Đồ án tốt nghiệp - i - PHẦN A GIỚI THIỆU Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc Thành Phố Hồ Chí Minh oΟo oΟo KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên : Phạm Văn Nam MSSV:04101101 Nguyễn Trọng Kiên MSSV:04101081 Khoa : Điện - Điện tử Ngành : Kỹ thuật Điện – Điện Tử Lớp : 04101 Khóa : 2004 – 2009 1. Tên đề tài: Điều khiển thiết bị trong nhà từ xa bằng tin nhắn SMS. 2. Cơ sở ban đầu: …………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 3. Nội dung các phần thuyết minh: ………………………………………………… ………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………. 4. Các bản vẽ: ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………. 5. Giáo viên hướng dẫn: TRẦN THU HÀ 6. Ngày giao nhiệm vụ: 7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Thông qua bộ môn Ngày … tháng… năm 2008 Ngày … tháng… năm 2008 Giáo viên hướng dẫn Chủ nhiệm bộ môn Trần Thu Hà Đồ án tốt nghiệp - iii - LỜI MỞ ĐẦU Tới nay, đã 62 năm sau khi bóng bán dẫn được phát minh, linh kiện nhỏ bé tương ứng với trạng thái bật - tắt này đã thay đổi cả thế giới bằng sự có mặt trong mọi thiết bị điện tử hiện đại như điện thoại di động, máy tính, máy nghe nhạc Những máy tính điện tử đầu tiên như ENIAC dùng các ống chân không, tương tự như bóng đèn điện, để tính toán. Máy tính đặt trong một phòng lớn và cần nhiều chuyên viên vận hành. Ngày nay công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn có những phát triển thực sự bùng nổ, đậm nét để hỗ trợ cho sự phát triển của công nghệ thông tin, và sự tự động hóa trong công nghiệp … Với độ tích hợp ngày càng cao, công suất tiêu tán bé hơn, thông minh hơn, nó đã làm thay đổi hẳn cấu trúc của nền công nghiệp hiện tại. Chính sự phát triển vượt bậc đó của công nghệ bán dẫn mà những ứng dụng triệt để, không ngừng của nó và của khoa học kỹ thuật tiên tiến đã làm thế giới của chúng ta đã và đang làm thay đổi thế giới của chúng ta từng ngày theo hướng hiện đại hơn, văn minh hơn Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như độ chính xác cao, tố c độ nhanh, gọn nhẹ. Đó là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao. Chính vì lẽ đó mà ngày nay điện tử trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ, đa chức năng. Công nghệ điện tử đã trở thành một lĩnh vực không thể thiếu trong thế giới hiện đại. Điệ n tử đã và đang đáp ứng những nhu cầu, những đòi hỏi ngày càng cao và không ngừng từ tất cả các lĩnh vực công-nông-ngư-nghiệp cho đến những nhu cầu thiết yếu đời sống hàng ngày của con người. Một trong những ứng dụng rất quan trọng và khá đặc trưng của công nghệ điện tử là kỹ thuật tự động điều khiển từ xa. Nó đã góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa, được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực của đời sống. Công nghệ điện tử trở thành một khâu mấu chốt trong trong hệ thống thông tin liện lạc. Các ứng dụng của nó trong hệ thống thông tin liên lạc vào các lĩnh vực văn hóa, kinh tế, khoa học, đặc biệt là khoa học không gian ngày càng phổ biến rộng rãi và gi ữ một vai trò không thể thiếu. Chính vì thế mà xã hội loài người đã phát triển không ngừng. Thêm vào đó là trong vài năm gần đây, mạng Internet đã phát triển mạnh mẽ do bởi có nhiều nhà cung cấp dịch vụ ra đời, bên cạnh đó máy tính ngày càng có chất lượng được cải tiến đồng thời giá thành vừa phải với mọi tầng lớp xã hội tạo ra bước ngoặt quan trọng trong lĩnh vực thông tin để đáp ứng nhu cầu nhiều mặt của con người. Hiện nay, do nhu cầu sử dụng các hệ thống, thiết bị tự động của người dân ngày càng tăng. Đồng thời, mạng điện thoại di động phát triển rộng khắp và các thiết bị điện thoại di động ngày càng có mức giá phù hợp với người dân. Đó là những mặt thuận lợi của việc hình thành ý tưởng đ iều khiển các thiết bị bằng cách sử dụng các tin nhắn SMS. Đây là một hình thức điều khiển thiết bị thuận lợi, tiết kiệm được nhiều thời gian cho việc điều khiển thiết bị, vừa tiết kiệm được chi phí lắp đặt khi sử dụng. Đồ án tốt nghiệp - iv - Xuất phát từ ý tưởng và tình hình thực tế nêu trên, chúng tối quyết định chọn đề tài “ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA QUA TIN NHẮN SMS”. Đề tài này được chia làm ba phần như sau: Phần A: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI. Phần B: NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI. Phần C: PHỤ LỤC. Đồ án tốt nghiệp - v - LỜI CẢM TẠ Trên con đường học vấn của mình, tới nay chúng em đã đi qua bao chặng đường từ tiểu học, trung học cơ sở, trung học phổ thông và hiện bây giờ là giảng đường Đại học. Và cứ đi qua mỗi chặng đường như vậy thì chúng em lại như được lớn hơn, trưởng thành hơn cả trong kiến thức chuyên sâu lẫn trong suy nghĩ. Với chúng em thì môi trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thu ật với quãng thời gian dài 5 năm đã trở thành một khoảng thời gian không thể nào quên. Ở ngôi trường này, chúng em đã tiếp thu, học tập được biết bao những kiến thức chuyên môn trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Không những thế Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật còn là nơi cho chúng em tôi luyện, rèn giũa ngọn lửa tinh thần, lòng say mê khoa học. Hơn thế nữa, tất cả những điề u đó sẽ trở thành hành trang tốt cho chúng em, để cho chúng em thêm vững bước trên con đường sự nghiệp của mình. Chúng em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới mỗi ngôi trường thân yêu mà chúng em đã đi qua. Chúng em sẽ nhớ mãi và ghi lòng tạc dạ những công lao to lớn của các thầy cô đã dìu dắt chúng em từ những bước đi chập chững để trở thành một người công dân có ích cho xã hội, cho tổ quốc như ngày hôm nay. Kính lời cảm ơn khoa Điện tử cùng các thầy cô của Khoa đã hết sức cố gắng, nhiệt tình truyền thụ cho chúng em không chỉ những kiến thức chuyên môn quí báu trong lĩnh vực khoa học công nghệ điện tử mà còn là những kinh nghiệm sư phạm quí báu. Bên cạnh đó còn tạo những điều kiện hết sức thuận lợi để chúng em có được môi trường, những điều kiện học tập t ốt nhất. Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô Trần Thu Hà. Cô đã trực tiếp hướng dẫn, theo sát, ân cần chỉ bảo chúng em từng bước, kịp thời một cách nhiệt tình từ khi bắt đầu đồ án cho tới khi hoàn thành đồ án. Bên cạnh đó, gia đình đã trở thành nguồn động viên to lớn về vật chất lẫn tình thần không thể thiếu giúp chúng em thêm can đảm, tự tin để hoàn thành đồ án này. Xin gửi lời biết ơn vô vàn tới cha, mẹ đã luôn ủng hộ con trong suốt thời gian làm đồ án. Cuối cùng là lời cảm ơn chân thành tới các bạn đồng nghiệp đã có những giúp đỡ kịp thời, những đóng góp ý kiến thật lòng trong suốt thời gian làm đồ án, giúp cho đồ án hoàn thiện hơn. Tp. Hồ chí Minh_ tháng… năm 2008. Thay mặt nhóm thực hiện Phạm Văn Nam Đồ án tốt nghiệp - vi - MỤC LỤC Trang Phần A Giới thiệu ……………………………………………………………… i Nhiệm vụ đề tài ………………………………………………………………………ii Lời mở đầu ………………………………………………………………………… iii Lời cảm tạ … …………………………………………………………………….iv Mục lục …………………………………………………………………………….vi Danh mục các bảng ………….……………………………………………………x Danh mục các hình ……………………………………………………………….xi Phần B Nội dung ……………………………………………………………….1 Chương 1 Dẫn nhập ………………………………………………………………2 1.1. Giới thiệu đề tài … ….…………………………………………………2 1.2. Ý nghĩa khoa học của đề tài …… ……………………………………… 3 1.3. Mục đích nghiên cứu ……………………………………………………….3 1.4. Giới hạn đề tài ……… … ………………………………………………4 Chương 2 Cơ sở lí luận ………………………………………………………….5 2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước ….…… ….…………………5 2.1.1 Ngoài nước …………………………………………………………5 2.2.1 Trong nước … ………………………………………………………7 2.2. Ý tưởng thiết kế ….….……………………………………………………8 2.3. Đề cương nghiên cứu chi tiết ….… ………………………………………8 2.4. Phương pháp nghiên cứu ….…………………………………………….9 2.5. Phương tiện nghiên cứu …… ……………………………………………9 2.6. Kế hoạch thực hiện ……………………………………………………… 9 Chương 3 Truyền dữ liệu và giao tiếp máy tính ………………………………10 3.1. Tổng quan về tin nhắn SMS ………………………………………………10 3.1.1 Giới thiệu về SMS … ……………………………………………10 3.1.2 Cấu trúc một tin nhắn SMS ……………………………………… 10 3.1.3 Tin nhắn SMS chuỗi/tin nhắn SMS dài ………………….………… 12 3.1.4 SMS centre/SMSC …………………………………………………13 3.1.5 Nhắn tin SMS quốc tế …………………………………………… 13 3.1.6 SMS Gateway ……….………………………………………… 14 3.1.7 Mã nguồn mở và phần mềm SMS gateway …………………………17 3.2. Tổng quan về hệ thống truyền dữ liệu .………………………………… 17 Đồ án tốt nghiệp - vii - 3.2.1 Cấu trúc một hệ thống thông tin ………………………………….17 3.2.2 Phân loại các hệ thống thông tin …………………………………19 3.2.2.1. Phân loại theo đường truyền ………………………………19 3.2.2.2. Phân loại theo tín hiệu trên đường truyền ……………….19 3.2.2.3. Phân loại theo số bit trên một đường dây ………………….19 3.2.2.4. Phân loại dựa vào xung nhịp đồng hồ Ck của bộ phát và bộ thu 19 3.2.2.5. Phân loại theo chiều tín hiệu trên đường truyền ……………….19 3.2.3 Giao tiếp song song bất đồng bộ …………………………………19 3.2.3.1. Sơ đồ khối ………………………………………………… 19 3.2.3.2. Hoạt động của hệ thống ……………………………………21 3.2.4 Giao tiếp nối tiếp bất đồng bộ ……………………………………21 3.2.4.1. Phát dữ liệu nối tiếp ……………………………………… 22 3.2.4.2. Thu dữ liệu nối tiếp ………………………………………… 22 3.3. Kỹ thuật ghép nối và giao tiếp máy tính ………………………………….23 3.3.1 Cổng nối tiếp RS232 …………………………………………….23 3.3.1.1 Giới thiệu ………………………………………………….…23 3.3.1.2 Các loại kết nối ……………………………………………23 3.3.1.3 Đặc tính điện …………………………………………….25 3.3.1.4 Các ph ương pháp giao tiếp …………………………………… 25 3.3.1.5 Thủ tục giao tiếp …………………………………………….27 3.3.1.6 Các loại cáp ……………………………………………… 27 3.3.1.7 Thủ tục truyền nhận ………………………………………29 3.3.2 Giao tiếp điện thoại với máy tính qua USB Modem ………………….30 3.3.2.1 Giới thiệu ……………………………………………………30 3.3.2.2 Cài đặt và sử dụng Driver cho USB Modem ……………… 31 3.3.2.3 Kiểm tra Com Portname ………………………………… 35 3.3.2.4 Kiểm tra những Mobile phone được hỗ trợ tập lệnh AT ………38 Chương 4 Thiết kế ………………………………………………………………40 4.1. Phương án thiết kế ….……………………………………………………… 40 4.2. Sơ đồ khối toàn hệ thống và chức năng từng khối ….……………………40 4.3. Sơ đồ nguyên lí phần cứng hệ thống. …………………………………….42 4.4. Sơ đồ nguyên lí các khối của hệ thống …………………………………43 4.4.1 Khối xử lí trung tâm ……………………………………….………… 43 4.4.2 Khối cảm biến ………………………………………………………….63 Đồ án tốt nghiệp - viii - 4.4.3 Khối giao tiếp LCD và Keypad ……………………………………… 66 4.4.4 Khối công suất …………………………………………………………76 Chương 5 Xây dựng phần mềm điều khiển ……………………………………81 5.1. Xây dựng phần mềm điều khiển cho phần cứng …………………………….81 5.2. Xây dựng phần mềm điều khiển trên máy tính ………………………….84 Chương 6 Thi công ……………………………………………………………90 6.1. Thi công phần cứng … ………………………………………………….90 6.2. Giao diện phần mềm trên máy tính …………… ………………………94 Chương 7 Kết luận ………………………………………………………………95 7.1. Tóm tắt … ………………………………………………………………95 7.2. Hướng phát triển đề tài ……….…………………………………………97 Phần C Phụ lục ………………………………………………………………98 Hướng dẫn sử dụng phần mềm ………………………………………………150 Tài liệu tham khảo ……………………………………………………………153 Đồ án tốt nghiệp - ix - DANH MỤC CÁC BẢNG CHƯƠNG 3 Bảng 1 Chức năng các chân của chuẩn RS232 loại 9 chân và 25 chân. ……… 24 Bảng 2 Kết nối loại 9 chân với 25 chân chuẩn RS232. ………………………27 Bảng 3 Kết nối loại 25 chân với 25 chân chuẩn RS232. ………………….27 Bảng 4 Kết nối loại 9 chân với 9 chân chuẩn RS232. ……………………… 28 Bảng 5 Kết nối loại 9 chân với 25 chân chuẩn RS232. ……………………….28 CHƯƠNG 4 Bảng 6 Chọn xung cho ADECLARE. ………………………………………49 Bảng 7 Bảng lực chọn cấu hình điều khiển cho thanh ghi ADECLAREON1. ….51 Bảng 8 Thanh ghi hỗ trợ. ……………………………………………………60 Bảng 9 Thanh ghi liên quan. ……………………………………………… 61 Bảng 10 Đặc tính điện của cảm biến LM35. ………………………………64 Bảng 11 Đặc tính điện của LCD. ……………………………………………68 Bảng 12 Đặc tính thời gian của LCD. ………………………………………69 Bảng 13 Các lệnh điều khiển hiển thị LCD. …………………………………70 Đồ án tốt nghiệp - x - DANH MỤC CÁC HÌNH CHƯƠNG 2 Hình 1 Các thiết bị kết nối với máy tính thông qua GSM modem. ……………….6 Hình 2 Kết nối các thiết bị với máy tính thông modem GSM. …………………….6 Hình 3 Sơ đồ khối điều khiển các thiết bị trong nhà thông qua mạng Internet. …7 CHƯƠNG 3 Hình 4 Một SMS gateway hoạt động như một relay giữa hai SMSC. ………….12 Hình 5 Một ứng dụng tin nhắn SMS dạng text kết nối các SMSC không cần SMS gateway. ………………………………………………………………………12 Hình 6 Một ứng dụng tin nhắn SMS dạng text kết nối các SMSC thông qua một SMS gateway. …………………………………………………………………….15 Hình 7 M ột ứng dụng tin nhắn SMS dạng text kết nối một nhóm các điện thoại (hay các modem thông qua SMS gateway). …………………………………… 16 Hình 8 Sơ đồ một hệ thống thông tin. ……………………………………………17 Hình 9 Sơ đồ kết nối thu phát dữ liệu. ……………………………………………19 Hình 10 Cấu trúc giao tiếp nối tiếp bất đồng bộ ………………………………….20 Hình 11 Quá trình thu nhận dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ. ……………………… 21 Hình 12 Hình dạng đầu kết nối hai loại cáp 9 và 25 chân. ……………………….23 Hình 13 Cấu trúc một Frame dữ liệu thông th ường. …………………………… 25 CHƯƠNG 4 Hình 14 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thiết bị điện bằng tin nhắn SMS. … … 39 Hình 15 Sơ đồ nguyên lí hệ thống điều khiển thiết bị điện thông qua mạng tin nhắn SMS. ………………………………………………………………………………41 Hình 16 Sơ đồ chân của PIC 16F877A. ………………………………………… 43 Hình 17 Sơ đồ kết nối PIC 16F877A. ……………………………………………44 Hình 18 Sơ đồ khối bên trong của PIC 16F877A. ……………………………… 46 Hình 19 Cấu trúc thanh ghi ADECLAREN0. ………………………………… 49 Hình 20 Cấu trúc thanh ghi ADELAREON1. ……………………………… 50 Hình 21 Sơ đồ thời gian lấy mẫu. …………………………………………….52 Hình 22 Sơ đồ ngõ vào tương tự. …………………………………………… 53 [...]... thi được quá trình điều khiển thiết bị điện trong nhà Bên cạnh đề tài nêu trên còn có một số đề tài khác đề cập đến vấn đề điều khiển thiết bị từ xa khác Nhưng vẫn chưa có đề tài nào sử dụng tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị Tuy nhiên, các đề tài đi trước đã tạo nền tảng cho việc phát triển ý tưởng điều khiển thiết bị từ xa qua tin nhắn SMS Tóm lại, việc nghiên cứu sử dụng tin nhắn SMS hiện nay tại... của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nước để có thể tạo ra một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua tin nhắn SMS nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người Đề tài lấy cơ sở là tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị Bên cạnh đó, các thiết bị này cũng có thể được điều khiển tại nhà thông qua giao diện phần mềm xây dựng Việc sử dụng tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị có... gồm tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành cục bộ và tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành quốc tế với nhau Tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành cục bộ là tin nhắn mà được gửi giữa các nhà điều hành trog cùng một quốc gia còn tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành quốc tế là tin nhắn SMS được gửi giữa các nhà điều hành mạng wireless ở những quốc gia khác nhau Thường thì chi phí để gửi một tin nhắn SMS quốc... chỉ cần điều khiển thông qua việc gửi nhận tin nhắn SMS Điều này có nghĩa là việc điều khiển có phạm vi rất xa Hệ thống điều khiển bằng tin nhắn SMS được thiết kế để điều khiển những thiết bị và ứng dụng :     Máy móc nhà xưởng Hệ thống xử lí nước thải Nông nghiệp thủy lợi Lò sưởi, ướp lạnh, máy điều hòa Chúng ta sẽ nêu ra một mô hình sử dụng tin nhắn SMS trong việc điều khiển trong tự động hóa... thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua tin nhắn SMS thì lại khác Ở đây, các thiết bị điều khiển tự động được kết nối với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnh qua một một thiết bị trung tâm và có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu Điển hình của một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua tin nhắn SMS gồm có các thiết bị đơn giản như bóng đèn, quạt máy, lò sưởi đến các thiết bị tinh... thông qua GSM modem Công việc chính của GSM-Control là làm cầu nối giao tiếp giữa GSM (dùng tin nhắn SMS để gửi nhận tín hiệu điều khiển) với Window Bằng cách sử dụng tin nhắn SMS với Phone trên tay làm HMI (giao diện giao tiếp với người) để điều khiển PLC, truy cập dữ liệu DDE/OPC/SQL để điều khiển các phần mềm như Excel/Scada Sau khi nhận tín hiệu điều khiển thì chúng sẽ gửi trả lại tin nhắn SMS để... ứng dụng tin nhắn SMS dạng text đó Như thế việc sử dụng SMS gateway có thể rút ngắn thời gian của sự phát triển các ứng dụng tin nhắn SMS dạng text Để kết nối một SMS gateway, chúng ta phải sử dụng một SMSC protocol chẳng hạn như SMPP và CIMD Một vài SMS gateway còn hỗ trợ giao diện HTTP/HTPS HTTP/HTPS thì sử dụng dễ hơn so với SMSC protocol Và khó khăn ở đây là nó không có nhiều chức năng hỗ trợ SMS. .. 3.1.4 SMS CENTRE/SMSC Một SMS Center (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt động liên quan tới SMS của một mạng wireless Khi một tin nhắn SMS được gửi đi từ một điện thoại di động thì trước tiên nó sẽ được gửi tới một trung tâm SMS Sau đó, trung tâm SMS này sẽ chuyển tin nhắn này tới đích (người nhận) Một tin nhắn SMS có thể phải đi qua nhiều hơn một thực thể mạng (netwok) (chẳng hạn như SMSC... đổi nó với người sử dụng khác ở các nhà cung cấp dịch vụ khác  SMS là một công nghệ phù hợp với các ứng dụng Wireless sử dụng cùng với nó Nói như vậy là do: Thứ nhất, tin nhắn SMS được hỗ trợ 100% bởi các điện thoại có sử dụng công nghệ GSM Xây dựng các ứng dụng wireless trên nền công nghệ SMS có thể phát huy tối đa những ứng dụng có thể dành cho người sử dụng Thứ hai, các tin nhắn SMS còn tương thích... Message body : nội dung tin nhắn SMS 3.1.3 TIN NHẮN SMS CHUỖI /TIN NHẮN SMS DÀI Một trong những trở ngại của công nghệ SMS là tin nhắn SMS chỉ có thể mang một lượng giới hạn các dữ liệu Để khắc phục trở ngại này, một mở rộng của nó gọi là SMS chuỗi (hay SMS dài) đã ra đời Một tin nhắn SMS dạng text dài có thể chứa nhiều hơn 160 kí tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh Cơ cấu hoạt động cơ bản SMS chuỗi làm việc . thì chỉ cần điều khiển thông qua việc gửi nhận tin nhắn SMS. Điều này có nghĩa là việc điều khiển có phạm vi rấ t xa. Hệ thống điều khiển bằng tin nhắn SMS được thiết kế để điều khiển những. để điều khiển thiết bị. Tuy nhiên, các đề tài đi trước đã tạo nền tảng cho việc phát triển ý tưởng điều khiển thiết bị từ xa qua tin nhắn SMS. Tóm lại, việc nghiên cứu sử dụng tin nhắn SMS. 3.1. Tổng quan về tin nhắn SMS ………………………………………………10 3.1.1 Giới thiệu về SMS … ……………………………………………10 3.1.2 Cấu trúc một tin nhắn SMS ……………………………………… 10 3.1.3 Tin nhắn SMS chuỗi /tin nhắn SMS dài