Đang tải... (xem toàn văn)
thiết kế hệ thống tự động và cảnh báo thiết bị điện dân dụng từ xa
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm I IV V Ể Ơ LỜI C VII VIII LỜI GIỚI THIỆU IX ƢƠ 1: ỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.1.1 Giới thiệu đề tài 1.1.2 Ý nghĩa đề tài 1.1.3 Mục đích, phương pháp nghiên cứu 1.1.4 Giới hạn đề tài 1.2 sở lý luận 1.2.1 Sự nghiên cứu nước giới 1.2.2 Ý tưởng cho thiết kế 1.2.3 Đề cương chi tiết nghiên cứu 1.2.4 Phương pháp nghiên cứu ƢƠ 2: O ES 300 Z À ĐẶC TÍNH 2.1 Tổng quát tin nhắn SMS 2.1.1 Giới thiệu SMS 2.1.2 Cấu trúc tin nhắn SMS 11 2.1.3 Tin nhắn SMS chuỗi (tin nhắn SMS dài) 12 2.1.4 SMS center (SMSC) 12 2.1.5 Nhắn tin SMS quốc tế 13 2.2 Tổng quát hệ thống thông tin di động GSM 13 2.2.1 Giới thiệu công nghệ GSM 13 2.2.2 Đặc điểm công nghệ GSM 15 SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang i Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm 2.2.3 Cấu trúc mạng GSM 15 2.2.4 Sự phát triển công nghệ GSM Việt Nam 16 2.3 Giới thiệu module SIM300CZ, tập lệnh AT COMMAND 17 2.3.1 Giới thiệu module SIM300CZ 17 2.3.2 Đặc điểm module SIM300CZ 18 2.3.3 Khảo sát sơ đồ chân chức chân 22 2.3.4 Khảo sát tập lệnh AT module SIM300CZ 24 2.4 Kết luận chƣơng 34 ƢƠ 3: ỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN, PHẦN TỬ SỬ D NG TRONG MẠCH 35 3.1 hối vi điều hiển 35 3.1.1 Khái quát vi điều khiển PIC16F877A 35 3.1.2 Tìm hiểu vi điều khiển PIC16F877A 40 3.1.3 Một vài ghi chức đặc biệt SFR 46 3.1.4 Thanh ghi W(work) tập lệnh PIC16F877A 48 3.1.5 Các vấn đề Timer 49 3.2 hối t xung thu h t hồng ng i 52 3.2.1 Đặc tính IC LM 555 52 3.2.2 Các dạng hình dáng chân IC 555 53 3.2.3 Chức chân IC 555 53 3.2.4 Cấu tạo bên nguyên tắc hoạt động 54 3.2.5 Công thức tính tần số điều chế độ rộng xung 555 57 3.3 hối điều hiển động 58 3.4 Kết luận chƣơng 63 ƢƠ 4: T K VÀ THI CÔNG 64 4.1 Phƣơng n thiết kế 64 4.2 Sơ đồ khối tổng quát toàn hệ thống 65 4.3 Chức khối 66 4.3.1 Khối giao tiếp SMS 66 SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang ii Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm 4.3.2 Khối xử lý phần cứng 66 4.3.3 Khối cảm biến hồng ngoại 66 4.3.4 Khối điều khiển thiết bị 67 4.3.5 Khối hiển thị 67 4.4 Thiết kế phần cứng 67 4.4.1 Sơ đồ nguyên lý phần cứng tính toán 67 4.4.2 Sơ đồ mạch in 76 4.5 ết uận chƣơng 77 ƢƠ 5: Ƣ Ề À Ạ 5.1 ĐỒ Ử O Ệ ƢƠ P Ầ 78 ƣu đồ thuật toán 78 5.1.1 Lưu đồ thuật toán gởi nhận tin nhắn 78 5.1.2 Lưu đồ chương trình 79 5.2 hƣơng t nh c de hần ềm 81 5.3 ết u ch y thử nghiệ 5.4 ết uận chƣơng 84 81 85 ƢỚ P Ể ĐỀ À 86 TÀI LIỆU THAM KH O 87 P 88 P 1: P Ệ P 2: ƢƠ SVTH: Phạm Tiến Duẫn P 16 877 88 O EP Ầ Ề 96 Trang iii Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm Number 2G Second Generation 3GPP Third Generation Partnership Project A AT Attention B BSS Base Station Subsystem E ETSI European Telecommunications Standards Institute G GSM Global System for Mobile communications GPRS General Packet Radio Service M MS Mobile Station N NSS Network Switching Subsystem O OSS operation Subsystem S SIM Subscriber Indentity Modules SMS Short Message Service SMSC Short Message Service centre T TDM Time Division Multiplexing SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang iv Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm Hình 1.1: Ứng dụng GPRS việc điều khiển thiết bị giới Hình 1.2: Mô hình điều khiển, thu thập liệu qua tin nhắn SMS Hình 2.1: Cấu trúc tin nhắn SMS 11 Hình 2.2: Cấu trúc công nghệ GSM 15 Hình 2.3: Các thành phần mạng GSM 16 Hình 2.4: Module Sim300CZ 21 Hình 2.5: Sơ đồ chân Module Sim300CZ 22 Hình 3.1: Sơ đồ chân PIC16F877A 35 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý 36 Hình 3.3: Sơ đồ khối vi điều khiển 16F877A 42 Hình 3.4: Bộ nhớ chương trình PIC16F877A 43 Hình 3.5: Sơ đồ nhớ liệu PIC16F877A 45 Hình 3.6: Sơ đồ khối Timer0 49 Hình 3.7: Sơ đồ khối Timer1 50 Hình 3.8: Sơ đồ khối Timer2 52 Hình 3.9a: IC 555 loại chân tròn 53 Hình 3.9b: loại chân vuông 53 Hình 3.10: IC 555 thực tế 53 Hình 3.11: Cấu tạo bên IC 555 54 Hình 3.12: Nguyên tắc hoạt động IC555 55 Hình 3.13: Tính toán độ rộng xung IC 555 58 Hình 3.14: Sơ đồ chân L298 59 Hình 3.15: Các chế độ hoạt động L298 61 Hình 3.16: Sơ đồ giải pháp 62 Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống tự động cảnh báo thiết bị từ xa 65 Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý nguồn cung cấp cho Sim300CZ 67 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý kết nối Module Sim300CZ 68 SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang v Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm Hình 4.4: SIM300CZ TOOLKIT sử dụng đồ án 68 Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý nguồn cung cấp cho mạch điều khiển hiển thị 69 Hình 4.6: Sơ đồ nguyên l khối điều khiển Pic16F877A 69 Hình 4.7: Giao tiếp SIM300CZ PIC16F877A 70 Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý LCD 16x2 70 Hình 4.9: Sơ đồ nguyên lý khối nút nhấn 72 Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lý khối công suất điều khiển đ n 72 Hình 4.11: Sơ đồ nguyên lý khối công suất điều khiển động DC 74 Hình 4.12: Sơ đồ nguyên lý khối phát hồng ngoại 75 Hình 4.13: Sơ đồ nguyên lý khối thu hồng ngoại 75 Hình 4.14: Sơ đồ mạch in PIC16F877A, led thu hồng ngoại phần tử khác 76 Hình 4.15: Sơ đồ mạch in khối phát hồng ngoại 77 Hình 5.1a: Lưu đồ gởi tin nhắn 78 Hình 5.1b: Lưu đồ nhận tin nhắn .78 Hình 5.2: Lưu đồ chương trình 80 Hình 5.3: LCD hiển thị cho ph p nhận lệnh điều khiển 81 Hình 5.4: Khi c trộm hệ thống tự động g i điện thoại ngư i điều khiển 82 Hình 5.5: Ngư i điều khiển nhắn tin để điều khiển thiết bị 82 Hình 5.6: Thiết bị b ng đ n đ hoạt động 83 Hình 5.7: Khi đ bật thiết bị hệ thống tự động nhắn tin thông báo cho ngư i điều khiển biết thiết bị đ hoạt động 83 SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang vi Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm Ể Bảng 2.1: Phối hợp mã hóa 21 Bảng 3.1: Chức chân L298 59 Bảng 4.1: Sơ đồ chân LCD 71 SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang vii Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm LỜI C Ơ Trong suốt năm h c vừa qua, tác giả cảm tạ Chúa đ h c tập, c ng với giúp đỡ tận tình Quý thầy cô khoa Điện – Điện Tử Trư ng Đại h c GTVT – sở đ giúp cho tác giả tích lũy vốn kiến thức vô bổ ích làm tảng cho công việc sau Sau khoảng th i gian tìm hiểu, thiết kế thi công đồ án tốt nghiệp, đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG VÀ CẢNH BÁO CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG TỪ XA” tác giả đ hoàn thành công việc Những kết mà tác giả c nh kiến thức đ tiếp thu năm h c, bên cạnh đ dẫn tận tình Giáo viên hướng dẫn: Tiến sĩ Nguyễn Văn Tiềm Vậy nên, kính gửi l i cám ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu trư ng đại h c giao thông vận tải, ban chủ nhiệm khoa Điện – Điện Tử, Quý thầy cô giáo khoa, đặc biệt tác giả xin gửi l i cám ơn đến Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Văn Tiềm đ hết lòng giúp đỡ tạo m i điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành đề tài TP.HCM Tháng năm 2011 Sinh viên thực hiện: Phạm Tiến Duẫn – TĐH K47 SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang viii Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm LỜI GIỚI THIỆU Trong th i đại ngày nay, khoa h c kỹ thuật phát triển đòi hỏi sinh viên – h c sinh h c phải đôi với hành, bên cạnh lý thuyết trư ng lớp, phải biết ứng dụng đ h c vào thực tiễn, có giúp nắm vững kiến thức đ c , bổ sung thêm kiến thức góp phần phát huy khả năng động, sáng tạo Sự xuất linh kiện bán dẫn đ g p phần quan tr ng phát triển công nghệ tự động, công nghệ thông tin, công nghiệp điện tử Các thiết bị điện tử đ i ngày tinh vi hơn, nhỏ g n nhiều chức hơn, phục vụ tốt cho nhu cầu ngư i Tuy xuất nước ta, ngành công nghệ tự động đ phát triển nhanh giữ vai trò quan tr ng nhiều lĩnh vực đ i sống xã hội, sản xuất công nghiệp… động lực để thực việc công nghiệp hóa – đại h a đất nước, phát triển xã hội SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang ix Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm ƢƠ 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.1.1 Giới thiệu đề tài Trong thập niên gần đây, ngành công nghệ tự động đ phát triển mạnh mẽ tạo bước ngoặc quan tr ng lĩnh vực khoa h c kỹ thuật để đáp ứng nhu cầu ngư i Có thể nói ngày ngành công nghệ tự động ứng dụng vào tất lĩnh vực khoa h c kỹ thuật, đ i sống thư ng nhật Do đ sinh viên chuyên ngành Tự Động Hóa yêu cầu phải biết nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa h c kỹ thuật giới nói chung phát triển công nghệ tự động nói riêng Bên cạnh đ thúc đẩy phát triển kinh tế nước nhà Như đ biết, gần thiết bị tự động nhà máy, đ i sống gia đình ngày hoạt động độc lập với nhau, thiết bị có quy trình sử dụng khác tuỳ thuộc vào thiết lập, cài đặt ngư i sử dụng Chúng chưa c liên kết với mặt liệu Nhưng hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua tin nhắn SMS lại khác Ở đây, thiết bị điều khiển tự động kết nối với thành hệ thống hoàn chỉnh qua thiết bị trung tâm giao tiếp với mặt liệu Đối với hệ thống điều khiển từ xa hồng ngoại c nhược điểm bị giới hạn khoảng cách với mạng điện thoại đ mở rộng với quy mô toàn giới khoảng cách không vấn đề kh khăn, bên cạnh đ , hoạt động ổn định đáng tin cậy mạng điện thoại đ mở hướng cho việc điều khiển từ xa Điều khiển từ xa cảnh báo thiết bị điện dân dụng từ xa hệ thống mà ngư i điều khiển thiết bị thông qua điện thoại di động, với thiết bị này, ngư i điều khiển tiết kiệm nhiều th i gian cho công việc, vừa đảm bảo tính an toàn cho thiết bị điện dân dụng Ngoài ra, ứng dụng hệ thống điều khiển từ xa điện thoại giúp ta điều khiển thiết bị, máy móc môi trư ng nguy hiểm mà ngư i làm việc tiếp xúc trực tiếp SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp P GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm 2: ƢƠ O EP Ầ Ề #include #include #include #FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT, NOLVP, NOCPD, NOWRT #use delay(clock=4000000) #use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,bits=8) #include // file giao tiep LCD #define tb1 RB7 #define tb2 RB6 #define tb3 RB5 #define td RB1 #define chieu RB3 #define bt RE0 unsigned char str[60],str1[20],str2[20],str3[10]; char ch; int is1=0,is2=0,is3=0; int kt,is,isti,ngat,idex,idex1,index,index1; //============================================= SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang 96 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm #INT_RDA Receive_isr() { ch = getc(); if(isti==1) //cho phep nhan da khoi tao cong { if(ch==10 && if(ch==10 && index ==0) is=1; //bat dau cho phep nhan chuoi index>0) {idex=index; ngat=1; isti = 2; } //KHI KET THUC MOT CHUOI if(ch!=10 && ch!=13 && is == 1) { str[index] = ch; index++; } } if(isti==2) //cho phep nhan da khoi tao cong { if(ch==10 && index1 ==0) is=1; //bat dau cho phep nhan chuoi SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang 97 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm if(ch==10 index1>0) {idex1=index1; ngat=2; isti = 0; } && //KHI KET THUC MOT CHUOI if(ch!=10 && ch!=13 && is == 1) { str1[index1] = ch; index1++; } } } // -void send_sms() { putc('A'); putc('T'); putc('+'); putc('C'); putc('M'); putc('G'); putc('S'); putc('='); putc(34); putc('0'); putc('9'); putc('7'); putc('4'); putc('6'); putc('3'); putc('4'); putc('5'); putc('4'); putc('7'); putc(34); putc(13); delay_ms(200); putc(str3[0]); putc(str3[1]); putc(str3[2]); putc(str3[3]); putc(str3[4]); putc(str3[5]); putc(str3[6]); putc(str3[7]); putc(str3[8]); putc(str3[9]); putc(26); putc(13); } // -int kiemtra() { SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang 98 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm int j,k; for(j=0;j[...]... định, hệ thống điều khiển từ xa bằng điện thoại di động sẽ góp phần phục vụ tốt hơn cho nhu cầu của con ngư i Xuất phát từ những tưởng và tình hình thực tế như đ nêu, nên tác giả quyết định ch n đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG VÀ CẢNH BÁO CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG TỪ XA để làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp 1.1.2 Ý nghĩa đề tài Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa h c kỹ thuật, các thiết bị điện tử... năng điều khiển và giám sát 1.1.4 Giới hạn của đề tài Với đề tài thiết kế hệ thống tự động và cảnh báo các thiết bị điện dân dụng từ xa thông qua tin nhắn SMS áp dụng cho một ngôi nhà hoàn chỉnh như n i trên là rất phức tạp và rất tốn k m Cho nên vì đ mà trong đề tài này tác giả chỉ thực thi một phần của hệ thống hoàn chỉnh đ Đ là điều khiển đ ng mở 3 đ n (chúng ta hoàn toàn có thể thay vào đ là việc... và phát triển các ứng dụng trong ngành công nghệ tự động 1.2.2 Ý tưởng cho thiết kế Tận dụng mạng điện thoại di động của các nhà cung cấp dịch vụ như Viettel, Mobiphone, Vinaphone, S-Fone,… để gửi tin nhắn SMS điều khiển các thiết bị và có thể nhận dữ liệu đáp ứng lại từ các thiết bị cho biết tình trạng hoạt động ON/OFF của các thiết bị và gửi dữ liệu báo động cho ngư i điều khiển 1.2.3 Đề cương chi... sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đ được h c trong khi còn ngồi trên ghế SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang 2 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm giảng đư ng để thiết kế, tạo ra một hệ thống điều khiển tự động từ xa bằng tin nhắn SMS hoàn chỉnh ứng dụng vào đ i sống thư ng nhật Hệ thống tích hợp module điều khiển giám sát trung tâm, module công suất cho các thiết bị trong nhà và và... để theo dõi và kiểm soát những ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và thực tiễn Những hệ thống được điều khiển bởi SMS (SMS Control Systems) thì chỉ cần điều khiển thông qua việc gửi nhận tin nhắn SMS Điều này c 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 Hình 1.1 : Máy m c nhà xưởng Hệ thống xử l nước... điều khiển từ xa đ phát triển rất mạnh mẽ Từ những nhu cầu thực tế trên, nên tác giả muốn ứng dụng một phần nhỏ khoa h c – kỹ thuật hiện đại 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 ngư i Đề tài lấy cơ sở là tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị Việc sử dụng tin... khiển một động cơ DC thuận – nghịch), ngoài ra còn có chức năng báo động (cảnh báo khi c ngư i lạ đột nhập vào nhà Với những gì đ trình bày trên, tác giả đ tiến hành nghiên cứu, khảo sát và thực hiện và đạt được các mục tiêu đặt ra như sau: Điều khiển các thiết bị trong nhà (cụ thể là điều khiển 3 thiết bị công suất trung bình) bằng tin nhắn SMS tại ví trí có phủ sóng của mạng điện thoại di động đang... tính năng sử dụng Bên cạnh đ nhu cầu sử dụng các thiết bị một cách tự động ngày càng cao, con ngư i ngày càng muốn có nhiều thiết bị giải trí cũng như các thiết bị sinh hoạt với ứng dụng kỹ thuật – kỹ thuật ngày càng cao Có thể nói ở Việt Nam chúng ta chưa phát triển mạnh mẽ trong lĩnh này nhưng hiện nay trên thế giới, nhất là các quốc gia thuộc Châu Âu, Châu Mỹ thì mô hình ngôi nhà tự động được giám... phần mềm xây dựng hoạt động ổn định thì phải luôn đảm bảo được giao tiếp đồng bộ giữa máy tính với điện thoại Nếu hệ thống không duy trì được những yếu tố trên thì sẽ không thực thi được quá trình điều khiển thiết bị 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 chưa c đề tài nào sử dụng tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị d ng Module Sim300CZ... thoại di động đang hoạt động trong nước như Viettel, Mobile Phone, Vina Phone … Tự động gửi tin nhắn ngược trở lại cho ngư i điều khiển, với nội dung tin nhắn chứa thông tin hoạt động của thiết bị (on/off) Điều khiển quay thuận, quay nghịch cho một động cơ DC SVTH: Phạm Tiến Duẫn Trang 3 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Văn Tiềm Ngoài ra, hệ thống còn có chức năng tự động báo động bằng cách gửi một ... mạng điện thoại đ mở hướng cho việc điều khiển từ xa Điều khiển từ xa cảnh báo thiết bị điện dân dụng từ xa hệ thống mà ngư i điều khiển thiết bị thông qua điện thoại di động, với thiết bị này,... đề tài thiết kế hệ thống tự động cảnh báo thiết bị điện dân dụng từ xa thông qua tin nhắn SMS áp dụng cho nhà hoàn chỉnh n i phức tạp tốn k m Cho nên đ mà đề tài tác giả thực thi phần hệ thống. .. thiết kế thi công đồ án tốt nghiệp, đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG VÀ CẢNH BÁO CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG TỪ XA tác giả đ hoàn thành công việc Những kết mà tác giả c nh kiến thức đ tiếp thu