- Bluetooth là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế cho các kết nối thiết bị cá nhân hay mạng cục bộ nhỏ trong phạm vi băng tan từ 2.4GHz đến 2.485GHz. Bluetooth được thiết kế hoạt động trên 79 tần số đơn lẻ. Khi kết nối, nó sẽ tự động tìm ra tần số tương thích để di chuyển đền thiết bị cần kết nối trong khu vực nhằm đàm bảo sự liên tục.
- Chế độ hoạt động
* Ở chê độ SLAVE: bạn cần thiết lập kết nối từ smartphone, laptop, usb bluetooth để dò tìm module sau đó nhập với mã PIN là 1234. Sau khi đăng nhập thành công, bạn đã có 1 cổng nối tiếp (serial) từ xa hoạt động ở tốc độ truyền (baud rate) 9600.
* Ở chế độ MASTER: module sẽ tự động dò tìm thiết bị bluetooth khác (1 module bluetooth HC-06. HC05, usb bluetooth, bluetooth của laptop…) và tiến hành pair chủ động mà không cần thiết lập gì từ máy tính hoặc smartphone.
Module bluetooth HC05 có nhiều chức năng
Module bluetooth HC05 được điều khiển bằng tập lệnh AT để thực hiện các tác vụ mong muốn. Để bluetooth module chuyển từ chế độ thông thường qua điều khiển bằng lệnh AT, ta có 2 cách như sau:
*Cấp nguồn cho module bluetooth (Vcc và Gnd) đồng thời cấp mức điện áp cao (=Vcc) cho chân KEY của module bluetooth. Khi đó giao tiếp bằng tập lệnh AT với module bằng cổng Serial (Tx và Rx) với baud rate là 38400. (khuyên dùng)
*Cấp nguồn cho module bluetooth trước, sau đó cấp mức điện áp cao cho chân KEY của module bluetooth. Lúc này bạn có thể giao tiếp với module bằng tập lệnh AT với baud rate là 9600.
Sau khi pair thành công với thiết bị bluetooth khác, đèn trên module bluetooth HC05 sẽ nhấp nháy chậm cho thấy kết nối Serial đã được thiết lập.
2.2.2.3.4 Ưu nhược điểm của công nghệ Bluetooth 2.2.2.3.4.1 Ưu điểm
-Tiêu thụ năng lượng thấp.
điện thoại di động.
-Giá thành ngày một giảm.
-Khoảng cách giao tiếp cho phép giữa hai thiết bị kết nối có thể lên đến l00m. -Bluetooth sử dụng băng tần 2.4GHz, tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt tới mức tới đa lMbps mà các thiết bị không cần phải trực tiếp thấy nhau.
-Dễ dàng trong việc phát triển ứng dụng: Bluetooth kết nối một ứng dụng này với một ứng dụng khác thông qua chuẩn Bluetooth, do đó có thể độc lập về phần cứng cũng như hệ điều hành sử dụng.
-Tính tương thích cao, được nhiều nhà sản xuất phần cứng cũng như phần mềm hỗ trợ.
2.2.1.3.4.2 Nhược điểm
- Khoảng cách kết nối còn ngắn so với công nghệ mạng không dây khác. - Chỉ kết nối được hai thiết bị với nhau, không kết nối thành mạng. - Bắt sóng khi có vật cản kém. Tốc độ thấp, khoảng 720kbps trung bình.
2.2.3 Ứng dụng của Mudule Bluetooth HC-05
-Truyền tải dữ liệu không dây giữa thiết bị di động và máy tính
Chúng ta có thể ghép nối dễ dàng smartphone/tablet với một chiếc laptop thông qua Bluetooth nhằm mục đích gửi các tập tin qua lại.
Hình 2.7 : Truyền tải tệp tin qua Bluetooth giữa các thiết bị có Bluetooth -Truyền tải tập tin giữa các máy tính
Hai máy tính được kích hoạt kết nối Bluetooth cũng có thể truyền tải dữ liệu cho nhau giống như giữa máy tính và điện thoại. Với những tập tin có kích thước vừa phải, bạn sẽ không cần phải sử dụng đến các đoạn cáp kết nối nữa.
Mặc dù có thể nó không thực sự thích hợp để gửi những file nhạc dung lượng lên đến hàng trăm MB hoặc hơn nữa, nhưng Bluetooth vẫn là phương pháp thuận tiện hơn cả nếu bạn muốn gửi một vài tấm ảnh chụp cho bạn bè.
Thậm chí dù 2 mẫu máy tính của người dùng có khác hệ điều hành hoặc đang sử dụng mạng kết nối riêng biệt thì cũng
Hình 2.8 : Truyền tải tệp tin giữa máy tính và điện thoại
-Chia sẻ kết nối mạng qua Bluetooth
Một tính năng thú vị của Bluetooth là cho phép người dùng chia sẻ kết nối mạng internet của thiết bị này với một thiết bị khác. Thông thường, “Tethering” qua Bluetooth được sử dụng để vào mạng trên laptop thông qua kết nối internet của smartphone.
Hình 2.9 : Chia sẻ mạng qua Bluetooth
-Kết nối các thiết bị ngoại vi
Ngày nay, Bluetooth thường được sử dụng rất nhiều để kết nối các thiết bị ngoại vi cho smartphone, tablet hoặc laptop. Dưới đây là một số thiết bị ngoại vi mà bạn có thể kết nối không dây qua Bluetooth. - Tai nghe: Tai nghe Bluetooth là sản phẩm đặc thù được sử dụng cực kỳ phổ biến đặc biệt khi đi kèm với smartphone. Ghép nối tai nghe với điện thoại giúp bạn có thể sử dụng để đàm thoại trong khi lái xe và không thấy vướng víu như các mẫu tai nghe có dây trước đây. Các nút bấm tích hợp sẵn trên tai nghe cũng có chức năng trả lời/gác máy, do đó bạn gần như không cần thao tác trên điện thoại nữa. - Smartwatch: Đồng hồ thông minh hiện nay đa phần cũng đều sử dụng Bluetooth hoặc NFC để kết nối với smartphone. Từ đó, smartwatch có thể nhận được những thông báo về tin nhắn, cuộc gọi đến, mạng xã hội từ điện thoại một cách nhanh chóng - Chuột: Chuột Bluetooth có thể hoạt động với các model laptop, tablet và thậm chí cả smartphone. Tuy nhiên, bạn cần lưu ý rằng chuột Bluetooth thường dùng pin và một số loại có độ trễ khá cao so với chuột có dây. - Bàn phím: bàn phím cũng có thể kết nối qua Bluetooth, trong đó đặc biệt hữu ích khi sử dụng cùng máy tính bảng. Khi dùng kết nối USB thông thường, thiết bị thường bị giới hạn số cổng nhất định, nhưng với Trường hợp này điện thoại có vai trò
khá giống với modem. Cách thức chia sẻ kết nối mạng bằng Bluetooth sẽ tiêu thụ ít năng lượng hơn so với Wi- Fi.
Bluetooth bạn có thể kết nối đồng thời chuột và bàn phím không dây cực kỳ thuận tiện mà không lo thiếu cổng cắm. - Gamepad:
Hình 2.10 : Bluetooth để kết nối giữa máy tính với các thiết bị ngoại vi
-Trang bị kết nối Bluetooth cho máy tính để bàn
Nếu bạn sở hữu một chiếc máy tính nhưng không được tích hợp phần cứng hỗ trợ Bluetooth, bạn có thể sử dụng một số thiết bị Bluetooth gắn ngoài với giá thành khá rẻ. Hầu hết các model laptop mới đều tích hợp sẵn Bluetooth, nhưng máy tính để bàn thường thì không. Giải pháp trong tình huống này là bạn có thể mua thiết bị thu/phát Bluetooth dongle có giá bán chỉ vào khoảng 1,50 USD trên Amazon. Cắm dongle vào cổng USB của máy tính bàn, nó sẽ hoạt động như một bộ thu/phát tín hiệu Bluetooth và cho phép máy tính của bạn có thể giao tiếp với các thiết bị khác thông qua công nghệ kết nối không dây này..
Hình 2.11 : Bluetooth để kết nối với các máy tính để với nhau -Mạng Piconet
+BD: Bluetooth Device
+PDA: Personal Digital Asisstant -Mạng Scatternet
-Các liên kết vật lý
Tay cầm chơi game là một loại thiết bị đầu vào sử dụng kết nối Bluetooth. Wiimote của Nintendo hay tay cầm của PlayStation 3 cũng đều giao tiếp với máy console thông qua Bluetooth. - Máy in: Máy in hỗ trợ Bluetooth cho phép bạn in tài liệu mà không cần tới kết nối mạng Wi-Fi hoặc kết nối qua dây.
Tuy nhiên, bạn cũng cần lưu ý Bluetooth tiêu tốn khá nhiều năng lượng của thiết bị. Do đó, kích hoạt Bluetooth cả ngày mà không sử dụng tới chắc chắn là một ý tưởng tồi, đặc biệt đối với các smartphone
+Asynchronous connectionless ( ACL ) : Được thiết lập cho việc truyền dữ liệu, những gói dữ liệu cơ bản. Là một kết nối point- to- multipoint giữa Master và tất cả các Slave.
+Synchronous connection- oriented ( SCO ) : point- to- point giữa một Master và một Slave trong một Piconet.
-Các trạng thái của thiết bị Bluetooth +Inquiring device ( inquiry mode )
+Inquiring Scanning ( inquiry Scan mode ) +Paging device ( page mode )
+Page Scanning ( page scan mode )
2.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.3.1 Sơ đồ khối
Hình 2.12 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển các thiết bị trong gia đình -Khối điều khiển: Là điện thoại chạy hệ điều hành Android có cài phần mềm Bluetooth SPP. Có chức năng như một điều khiển với giao diện gồm các nút bấm, có thể dễ dàng cài đặt và đặt lại các nút bấm theo ý mình.
-Khối các thiết bị ngoại vi, bao gồm mạch điều khiển Bluetooth chính dùng card Bluetooth HC-05, và mạch cảnh báo chống trộm dùng
module Sim900. Mạch sẽ nhận lệnh điều khiển từ điện thoại và thực hiện lệnh đó. 2.3.2 Ứng dụng trên Android + Phần mềm Bluetooth SPP Khối các thiết bị ngoại vi Khối điều khiển là điện thoại Android
Hình 2.13 : Phần mềm Bluetooth SPP trên CH play
Hình 2.14 : Hình ảnh về phần mềm + Giao diện
Hình 2.15 : Giao diện phần mềm + Kết nối và setup
Hình 2.16 : Kết nối với thiết bị điều khiển qua điện thoại đã cài phần mềm Đầu tiên ta cần thực hiện việc ghép nối các module với nhau, và kết nối mạch với điện thoại smartphone. Chú ý việc ghép nối phải chính xác và phải kiểm tra kỹ việc kết nối đã thành công hay chưa. Nếu đèn thông báo trạng thái trên module Bluetooth nháy chậm và trên giao diện điện thoại nhận dòng mã : connecting Bluetooth Ok là được.
Hình 2.17 : Cài đặt cho phần mềm
Việc ghép nối thành công ta tiến hành setup phím bấm trên điện thoại
Nút 1 : mã hóa số 1 điều khiển thiết bị 1 Nút 2: mã hóa số 2 điều khiển thiết bị 2 Nút 3: mã hóa số 3 điều khiển thiết bị 3 Nút 4: mã hóa số 4 điều khiển thiết bị 4 Nút 5: mã hóa số 5 điều khiển thiết bị 5
Hình 2.18 : Giao diện điều khiển của phần mềm
2.3.3 Thiết kế phần cứng 2.3.3.1 Sơ đồ khối
Hình 2.19: Sơ đồ khối của hệ thống.
2.3.3.2 Mạch nguyên lý
+ Mạch Bluetooth
Khối nguồn 12V DC 1A
Khối trung tâm 2 Pic16F877A
Khối trung tâm 1 VĐK 89S52 Module Bluetooth HC05 Relay 5 thiết bị Khối cảm biến Hồng Ngoại Khối hiển thị LCD 16x2 Khối Còi báo Khối Sim900
Hình 2.20: Mạch nguyên lý Bluetooth + Mạch sim900
Hình 2.21: Mạch nguyên lý Sim900
2.3.3.3 Nguyên lý hoạt động của mạch
- Tiến hành quá trình ghép module Bluetooth vào mạch và cấp nguồn, sau đó ghép nối với điện thoại smartphone và setup phần mềm như ở phần hướng dẫn phía trên.
- Ban đầu khi ấn phím “ Nút 1” trên giao diện phần mềm điện thoại thì nhờ phần mềm trên smartphone sẽ hiểu là gửi đi 1 mã hex của số 1. Nhờ sóng Bluetooth mà dòng lệnh mã hóa này sẽ được gửi từ điện thoại và tới được card module Bluetooth. Sau đó module Bluetooth sẽ nhận mã lệnh đó và gửi tín hiệu vào IC89S52 thông qua 2 chân Tx và Rx vào 2 chân P3.0 và P3.1 tại đây khi nhận được tín hiệu kích vào IC, IC sẽ xử lý theo code ta lập trình và xuất tín hiệu ở mức tích cực thấp ra ngoài chân P0.7. Khi mà có dòng ra chân P0.7 thì sẽ qua trở 220 Ω đến Opto, đó là thiết bị cách ly quang. Opto sẽ kích để đóng relay nhờ vậy tiếp điểm được mở, và thiết bị nối vào relay sẽ được bật. Ngược lại khi ta ấn tiếp 1 lần nữa vào “ Nút 1” thì điện thoại sẽ gửi đi mã hex off của thiết bị 1. Tín hiệu này sẽ đưa vào IC và IC sẽ ngắt tín hiệu ra ở port P0.7. Nó sẽ làm relay mở ngắt tiếp điểm và thiết bị được tắt.
- Với các “ Nút” còn lại nguyên lý tương tự nhưng sẽ điều khiển 4 thiết bị còn lại
Mạch Sim900 chống trộm.
- Tiến hành quá trình ghép module Sim900 và module cảm biến hồng ngoại vào mạch và cấp nguồn, sau đó gắn sim điện thoại vào Sim900 của module Sim900. Khi mạch chạy thì bắt đầu ấn phím setup của module hồng ngoại để bắt đầu.
- Khối phát – thu hồng ngoại ta sẽ gắn ở cửa ra vào và cửa sổ, khi mà có trộm xâm nhập vào nhà, sẽ vô tình ngắt tín hiệu truyền từ bên phát sang bên thu. Tín hiệu sẽ được gửi vào chân AR0. Khi có lệnh gửi vào IC thì nó sẽ thực hiện lệnh kiểm tra trong IC, Pic16F877A bắt đầu kiểm tra. Nếu tín hiệu này không được tắt đi, nó sẽ gửi mã báo cho module sim900 thực hiện lệnh gọi và gửi tin nhắn tới số thuê bao của chủ nhân thông qua module sim900 trên mạch. Nó thực hiện lệnh AT gọi đến số thuê bao của chủ, khi hết 1 hồi chuông gọi thì nó sẽ thực hiện gửi SMS đến số của chủ là “ Nhà có trộm”. Tín hiệu được mã hóa để gửi lên màn LCD 16x2 giúp hiển thị để ta có thể quan sát và theo dõi được. Khi phát hiện có trộm thì IC sẽ xuất tín hiệu ra port RD0 loa cảnh báo sẽ kêu lên. Ta có thể tắt hệ thống bằng phím restart trên mạch.
+ Mạch Bluetooth HC05
Hình 2.22 : Mạch in Bluetooth + Mạch Sim900
Hình 2.23: Mạch in Sim900
2.5 HOÀN THIỆN MẠCH
Hình 2.25 : Mạch in đồng Sim900 Hình 2.24: Mạch in đồng Bluetooth
Hình 2.27 : Sản phẩm mạch Sim900 Hình 2.26 : Sản phẩm mạch Bluetooth
Chương 3
LẬP TRÌNH MẠCH SỬ DỤNG NGÔN NGỮ C
3.1 GIỚI THIỆU VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C
Ngôn ngữ lập trình C là một ngôn ngữ mệnh lệnh được phát triển từ đầu thập niên 1970 bởi Dennis Ritchie để dùng trong hệ điều hành UNIX. Từ đó, ngôn ngữ này đã lan rộng ra nhiều hệ điều hành khác và trở thành một những ngôn ngữ phổ dụng nhất. C là ngôn ngữ rất có hiệu quả và được ưa chuộng nhất để viết các phần mềm hệ thống, mặc dù nó cũng được dùng cho việc viết các ứng dụng. Ngoài ra, C cũng thường được dùng làm phương tiện giảng dạy trong khoa học máy tính mặc dù ngôn ngữ này không được thiết kế dành cho người nhập môn.
- Cấu trúc cơ bản:
PHP cũng có thẻ bắt đầu và kết thúc giống với ngôn ngữ HTML. Chỉ khác, đối với PHP chúng ta có nhiều cách để thể hiện.
Cách 1 : Cú pháp chính:
<?php Mã lệnh PHP ?>
Cách 2: Cú pháp ngắn gọn
<? Mã lệnh PHP ?>
Cách 3: Cú pháp giống với ASP.
<% Mã lệnh PHP %>
Cách 4: Cú pháp bắt đầu bằng script
<script language=php> …..
</script>
Mặc dù có 4 cách thể hiện. Nhưng đối với 1 lập trình viên có kinh nghiệm thì việc sử dụng cách 1 vẫn là lựa chon tối ưu.
Trong PHP để kết thúc 1 dòng lệnh chúng ta sử dụng dấu “;”
Để chú thích 1 đoạn dữ liệu nào đó trong PHP ta sử dụng dấu “//” cho từng dòng. Hoặc dùng cặp thẻ “/*……..*/” cho từng cụm mã lệnh.
- Xuất giá trị ra trình duyệt:
Để xuất dữ liệu ra trình duyệt chúng ta có những dòng cú pháp sau : + Echo “Thông tin”;
+ Printf “Thông tin”;
Thông tin bao gồm : biến, chuỗi, hoặc lệnh HTML ….
Nễu giữa hai chuỗi muốn liên kết với nhau ta sử dụng dấu “.”
- Khái niệm biến, hằng, chuỗi và các kiểu dữ liệu. a) Biến trong PHP.
Biến được xem là vùng nhớ dữ liệu tạm thời. Và giá trị có thể thay đổi được. Biến được bắt đầu bằng ký hiệu “$”. Và theo sau chúng là 1 từ, 1 cụm từ nhưng phải viết liền hoặc có gạch dưới.
1 biến được xem là hợp lệ khi nó thỏa các yếu tố :
+ Tên của biến phải bắt đầu bằng dấu gạch dưới và theo sau là các ký tự, số hay dấu gạch dưới.
+ Tên của biến không được phép trùng với các từ khóa của PHP.
Trong PHP để sử dụng 1 biến chúng ta thường phải khai báo trước, tuy nhiên đối với các lập trình viên khi sử dụng họ thường xử lý cùng một lúc các công việc, nghĩa là vừa khái báo vừa gán dữ liệu cho biến.