C ấu trúc bộ nhớ vi điều khiển PI16F877A
4.2.1. Module sim900
Module sim900 có cấu trúc gồm 2 thành phần là Breakout Sim900 và Khối giao tiếp.
a. Breakout Sim900
Breakout Sim900 là thiết bị có bán sẵn trên thị trường, có chứa Sim900, khay
giữ Sim card và ăng ten. Breakout sim900 có 20 chân giao tiếp với Khối giao tiếp để lấy nguồn hoạt động và thực hiện việc truyền dữ liệu. Hình ảnh breakout sim900 được thể hiện như trong hình 4.2 và tên từng chân ra thể hiện trong bảng 4.1.
Hình 4.2. Breakout Sim900
Bảng 4.1. Các chân ra của breakout sim900
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
ON/OFF LED VRTC ADC SPK1N SPK10 MIC1N MIC1P VCC VCC
Thứ tự các chân của breakout sim900 được thể hiện như trong hình 4.3
Hình 4.3. Sơ đồ chân breakout sim900
b. Khối giao tiếp
Khối giao tiếp thực hiện việc cấp nguồn cho Breakout sim900 và thực hiện việc truyền dữ liệu từ Breakout sim900 tới cổng RS232 để giao tiếp với khối điều khiển.
Các thành cơ bản gồm có là Khối nguồn 5V, Khối nguồn 4V và Khối RS232.
Khối nguồn 5V
Khối nguồn 5V sử dụng IC ổn áp LM7805. Sơ đồ mắc được thể hiện như trong
hình 4.4 dưới đây.
Dùng IC 7805 để được nguồn điện 5V để cung cấp cho vi điều khiển và toàn mạch. Hình 4.5. IC ổn áp 7805 Sơ đồ IC 7805 có 3 chân [8]: Chân số 1 là chân IN Chân số 2 là chân GND
Chân số 3 là chân OUT
Ngõ ra OUT luôn ổn định ở5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi. Mạch này
dùng để bảo vệ những mạch điện chỉ hoạt động ởđiện áp 5V (các loại IC thường hoạt
động ởđiện áp này). Nếu nguồn điện có sự cốđột ngột: điện áp tăng cao thì mạch điện
vẫn hoạt động ổn định nhờ có IC 7805 vẫn giữđược điện áp ở ngõ ra OUT 5V không
đổi.
Các thông số của IC 7805 như sau:
-Dòng cực đại có thể duy trì 1A.
-Dòng đỉnh 2.2A.
-Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W
-Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W
2 tụđiện đóng vai trò ổn định và chống nhiễu cho nguồn.
Dòng 5V đi ra từ LM7805 sẽlà đầu cung cấp cho khối RS232.
Khối nguồn 4V
Khối nguồn 4V sẽ cung cấp nguồn cho sim900 hoạt động. Vì sim900 chỉ hoạt
động trên nguồn từ 3.4V tới 4.5V và khi khởi động sim900, dòng cực đại có thể lên tới 2A. Vì vậy, chọn IC nguồn 4V phải đáp ứng được 2 yếu tố: Dòng thỏa mãn phải nhỏ
nhất là 2A và nguồn ra là 4V.
Đểđáp ứng được 2 yếu tốtrên, trong đồán đã sử dụng IC nguồn EZ1587
Hình 4.6. IC nguồn EZ1587
Sơ đồ IC nguồn EZ1587 có 3 chân [9]:
Chân 1 – GND: nối đất Chân 2 – OUT: nguồn ra Chân 3 – IN: nguồn vào
IC nguồn EZ1587 có dòng là 3.0A khi hoạt động, dòng ra có thể điều chỉnh
được tối đa tới 7V.
Tính toán thông sốđể nguồn ra EZ1587 là 4V:
Công thức tính nguồn ra của EZ1587 như sau:
ܸை் ൌ ܸோாிሺͳ ܴʹܴͳሻ
Trong đó VOUT là hiệu điện thế ra, VREF = 1.25, R1 và R2 được mắc như sơ đồ dưới.
Hình 4.7. Sơ đồ Capture Orcad khối nguồn 4V
Theo yêu cầu, VOUT = 4V, chọn R1=100Ω, do đó, R2 được suy ra từ công thức trên như sau:
ܴʹ ൌ ܴͳሺܸை்ܸ െ ܸோாிሻ
ோாி ൌ ͳͲͲሺͶ െ ͳǤʹͷሻͳǤʹͷ ൌ ʹʹͲπ Hai tụ 10µF có tác dụng lọc và ổn định nguồn.
Khối RS232
Để sim900 có thể giao tiếp được với PIC16F877A, trong đồ án này đã sử dụng chuẩn giao tiếp RS232. Khối RS232 này gồm có linh kiện Max232 và cổng Com 9 chân.
Hình 4.8. Cổng Com 9 chân
Chức năng từng chân [5] được trình bảy ở bảng 4.2 sau:
Bảng 4.2. Chức năng các chân của cổng Com 9
Chân số Tên Ký hiệu Chức năng
1 Data Carrier Detect DCD Phát tín hiệu mang dữ liệu
3 Transmit Data TxD Truyền dữ liệu
4 Data Terminal Ready DTR
Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ nhận khi muốn truyền dữ liệu
5 Signal ground SG Mass của tín hiệu
6 Data set ready DSR
Dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ truyền khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu
7 Request to send RTS
Yêu cầu gửi, bộ truyền đặt đường này lên mức hoạt động khi sẵn sàng truyền dữ liệu
8 Clear to send CTS
Xóa để gửi, bộ nhận đặt đường này lên mức hoạt động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận dữ liệu
9 Ring indicate RI Báo chuông, cho biết là bộ nhận đang nhận tín hiệu rung chuông RS-232 được xây dựng phục vụ chủ yếu trong việc ghép nối điểm – điểm giữa hai thiết bị đầu cuối ví dụ như máy tính – máy tính hoặc máy tính- máy in, hoặc giữa một thiết bị đầu cuối và một thiết bị truyền dữ liệu ví dụ như máy tính – modem. Trong đồ án này sử dụng chuẩn RS-232 để giao tiếp giữa PIC16F877A và Sim900.
RS-232 sử dụng phương thức truyền thông không đối xứng, tức là sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và đất. Mức điện áp được sử dụng dao động trong khoảng -15V tới 15V. Khoảng từ 3V đến 15V ứng với giá trị logic 0, khoảng - 15V đến -3V ứng với giá trị logic 1.
Do phạm vi từ -3V tới 3V là phạm vi không được định nghĩa, trong trường hợp thay đổi giá trị logic từ 0 lên 1 hoặc từ 1 xuống 0, một tín hiệu phải vượt qua khoảng quá độ trong một thời gian ngắn hợp lý. Việc này dẫn đến việc phải hạn chế về điện dung của các thiết bị tham gia và của cả đường truyền.
Tốc độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn. Đa số các hệ thống hiện nay chỉ hỗ trợ tới tốc độ 19,2kBd (chiều dài cho phép theo lý thuyết từ 30-50m).
Gần đây sự tiến bộ trong vi mạch đã góp phần nâng cao tốc độ của các modem lên nhiều lần, tuy nhiên tốc độ truyền dẫn thực tế lớn hơn 115,2 kBd theo chuẩn RS-232 trong một hệ thống làm việc dựa vào ngắt là một điều khó có thể thực hiện.
Một ưu điểm của chuẩn RS-232 là có thể sử dụng công suất phát tương đối thấp, nhờ trở kháng đầu vào hạn chế trong phạm vi từ 3-7kΩ [5].
Việc truyền dữ liệu trên 2 thiết bị sử dụng cổng Com 9 chân, thực chất chỉ cần đến 2 chân TXD và RXD nối chéo nhau và một chân nối chung đất. Cổng com 9 chân này sẽ được nối với Max232 theo sơ đồ sau:
Hình 4.9. Sơ đồ giao tiếp Max232 và cổng com 9 chân
Max232 là IC chuyên dùng cho giao tiếp giữa RS232 và thiết bị ngoại vi. Max232 là IC của hãng Maxim. Đây là IC chay ổn định và được sử dụng phổ biến trong các mạch giao tiếp chuẩn RS232. Nó được tích hợp trong đó hai kênh truyền cho chuẩn RS232. Dòng tín hiệu được thiết kế cho chuẩn RS232 . Mỗi đầu truyền ra và cổng nhận tín hiệu đều được bảo vệ chống lại sự phóng tĩnh điện [15].
Hình 4.10 trình bày sơ đồ module sim900 được vẽ trên phần mềm Ocard layout và hình ảnh mạch thật sau khi thiết kế, thi công.
Hình 4.10. Sơ đồ layout module sim900 và hình ảnh mạch thật