Báo cáo đồ án tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: …………….………….…… Số hiệu sinh viên: ……………… Khoá:…………………….Viện: Điện tử - Viễn thông Ngành: ……………… Đầu đề đồ án: ……………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………… Các số liệu liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………….… ……………………… ………………… Nội dung phần thuyết minh tính toán: ………………………………………………………………………………………………… …………… … ………………………………………………………………………………………………… ………………………………… … ………………………………………………………………………………………………… …………………………………… ….………………… Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): ………………………………………………………………………………………………… …………………… … ………………………………………………………………………………………………… ……………………… ……….………………………………………… Họ tên giảng viên hướng dẫn: ……………………………………………………… …… Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ………………………………………………….…………… Ngày hoàn thành đồ án: …………………………………………………………………… Ngày Chủ nhiệm Bộ môn tháng năm Giảng viên hướng dẫn Báo cáo đồ án tốt nghiệp Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm Cán phản biện Báo cáo đồ án tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Số hiệu sinh viên: Ngành: Khoá: Giảng viên hướng dẫn: Cán phản biện: Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét cán phản biện: Ngày tháng năm Cán phản biện ( Ký, ghi rõ họ tên ) Báo cáo đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Báo cáo đồ án tốt nghiệp Tóm tắt đồ án Báo cáo đồ án tốt nghiệp Mục lục Báo cáo đồ án tốt nghiệp Danh sách hình vẽ Báo cáo đồ án tốt nghiệp Báo cáo đồ án tốt nghiệp Danh sách bảng biểu Báo cáo đồ án tốt nghiệp Mở đầu Thế giới người ngày có bước tiến vượt bậc văn minh tiến nhờ phần vào phát triển nhanh chóng khoa học công nghê Khi máy tính thô sơ cải tiến nhờ công nghệ bán dẫn mạch tích hợp, hệ điều hành ngày thông minh gần gũi với người sử dụng lĩnh vực làm thay đổi sống người từ tác phong công việc, quản lý tìm kiếm thông tin, giao tiếp liên lạc, hoạt động đời sống thường ngày Hệ thống định vị toàn cầu GPS hệ dẫn đường dựa mạng lưới 24 vệ tinh Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đặt quỹ đạo không gian Hệ thống cho phép xác định vị trí dựa vị trí vệ tinh nhân tạo.Trong thời điểm, vị trí mặt đất xác định khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) tính tọa độ vị trí Hệ thống thiết kế quản lý quốc phòng Hoa Kỳ phủ Hoa Kỳ cho phép sử dụng miễn phí toàn giới Với mục đích nghiên cứu tiếp cận khoa học công nghệ nói chung hệ thống định vị toàn cầu GPS nói riêng, nhóm chúng em tìm hiểu thiết kế chế tạo mạch thu GPS Mạch thiết kế có chức sau: • Thu tín hiệu GPS từ vệ tinh hiển thị tọa độ lên LCD • Truyền liệu server qua GPRS • Thực chức thoại gửi tin nhắn SMS 10 Báo cáo đồ án tốt nghiệp 2.5.2 Màn hình LCD LCD16x2 hiển thị dòng, dòng 16 kí tự Mỗi kí tự bao gồm 5x8 5x11 ma trận điểm Hình ? cho thây độ phân dải 5x8 ma trận điểm Hình 2.: Màn hình LCD 16x2 với độ phân dải ma trận điểm 5x8 Độ tương phản hình LCD phụ thuộc vào điện ap nguồn cung cấp chế độ hiển thị hay dòng LCD có chế độ backlight (blue green LED) Khi sử dụng chế độ này, cần điện trở giới hạn dòng cho chân backlight với nguồn cung cấp Chân Contrast (VEE) điều chỉnh độ tương phản LCD nên ta cấp nguồn cho thông qua biến trở 66 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Hình 2.: Mạch điều chỉnh độ tương phản hình LCD 2.5.3 Ghép nối LCD với MCU Như hình minh hoạ ta thấy chân D0-D3 đường tín hiệu chiều (để trao đổi thông tin Vi điều khiển LCD) chân điều khiển RS, R/W, E chân đưa tín hiệu điều khiển từ Vi điều khiển tới LCD nên đường tín hiệu chiều 67 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Hình 2.: LCD kết nối với MCU 68 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Chương Thiết kế phần cứng 3.1 Phần mềm thiết kế 3.1.1 Phần mềm Orcad 9.2 Phần mềm Orcad 9.2 dùng để thiết kế mạch nguyên lý mạch in 3.1.2 Phần mềm MikroC for dsPIC MikroC for dsPIC bao gồm có: chương trình soạn thảo code C, biên dịch mã Hex để nạp cho dsPIC30F4011 3.2 Mạch nguồn Khối nguồn có vai trò quan trọng mạch điện tử Nó cung cấp nguồn cho IC hoạt động: dsPIC30F4011 – 5V , Modul GPS – 3.3V , Modul GSM – V, thẻ MicroSD – 3.3V Hình 3.: Sơ đồ khối mạch nguồn     Khối hạ áp : Sử dụng biến áp hạ áp từ 200V xuống 12V Khối chỉnh lưu: Sử dụng mạch chỉnh lưu nửa chu kì Khối Lọc: Sử dụng tụ điện gồm tụ phân cực 470uF/25V tụ gốm 104nF Khối ổn áp: Sử dụng IC ổn áp LM7805, ASM117,LM2576 69 Báo cáo đồ án tốt nghiệp IC LM7805 có chân Vin,Vout,GND Đầu vào điện áp chiều 24V, đầu Vout=5V IC ASM117 có chân Vin,GND,Vout Đầu vào điện áp chiều 5V,đầu Vout=3.3V IC LM2576 có chân chân 3,5 nối đất, chân chân đầu vào, chân chân nối với biến trở 5k, chân chân Vout Tính toán công suất cho mạch: MCU dsPIC30F4011 có nguồn nuôi 5V, dòng tiêu thụ cực đại 20mA Công suất tiêu thụ cực đại : P1=5x0.02=0.1(W)  SIM548 hoạt động modul GPS GSM Modul GSM có nguồn nuôi Vmax=4.5V, dòng tiêu thụ cực đại Imax=470mA Modul GPS có nguồn nuôi V=3.3V, dòng tiêu thụ cực đại Imax=110mA Công suất tiêu thụ cực đại là: P2= 4.5x0.47+3.3x0.11 = 2.487W  LCD1602 có nguồn nuôi 5V,dòng tiêu thụ cực đại Imax=0.6mA Công suất tiêu thụ: P3~0  Thẻ Micro SD có nguồn nuôi 3.3V, dòng tiêu thụ cực đại Imax=10uA Công suất tiêu thụ P4~0  Tổng công suất tiêu thụ mạch: P= 0.1+2.487 = 2.487W 70 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Hình 3.: Mạch nguồn 71 Báo cáo đồ án tốt nghiệp 3.3 MCU ghép nối với SIM548 MCU dsPIC30F4011 ghép nối với SIM548 theo chuẩn UART Modul GPS SIM548 cần nối chân gửi liệu để gửi tin NMEA0183 tới dsPIC Modul GSM SIM548 nối chân gửi nhận để nhận lệnh AT để gửi liệu server gửi trạng thái kết nối tới dsPIC Hình 3.: dsPIC30F4011 ghép nối với SIM548 72 Báo cáo đồ án tốt nghiệp 3.4 MCU dsPIC30F4011 ghép nối với thẻ SD MCU dsPIC30F4011 kết nối với thẻ Micro SD theo chuẩn SPI Mức logic thẻ SD 2.7 – 3.3V, dsPIC30F4011 3.7 – 5V Điện áp cấp chân dsPIC30F4011 5V nên cần có mạch phân áp để chuyển điện áp 5V (dsPIC30F4011) xuống 3.3V (thẻ SD) Trên hình R22=R23=R24=3.3kΩ, R28=R29=R30=2.2kΩ Hình 3.: dsPIC30F4011 kết nối với thẻ SD 73 Báo cáo đồ án tốt nghiệp 3.5 MCU dsPIC30F4011 ghép nối với LCD MCU dsPIC30F4011 giao tiếp với LCD1602 theo chế độ 4bit LCD dùng để hiển thị thông số tọa độ,thời gian Hình 3.: dsPIC30F4011 kết nối với LCD16x2 74 Báo cáo đồ án tốt nghiệp 3.6 Data Logger 3.7 Xử lí tin RMC 3.8 Truyền liệu qua GPRS 75 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Kết gửi liệu server ảo 76 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Kết luận Công nghệ GPS ngày ứng dụng nhiều lĩnh vực sống Đặc biệt với nước ta, khoa học công nghệ chưa phát triển Việc tìm hiểu xây dựng ứng dụng cần thiết Sau thời gian tìm hiểu thực hiện, nhóm em hoàn thành số modul hệ thống:  Thu tín hiệu GPS truyền nên server  Quay số gọi tới thuê bao Bên cạnh có có số modul chưa hoàn thành  Jack cắm tai nghe mic  Giao tiếp microSD Trong thời gian tới, nhóm em tiếp tục phát triển hoàn thiện phần cứng kết hợp với nhóm sở liệu nhóm web server xây dựng hệ thống hoàn chỉnh Trong trình thực hiện, nhóm em nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy Phương Xuân Quang Em xin thay mặt cho nhóm, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giúp nhóm em hoàn thành đề tài thực tập 77 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Tài liệu tham khảo [1] SIM548_HD_V1.01.pdf [2] SIM508_ATC_V1.01.pdf [3] NMEA0183.pdf [4] http://www.ccsinfo.com/ [5] http://www.sim.com/ 78 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Bảng đối chiếu thuật ngữ Việt – Anh 79 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Phụ lục 80 [...]... DISP_DATA TXD DISP_D/C RTS DISP_RST CTS DBG_RXD RI DBG_TXD AGND AGND SPK1P MIC1P 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 GPS_ BOOTSEL GPS_ TIMERSYNC GPS_ M-RST NC GPS_ TXB NC GPS_ RXB NC GPS_ TXA GPS_ GPIO13 GPS_ RXA GPS_ GPIO14 GPS_ VCC_RF GPS_ VRTC GPS_ VANT GPS_ VCC GPS_ VCC Hình 2.: Layout SIM548 25 Báo cáo đồ án tốt nghiệp 2.2.2 Giao diện GSM 2.2.2.1 Nguồn cung cấp Bảng 2.2 mô tả các chân nguồn cung... Kết nối DTE & DCE (Hỗ trợ phần mềm) 2.2.3 Giao diện GPS Bộ thu GPS với hiệu năng cao được tích hợp đầy đủ các chức năng Nó liên tục bám theo các vệ tinh trong tầm nhìn và cung cấp dữ liệu vị trí vệ tinh chính xác Ngoài ra, modul GPS có thể chạy độc lập với GSM 2.2.3.1 Nguyên lý mạch thu tín hiệu GPS Bộ thu GPS trong SIM548 hoạt động theo nguyên lý sau (Hình ?) Hình 2.: Nguyên lý mạch thu tín hiệu GPS. .. Chương 2.Tổng quan thiết kế 2.1 Tổng quan về thiết kế phần cứng 2.1.1 Sơ đồ khối 22 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Hình 2.: Sơ đồ khối hệ thống thu tín hiệu GPS và truyền dữ liệu qua GPRS 2.1.2 Chức năng Mạch có các chức năng chính sau: o o o o Thu tín hiệu GPS và hiển thị một số thông số(kinh độ, vĩ độ,tốc độ, ) lên LCD Gửi dữ liệu tọa độ về server qua module GPRS Thực hiện chức năng thoại và gửi tin nhắn... chính xác, nhờ vào thiết kế nhiều kênh hoạt động song song của chúng Các máy thu 12 kênh song song (của Garmin) nhanh chóng khóa vào các quả vệ tinh khi mới bật lên và chúng duy trì kết nối bền vững, thậm chí trong tán lá rậm rạp hoặc thành phố với các toà nhà cao tầng Trạng thái của khí quyển và các nguồn gây sai số khác có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của máy thu GPS Các máy thu GPS có độ chính... một mạng các đài thu tín hiệu GPS và phát tín hiệu đã sửa lỗi bằng các máy phát hiệu Để thu được tín hiệu đã sửa lỗi, người dùng phải có máy thu tín hiệu vi sai bao gồm cả ăn-ten để dùng với máy thu GPS của họ 1.5 Tín hiệu GPS Mỗi vệ tinh GPS đều phát đi tín hiệu vô tuyến được tạo thành từ hai tần số sóng mang (hoặc là sóng sin), hai thành phần sóng mang này dùng để điều chế hai bộ mã và một thông điệp... đất được sử dụng để giám sát và bám theo các vệ tinh Các Anten cũng truyền các thông tin chính xác tới các vệ tinh 13 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Hình 1.: Vị trí đặt các trạm trong phân hệ điều khiển 1.2.3 Phân hệ sử dụng Phần sử dụng là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và người sử dụng thiết bị này Với bộ thu GPS kết nối với Anten GPS, một người dùng có thể thu được tín hiệu GPS, tín hiệu này sau đó được... các thông số chân nguồn GPS, điện áp, dòng cung cấp cho modul GPS Bảng 2.: Nguồn cung cấp cho modul GPS PIN NAME I/O GPS_ VCC I Mô tả Cung cấp điện áp cho modul GPS Chú ý trong chế độ tracking thì dòng điện cung cấp I>150mA Đặc tính DC Vmin=3.0V Vnorm=3.3V Vmax=5V 34 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GPS_ VRTC I GPS_ VANT I GPS_ VCC_R F O Cung cấp cho backup RTC và SRAM Nếu không dùng không kết nối Cung cấp cho việc... Sim548 Sim548 là modul thu tín hiệu GPS và có thể hoạt động trong mạng GSM Nhiệm vụ chính của sim548 trong đồ án là thu tín hiệu GPS từ vệ tinh, và sim548 gửi bản tin NMEA 0183 về cho MCU xử lý MCU sẽ tách lấy các thông tin cần thiết như kinh độ,vĩ độ, vận tốc từ bản tin NMEA 0183 Sau đó MCU sử dụng tập lệnh AT để sim548 kết nối GPRS và truyền dữ liệu (kinh độ,vĩ độ,vận tốc) về server Và người sử dụng sẽ... GPS 33 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Modul GPS SIM548 được thiết kế sử dụng tần số L1 (mã C/A) và thực hiện xử lí tín hiệu GPS từ đầu vào ăng-ten cho đầu ra dữ liệu tọa độ Các bước xử lí gồm như sau: RF section Tín hiệu GPS thu từ ăng-ten được khuếch đại,lọc và biến đổi trung tần(IF) Bộ biến đổi A/D biến đổi tín hiệu tương tự trung tần thành tín hiệu số trung tần(IF) GPS channels Chuỗi bit tín hiệu số IF... ly và tầng đối lưu, tốc độ cần thiết để tín hiệu truyền tới thiết bị nhận sẽ bị châm đi • Chướng ngại vật lớn như các dãy núi hay các tòa nhà cao tầng cũng làm cho thông tin sai lệch • Giữa thiết bị thu tín hiệu GPS của người dùng với vệ tinh có thể không hoàn toàn trùng khớp về mặt thời gian, và các vệ tinh đôi khi chạy lệch khỏi quỹ đạo 1.4.2 Độ chính xác của các máy thu hiện nay Các máy thu GPS ... Ngày tháng năm Cán phản biện ( Ký, ghi rõ họ tên ) Báo cáo đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Báo cáo đồ án tốt nghiệp Tóm tắt đồ án Báo cáo đồ án tốt nghiệp Mục lục Báo cáo đồ án tốt nghiệp.. .Báo cáo đồ án tốt nghiệp Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm Cán phản biện Báo cáo đồ án tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG... nghiệp Mục lục Báo cáo đồ án tốt nghiệp Danh sách hình vẽ Báo cáo đồ án tốt nghiệp Báo cáo đồ án tốt nghiệp Danh sách bảng biểu Báo cáo đồ án tốt nghiệp Mở đầu Thế giới người ngày có bước tiến vượt