Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án Thiết kế mạch báo động trộm vào nhà chuyển động qua điện thoại và loa bằng modul sim900a có code chính xác bài báo cáo đầy đủ Đồ an thiết kế mạch điện tử .Mạch chạy ổn định ,bộ cảm biến báo động tương đối chính xác ,=> Hoàn thành , thành công mạch báo động chuyển động ra loa và gọi về điện thoại.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Đề tài : Thiết kế mạch báo động chuyển động qua điện thoại loa GVHD : Nguyễn Đỗ Dũng Họ tên: Huỳnh Thái Hoài Mã SV: 4051080028 Lớp : Kỹ thuật điện tử - Truyền thơng Khóa:2017-2022 Quy nhơn ngày 30 tháng 12 năm 2020 LỜI NÓI ĐẦU Ngành cơng nghệ điện tử - viễn thơng có bước phát triển mạnh mẽ năm vừa qua, đặc biệt lĩnh vực vô tuyến di động Sự phát triển công nghệ kéo theo nhiều dịch vụ tiện ích đời đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Điển hình điện thoại di động - sản phẩm ứng dụng phổ biến Viễn thông, đời thiết bị thông minh khác điều tất yếu, nhằm phục vụ cho sống đại phát triển thời kỳ công nghệ số Sự phát triển loại máy, thiết bị sử dụng nhà làm thay đổi sống không gian sống Các thiết bị ngày đại, tiện lợi thông minh Tuy nhiên thay đổi cục thiết bị Các thiết bị trở nên “thơng minh” cách tổng thể nhờ giải pháp nhà thông minh - phát triển thị trường Tất hệ thống, thiết bị tự động hoá, lập trình hoạt động theo kịch tương ứng Ngày nay, với công việc bộn bề, tấp nập tình trạng an ninh ổn định dẫn đến tình qn khóa nhà, khóa cửa, chí dù khóa bị trộm phá hoại, đột nhập vào nhà Đề phòng xử lý vụ trộm cắp, đặc biệt vắng nhà, điện thoại di động trở thành thiết bị tối ưu để kết hợp với hệ thống cảnh báo, thơng báo cách nhanh chóng đến người sử dụng để kịp thời nắm bắt tình hình giải từ xa (gọi điện nhờ trợ giúp từ hàng xóm, báo cơng an, mà khơng cần phải nhà, đặc biệt trường hợp xa nhà : công tác, tham quan, nghỉ dưỡng, …) Để giải toán này, chúng em chọn “Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM dịch vụ thoại Báo động loa” để làm đồ án tốt nghiệp, để ứng dụng vào thực tiễn học nhà trường Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM dịch vụ thoại Báo động loa , nhằm mục đích: - Biết có trộm đột nhập vào nhà - Kích hoạt chng cảnh báo chống trộm gọi cảnh báo tới số điện thoại người sử dụng -Em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn T.s Nguyễn Đỗ Dũng có định hướng góp ý q báu giúp em hồn thành đồ án tốt nghiệp với kết tốt MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I Tầm quan trọng hệ thống II Mục đích nghiên cứu .7 III Phương pháp nghiên cứu .8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .9 I Mạng thông tin di động GSM 1.1 Lịch sử phát triển mạng GSM 1.2 Cấu trúc hệ thống GSM 10 1.3 Các dịch vụ GSM .11 1.3.1 Dịch vụ thoại 11 1.3.2 Dịch vụ số liệu 11 1.3.3 Dịch vụ nhắn tin SMS 11 1.3.4 Dịch vụ Wap .12 II Các tập lệnh AT .12 2.1 Giới thiệu 12 2.2 Các tập lệnh AT .13 2.2.1 Các thuật ngữ .13 2.2.2 Cú pháp 13 2.2.3 Các lệnh thiết lập cài đặt cho tin nhắn SMS 15 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 16 I Mô tả hệ thống 16 II Sơ đồ nguyên lý chức khối 18 III Cấu trúc khối .20 3.1 Khối xử lý trung tâm 20 3.1.1 Tổng quan họ vi điều khiển PIC 20 3.1.1.1 Một số đặc tính vi điều khiển PIC 21 3.1.1.2 Giới thiệu PIC16F8XX PIC16F877A 22 3.1.2 Tổ chức nhớ - Thanh ghi chức .23 3.1.2.1 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F877A .23 3.1.2.2 Một vài thông số vi điều khiển PIC16F877A 28 3.1.2.3 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A 29 3.1.2.4 Tổ chức nhớ 30 3.1.2.5 Các ghi đặc biệt 33 3.2 Khối module SIM .37 3.2.1 Một vài thông số .38 3.2.2 Bảng mô tả chân khối module SIM900A 39 3.2.3 Kết nối với Module SIM900A 45 3.3 Khối nguồn .46 3.4 Khối cảm biến 48 3.5 Khối cảnh báo 50 3.6.Ic thuật toán lm 358 51 3.7 Biến trở 103 .52 3.8 Transitor C1815 53 3.9 Diode 1N4017 54 3.10 Thạch anh 20Mhz 55 3.11 Điện trở 55 3.12 Tụ không phân cực 22p .56 3.13 Led đơn .57 CHƯƠNG 4: THI CÔNG MẠCH 58 I Các bước tiến hành 58 II Sơ đồ nguyên lí .59 Nguyên lí hoạt động mạch 59 III.Sơ đồ mạch in 59 IV Code chương trình 61 V Thành phẩm thực tế 63 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 65 I Kết 65 II Ưu, Khuyết điểm 65 2.1 Ưu điểm: 65 2.2 Khuyết điểm: 65 III Phương hướng phát triển đề tài 65 KẾT LUẬN 66 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I Tầm quan trọng hệ thống: -Ngày nay, xã hội đại, khoa học kỹ thuật phát triển sống người đầy đủ tiện nghi việc ứng dụng tự động hóa rộng rãi Trong nhà thông minh, đồ dùng nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet gắn điều khiển điện tử kết nối với Internet điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa lập trình cho thiết bị nhà hoạt động theo lịch Thêm vào đó, đồ gia dụng hiểu ngơn ngữ có khả tương tác với -Tạo thiết bị thông minh, giúp người kiểm sốt thiết bị điện tử nhà tự động an tồn ngơi nhà , công ty , đồng thời điều khiển chúng từ xa -Trên mục tiêu cuối mà đồ án tốt nghiệp muốn hướng tới Đó thực kết phù hợp với yêu cầu thực tiễn II Mục đích nghiên cứu: -Đồ án nghiên cứu, khảo sát thực với mục đích áp dụng kiến thức học nhà trường để thiết kế, tạo hệ thống “Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM dịch vụ thoại báo động loa ” hồn thiện Hệ thống tích hợp module nhận gọi sử dụng mạng GSM, module xử lý liệu, module cảm biến, module điều khiển Qua xử lí, liệu gửi thiết bị đầu cuối (mobile) người sử dụng để báo tình trạng cảm biến báo động cho người sử dụng có trộm -Hệ thống cảnh báo chống trộm qua điện thoại di động dùng thoại có chức sau: - Kích hoạt chng loa báo động có trộm đột nhập thực gọi điện cảnh báo cho người sử dụng III Phương pháp nghiên cứu: Trong đề tài này, em sử dụng phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp tham khảo tài liệu: cách thu thập thông tin chủ yếu từ viến internet nước khác từ sách , tạp chí điện tử, viễn thơng, truy cập từ mạng internet - Phương pháp quan sát: khảo sát số mạch điện từ mạng internet, khảo sát điện thoại di động để chọn lựa phương án thiết kế cho hệ thống - Phương pháp thực nghiệm: từ ý tưởng kiến thức em, kết hợp hướng dẫn giáo viên, em có nhiều thiết kế khác để từ chọn lọc hệ thống tối ưu CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GSM I Mạng thông tin di động GSM: 1.1 Lịch sử phát triển mạng GSM: -GSM (Global System for Mobile communication) hệ thống thơng tin di động số tồn cầu, công nghệ không dây thuộc hệ 2G (second generation) có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói chuyển giao liệu chất lượng cao với băng tần khác nhau: 400 Mhz, 900 Mhz, 1800 Mhz 1900 Mhz, tiêu chuẩn Viễn thơng Châu Âu (ETSI) quy định -Do có mặt khắp nơi giới nên nhà cung cấp dịch vụ thực việc ký kết roaming với nhờ mà thuê bao GSM dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM nơi đâu -Mặt thuận lợi to lớn cơng nghệ GSM ngồi việc truyền âm với chất lượng cao cho phép thuê bao sử dụng cách giao tiếp khác rẻ tiền gửi/ nhận tin nhắn SMS Ngoài để tạo thuận lợi cho nhà cung cấp dịch vụ cơng nghệ GSM xây dựng sở hệ thống mở nên dễ dàng kết nối thiết bị khác từ nhà cung cấp thiết bị khác -Ở nước ta, mạng thông tin di động đời vào năm 1992 với khoảng 5000 thuê bao Hai nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động lớn Mobifone (VMS) đời năm 1993 - liên doanh cơng ty bưu viễn thơng VN (VNPT) tập đồn COMVIK Vinafone trung tâm dịch vụ viễn thông (GPC) thuộc VNPT đời năm 1996 Đến năm 2002 Sfone tập đoàn TELECOM Hàn Quốc tháng 6/2004, Viettel công ty Viễn Thông Quân Đội bước vào đua Cuộc chạy đua nhà khai thác làm cho giá cước giảm xuống dịch vụ ngày đa dạng 1.2 Cấu trúc hệ thống GSM: Một hệ thống GSM chia thành nhiều phân hệ sau đây: - Phân hệ chuyển mạch (SS: Switchj Subsystem) - Phân hệ trạm gốc (BSS: Base Station Subsystem) - Phân hệ khai thác (OSS: Operation Subsystem) - Trạm di động (MS: Mobile Station) Truyền dẫn tin tức Kết nối gọi truyền dẫn tin tức Hình.1: Cấu trúc hệ thống GSM 1.3 Các dịch vụ GSM: 1.3.1 Dịch vụ thoại: Là dịch vụ quan trọng GSM Nó cho phép gọi hai hướng diễn người sử dụng GSM với thuê bao mạng điện thoại nói chung Tốc độ truyền thoại GSM 13kbps 10 70 ° C 0.5 watt 125 ° C watt - Dải nhiệt độ hoạt động: -55 ° C đến +125 ° C - Hệ số Nhiệt độ: ± 100 ppm / ° C 3.8 Transitor C1815 Transistor C1815 bóng bán dẫn sử dụng rộng rãi, sử dụng dự án thương mại giáo dục Nó thiết kế để khuếch đại tần số âm OSC tần số cao, Tính / thơng số kỹ thuật: Loại gói: TO-92 Loại bóng bán dẫn: NPN Bộ IC dịng điện tối đa (I C ): 150mA Điện áp cực đại Collector-Emitter (V CE ): 50V Điện áp cực đại Collector-Base (V CB ): 60V Điện áp cực đại cực phát (VEBO): 5V 52 Max Collector Dissestion (Pc): 400 miliWatt Tần số chuyển đổi tối đa (fT): 80 MHz Mức tăng dòng DC tối thiểu tối đa (h FE ): 70 – 700 Lưu trữ tối đa nhiệt độ hoạt động phải là: -55 đến +150 C 3.9 Diode 1N4017 Sơ đồ chân hồn chỉnh với hình ảnh động, biểu diễn tượng trưng hình ảnh thực 1N 4007 hiển thị hình bên Thơng số kỹ thuật: Model: plastic, DO-41 Điện áp làm việc: 50 – 1000V 53 Dòng điện giới hạn: Imax= 1A Nhiệt độ hoạt động: -55oC ~ 150oC 3.10 Thạch anh 20Mhz Thông số kỹ thuật: Tần số: 20MHz Dung sai tần số: ±20ppm ESR (Equivalent series resistance): 30 Ohm Nhiệt độ hoạt động: -20oC ~ 70oC Thạch anh chân 20M linh kiện làm tinh thể đá thạch anh mài phẳng xác Thạch anh chân 20M làm việc dựa hiệu ứng áp điện, hiệu ứng có tính thuận nghịch Khi áp điện áp vào mặt thạch anh, bị biến dạng Ngược lại, tạo sức ép vào bề mặt đó, phát điện áp Tần số cộng hưởng Thạch anh tùy thuộc vào hình dáng kích thước Tần số thạch anh chân 20M có trị số bền vững, bị ảnh hưởng điều kiện mơi trường bên ngồi Ngồi ra, hệ số phẩm chất mạch cộng hưởng lớn, nên tổn hao thấp 3.11 Điện trở 10k ,330r 2k2 54 -Thông số kỹ thuật: Model: 10K Ohm - 1/4W Nhiệt độ hoạt động: -55oC đến 155o Loại: Điện trở cố định Sai số: +/-5% -Điện trở 10K Ohm -1/4W đại lượng vật lí biểu thị đặc tính cản trở dịng điện vật có khả cho dịng điện chạy qua Công dụng điện trở: - Làm cầu chia áp Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp Phân cực cho bóng bán dẫn Tham gia vào mạch tạo dao động R C 3.11 Tụ không phân cực 22p 55 Thông số kỹ thuật: Điện dung: 10p Điện áp: 50V Nhiệt độ làm việc: -25oC - 85oC Loại: tụ điện cố định Tụ gốm 22p tụ điện có điện mơi chế tạo theo cơng nghệ gốm, chân cắm linh kiện mạ thiếc Tụ gốm 22p tụ khơng phân cực có giá trị nhỏ thường dùng mạch cao tần mạch lọc nhiễu 3.12 Led -LED đơn màu 5mm (chân dài 20mm), dùng cho ứng dụng hiển thị màu sắc làm đèn báo hiệu 56 CHƯƠNG 4: THI CÔNG MẠCH I.Các bước tiến hành : B1 Lên ý tưởng vẽ sơ đồ khối phát họa B2 Tiến hành vẽ sơ đồ nguyên lí phần mềm proteus tính tốn thơng số cho linh kiện B3.Đặt mua linh kiện mạng online B4 Vẽ sơ đồ PCB in file PDF B5 Ủi mạch in bảng đồng B6 Ngâm mạch bột sắt để tan lớp đồng B7.Khoan lỗ cắm linh kiện B8.Tiến hành hàn gắn linh kiện vào mạch 57 B9 Dùng đồng hồ kiểm tra mạch có thơng mạch khơng B10 Tiến hành cắm nguồn B11 Quan sát chỉnh biến trở tạo độ trễ ch báo động B12 Phun Sơn chống rỉ cho mạch B13 Lắp ráp bố trí mạch thành sản phẩm II Sơ đồ nguyên lý: Hình 19: Sơ đồ ngun lý tồn mạch Ngun lí hoạt động mạch • Khi có nguồn 12v DC vào Mạch ổn áp Lm 2596 tạo nguồn 5v ổn áp chạy cung cấp cho toàn mạch , có vật hay người chuyển động cảm biến Pir tự động bật báo sử lí Pic 16F877A Sau Pic truyền lệnh đồng thời hệ thống báo động loa bật transitor c1815 cho điện áp âm từ chân e qua chân c dẫn đến loa bật tự động tắt sau thời gian 10s • Tiếp đến pic truyền lệnh báo sim kích hoạt sim truyền lệnh gọi báo điện thoại tự động tắt sau 10s • Kết thúc q trình báo động 58 III Sơ đồ mạch in: Mạch vẽ phần mềm proteus phiên 8.8 Phần mềm thiết kế mạch tự động proteus môi trường thiết kế điện tử đồng nhất, tích hợp thiết kế nguyên lý, thiết kế mạch in PCB, lập trình hệ thống nhúng FPGA Các điểm đặc trưng Proteus : - Giao diện thiết kế, quản lý chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý file, quản lý phiên cho tài liệu thiết kế - Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, dây tự động theo thuật toán tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện Hỗ trợ việc tìm giải pháp thiết kế chỉnh sửa mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ trước theo tham số - Mở, xem in file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ thông tin linh kiện, netlist, liệu vẽ, kích thước, số lượng… - Hệ thống thư viện linh kiện phong phú, chi tiết hoàn chỉnh bao gồm tất linh kiện nhúng, số, tương tự… - Đặt sửa đối tượng lớp khí, định nghĩa luật thiết kế, tùy chỉnh lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện PCB - Mơ mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực không gian chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mơ hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách điện, cấu hình cho 2D 3D - Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA ngược lại 59 Hình 20: Mạch in Khối vi xử lý vẽ proteus IV Code chương trình điều khiển : #include #fuses HS // // cho phep sai thach anh ngoai #use delay(clock=20000000) // su dung thach anh 20M #use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,bits=8) 60 #define loa #define pir pin_d2 // chan dinh nghia pin_a1 int1 ttdt; void khoi_tao_sim() { ENABLE_INTERRUPTS(INT_RDA); ENABLE_INTERRUPTS(GLOBAL); delay_ms(5000); // 5s cho module sim nhan sim printf("AT\r\n"); khong delay_ms(1300); printf("ATE1\r\n"); vdk voi module sim // gan module giao tiep voi pic delay_ms(1500); printf("AT+IPR=9600\r\n"); printf("AT&W\r\n"); printf("AT+CMGF=1\r\n"); che text // echo cho phep giao tiep delay_ms(1500); delay_ms(1500); // luu lai gia tri cai dat delay_ms(1300); printf("AT+CNMI=2,2,0,0,0\r\n"); delay_ms(1500); nhan chua duoc doc printf("AT+CMGD=1,4\r\n"); delay_ms(500); } void main() { SET_TRIS_A(0Xff); set_tris_b(0x00); 61 delay_ms(1500); // chuyen tin nhan sang // doc het cac tin set_tris_c(0x81); set_tris_d(0x08); output_low(loa); khoi_tao_sim(); // khoi tao module sim printf("ATD+84379823273;\r\n"); delay_ms(10000); printf("ATH\r\n"); // kich goi dien // thay so dien thoai // nha' may 25s // tat may ttdt=1; while(true) { if(input(pir)==1) { output_high(loa); printf("ATD+84379823273;\r\n"); delay_ms(15000); printf("ATH\r\n"); } else { output_low(loa); ttdt=0; } } } V Thành phẩm thực tế: 62 Hình 21 : Hình ảnh mặt trước thực tế sản phẩm hoàn thành 63 Hình 22 : Hình ảnh mặt sau thực tế sản phẩm hoàn thành 64 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM I Kết quả: -Mạch chạy ổn định ,bộ cảm biến báo động tương đối xác , => Hồn thành , thành cơng mạch báo động chuyển động loa gọi điện thoại II Ưu, Khuyết điểm: 2.1 Ưu điểm: - Mạch nhỏ gọn - Có tính ứng dụng thực tế vào nhiều việc 2.2 Khuyết điểm: - Sử dụng linh kiện dây nối chưa tốt dẫn đến tín hiệu nhận có khơng ổn định sử dụng lâu dài III Phương hướng phát triển đề tài: Mạch nhiều hướng để phát triển hoàn thiện mở rộng hệ thống để lắp đặt nhiều loại cảm biến hơn; kết nối, sử dụng mạng Internet phát triển ứng dụng phần mềm điện thoại để hệ thống trở nên khả dụng hơn; thêm số lượng số điện thoại kiểm sốt hệ thống; thêm tính hẹn bật/ tắt cảm biến , thêm báo động tin nhắn v v… 65 KẾT LUẬN Trong phát triển kỹ thuật điện tử ngày nay, việc kết hợp sử dụng hệ thống cũ với phương tiện kỹ thuật đời hệ thống tối ưu, phục vụ nhu cầu đời sống ngày nâng cao người điều tất yếu Điện thoại di động trở thành vật dụng nhiều người sử dụng, độ tuổi bắt đầu sử dụng trở nên sớm hơn, cho thấy tính cần thiết tiện nghi Chính chúng em tận dụng điều để kết hợp với tính module SIM900A PIC16F877A, cho đời thiết kế mạch cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM dịch vụ gọi điện thoại tin nhắn SMS Mạch thiết kế đơn giản, hoạt động độ xác chưa cao Hạn chế đề tài nghiên cứu em mặt kĩ thuật kinh tế Về kỹ thuật đề tài em ứng dụng nhiều lĩnh vực nên cần phải có vốn kiến thức tổng hợp để thiết kế sản phẩm hoàn chỉnh Về kinh tế linh kiện sử dụng cho sản phẩm có giá thành cao Do thời gian có hạn nên nghiên cứu thiết kế đề tài em nhiều mặt hạn chế kiến thức, kinh nghiệm cách nhìn nhận vấn đề Em mong nhận phê bình góp ý thầy để sản phẩm em hồn thiện Cuối lần nữa, em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Đỗ Dũng giúp đỡ em suốt thời gian qua để hồn thành đồ án tốt nghiệp 66 ... trộm qua mạng di động GSM dịch vụ thoại Báo động loa? ?? để làm đồ án tốt nghiệp, để ứng dụng vào thực tiễn học nhà trường Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM dịch vụ thoại Báo động loa. .. khuếch có biên độ đủ cao đưa vào mạch so áp để tác động vào thiết bị điều khiển hay báo động 3.5 Khối cảnh báo: Hình 18: Cịi chíp báo động Sử dụng cịi chip báo động để thực nhiệm vụ cảnh báo có cảm... ngõ vào dao động Timer - T1CKI : ngõ vào xung clock bên Timer 16 RC1/T1OSI/CCP2 - RC1 : xuất/nhập số - T1OSI : ngõ vào dao động Timer - CCP2 : ngõ vào Capture 2, ngõ compare 2, ngõ 17 RC2/CCP1