Lệnh Mô tả
AT+CMGF=1<CR><LF> Lệnh đƣa SMS về chế độ Text, phải có dạng này mới gửi tin nhắn dạng Text.
AT+CMGS=“Số_điện_thoại”<CR><LF>
Đợi đến khi có kí tự “>” đƣợc gửi về thì đánh nội dung tin nhắn.
Lệnh gửi tin nhắn.
AT+CMGR=x<CR><LF>
X là địa chỉ tin nhắn cần đọc.
Đọc một tin nhắn vừa gửi đến, lệnh đƣợc trả về nội dung tin nhắn, thông tin ngƣời gửi, thời gian gửi.
AT+CMGDA=“DEL ALL”<CR><LF> Xóa tồn bộ tin nhắn trong các hộp thƣ. AT+CNMI=2,2<CR><LF> Hiển thị nội dung tin nhắn ngay khi có
tin nhắn đến.
Sau mỗi tập lệnh AT thƣờng thấy <CR><LF> thực chất nó là hai mã điều khiển <CR>tƣơng ứng 0x0D (hexa), <LF> tƣơng ứng 0x0A (hexa).
1.4.2.2. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK.
Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định vật cản phía trƣớc cảm biến, cảm biến phát ra tia hồng ngoại với dải tần số chuyên biệt cho khả năng chống nhiễu tốt kể cả ở điều kiện ánh sáng ngồi trời.
Thơng số kỹ thuật
Nguồn điện cung cấp: 5VDC.
Khoảng cách phát hiện: 3 - 80cm.
Dịng kích ngõ ra: 300mA.
Ngõ ra dạng NPN cực thu hở giúp tùy biến đƣợc điện áp ngõ ra, trở treo lên áp bao nhiêu sẽ tạo thành điện áp ngõ ra bấy nhiêu.
Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ.
Kích thƣớc: 1.8cm (D) x 7.0cm (L). Sơ đồ nguyên lý
Hình 1.19. Sơ đồ nguyên lý cảm biến hồng ngoại E18-D80NK.
Nguyên lý hoạt động: Tia hồng ngoại phát ra một tần số nhất định, khi phát hiện hƣớng truyền có vật cản (mặt phản xạ), phản xạ vào đèn thu hồng ngoại, sau khi so sánh đèn màu xanh sẽ sáng lên, đống thời một tín hiệu số đƣợc đƣa đến đầu ra (một tín hiệu bậc thấp).
Khoảng cách làm việc hiệu quả từ 20 đến 150 cm, điện áp làm việc là 3.3V đến 5V. Độ nhạy sáng của cảm biến đƣợc điều chỉnh bằng chiếc áp, cảm biến dễ lắp ráp dễ sử dụng.
1.4.2.3. Module relay 1 kênh 5V.
Module Relay 1 kênh 5V gồm 1 relay điện áp hoạt động ở mức 5VDC, đầu ra điều khiển hiệu điện tối đa ở mức 250V 10A đối với điện áp xoay chiều AC và 30V với điện áp 1 chiều DC.
Hình 1.20. Module relay 1 kênh 5V.
Module relay 1 kênh nhỏ gọn chuyên nghiệp, khả năng chống nhiễu tốt và khả năng cách điện tốt. Trong module đã có sẵn mạch kích relay sử dụng IC cách ly quang và transistor giúp cách ly hoàn toàn mạch vi điều khiển với relay bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định.
Mạch điều khiển relay 1 kênh này sử dụng chân kích mức cao (5V), khi có tín hiệu 5V vào chân IN thì relay sẽ nhảy qua thƣờng Mở của Relay.
Thơng số kỹ thuật.
- Điện áp tải tối đa: AC 250V-10A / DC 30V-10A. - Điện áp điều khiển: 5VDC.
- Dịng kích relay: 5mA. - Trạng thái kích: Mức cao. - Kích thƣớc: 50*26*18.5 mm.
Chức năng các chân của module relay.
VCC: cấp hiệu điện thế tối ƣu vào chân này.
GND: nối với âm nguồn.
S: nối chân tín hiệu, tùy vào module relay mà làm nhiệm vụ khác nhau.
COM: nối với một chân bất kỳ của thiết bị điện.
ON hoặc NO: nối với chân nóng nếu sử dụng nguồn điễnoay chiều và cực dƣơng nếu sử dụng nguồn điện một chiều.
OFF hoặc NC: nối chân lạnh nếu sử dụng điện xoay chiều và cực âm nếu sử dụng nguồn điện một chiều.
1.4.2.4. Màn hình LCD 16X2.
Hình 1.21. Màn hình LCD 16x2.
LCD 16x2 đƣợc sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thông số.
- LCD 16x2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS, RW, EN).
- 5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16x2.
- Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu chúng cịn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.
- LCD 16x2 cịn có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta đang làm.
Thông số kỹ thuật.
- Điện áp hoạt động: 2.5 – 6v DC.
- Hỗ trợ màn hình: LCD1602, 1604, 2004 (driver HD44780). - Giao tiếp: l2C.
- Địa chỉ mặt định: 0x27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2. - Tích hợp jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặt ngắn.
- Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tƣơng phản cho LCD.
1.4.2.5. Chuẩn giao tiếp I2C.
I2C là tên viết tắt của cụm từ tiếng anh “Inter – Integrated Circuit”. Nó là một giao thức giao tiếp đƣợc phát triển bởi Philips Semiconductors để truyền dữ liệu giữa một bộ xử lý trung tâm với nhiều IC trên cùng một board mạch chỉ sử dụng hai đƣờng truyền tín hiệu.
Đây là một giao thức giao tiếp nối tiếp đồng bộ. Nó có nghĩa là các bit dữ liệu đƣợc truyền từng bit một theo các khoảng thời gian đều đặn đƣợc thiết lập bởi một tín hiệu đồng hồ tham chiếu.
Dữ liệu đƣợc truyền giữa thiết bị Master và các thiết bị Slave thông qua một đƣờng dữ liệu SDA duy nhất, thông qua các chuỗi có cấu trúc gồm các số 0 và 1 (bit). Mỗi chuỗi số 0 và 1 đƣợc gọi là giao dịch (transaction) và dữ liệu trong mỗi giao dịch có cấu trúc nhƣ sau:
Hình 1.22. Cấu trúc trong mỗi giao dịch (transcaction).
Điều kiện bắt đầu (Start Condition).
Bất cứ khi nào một thiết bị chủ / IC quyết định bắt đầu một giao dịch, nó sẽ chuyển mạch SDA từ mức điện áp cao xuống mức điện áp thấp trƣớc khi đƣờng SCL chuyển từ cao xuống thấp.
Khi điều kiện bắt đầu đƣợc gởi bởi thiết bị Master, tất cả các thiết bị Slave đều hoạt động ngay cả khi chúng ở chế độ ngủ và đợi bit địa chỉ.
Hình 1.23. Điều kiện bắt đầu.
Khối địa chỉ
Nó bao gồm 7 bit và đƣợc lấp đầy với địa chỉ của thiết bị Slave đến từ đó thiết bị Master cần gửi / nhận dữ liệu. Tất cả các thiết bị Slave trên bus I2C so sánh các bit địa chỉ này với địa chỉ của chúng.
Bit Read / Write
Bit này xác định hƣớng truyền dữ liệu. Nếu thiết bị Master / IC cần gửi dữ liệu đến
thiết bị Slave, bit này đƣợc thiết lập là „0‟. Nếu IC / Master cần nhận dữ liệu từ thiết bị Slave, bit này đƣợc thiết lập là „1‟.
Bit ACK / NACK
ACK / NACK là viết tắt của Acknowledged/Not-Acknowledged. Nếu địa chỉ vật lý của bất kỳ thiết bị Slave nào trùng với địa chỉ đƣợc thiết bị Master phát, giá trị của bit này đƣợc set là „0‟ bởi thiết bị Slave. Ngƣợc lại, nó vẫn ở mức logic „1‟ (mặc định).
Khối dữ liệu
Nó bao gồm 8 bit và chúng đƣợc thiết lập bởi bên gửi, với các bit dữ liệu cần truyền
tới bên nhận. Khối này đƣợc theo sau bởi một bit ACK / NACK và đƣợc set thành „0‟ bởi bên nhận nếu nó nhận thành cơng dữ liệu. Ngƣợc lại, nó vẫn ở mức logic „1‟.
Sự kết hợp của khối dữ liệu theo sau bởi bit ACK / NACK đƣợc lặp lại cho đến q trình truyền dữ liệu đƣợc hồn tất.
Điều kiện kết thúc (Stop Condition)
Sau khi các khung dữ liệu cần thiết đƣợc truyền qua đƣờng SDA, thiết bị Master chuyển đƣờng SDA từ mức điện áp thấp sang mức điện áp cao trƣớc khi đƣờng SCL chuyển từ cao xuống thấp.
Hình 1.24. Điều kiện kết thúc.
Cách thức hoạt động.
- Thiết bị Master gửi 7 bit địa chỉ của thiết bị Slave mà thiết bị Master muốn giao tiếp cùng với bit Read/Write.
Hình 1.25. Thiết bị Mater gửi điều kiện bắt đầu đến tất cả Slave.
Mỗi thiết bị Slave so sánh địa chỉ đƣợc gửi từ thiết bị Master đến địa chỉ riêng của nó. Nếu địa chỉ trùng khớp, thiết bị Slave gửi về một bit ACK bằng cách kéo đƣờng SDA xuống thấp và bit ACK / NACK đƣợc thiết lập là „0‟. Nếu địa chỉ từ thiết bị Master không khớp với địa chỉ riêng của thiết bị Slave thì đƣờng SDA ở mức cao và bit ACK / NACK sẽ ở mức „1‟ (mặc định).
Thiết bị Master gửi hoặc nhận khung dữ liệu. Nếu thiết bị Master muốn gửi dữ liệu đến thiết bị Slave, bit Read / Write là mức điện áp thấp. Nếu thiết bị Master đang nhận dữ liệu từ thiết bị Slave, bit này là mức điện áp cao.
Hình 1.27. Thiết bị Master gửi hoặc nhận khung dữ liệu.
Nếu khung dữ liệu đƣợc thiết bị Slave nhận đƣợc thành cơng, nó sẽ thiết lập bit ACK / NACK thành „0‟, báo hiệu cho thiết bị Master tiếp tục.
Sau khi tất cả dữ liệu đƣợc gửi đến thiết bị Slave, thiết bị Master gửi điều kiện dừng để báo hiệu cho tất cả các thiết bị Slave biết rằng việc truyền dữ liệu đã kết thúc.
Hình 1.29. Thiết bị Master gửi điều kiện dừng, kết thúc truyền dữ liệu.
1.4.2.6. Cịi buzzer.
Cịi Buzzer 5VDC có tuổi thọ cao, hiệu suất ổn định, chất lƣợng tốt, đƣợc sản xuất nhỏ gọn phù hợp thiết kế với các mạch còi buzzer nhỏ gọn, mạch báo động.
Hình 1.30. Cịi báo buzzer.
Thơng số kỹ thuật.
- Nguồn: 3.5V - 5.5V.
- Dòng điện tiêu thụ: <25mA. - Biên độ âm thanh: >80 dB.
- Nhiệt độ hoạt động: -20 °C đến +70 °C. - Kích thƣớc: Đƣờng kính 12mm, cao 9,7mm.
1.4.2.7. Bóng đèn LED Hình 1.31. Bóng đèn led buld. Thơng số kỹ thuật. - Kích thƣớc: 140 x 60 mm. - Điện áp hoạt động: 220V – 240V. - Công suất: 7 W.
CHƢƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
2.1. PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI
Trong đề tài này em thiết kế mạch cho mơ hình hoạt động theo sơ đồ sau:
Hình 2.1. Sơ đồ làm việc của hệ thống báo trộm.
Sơ đồ của hệ thống chống trộm qua điện thoại gồm 3 phần:
Các sensor: cảm biến hồng ngoại.
Bộ xử lý trung tâm: Arduino UNO.
Các thiết bị cảnh báo: module sim, cịi báo và bóng đèn.
Thiết bị hiển thị: LCD 16x2.
2.2. PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI
Khi có phát hiện đột nhập, cảm biến hồng ngoại sẽ phát tín hiệu cảnh báo về bộ xử lý trung tâm, bộ xử lý trung tâm sẽ phát tín hiệu cảnh báo đến các thiết bị cảnh báo. Khi nhận đƣợc tín hiệu cảnh báo, cịi báo sẽ hú lên và bóng đèn đƣợc bật sáng đồng thời module sim sẽ nhắn tin, gọi điện đến chủ nhà. Chủ nhà có thể tắt thiết bị cảnh báo bằng điện thoại.
CHƢƠNG III: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.1. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG
Hình 3.1. Sơ đồ khối hệ thống
Chức năng các khối
- Khối nguồn: cung cấp nguồn một chiều 5v cho hệ thống hoạt động.
- Khối xử lý trung tâm: là khối quan trọng nhất, có chức năng nhận và xử lý tín hiệu, sau đó xuất tín hiệu cảnh báo và điều khiển thiết bị.
- Khối cảm biến: phát hiện đột nhập và phát tín hiệu về trung tâm xử lý để đƣa ra cảnh báo.
- Khối báo động từ xa: nhận tín hiệu từ trung tâm xử lý và quay số gọi điện đến số điện thoại đã đƣợc cài sẵn để báo động.
- Khối báo động tại chỗ: lập tức đƣa ra cảnh báo khi nhận tín hiệu cảnh báo từ khối xử lý trung tâm.
- Khối hiển thị: nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm và xuất hiển thị tình trạng của hệ thống.
3.2. NHIỆM VỤ TỪNG KHỐI 3.2.1. Khối nguồn 3.2.1. Khối nguồn
Mạch sử dụng nguồn adapter 5VDC cấp trực tiếp vào Arduino UNO R3, sau đó từ Arduino cấp nguồn cho toàn hệ thống hoạt động.
Ngồi ra, ta có thể cấp nguồn bằng sạc nguồn adapter 5V vào jack trên Arduino hoặc có thể cấp nguồn bằng dây cáp USB, cổng USB trên Arduino có thể kết nối với máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay.
Hình 3.2. Nguồn sạc adapter 5VDC.
3.2.2. Khối xử lý trung tâm
Hình 3.3. Khối xử lý trung tâm
Mạch sử dụng Arduino UNO R3 làm khối xử lý trung tâm. Arduino UNO R3 nhận và xử lý tín hiệu từ cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK, xuất hiển thị ra LCD16X2 và cảnh báo theo chƣơng trình đã đƣợc cài đặt sẵn đến các module relay, buzzer và module SIM800L, và nhận tín hiệu truyền đến từ điện thoại thông qua module SIM để tắt thiết bị cảnh báo.
3.2.3. Khối cảm biến
Hình 3.4. Khối cảm biến
Sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK, khi phát hiện có đột nhập cảm biến sẽ phát tín hiệu cảnh báo về khối xử lý trung tâm để phát ra tín hiệu báo động.
3.2.4. Khối báo động từ xa
Hình 3.5. Khối báo động từ xa
Sử dụng module SIM800L nhận tín hiệu cảnh báo từ khối xử lý trung tâm, quay số gọi điện và nhắn tin đến số thuê bao đã đƣợc cài đặt sẵn để cảnh báo, và nhận tín hiệu điều khiển từ số điện thoại chủ thuê bao và truyền tín hiệu lại khối xử lý trung tâm để tắt thiết bị cảnh báo.
3.2.5. Khối báo động tại chỗ
Hình 3.6. Khối báo động tại chỗ
Sử dụng module relay 5VDC, buzzer, bóng đèn led buld và nguồn xoay chiều 220V cấp cho bóng đèn và nối với relay. khi có tín hiệu cảnh báo từ khối xử lý trung tâm, module relay đƣợc kích bật đèn và đồng thời buzzer phát ra âm thanh để báo động.
3.2.6. Khối hiển thị
Sử dụng màn hình LCD 16x2 kết nối với khối xử lý trung tâm thông qua chuẩn giao tiếp I2C để hiển thị trạng thái hoạt động của toàn hệ thống.
3.2.7. Sơ đồ nguyên lý tồn mạch
Hình 3.8. Sơ đồ ngun lý tồn hệ thống
Nguyên lý hoạt động của mạch.
Ta cấp một nguồn 5VDC thông qua Arduino để cấp cho toàn mạch hoạt động. Sau khi đƣợc cấp nguồn cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK tạo ra một vùng bảo vệ để phát hiện đột nhập. Màn hình LCD 16X2 hiển thị trạng thái hoạt động của mạch. Module SIM800L, module relay và còi buzzer ln trong trạng thái chờ.
Khi có đột nhập, cảm biến vật cản hồng ngoại sẽ phát tín hiệu cảnh báo về khối xử lý trung tâm. Arduino sẽ phát tín hiệu cảnh báo đến buzzer để phát ra âm thanh lớn báo động, đồng thời module relay kích bật đèn sáng để chủ nhà dễ dàng xác định vị trí ngƣời đột nhập, đồng thời tín hiệu đƣợc đƣa đến module SIM800L để quay số gọi điện và nhắn tin đến số thuê bao đƣợc cài đặt để báo động ở xa. Màn hình LCD xuất trạng thái cảnh báo.
Sau khi giải quyết đƣợc vấn đề đột nhập, do đang là trạng thái báo động nên còi báo động sẽ rất ồn, vì thế chủ thuê bao có thể nhắn tin “OFF” đến số điện thoại đƣợc
lắp trong module SIM800L để tắt buzzer và đèn. Màn hình LCD 16X2 xuất trạng thái “turn of buzzer” sau đó trở lại trạng thái ban đầu.
CHƢƠNG IV: THI CƠNG HỆ THỐNG
4.1. THI CƠNG BOARD MẠCH
Hình 4.1. Mạch in của hệ thống.
Hình 4.2. Mạch PCB 3D lớp dưới.
Sau khi in ra board đồng, cần kiểm tra các đƣờng giây có bị hở hay khơng? Khi khoan lỗ để hàn chân linh kiện cũng phải dùng mũi khoan sao cho hợp lý với chân linh kiện, điều này giúp linh kiện khi lắp vào mạch đƣợc chắc chắn, việc hàn linh kiện cũng dễ dàng hơn.
4.2. DANH SÁCH LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH
Bảng 4.1. Danh sách linh kiện được sử dụng trong mạch.
STT Tên linh kiện Số lƣợng
1 Nguồn adapter 5VDC 1
2 Board Arduino UNO R3 1
3 Module SIM800L 1