Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị điện từ xa thông qua mạng thông tin di động gsm

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA THÔNG QUA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM Sinh viên thực : LÊ QUANG DUYỆT Lớp : 53K1-ĐTTT Giảng viên hƣớng dẫn : TH.S NGUYỄN THỊ MINH Nghệ An, 5/ 2018 TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA THÔNG QUA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM Sinh viên thực Lớp Giảng viên hƣớng dẫn Cán phản biện : LÊ QUANG DUYỆT : 53K1-ĐTTT : TH.S NGUYỄN THỊ MINH : T.S TRỊNH NGỌC HOÀNG Nghệ An, 5/ 2018 Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho giảng viên hƣớng dẫn) Giảng viên đánh giá: Th.s Nguyễn Thị Minh Họ tên Sinh viên: Lê Quang Duyệt MSSV: 1251081641 Tên đồ án: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng thông tin di động GSM Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) nhƣ phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nƣớc/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phƣơng pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thƣc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt đƣợc 5 Có khả phân tích đánh giá kết (15) Mục tiêu phƣơng pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết đƣợc trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết đƣợc phân tích đánh giá thỏa đáng 5 Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt đƣợc mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hƣớng giải thực tƣơng lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chƣơng logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đƣợc đánh số thứ tự đƣợc giải thích hay đề cập đến đồ án, 3 có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chƣơng kết luận chƣơng, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Kết nghiên cứu khoa học (5) (chọn trƣờng hợp) Có báo khoa học đƣợc đăng chấp nhận đăng/đạt giải 10a SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thƣởng khoa học (quốc tế/trong nƣớc) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Đƣợc báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên 10b nghiên cứu khoa học nhƣng không đạt giải từ giải trở lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chun ngành 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét thái độ tinh thần làm việc sinh viên) Nghệ An, ngày… tháng 05 năm 2017 Ngƣời nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: T.s Trịnh Ngọc Hoàng Họ tên Sinh viên: Lê Quang Duyệt MSSV: 1251081641 Tên đồ án: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng thông tin di động GSM Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) nhƣ phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nƣớc/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phƣơng pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thƣc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt đƣợc 5 Có khả phân tích đánh giá kết (15) Mục tiêu phƣơng pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết đƣợc trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết đƣợc phân tích đánh giá thỏa đáng 5 Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt đƣợc mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hƣớng giải thực tƣơng lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chƣơng logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đƣợc đánh số thứ tự đƣợc giải thích hay đề cập đến đồ án, 5 có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chƣơng kết luận chƣơng, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Kết nghiên cứu khoa học (5) (chọn trƣờng hợp) Có báo khoa học đƣợc đăng chấp nhận đăng/đạt giải 10a SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thƣởng khoa học (quốc tế/trong nƣớc) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Đƣợc báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên 10b nghiên cứu khoa học nhƣng không đạt giải từ giải trở lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chuyên ngành 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm Thầy/Cô Nghệ An, ngày… tháng 05 năm 2017 Ngƣời nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) LỜI MỞ ĐẦU Ngày kỹ thuật vi điều khiển trở nên quen thuộc ngành kỹ thuật dân dụng Từ dây chuyền sản xuất lớn đến thiết bị gia dụng, thấy diện vi điều khiển Các vi điều khiển có khả xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà cần chip vi mạch nhỏ, thay tủ điều khiển lớn phức tạp mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng thao tác sử dụng Việc thiết kế chế tạo sản phẩm, thiết bị thơng minh có khả điều khiển từ xa sử dụng vi điều khiển thông qua Bluetooth,wifi…, đƣợc quan tâm phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên điều khiển tin nhắn SMS gọi lại trở thành đề tài đƣợc ƣa chuộng, khắc phục đƣợc hầu hết nhƣợc điểm loại hoạt động đƣợc địa hình Trong thiết bị đƣợc kết nối với thông qua thẻ SIM điện thoại, có khả gửi nhận liệu Cho nên lý em lựa chọn đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua mạng thông tin di động GSM” Trong đồ án em trình bày cấu trúc gồm chƣơng: Chƣơng Hệ thống thông tin di động GSM: Giới thiệu tổng quan hệ thống thông tin di động GSM Cấu trúc chức hoạt động module SIM900A Chƣơng Vi điều khiển PIC: Giới thiệu họ vi điều khiển PIC sâu vào cấu trúc hoạt động PIC16F877A Chƣơng Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua tin nhắn gọi: Trình bày trình thiết kế chế tạo khối hệ thống điều khiển kết sau hoàn thành Để hoàn thành tốt đồ án em xin chân thành cảm ơn giảng viên ThS Nguyễn Thị Minh tập thể giảng viên Viện Kỹ thuật Công nghệ hƣớng dẫn tận tình suốt trình triển khai thực đồ án.Do hạn chế thời gian lực, đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận đƣợc ý kiến thầy cô bạn để hoàn thành đồ án tốt Em xin trân trọng cảm ơn! TÓM TẮT ĐỀ TÀI Đồ án trình bày hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua tin nhắn gọi sử dụng vi điều khiển PIC16F877A làm xử lí trung tâm thực thi lệnh Hệ thống nhận lệnh từ điện thoại thơng qua module SIM900A qua xử lí trung tâm tiến hành điều khiển thiết bị module relay Tất tiến trình thực thi, thơng tin trạng thái hệ thống đƣợc hiển thị lên hình LCD, đồng thời phản hồi lại trạng thái điều khiển điện thoại thông qua thẻ SIM Ngồi cịn trình bày q trình thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển cấu trúc đầy đủ ABSTRACT Thesis describes the remote control of electrical equipment via text messages and calls using the PIC16F877A microcontroller as the central processing unit for command execution The system receives commands from the phone through the SIM900A module through the central processor to control the device by the relay module All processes, information and status of the system will be displayed on the LCD screen, and feedback to the control status of the device through the SIM card It also describes the process of designing, manufacturing control systems and its full structure MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU TÓM TẮT ĐỀ TÀI DANH MỤC HÌNH 11 DANH MỤC BẢNG 12 CHƢƠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 12 1.1 Mạng thông tin di động GSM 12 1.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống GSM 12 1.1.2 Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM .13 1.1.3 Đặc điểm hệ thống thông tin di động GSM .13 1.1.4 Tổ chức tần số 18 1.1.5 Mơ hình lớp GSM 18 1.1.6 Các dịch vụ GSM 18 1.2 Tin nhắn SMS 20 1.2.1 Lịch sử tin nhắn SMS 20 1.2.2 Cách thức hoạt động SMS .22 1.2.3 Cấu trúc tin nhắn SMS .22 1.2.4 Ƣu điểm tin nhắn SMS .22 1.2.5 Tin nhắn SMS chuỗi 22 1.3 Module SIM900A 22 1.3.1 Khái niệm Module SIM900A 23 1.3.2 Cấu trúc Module SIM900A .23 1.3.3 Các thông số kỹ thuật 24 1.3.4 Kết nối với module SIM900A 22 1.3.5 Tập lệnh AT Command 26 1.4 Kết luận chƣơng 29 CHƢƠNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 30 2.1 Tổng quan họ vi điều khiển PIC 30 2.2 Vi điều khiển PIC16FXX PIC16F877A 31 2.2.1 Vi điều khiển PIC16FXX 31 2.2.2 Vi điều khiển PIC16F877A 31 2.3 Kết luận chƣơng 47 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TỪ XA THÔNG QUA SMS VÀ CUỘC GỌI 22 3.1 Yêu cầu thiết kế 48 3.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 48 3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển .48 3.2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển 49 3.2.3 Lập trình phần mềm 51 3.3 Chế tạo hệ thống thử nghiệm 52 3.3.1 Mô hệ thống điều khiển thử nghiệm 55 3.3.2 Khảo sát hoạt động mạch thực tế 54 3.4 Kết luận chƣơng 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 58 10 if((SMS[j]=='b'||SMS[j]=='B')&&(SMS[j+1]=='a'||SMS[j+1]=='A')&&(SMS[j+2]=='t'||SM S[j+2]=='T') &&(SMS[j+3]=='h'||SMS[j+3]=='H')&&(SMS[j+4]=='e'||SMS[j+4]=='E')&&(SMS[j+5]== 't'||SMS[j+5]=='T')) { _BatHetThietBi(); sprintf(Content,"BAT HET THIET BI"); _GuiTinNhan(SoDienThoai,Content); _Xoa(); lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"BAT HET THIET BI"); break; } if((SMS[j]=='t'||SMS[j]=='T')&&(SMS[j+1]=='a'||SMS[j+1]=='A')&&(SMS[j+2]=='t'||SMS [j+2]=='T')) { Temp=SMS[j+3]; _DieuKhien(Temp,0); sprintf(Content,"TAT THIET BI %c ",Temp); _GuiTinNhan(SoDienThoai,Content); _Xoa(); lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"TAT THIET BI %c ",Temp); break; } if((SMS[j]=='b'||SMS[j]=='B')&&(SMS[j+1]=='a'||SMS[j+1]=='A')&&(SMS[j+2]=='t'||SM S[j+2]=='T')) { Temp=SMS[j+3]; _DieuKhien(Temp,1); 62 sprintf(Content,"BAT THIET BI %c ",Temp); _GuiTinNhan(SoDienThoai,Content); _Xoa(); lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"BAT THIET BI %c ",Temp); break; } } _Delay(10); _Reset(10,1); } else { _ManHinhChinh(); } } } void _Delay(char time) { int i; for(i=0;i