Đo đạc và điều khiển từ xa dựa trên dịch vụ di động (tóm tắt luận văn )

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Hà Quang Thăng ĐO ĐẠC VÀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DỰA TRÊN DỊCH VỤ DI ĐỘNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI -2012 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học : TS Đặng Hoài Bắc Phản biện 1: ………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc :… … ngày … tháng … năm 2012 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, hệ thống thông tin liên lạc vấn đề quan trọng loài người Nhiều nghiên cứu nhằm cải tiến khoảng cách điều khiển mang lại nhiều thành cơng có ý nghĩa thực tiễn điều khiển thông qua đường dây điện, đường dây điện thoại… Khi công nghệ wireless phát triển, người ta lại nghĩ đến điều khiển qua mạng không dây, điều khiển từ xa dùng máy tính đời Khơng dừng lại đó, mà mạng điện thoại cạnh tranh gay gắt, điện thoại trở nên vật dùng thiếu cá nhân, người ta lại nghĩ điện thoại tích hợp khả điều khiển từ xa Đi xu hướng phát triển đó, em chọn đề tài luận văn : “Đo đạc điều khiển từ xa dựa dịch vụ di động” Với luận văn này, em muốn sử dụng điện thoại di động điều khiển thiết bị điện dân dụng, đưa số cảnh báo tới người dùng Đề xuất phương án ứng dụng ytế Để giao tiếp với mạng di động em sử dụng tới MODUL SIM900Z Em hy vọng với luận văn làm sở nghiên cứu phát triển ứng dụng khác tảng di động Trong suốt khóa học Học viện Bưu viễn thơng, với giúp đỡ thầy cô giảng viên hướng dẫn khoa Điện Tử mặt từ nhiều phía thời gian thực luận văn, nên luận văn em hoàn thành thời gian quy định Em xin chân thành cảm ơn đến: Các thầy cô khoa giảng dạy kiến thức chuyên môn làm sở để thực tốt luận văn giao Đặc biệt thầy TS Đặng Hoài Bắc Giảng viên hướng dẫn tạo điều kiện, đưa hướng dẫn cần thiết để em hoàn thành luận văn Một lần em xin gửi tới thầy cô lời chúc sức khỏe lời cảm ơn chân thành Luận văn tập trung chủ yếu đến số nội dung sau: Chương - TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC DỊCH VỤ CỦA MẠNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG Chương - CÁC PHƯƠNG THỨC KẾT NỐI DỊCH VỤ ĐO ĐẠC ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DỰA TRÊN MẠNG DI ĐỘNG Chương - BỘ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ VÀ CẢNH BÁO BẰNG TIN NHẮN Chương - TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC DỊCH VỤ CỦA MẠNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Cấu trúc mạng di động Hình 1.1: Cấu trúc mạng GSM 1.2.1 Hệ thống chuyển mạch SS - ( Switching system) Hệ thống chuyển mạch bao gồm chức chuyển mạch GSM sở liệu cần thiết cho số liệu thuê bao quản lý di động thuê bao Chức SS là quản lý thông tin người sử dụng mạng GSM với với mạng khác BSS bao gồm hai loại thiết bị : BTS giao diện với MS BSC giao diện với MSC 1.2.3 Trạm di động MS Trạm di động thiết bị mà người sử dụng thường xun nhìn thấy hệ thống MS thiết bị đặt ôtô hay thiết bị xách tay cầm tay Loại thiết bị nhỏ cầm tay thiết bị trạm di động phổ biến Ngoài việc chứa chức vô tuyến chung xử lý giao diện vơ tuyến, MS cịn phải cung cấp giao diện với người sử dụng ( như: micro, loa, hiển thị, bàn phím để quản lý gọi ) giao diện với số thiết bị khác giao diện với máy tính cá nhân, Fax GSM 1.2.4 Hệ thống khai thác bảo dưỡng OSS OSS thực ba chức sau : * Khai thác bảo dưỡng mạng * Quản lý thuê bao tính cước * Quản lý thiết bị di động 1.3 Giao diện vô tuyến truyền dẫn 1.3.1 Giao diện vơ tuyến Hình 1.2: Truyền dẫn tiếng thoại 1.3.3 Các dịch vụ phi thoại 1.3.4 Nguyên lý đa thâm nhập Chương - CÁC PHƯƠNG THỨC KẾT NỐI DỊCH VỤ ĐO ĐẠC ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DỰA TRÊN MẠNG DI ĐỘNG 2.1 Giới thiệu dịch vụ điều khiển dựa dịch vụ di động 2.1.1 Dịch vụ gọi 2.1.2 Dịch vụ tin nhắn 2.2 Cấu hình chức Module điều khiển SIM900Z 2.2.1 Cấu hình: Module SIM900Z Module thu phát sóng GSM hãng SIMCOM thiết kế SIM900Z hoạt động băng tần GSM 859MHz, EGSM 900MHz, DCS 1800MHz PCS 1900MHz 4 Hình 2.1:Module SIM900CZ 2.2.2 Các chân chức sử dụng mạch 2.3 Xây dựng giao tiếp SMS thông qua Module SIM900Z Khi khởi động Module SIM900Z lần đầu ta cần cấu hình chức giao tiếp thông qua Module SIM900Z 2.3.1 Các thuật ngữ: Hình 2.11: Đặt thơng số Hyper terminal Chương - BỘ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ VÀ CẢNH BÁO BẰNG TIN NHẮN 3.1 Xây dựng phương án kết nối điều khiển dựa Vi xử lý giao tiếp với dịch vụ di động Sơ đồ cấu trúc hệ thống 3.2 Kiến trúc giao tiếp vi điều khiển ATMEGA ATmega16 vi điều khiển bit dựa kiến trúc RISC Với khả thực lệnh vịng chu kỳ xung clock, ATmega16 đạt tốc độ 1MIPS MHz (1 triệu lệnh/s/MHz) Dưới sơ đồ khối ATmega16 Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc ATmega16 3.2.1.1 Cấu trúc nhân ghi AVR AVR sử dụng cấu trúc Harvard, tách riêng nhớ bus cho chương trình liệu Các lệnh thực chu kỳ xung clock Bộ nhớ chương trình lưu nhớ Flash 3.2.1.2.Thanh ghi ALU ALU làm việc trực tiếp với ghi chức chung Các phép toán thực chu kỳ xung clock Hoạt động ALU chia làm loại: đại số, logic theo bit 3.2.1.3 Thanh ghi trạng thái Đây ghi trạng thái có bit lưu trữ trạng thái ALU sau phép tính số học logic 7 ATmega16 chứa nhớ liệu EEPROM dung lượng 512 byte, xếp theo byte, cho phép thao tác đọc/ghi byte 3.2.3.1 Các cổng vào (I/O) 3.2.3.1 Thanh ghi DDRx Đây ghi bit (ta đọc ghi bit ghi này) có tác dụng điều khiển hướng cổng PORTx (tức cổng hay cổng vào) Nếu bit ghi set bit tương ứng PORTx định nghĩa cổng Ngược lại bit khơng set bit tương ứng PORTx định nghĩa cổng vào 3.2.3.2.Thanh ghi PORTx Đây ghi bit (các bit đọc ghi được) ghi liệu cổng Px trường hợp cổng định nghĩa cổng ta ghi bit lên ghi chân tương ứng port có mức logic 3.2.4.4 Mô tả ghi 3.2.5.1 Truyền nhận nối tiếp USART Bộ truyền nhận nối tiếp đồng bất đồng thiết truyền thông nối tiếp 3.2.5.1 Tạo xung clock Bộ tạo xung clock tạo xung đồng hồ cho truyền nhận USART hỗ trợ chế độ hoạt động xung clock: bất đồng bộ, bất đồng tốc độ cao, truyền đồng master truyền đồng slave Sơ đồ khối tạo xung clock sau: 3.3 Xây dựng thuật toán xử lý ngun lý truyền thơng 3.3.1 Thuật tốn xử lý: Hình 3.19: Lưu đồ thuật tốn 3.3.2 Ngun lý truyền thông nối tiếp Kết nối Module SIM900Z Module điều khiển truyền thông nối tiếp 3.4 Thiết kế mạch mạch nguyên lý module điều khiển từ xa 3.4.1: Sơ đồ nguyên lý MODUL SIM900Z Hình 3.22: Module SIM900Z 3.4.2: Sơ đồ nguyên lý MODUL điều khiển 10 Hình 3.23: Module điều khiển Module điều khiển sử dụng vi điều khiển Atmega16 hãng Atmel Với khả chống nhiễu cao hoạt động ổn định, việc lựa chọn sử dụng vi điều khiển hợp lý 3.4.3 Mô tả hoạt động hệ thống Khi người quản lý (SĐT máy chủ) gửi tin nhắn tới số điện thoại Module SIM900Z,Ví dụ: 11 Gửi tin: 1234 _xxxx tới số 01213166486 ‘Số mơ hình’ 1234: mật _ : Khoảng trống, dấu cách xxxx : Lệnh set tình trạng thiết bị (mô led) 01213166486: số điện thoại gắn Module SIM900Z Sau Module SIM900Z nhận tin xẽ truyền sang Module điều khiển chuỗi có cấu trúc sau: +CMT: "+84913585338 ","","10/05/17,11:09:49+28" 1234 _xxxx +84913585338: Số điện thoại người quản lý (0913585338) +84: Mã vùng quốc tế Khi có thay đổi trực tiếp bàn phím, có tín hiệu cảnh báo hệ thống đưa thơng báo cụ thể thay đổi tới người quản lý thiết bị 3.4.4: Một số hình ảnh thực tế mơ hình Hình 3.24: Thiết kế mạch in lắp modul SIM 12 Hình 3.25: Thiết kế mạch in lắp modul điều khiển Hình 3.24: Hình ảnh mơ mạch thử nghiệm 13 Hình 3.26: Hình ảnh thực tế Modul 3.5 Xây dựng hệ thống ứng dụng điều khiển ứng dụng dịch vụ y tế Đề tài với mục đích nghiên cứu, tìm hiểu, đưa giải pháp thực cung cấp ứng dụng dựa tảng dịch vụ hệ thống viễn thông di động.Trên sở tìm hiểu phân tích lý thuyết, ứng dụng thực tiễn mà nhà khai thác mạng đưa Đồ án thực số chức : + Ứng dụng làm điều khiển thiết bị từ xa tiện lợi dùng để truyền thông tin tới bảng led điện tử thông qua tin nhắn + Ứng dụng hệ thống mở rộng hồn thiện, điều khiển tin nhắn đến thiết bị lúc đơn lẻ thiết bị + Ứng dụng hệ thống thực thông báo nhiệt độ mà hệ thống thu Nếu nhiệt độ đo vượt 30 độ C thực gửi thông báo cho người quản lý + Ứng dụng hệ thống mở rộng hồn thiện, gửi thơng tin tình trạng đầu vào huyết áp cao , huyết áp thấp nút nhấn mơ tình trạng huyết áp tin nhắn đến máy điện thoại người quản lý 14 3.6 Hướng phát triển đề tài Thông qua trình làm luận văn , thời gian tới người thực tiếp tục nghiên cứu số ứng dụng thiết thực có nhều tính ưu việt + Hệ thống nghiên cứu mở rộng ứng dụng để điều khiển thiết bị qua gọi thoại, + Hệ thống nghiên cứu mở rộng ứng dụng để điều khiển thiết bị qua giao tiếp internet + Hệ thống nghiên cứu mở rộng ứng dụng làm tự động nhắn tin gọi điện quảng bá chăm sóc khách hàng KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ Sau gần tháng thực hiện, đề tài “Đo đạc điều khiển từ xa dựa dịch vụ di động”đã hoàn thành luận văn nghiên cứu chế tạo hệ thống điều khiển tiện lợi xác với chức điều khiển tin nhắn gửi tin nhắn phản hồi tin nhắn, báo xác trạng thái thiết bị tình hình xảy cố cho người quản lý, giúp cho việc điều khiển giám sát tin cậy an tâm Hệ thống đặt nhà riêng, xí nghiệp, quan, quan, nhà xưởng, văn phòng, khách sạn, bệnh viện Hệ thống kết hợp Module để thành hệ thống hoàn hảo Các hướng dẫn cài đặt kết nối trình bày rõ đề tài, giúp người đọc hiểu tổng quan biết cách sử dụng hệ thống Ngoài ra, luận văn tài liệu tham khảo hữu ích cho cán kỹ thuật làm công tác đo đạc Thơng qua q trình làm luận văn, thời gian tới, người thực tiếp tục nghiên cứu số khía cạnh sau : - Nghiên cứu viết phần mềm giao tiếp đo đạc với thiết bị y tế - Tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện nội dung quy trình tối ưu thông số đo đạc cho phù hợp với điều kiện thực tế để phục tốt ngành y tế  ... NỐI DỊCH VỤ ĐO ĐẠC ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DỰA TRÊN MẠNG DI ĐỘNG 2.1 Giới thiệu dịch vụ điều khiển dựa dịch vụ di động 2.1.1 Dịch vụ gọi 2.1.2 Dịch vụ tin nhắn 2.2 Cấu hình chức Module điều khiển SIM900Z... TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC DỊCH VỤ CỦA MẠNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG Chương - CÁC PHƯƠNG THỨC KẾT NỐI DỊCH VỤ ĐO ĐẠC ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DỰA TRÊN MẠNG DI ĐỘNG Chương - BỘ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ VÀ CẢNH BÁO... khả điều khiển từ xa Đi xu hướng phát triển đó, em chọn đề tài luận văn : ? ?Đo đạc điều khiển từ xa dựa dịch vụ di động? ?? Với luận văn này, em muốn sử dụng điện thoại di động điều khiển thiết bị điện