như máy chiếu sáng,máy điều hòa,hệ thống an ninh bảo vệ,âmthanh,chuông báo,cửa tự động hay rèm cửa đều được phối hợp vận hành thành một

hệ đồng nhất.Một ngôi nhà thế nào được gọi là Nhà thông minh(tiếng Anh: homeautomation, domotics, smart home hoặc Intellihome) Smart Home là một khái niệmtuy không quá xa lạ với dân công nghệ (IT) nhưng vẫn còn khá lạ tai với đa số ngườidân nói chung.Hiểu theo cách đơn giản nhất, Smart Home là ngôi nhà mà ở đó mọithiết bị liên quan đến điện năng đều được điều khiển trực tiếp bằng bản công tắc,cảmứng hay điều khiển từ xa qua mạng,điểu khiển, nút chạm hiển thị trên màn hình smartphone, tablet, máy tính cá nhân (PC, laptop)

Theo nghĩa tương đối đầy đủ Smart Home là ngôi nhà được tích hợp những côngnghệ tân tiến về kỹ thuật điện-điện tử-tin học để quản lý và điều khiển các thiết bịđiện theo mong muốn của chủ nhà mọi lúc, mọi nơi theo những chương trình đượccài đặt theo ngữ cảnh, lịch trình, cảm biến tự động,được lắp đặt các thiết bị điện, điện

tử có thể được điều khiển hoặc tự động hoá hoặc bán tự động, thay thế con ngườitrong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển Hệ thống điện tử nàygiao tiếp với người dùng thông qua bảng điện tử đặt trong nhà, ứng dụng trên điệnthoại di động, máy tính bảng hoặc một giao diện web

1.1.2 Điểm khác biệt của nhà thông minh với nhà truyền thống.

Như vậy sự khác biệt với một ngôi nhà bình thường mà ở đó mọi việc quản lý vàđiều khiển thiết bị điện đều thực hiện bằng cách thủ công cơ học theo nguyên tắc

Mở/Tắt (On/Off) thì Smart Home đã tiến lên một đẳng cấp khác về điều khiển, quản

lý thiết bị một cách thông minh hơn rất nhiều

Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng kháchđến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại

di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ởnhà hoạt động theo lịch Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngôn ngữcủa nhau và có khả năng tương tác với nhau Mỗi chức năng của ngôi nhà thôngminh đều có khả năng tự vận hành hoặc dưới sự điều khiển của người dùng,thôngqua điện thoại di động sử dụng Sim,mạng 3G hoặc Internet,cung cấp nhiều chế độ

sử dụng.Người dùng có thể truy cập từ xa vào hệ thống quản lý tại nhà để theo dõingôi nhà qua màn hình smartphone,tắt các thiết bị quên chưa tắt khi ra khỏi nhà,tắtbớt các hệ thống đèn không sử dụng trong các phòng để tiết kiệm điện năng…TheoABI Research,chức năng được sử dụng phổ biến nhất trong ngôi nhà thông minhhiện nay là cảnh báo an ninh

Vì thế hiện nay nhà thông minh là một trong những đề tài công nghệ ứngdụng đang tạo nên một cơn sốt trong thị trường địa ốc.Các hãng đầu tư công nghệnước ngoài đã và đang phát triển giải pháp nhà thông minh với rất nhiều tính năngvượt trội

Ngôi nhà thông minh là ngôi nhà có các điều kiện kỹ thuật đảm bảo cuộc sốngtốt nhất cho con người,được tự động bảo đảm các chỉ tiêu kỹ thuật theo mong muốncủa người sử dụng

Nhà thông minh là ngôi nhà được trang bị hệ thống tự động điều khiển các thiết

bị điện trong nhà như đèn chiếu sáng,quạt,điều hòa,tivi,an ninh và nhiều tính năngkhác.Nhằm giúp cho đời sống ngày càng tiện nghi,an toàn và góp phần sử dụng hợp

lý các nguồn tài nguyên.Các chức năng này có thể được thực hiện nhờ các thiết bịđược kêt nối với nhau và kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm nhằm theo dõi

và kiểm soát các trạng thái và đưa ra các quyết định điều khiển thích hợp

Các thành phần của hệ thống ngôi nhà thông minh gồm các cảm biến(như cảmbiến nhiệt độ,cảm biến ánh sáng,cảm biến mưa,cảm biến cử chỉ)Các bộ điều khiểnhoặc máy chủ và các thiết bị chấp hành khác.Nhờ hệ thống cảm biến,các bộ điềukhiển và máy chủ có thể theo dõi các trạng thái bên trong ngôi nhà để đưa ra các

quyết định điều khiển phù hợp các thiết bị chấp hành nhằm đảm bảo môi trườngsống tốt nhất cho con người.

Ngôi nhà thông minh khác với ngôi nhà bình thường ở chỗ,nó là một quá trìnhtích hợp của các hệ thống như hệ thống điều khiển và giám sát môi trường:hệ điềukhiển bảo đảm nhiệt độ,hệ thống bảo đảm lượng gió trong nhà,hệ thống bảo đảmánh sáng….,mạch đóng ngắt,điều khiển cổng ra vào,giám sát cảnh báo cháy…tất cảkết hợp lại thành một hệ thống mạng thống nhất

Tại Việt Nam,hiện nay đã có một số nhà đầu tư cho các công trình nhà thôngminh nhưng chủ yếu là phân phối các sản phẩm nhập của nước ngoài

1.2 Lý do nhà thông minh chưa phổ biến

1.2.1 Giá cả chưa bình dân để phổ cập

Trở ngại thứ nhất khiến Smart Home chưa phổ cập nằm ở giá thành còn quácao.Đối với những người yêu thích công nghệ và muốn áp dụng thành tựu côngnghệ vào ngôi nhà thì khi tìm hiểu thiết bị Smart Home họ lại nghe nói rằng cácthiết bị này rất đắt đỏ

Trên thực tế điều này cũng không sai vì nhiều hệ thống Smart Home từ

Âu-Mỹ nếu lắp trọn bộ cho một căn biệt thự 1 tầng trệt, 1 tầng lầu rộng chừng 300m2nhiều khi lên đến 1 tỷ đồng Cái giá này khiến hầu hết những người có ý định dùngSmart Home đều phải e ngại

Khi tìm hiểu kỹ càng về các sản phẩm Smart Home trên thị trường hiện nayđiều ngạc nhiên có những công ty công nghệ của Việt Nam đang làm chủ công nghệ

và sản xuất thiết bị Smart Home mà tiêu biểu là 2 công ty như Bkav hay ACIS (TPHCM)

1.2.2 E ngại về sự phức tạp khi lắp đặt và sử dụng

Trở ngại thứ 2 là người dùng luôn hỏi và đặt ra các câu hỏi giống nhau đó lànhà thông minh là gì? Sử dụng nhà thông minh như thế nào? Tính e sợ và tính ìchính là trở ngại lớn nhất để công nghệ phát triển Sở dĩ công tắc điện truyền thốngkhó bị thay thế là vì cách điều khiển đơn giản Bật/Tắt trong khi nghe nói đến SmartHome, hầu như mọi người hình dung đến sự phức tạp khi điều khiển vì liên quanđến công nghệ cao Trở ngại lớn nhất vẫn nằm ở việc làm sao thuyết phục đượckhách hàng, giúp họ vượt qua được sự e ngại về việc khó khăn khi áp dụng côngnghệ Smart Home ‘‘Thực ra, thành tựu công nghệ tạo ra không phải để làm khó

người dùng mà giúp con người giải phóng được thời gian, tâm sức cho những việclặt vặt ở nhà”.

Lấy ví dụ tiêu biểu, khi lắp Smart Home, nhiều khách hàng đều nghĩ phải ápdụng khi xây nhà mới chứ nhà đang hiện hữu phải phá vách, đục tường trong khithực tế đơn giản chỉ thay công tắc cơ bằng bảng công tắc cảm ứng ACIS, thời gianthi công chỉ mất 1 ngày và khách hàng sử dụng ngay lập tức

1.3 Các tiện ích,chỉ tiêu của ngôi nhà thông minh

Nhà thông minh không đơn giản là sự trình diễn tiện ích và công nghệ mớinhất, mà còn tăng tính di động và thoải mái của những người sử dụng So với nhữngngôi nhà bình thường, tính tự động hóa cao mang lại những hiệu quả cao như tính

an toàn, độ bền vững, tiết kiệm điện …

Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đếntoilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại diđộng, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc thiết lập cho thiết bị ở nhà

tự động hoạt động theo ý mình

1.3.1 Điều khiển tự động trong chiếu sáng

Một trong những ví dụ cơ bản nhất của nhà thông minh là một hệ thống kiểmsoát mức độ chiếu sáng của hệ thống đèn giúp tiết kiệm điện và phù hợp với khungcảnh, chẳng hạn như cài đặt đèn ánh sáng nhẹ cho các bữa tiệc tối Hệ thống cũng

có thể điều chỉnh rèm cửa theo yêu cầu, kiểm soát nhiệt độ, hệ thống camera giámsát, hệ thống khóa cửa tự động, hệ thống phòng ngừa trộm

Đảm bảo chỉ tiêu ánh sáng:

Đảm bảo ánh sáng theo yêu cầu sử dụng như chất lượng ánh sáng và tiết kiệmđiện,ánh sáng tại mỗi nơi đều như nhau,không được để chỗ thì quá sáng,chỗ thì quátối

Ánh sáng có thể được tắt mở thông qua hệ thống tự động điều khiển hoặc điềukhiển từ xa.Ngoài ra thiết bị ánh sáng được kết nối với một số thiết bị trong nhà nhưthiết bị chống trộm,báo cháy

1.3.2 Điều khiển tự động hệ thống âm thanh

Nhà thông minh ngoài ra còn có một số ứng dụng sáng tạo hơn,gồm

Hệ thống điều khiển giải trí tại gia – loa với công suất khác nhau, hệ thống điệnthoại, liên lạc nội bộ, hệ thống tưới nước…

Các chức năng này có thể được thực hiện nhờ các thiết bị trong nhà được kết nốivới nhau để hệ thống máy tính trung tâm có thể theo dõi các trạng thái và ra cácquyết định điều khiển phù hợp.

Việc lắp đặt các sản phẩm thông minh đem lại cho ngôi nhà và chủ nhân của nórất nhiều lợi ích – tương tự như những lợi ích mà công nghệ và máy tính cá nhân đãđem lại cho chúng ta 30 năm qua – bao gồm: sự tiện nghi, tiết kiệm thời gian, tiềnbạc và năng lượng

1.3.3 Điều khiển tự động các thiết bị nhờ các cảm biến

Các thành phần của hệ thống nhà thông minh bao gồm các cảm biến (như cảmbiến nhiệt độ, cảm biến ánh sáng hoặc do cử chỉ), các bộ điều khiển hoặc máy chủ

và các thiết bị chấp hành khác Nhờ hệ thống cảm biến, các bộ điều khiển và máychủ có thể theo dõi các trạng thái bên trong ngồi nhà để đưa ra các quyết định điềukhiển các thiết bị chấp hành một cách phù hợp nhằm đảm bảo môi trường sống tốtnhất cho con người

Nhà thông minh sử dụng công nghệ có khả năng tích hợp điều khiển những tiệních thường dùng trong nhà, giúp chủ nhà sử dụng một cách dễ dàng và tạo ra thêmnhững tiện nghi cao cấp hơn cho ngôi nhà:

- Đóng mở cổng, cửa cuốn gara, cửa ra vào nhà, cửa sổ, rèm cửa … từ điện thoại

của chủ nhà với hình ảnh camera trực quan.Sử dụng điện thoại chỉ với một thaotác đơn giản để mở và đóng cổng, gara An ninh và bảo mật là điểm mạnh củacông nghệ nhà thông minh, giúp chủ nhà đảm bảo an ninh tốt hơn, an tâm khi sửdụng

- Cửa sổ tự đóng lúc trời mưa hoặc khi bật điều hòa.

- Giếng trời tự kéo lại khi trời mưa, tự mở ra đón khí trời vào mỗi buổi sáng chỉ

với 1 thao tác đơn giản

- Rèm cửa tự đóng mở vào những giờ khác nhau trong ngày.

- Việc sử dụng trở nên vô cùng đơn giản với vài thao tác trên điện thoại hoặc

dùng nút nhấn thông minh trên tường

- Nhà thông minh còn là hệ thống có tính “mở” rất cao nên có khả năng tích hợp

mở rộng thêm nhiều tiện ích khác trong tương lai rất dễ dàng

- Giám sát trạng thái các cổng cửa từ xa.Dễ dàng quản lý được mọi cánh cửa ra

vào, biết được trạng thái đóng mở hay khi có người ra vào.Việc sử dụng còn đơngiản và tiện nghi hơn khi dùng điện thoại dù chủ nhà đang ở nơi khác

1.3.4 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật:

- Chỉ tiêu về thông gió:

Đảm bảo lượng gió vừa đủ,tốc độ gió phù hợp với yêu cầu chung

Ngoài ra lượng gió và tốc độ của gió có thể thay đỏi tùy theo yêu cầu của người sửdụng

Hệ thống có thể tự nhận biết được khi nào thì sử dụng gió tự nhiên và khi nào thì sửdụng gió nhân tạo.Bằng cách sử dụng quạt máy thông gió

1.4 Tính ứng dụng thực tiễn của đề tài với hoàn cảnh thực tế :

Theo xu hướng phát triển của thế giới,nhận thấy giải pháp cho ngôi nhà thôngminh thực sự rất thiết yếu và là một hướng đề tài ứng dụng rất hay Hiện nay môhình ngôi nhà thông minh đang rất phổ biến ở nước ngoài, tuy nhiên ở Việt Nam thìnhà thông minh còn chưa phổ biến.Với xu hướng hiện nay, đời sống con ngườingày càng phát triển và hiện đại hơn, thì nhu cầu một ngôi nhà mang lại sự tiện nghinhờ được điều khiển tự động sẽ ngày càng cần thiết Do đó, tính thực tiễn của đề tài

“Nghiên cứu ứng dụng Module Sim 900A, lập trình và lắp đặt tủ điều khiển,giám sát các thiết bị điện cho ngôi nhà thông minh” là rất lớn.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Chương 1 là tổng quan về ngôi nhà thông minh, về sự phổ biến và các ưu điểmvượt trội của nó so với nhà truyền thống nhờ tự động điều khiển các điều kiện vàkiểm soát các chỉ tiêu về nhiệt độ, thông gió, an ninh,vv…

Khác với nhà truyền thống, nhà thông minh được tích hợp các chức năng và điềukhiển hệ thống một cách tự động thông qua bộ xử lý trung tâm, với khả năng điềukhiển,giám sát các thiết bị và kiểm soát trạng thái của ngôi nhà Tuy nhiên ở ViệtNam, việc nhân rộng mô hình nhà thông minh vẫn còn gặp phải nhiều trở ngại donhiều yếu tố ảnh hưởng Chương 2 TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM,TIN NHẮNSMS VÀ MODULE SIM 900A, sẽ nêu ra những điều cần biết về nền tảng sự pháttriển và vận hành của ngôi nhà thông minh Giúp người đọc hiểu hơn về mô hìnhnày và cách vận hành của nó

Chương 2 : TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM,TIN NHẮN SMS VÀ MODULE SIM 900A

2.1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động GSM

2.1.1 Đặc điểm của công nghệ GSM Công nghệ GSM

Có một số đặc điểm cơ bản như sau:

- Cho phép gởi 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 độ

hiện hành lên đến 9600 bps

- Tính phủ sóng cao: Công nghệ GSM không chỉ cho phép chuyển giao trong toàn

mạng mà còn chuyển giao giữa các mạng GSM trên toàn cầu mà không có một

sự thay đổi, điều chỉnh nào Đây là một tính năng nổi bật nhất của công nghệGSM(dịch vụ roaming)

- Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing)

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 băng

tần GSM 850/900AMhz và tối đa là 1 watts đối với băng tần GSM1800/900AMhz

- 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)

2.1.2 Cấu trúc của mạng GSM

Hình 1: cấu trúc của mạng GSM

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)

2.2 Tổng quan 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 phép gửi

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 (GlobalSystem for Mobile Communications) Một thời gian sau đó, nó phát triển sang côngnghệ wireless như CDMA và TDMA Các chuẩn GSM và SMS có nguồn gốc pháttriển bởi ETSI ETSI là chữ viết tắt của European Telecommunications StandardsInstitute Ngày nay thì 3GPP (Third Generation Partnership Project) đang giữ vaitrò kiểm soát về sự phát triển và duy trì các chuẩn GSM 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 giới hạn Một tin nhắn SMS

có thể chứa tối đa là 140 byte (1120 bit) dữ liệu

Vì vậy, một tin nhắn 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 lí tự latin chẳng hạn như các lí tự alphabet của tiếng Anh).+ 70 kí tự nếu như mã hóa kí tự 16 bit Unicode UCS2 được sử dụng (các tin nhắnSMS 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 động tốt 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 cóthể mang các dữ liệu dạng binary Nó còn cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnhcùng nhiều tiện ích khác … tới một điện thoại khác Một trong những ưu điểm nổitrội của SMS đó là nó được hỗ trợ bởi các điện thoại có sử dụng GSM hoàn toàn.Hầu hết tất cả các tiện ích cộng thêm gồm cả dịch vụ gửi tin nhắn giá rẻ được cungcấp, sử dụng thông qua sóng mang wireless Không giống như SMS, các công nghệmobile như WAP và mobile Java thì không được hỗ trợ trên nhiều model điệnthoại 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, hầuhết mọi người đều có điện thoại di động của riêng mình và mang nó theo người hầunhư cả ngày Với một điện thoại di động , bạn có thể gửi và đọc các tin nhắn SMSbất cứ lúc nào bạn muốn, sẽ không gặp khó khăn gì khi bạn đang ở trong vănphòng hay trên xe bus hay ở nhà…

2.2.2 Cấu trúc một tin nhắn SMS:

Nội dung của 1 tin nhắn SMS khi được gửi đi chia làm 5 phần như sau:

 Instructions to airinterface : chỉ thị dữ liệu kết nối với air interface (giao diệnkhông khí)

 Instructions to SMSC : chỉ thị dữ liệu kết nối với trung tâm tin nhắn SMSC

 Instructions to handset : chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay

 Instructions to SIM(optional) : chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM

 Message Body : nội dung tin nhắn SMS

Bảng 1Cấu trúc của 1 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

là SMS chuỗi (hay SMS dài) đã ra đời Một tin nhắn SMS dạng text dài có thểchứa nhiều hơn 160 kí tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh Cơ cấu hoạt động cơbản SMS chuỗi làm việc như sau: điện thoại di động của người gửi sẽ chia tin nhắndài ra thành nhiều phần nhỏ và sau đó gửi các phần nhỏ này như một tin nhắn SMSđơn Khi các tin nhắn SMS này đã được gửi tới đích hoàn toàn thì nó sẽ được kếthợp lại với nhau trên máy di động của người nhận

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

2.2.4 SMS CENTRE/SMSC

Một SMS Center (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt động liênquan 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,

trung tâm SMS này sẽ chuyển tin nhắn này tới đích (người nhận) Một tin nhắnSMS có thể phải đi qua nhiều hơn một thực thể mạng (netwok) (chẳng hạn nhưSMSC và SMS gateway) trước khi đi tới đích thực sự của nó Nhiệm vụ duy nhấtcủa một SMSC là luân chuyển các tin nhắn SMS và điều chỉnh quá trình này chođúng với chu trình của nó Nếu như máy điện thoại của người nhận không ở trạngthái nhận (bật nguồn) trong lúc gửi thì SMSC sẽ lưu trữ tin nhắn này Và khi máyđiện thoại của người nhận mở nguồn thì nó sẽ gửi tin nhắn này tới người nhận.Thường thì một SMSC sẽ họat động một cách chuyên dụng để chuyển lưuthông SMS của một mạng wireless Hệ thống vận hành mạng luôn luôn quản líSMSC của riêng nó và ví trí của chúng bên trong hệ thống mạng wireless Tuynhiên 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 mạngwireless để sử dụng, tinh chỉnh chức năng tin nhắn SMS trên điện thoại của bạn.Điển hình một địa chỉ SMSC là một số điện thoại thông thường ở hình thức, khuônmẫu quốc tế Một điện thoại nên có một thực đơn chọn lựa để cấu hình địa chỉSMSC Thông thường thì địa chỉ được điều chỉnh lại trong thẻ SIM bởi hệ thốngmạng wireless Điều này có nghĩa là bạn không cần phải làm bất cứ thay đổi nào vớicả

2.2.5 Ưu điểm của tin nhắn SMS

- Tin nhắn có thể được gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào

- Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện thoại dù chúng đang bị tắt nguồn

- Ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với người khác

- Được sử dụng trên các điện thoại di động khác nhau và có thể gửi cùng mạng hoặckhác mạng đều được

- Phù hợp với các ứng dụng wireless sử dụng cùng với nó như: chức năng SMSđược hỗ trợ 100% bởi các điện thoại sử dụng công nghệ GSM; có thể gửi nhạcchuông, hình ảnh…; hỗ trợ chi trả các dịch vụ trực tuyến download nhạc chuông…

Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện thoại mà tắt nguồn Nếu nhưkhông chắc cho một cuộc gọi nào đó thì bạn có thể gửi một tin nhắn SMS đến bạncủa bạn thậm chí khi người đó tắt nguồn máy điện thoại trong lúc bạn gửi tin nhắn

đó Hệ thống SMS của mạng điện thoại sẽ lưu trữ tin nhắn đó rồi sau đó gửi nó tớingười 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,bạn phải chạy ra ngoài khỏi rạp hát, thự viện hay một nơi nào đó để thực hiện mộtcuộc điện thoại hay trả lời một cuộc gọi Bạn không cần phải làm như vậy nếu nhưtin nhắn SMS 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 trưởngthành Tất cả các điện thoại mobile ngày nay đều có hỗ trợ nó Bạn không chỉ cóthể trao đổi các tin nhắn SMS đối với người sử dụng mobile ở cùng một nhà cungcấp dịch vụ mạng sóng mang wireless, mà đồng thời bạn cũng có thể trao đổi nó vớingười sử dụng khác ở các nhà cung cấp dịch vụ khác.SMS là một công nghệ phùhợp với các ứng dụng Wireless sử dụng cùng với nó

Nói như vậy là do:

Thứ nhất, tin nhắn SMS được hỗ trợ 100% bởi các điện thoại có sử dụngcông nghệ GSM Xây dựng các ứng dụng wireless trên nền công nghệ SMS có thểphát huy tối 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, hoạthọa …

Thứ ba, tin nhắn SMS hỗ trợ việc tri trả các dịch vụ trực tuyến Nghĩa là nócho phép thực hiện việc chi trả các dịch vụ trực tuyến một cách thuận lợi Ví dụnhư, bạn muốn phát triển một ứng dụng download nhạc chuông mang tính thươngmại và thu phí sử dụng từ người sử dụng cho mỗi lần download nhạc chuông đó.Một cách rất thuận lợi để thực thi ứng dụng này đó là sử dụng một số điện thoại từnhà cung cấp mạng có khả năng tri trả ngược lại tới tiện ích này thông qua việc sửdụng một sóng mạng wireless Và để có thể tải nhạc chuông này người sử dụng phảisoạn một tin nhắn có nội dụng cũng như cấu trúc tin nhắn được qui định bởi nhàcung cấp dịch vụ và gửi tin nhắn này tới một số điện thoại đã được tích hợp sẵnchức năng tri trả trực tuyến mà người phát triển ứng dụng xây dựng Ứng dụngSMS mà bạn sử dụng sau đó sẽ gửi trả lại cho bạn một hay nhiều tin nhắn SMS cókèm theo cả nhạch chuông (chẳng hạn ) và thông báo chi phí phải trả cho việc sửdụng ứng dụng đó Chi phí này sẽ gồm cả chi phí sử dụng dịch vụ hàng tháng của

điện thoại di động này hay là được khấu trừ từ thẻ card dùng di động của bạn.Nótùy thuộc vào thỏa thuận giữa bạn và người phát triển ứng dụng đó.

2.3 Tổng quan về Module Sim900A

2.3.1 Giới thiệu về Module Sim900A

SIMCom giới thiệu Sim900A là một module GSM/GPRS cực kỳ nhỏ gọn,được thiết kế cho thị trường toàn cầu Sim900A hoạt động được ở 2 băng tầnEGSM 900AMHz, DCS 1800MHz như là một loại thiết bị đầu cuối với một Chip

xử lý đơn nhân đầy sức mạnh, tăng cường các tính năng quan trọng dựa trên nền vi

xử lý ARM926EJ-S, cho bạn nhiều lợi ích từ kích thước nhỏ gọn (24 x 24 x 3 mm),đáp ứng những yêu cầu về không gian trong các ứng dụng M2M

Module Sim900A là module GSM, hoạt động ở 2 băng tần 900A/1900AMHz, xây dựng dựa trên Sim900A của hãng SIMCOM

Module Sim900A do MLAB sản xuất được thiết kế tập trung hướng đến sự

ổn định trong hoạt động của thiết bị, dễ sử dụng với người dùng và phục vụ chủ yếucho việc điều khiển và giám sát các thiết bị qua GSM/GPRS, mọi tính năng khôngcần thiết đều được loại bỏ để đạt được yêu cầu chính của khách hàng với chi phíthấp nhất

Hình 2 Module Sim 900A

GSM/GPRS SIM900A Easy là một sản phẩm do AT-COM phát triển dựatrên các tính năng của module SIM900A.GSM/GPRS SIM900A Easy được thiết kếvới đế SIMCARD tích hợp trên mạch,GSM built-in PIFA Antenna, jack earphonegiúp người dùng dễ dàng nghiên cứu và triển khai các ứng dụng liên quan đếnGSM/GPRS như : điều khiển, giám sát, thu thập dữ liệu từ xa qua GSM/GPRS,SMS…Bên cạnh đó, với kích thước nhỏ gọn, ngõ ra dữ liệu tiện dụng, GSM/GPRSSIM900A Easy sẽ mang đến những cảm hứng thiết kế hiện đại và tinh tế nhất

Hình 3 Module Sim 900A

Hình 5 Module Sim900A sử dụng trong đồ án

2.3.2 Đặc điểm của Module Sim:

Đã tích hợp module nguồn DC-DC, với nguồn đầu vào 9-24VDC cho đầu ra4.3VDC cấp cho module sim

Trên mạch có phần bảo vệ ESD và chống cắm ngược nguồn

Giao tiếp UART, dùng được với cả MCU 5V và 3.3V

Có thể khởi động module sim bằng phím bấm hoặc khởi động mềm bằng cách điềukhiển chân PWKEY

 Dòng ở chế độ chờ: 10mA – rất tiết kiệm

 Hỗ trợ 4 băng tần phổ biến ở Việt Nam, sim mạng nào dùng cũng được

 Khe cắm sim: chuẩn Micro sim ( sim IP4)

 Kích thước: 25 mm x 22 cm

-Chức năng các chân:

 Chân NET: lắp anten , có thể dùng anten đi kèm hoặc ăn ten mở rộng

 Chân VCC- GND : cấp nguồn dương- âm.

 RST: chân reset : sử dụng khi cần khởi động lại module sim

 RXD – TXD : giao tiếp chuẩn serial đặc trưng của module sim

 RING: đổ chuông khi có cuộc gọi đến

 DTR: Chân UART DTR

 SPKP, SPKN: ngõ ra âm thanh, nối với loa để phát âm thanh

 MICP, MICN: ngõ vào âm thanh, phải gắn thêm Micro để thu âm thanh.Khi sử dụng nên kết hợp với bo nguồn LM 2596 để đảm bảo tính ổn định cho hệthống

Ngoài ra module sim còn có ứng dụng sử dụng rất hay như:

-Giao tiếp cơ bản module sim

-Điều khiển thiết bị bằng module sim

-Báo trộm đơn giản bằng module sim

Module Sim900A có khả năng nhắn tin SMS, nghe, gọi, GPRS, … như một điện

thoại nhưng có kích thước nhỏ nhất trong các loại module SIM (25 mm x 22 mm).Điều khiển module sử dụng bộ tập lệnh AT dễ dàng, chân kết nối dùng rào đựcthông dụng (male header) chuẩn 100mil

2.3.3 Kết nối với vi điều khiển:

TXD - Nối với TXD của MCU

RXD- Nối với RXD của MCU

PWK - PWRKEY kết nối với 1 chân ouput của MCU để tắt/bật/reset nguồn chomodule sim (phải có) (Tham khảo tài liệu Hardware + Design đi kèm).

RST - NRESET kết nối với chân ouput của MCU để reset Module(Nếu cần) (Tham khảo tài liệu Hardware + Design đi kèm)

Status - Nối với chân Input của MCU để đọc trạng thái nguồn của Module Sim(Nếu cần).(Tham khảo tài liệu Hardware + Design đi kèm)

2.3.4 Một đoạn code mẫu của Module Sim 900A

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Bai toan : nhan tin dieu khien bat tat bong den

// Neu noi dung tin nhan la : LAMP_ON thi bat bong den

// Neu noi dung tin nhan la : LAMP_OFF thi tat bong den

const String myphone = "0965832623"; // Thay so cua ban vao day

const int PWR_KEY = 9; // Chan so 9 arduino uno dung lam chan dieu khien bat tat module sim900A

const int RELAY = 12; // Chan so 12 arduino uno dung lam chan dieu khien dong/cat Relay de On/Off den

String RxBuff = ""; // Khai bao bo dem nhan du lieu

// Tat ca du lieu nhan ve tu module sim deu duoc luu trong day

int Index_Lamp_On = -1; // vi tri cua chuoi "LAMP_ON"

int Index_Lamp_Off = -1; // vi tri cua chuoi "LAMP_OFF"

void Gsm_Power_On(); // Bat module Sim 900A

void Gsm_Init(); // Cau hinh Module Sim 900A void Gsm_MakeCall(String phone); // Ham goi dien

void Gsm_MakeSMS(String phone,String content); // Ham nhan tin

digitalWrite(PWR_KEY, LOW); // Khai bao chan PWR_KEY de dieu khien bat bat module Sim 900A

pinMode(PWR_KEY, OUTPUT);

delay(1000);

Gsm_Power_On(); // Bat Module Sim 900A

delay(10000);

Gsm_Init(); // Cau hinh module Sim 900A

Gsm_MakeCall(myphone); // Test cuoc goi

Gsm_MakeSMS(myphone,"I'm a test"); // Test tin nhan

}

void loop() {

delay(1000); // tre 1s

Index_Lamp_On = RxBuff.indexOf("LAMP_ON"); // Tim vi tri cua chuoi

"LAMP_ON" trong bo dem nhan RxBuff

if(Index_Lamp_On >= 0) // Neu tim thay

"LAMP_ON" trong RxBuff

{

Index_Lamp_On = -1; //

RxBuff = ""; // Xoa bo dem

digitalWrite(RELAY, HIGH); // Dong Relay de bat den // Bat bong den

}

else

{ // Neu khong tim thay

"LAMP_ON" thi tiep tuc tim "LAMP_OFF"

Index_Lamp_Off = RxBuff.indexOf("LAMP_OFF"); // Tim vi tri cua chuoi

"LAMP_OFF" trong bo dem nhan RxBuff

if(Index_Lamp_Off >= 0) // Neu tim thay

"LAMP_OFF" trong RxBuff

{

Index_Lamp_Off = -1; //

RxBuff = ""; // Xoa bo dem

digitalWrite(RELAY, LOW); // Cat Relay de tat den }

}

}

void serialEvent() { // Chuong trinh ngat nhan du lieu while (Serial.available()) { // Doi den khi co du lieu nhan ve // get the new byte:

char inChar = (char)Serial.read(); // Doc mot byte du lieu vua nhan ve

RxBuff += inChar; // Ghi byte do vao bo dem nhan RxBuff (ta se xu ly RxBuff trong vong loop())

if(RxBuff.length()>= 128) // Neu bo dem qua dai thi xoa bo dem di

}

void Gsm_Init()

{

Serial.println("ATE0"); // Tat che do phan hoi (Echo mode)

Serial.println("AT+CMGS=\"" + phone + "\""); // Lenh gui tin nhan

delay(3000); // Cho ky tu '>' phan hoi ve

Serial.print(content); // Gui noi dung

Serial.print((char)26); // Gui Ctrl+Z hay 26 de ket thuc noi dung tin nhan va gui tin di

delay(5000); // delay 5s

}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

2.3.5 Đặc điểm của Module Sim900A:

Một số chức năng quan trọng của Module sim900A được trình bày trong bảng sau:

Tính năng Thực hiện

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

Tiết kiệm điện Ở chế độ tiêu thụ điện năng 1.5mA

Dải tần số SIM900A Với 4 băng tần: 850 GSM, 900A EGSM,

1800, DCS, 1900A PCS Module SIM900A có thể 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+

Truyền tải điện năng Class 4 (2W) cho EGSM900A

Class 1 (1W) cho DCS1800 và PCS 1900AKết nối GPRS GPRS multi-slot class 10 (mặc định) GPRS multi-

slot class 8 (tùy chọn) GPRS trạm di động Class BNhiệt 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

Dữ liệu GPRS GPRS chuyển dữ liệu hướng xuống: tối đa 85,6 kbps

GPRS chuyển dữ liệu hướng lên: tối đa 42,8 kbps

Mã chương trình: CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4 SIM900A0 hỗ trợ các giao thức PAP (Password Authentication Protocol) thường được sử dụng cho các kết nối PPP SIM900A tích hợp giao thức TCP /

IP Hỗ trợ chuyển mạch gói Broadcast Channel Control (PBCCH) CSD truyền tỷ lệ: 2.4, 4.8, 9.6, 14.4 kbps Không có cấu trúc bổ sung các dịch vụ dữ liệu (USSD) hỗ trợ

SMS MT, MO, CB, văn bản và chế độ PDU SMS

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 chức năng ghép kênh Autobauding tốc

độ baud từ 1200 bps đến 115200bps Debug Port:Hai đường trên giao tiếp Serial Port là TXD và RXDDebug 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

Bộ công cụ ứng dụng SIM Hỗ trợ SAT lớp 3,GSM Release 99 11,14

Chức năng hẹn giờ Lập trình thông qua lệnh AT

Đặc điểm vật lý Kích thước 24mm x 24mm x 3mm

Khối lượng 13.8g

Bảng 2 Các tính năng của Module Sim900A

Hình 6 Sơ đồ chân của Module Sim 900A

tắt nguồn hệ thống Người sử dụng điều khiểnPWRKEY ở mức điện áp thấp trong một thời gian ngắn bởi vì hệ thống cần có một khoảng

thời gian ngắn để kích sim900A hoạt động cấp VCC

người sử dụng kích hoạt nó trong một thời gian ngắn sau đó thoát ra thì cũng có thể khởi động hoặc tắt các module

31 SIM_DATA I/ Dữ liệu đầu ra của sim

34 SIM_PRESENCE I Phát hiện simcard

52 GPS_TIMBMARK O Trạng thái mạng Chân này được nối với một

LED, khi bắt được tần số mạng của RK sim lắp vào, LED này sẽ luôn luôn nhấp nháy

54

55 VBAT I 3 chân VBAT được dành riêng để kết nối điện

áp cung cấp cho sim900A hoạt động Nguồn điện áp của sim900A hoạt động là VBAT = 3.4V 4.5V Nó phải có khả năng cung cấp

đủ dòng điện trong tăng mạch khi sim900A bắt đầu hoạt động Dòng điện cung cấp I 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 = 3.4V56

57

Từ các lệnh “AT” này, người lập trình có thể làm một số bước sau:

-Ban đầu đọc tin nhắn, viết tin nhắn và xóa tin nhắn

-Thực hiện gửi tin nhắn SMS

Kiểm tra toàn bộ chiều dài nội dung tin nhắn

Số lần gửi tin nhắn có thể thực hiện được trên một phút tương đối thấp, vào khoảng6-10 tin nhắn trên 1 phút

Trong khuôn khổ của đồ án này em chỉ tìm hiểu 1 số tập lệnh cơ bản phục vụ choviệc làm đồ án của mình Sau đây em xin giới thiệu 1 số tập lệnh cơ bản để cài đặtdùng cho dịch vụ SMS, bao gồm:

 Bước đầu tiên là công việc khởi tạo

 Bước thứ hai là nhận và xử lý tin nhắn

 Bước làm cuối cùng là gửi tin nhắn đi

-Các thuật ngữ :

<CR> Carriage return (được dịch từ mã ASCII là $0D) :

<LF> Line Feed (được dịch từ mã ASCII là 0x0A)

MT : Mobile Terminal – Thiết bị đầu cuối (ở đây là Module sim900A)

TE : Terminal Equipment – Thiết bị đầu cuối (ở đây là máy tính giao tiếp đượcdùng để giao tiếp với Module sim)

-Cú pháp lệnh AT

Lệnh khởi đầu : luôn là “AT” hoặc “at”

Lệnh kết thúc là : ký tự (trong đồ án cần chuyển sang mã ASCII là $0D)

Thông thường sau mỗi lệnh AT là một đáp ứng, cấu trúc của đáp ứng này là :

“<CR><LF><Respone><CR><LF>”

Cú pháp chính của lệnh AT có thể được phân chia thành 3 loại : cú pháp cócấu trúc cơ bản, cú pháp có cấu trúc tham số S, cú pháp có cấu trúc mở rộng

Với các cú pháp nêu trên thì các lệnh có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau

Các chế độ này được thống kê ở bảng bên dưới như sau :

<Lệnh kiểm tra> AT+<x>=? Thống kê lại các tham số trong câu lệnh

và các giá trị có thể thiết lập cho thamsố

<Lệnh đọc> AT+<x>? Đọc nội dung tin nhắn được gửi đến,

kiểm tra giá trị tin nhắn về mặt dữ liệu

<Lệnh thiết lập> AT+<x>=<… > Được sử dụng để thiết lập các giá trị

cho tham số

<Lệnh thực thi> AT+<x> Thực thi nội dung tin nhắn được tiến

hành bên trong của Module sim

Bảng 4 Các tập lệnh của AT 2.3.7 Các lệnh AT được sử dụng trong đồ án:

- Lệnh ATZ

Lệnh ATZ dùng thiết lập lại (reset) tất cả các tham số hiện tại theo mẫu được ngườidùng định nghĩa Lệnh trả về của modem là lệnh OK Mẫu người dùng định nghĩatrước đó được lưu trên bộ nhớ cố định Nếu không thiết lập lại được theo mẫu củangười dùng định nghĩa thì nó sẽ reset lại theo đúng các tham số mặc định của nhàsản xuất Bất cứ lệnh AT cộng thêm nào trên cùng một dòng với lệnh ATZ đềukhông được thực hiện

- Lệnh AT+CMGR : đọc nội dung tin nhắn

Lệnh AT+CMGR được dùng để đọc tin nhắn trên một ngăn nào đó trên sim điện

thoại Cấu trúc lệnh như sau: AT+CMGR=i, với i là ngăn bộ nhớ chứa tin nhắntrong sim Đáp ứng trở về là lệnh OK nếu ngăn i có chứa tin nhắn Nếu ngăn ikhông chứa tin nhắn thì sẽ xuất hiện thông báo lỗi trả về ERROR Ví dụ khi gõ lệnhAT+CMGR=1 thì sim900A sẽ đọc tin nhắn tại ngăn số 1 của bộ nhớ sim điện thoạigắn ngoài.

- Lệnh AT+CMGS : gửi tin nhắn SMS

Lệnh AT+CMGS dùng để gửi tin nhắn SMS tới một số điện thoại cho trước

Cú pháp gửi tin như sau:

+AT+CMGS= “số điện thoại cần gửi”<CR>

+Nội dung tin nhắn

+ESC/Ctrl Z

Số điện thoại cần gửi phải được đặt trong dấu ngoặc kép Sau khi gõxong số điện thoại thì cần thực hiện lệnh enter để xuống dòng và bắt đầu nội dungtin nhắn Kết thúc lệnh này bằng việc thực hiện lệnh Cltr Z

Ví dụ lệnh gửi tin nhắn tới số 0965832623 với nội dung “abcd” được thựchiện tại chế độ text trong phần mềm lập trình CCS như sau:

printf("AT+CMGS=\"0965832623\"\r\n"); delay_ms(500);

printf("abcd");// nội dung tin nhắn delay_ms(500);

putc(26); // ctrl +Z

- Lệnh AT+CMGD : xóa tin nhắn SMS

Lệnh AT+CMGD dùng dể xóa tin nhắn SMS trên sim Cấu trúc lệnh như sau :AT+CMGD=i

Với i là ngăn nhớ chứa tin nhắn cần xóa Nếu ngăn i chứa tin nhắn thì đáp ứng trở

về là OK, nếu việc thực hiện tin nhắn không thực hiện được như ngăn i không có tinnhắn, hoặc kết nối tới sim, lỗi sóng thì trả về sẽ là ERROR

Ví dụ xóa tin nhắn từ ngăn số 1 của sim: AT+CMGD=1

- Lệnh ATE : thiết lập chế độ lệnh phản hồi

Lệnh này dùng để thiết lập chế độ lệnh phản hồi trở lại Đáp ứng trả lại OK.Lệnh AT có hai tham số hoàn toàn khác nhau :

+ATE0 : tắt chế độ phản hồi

+ATE1 : bật chế độ phản hồi

Khi giao tiếp Module sim900A với phần mềm putty trên máy tính, nếu ta dùnglệnh ATE0 thì khi gõ lệnh AT khác thì không nhìn thấy lệnh ta gõ mà chỉ nhìn thấykết quả trả về của sim900A Ngược lại, khi dùng lệnh ATE1 thì sẽ nhìn thấy cả lệnh

gõ lên và lệnh sim900A trả về

- Lệnh AT&W : lưu các tham số hiện tại vào mẫu người dùng

Lệnh AT&W được dùng để lưu cấu hình cài đặt được thiết lập bởi các lệnhATE và AT+CLIP vào bộ nhớ (Lệnh AT+CLIP để cài đặt cuộc gọi) Đáp ứng trả

về khi thực hiện lệnh này là OK

- Lệnh AT+CMGF : lựa chọn định dạng tin nhắn SMS

Lệnh AT+CMGF dùng để lựa chọn định dạng tin nhắn SMS, với hai chế độ làtext và PDU [14], cụ thể như sau:

AT+CMGF=1: lựa chọn sử dụng tin nhắn ở chế độ văn bản AT+CMGF=0: lựachọn sử dụng tin nhắn ở chế độ PDU

Đáp ứng trả về là “OK” nếu như modem hỗ trợ, ngược lại, nếu modem không hỗ trợchế độ định dạng tin nhắn là text hoặc PDU thì đáp ứng trả về sẽ là “ERROR”

- Lệnh AT+CNMI : thông báo có tin nhắn mới đến

Lệnh này dùng để thông báo có tin nhắn mới đến Với các tham số khác nhauthì mỗi khi có tin nhắn, đáp ứng trả về cũng sẽ khác nhau

Ví dụ về các lệnh AT+CNMI khác nhau khi cùng nhận một tin nhắn SMS có nộidung giống nhau:

- Lệnh AT+CSAS : lưu các thiết lập tin nhắn SMS

Lệnh AT+CSAS dùng để lưu các thiết lập SMS do người dùng đã cài đặt trước

đó Lệnh này sẽ lưu trực tiếp các thông số đã cài đặt cho tin nhắn SMS như các lệnhAT+CMGF=1; AT+CNMI=2,2,0,0,0 và còn nhiều lệnh khác liên quan tới tin nhắnSMS đều được lưu lại bởi lệnh AT+CSAS này