Luận Văn Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo module đóng ngắt thiết bị điện qua mạng di động gsm

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MODULE ĐÓNG NGẮT THIẾT BỊ ĐIỆN QUA MẠNG DI ĐỘNG GSM


Tóm tắt Đồ án tốt nghiệp:

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc điều khiển các thiết bị điện/điện tử ngày càng được thực hiện một cách tự động hóa. Nếu như trước kia để bật, tắt các thiết bị điện thì con người phải dùng tay tác động một cách thủ công như dùng công tắc để điều khiển đèn, quạt, thì ngày nay các công việc này ngày càng được thực hiện một cách hoàn toàn tự động. Điều đó có nghĩa là người ta không cần có mặt hoặc tác động trực tiếp để điều khiển thiết bị như trước đây mà thực hiện thông qua việc “điều khiển từ xa”. Với hệ thống điều khiển từ xa này, các thiết bị được giám sát và điều khiển tự động hoặc do con người tác động lên các modem, phần mềm để điều khiển. Các phương pháp hiện nay thường dùng đó là điều khiển từ xa bằng mạng internet, bằng hồng ngoại, bằng mạng GSM. Phương pháp này cho hiệu quả cao, ổn định, chính xác và có ý nghĩa thực tế rất lớn. Do vậy, trong đề tài đồ án này, em muốn trình bày về phương pháp điều khiển các thiết bị từ xa thông qua mạng di động GSM, cụ thể là thông qua tin nhắn SMS. Nội dung đồ án sẽ tập trung giới thiệu vào những vấn đề cơ bản và liên quan đến phương pháp này. Đó là các vấn đề về mạng di động GSM, đặc điểm tin nhắn SMS, tìm hiểu một số tập lệnh AT điều khiển các modem GSM/GPRS, tìm hiểu sim900 của hãng Simcom và các bước tiến hành xây dựng phần cứng, phần mềm để có xây dựng module điều khiển thiết bị từ xa qua mạng GSM.

Từ khóa: Mạng di động GSM, tin nhắn SMS, tập lệnh AT, module sim900.


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU . 1

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM 3 Tổng quan về mạng di động GSM . 3

1.1.1. Giới thiệu về mạng di động GSM 3

1.1.2. Đặc điểm mạng di động GSM . 3

1.1.3. Cấu trúc hệ thống mạng GSM . 4 Tổng quan về tin nhắn SMS . 6

1.2.1. Lịch sử tin nhắn SMS 6

1.2.2. Một số thành phần mạng GSM liên quan đến SMS 7

1.2.3. Tin nhắn SMS chuỗi/Tin nhắn SMS dài 8

1.2.4. Ưu điểm và một số ứng dụng của tin nhắn SMS . 9

CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ SIM900 VÀ TẬP LỆNH AT . 11 Tổng quan về Sim900 . 11

2.1.1. Giới thiệu về sim900 11

2.1.2. Sơ đồ chân sim900 . 13

2.1.3. Các chế độ hoạt động của sim900 . 18 Tập lệnh AT 19

2.2.1. Giới thiệu về tập lệnh AT 19

2.2.2. Cú pháp tổng quát của các lệnh AT mở rộng 21

2.2.3. Mã kết quả của lệnh AT . 21

2.2.4. Một số lệnh AT được dùng 23

CHƯƠNG 3. TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A . 27 Giới thiệu PIC16F877A . 27

Cấu trúc bộ nhớ vi điều khiển PIC16F877A . 29

3.2.1. Bộ nhớ chương trình của PIC16F877A . 29

3.2.2. Bộ nhớ dữ liệu của PIC16F877A . 30 Các cổng xuất nhập của PIC16F877A . 30

3.3.1. PORTA 31

3.3.2. PORTB . 31

3.3.3. PORTC . 31

3.3.4. PORTD 32

3.3.5. PORTE . 32 Giao tiếp nối tiếp – USART . 32

Ngắt – Interrup . 3


CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MODULE ĐIỀU KHIỂN . 35 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển 35

Thiết kế phần cứng 36

4.2.1. Module sim900 36

4.2.2. Khối điều khiển. . 43

4.2.3. Khối công suất . 46 Thiết kế phần mềm . 48

4.3.1. Lưu đồ chương trình chính 48

4.3.2. Lưu đồ xử lý tin nhắn mới . 50

4.3.3. Lưu đồ thực hiện xử lý nội dung tin nhắn . 52 Thử nghiệm hệ thống . 54

PHỤ LỤC 57


MỞ ĐẦU

Tính cần thiết của đề tài

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật hiện đại, việc điều khiển các thiết bị điện tử từ đơn giản đến phức tạp đã không còn quá khó khăn. Trong đó, phải kể đến việc điều khiển thiết bị từ xa, như không cần có mặt tại nhà nhưng vẫn có thể điều khiển tắt mở điện hay cổng nhà, hệ thống tưới cây, bật đèn. Đó chỉ là một trong số những ưu điểm vượt bậc của “Nhà thông minh” mà ngày nay các nhà nghiên cứu đang phát triển. Việc điều khiển thiết bị từ xa đã trở nên phổ biến, trên thực tế chúng ta có thể điều khiển thiết bị từ xa thông qua internet, thông qua mạng không dây wireless hay qua sóng điện thoại di động GSM.

Mạng GSM hiện nay đã trở nên thông dụng trong cuộc sống, thông qua chiếc điện thoại di động chúng ta có thể trò chuyện, nhắn tin, gọi điện thoại tới bạn bè, người thân. Cùng với sự phát triển của công nghệ, các ứng dụng dựa trên điện thoại cũng phát triển không ngừng cho phép chúng ta mở rộng các ứng dụng của chiếc điện thoại ngoài chức năng nghe, gọi và nhắn tin như dịch vụ ngân hàng - SMS banking, tra cứu thông tin, nạp tiền, đăng ký dịch vụ qua SMS. Và trong đồ án này, em sẽ trình bày một ứng dụng cụ thể hơn về việc sử dụng mạng GSM để điều khiển thiết bị từ xa qua tin nhắn bằng việc sử dụng module sim900.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng các thiết bị điện một cách tự động của con người ngày càng cao. Trên thế giới, việc điều khiển thiết bị từ xa đã được ứng dụng rộng rãi từ lâu. Song tại Việt Nam, việc này chưa làm được một cách phổ biến mà thường áp dụng cho những tòa nhà, biệt thự sang trọng, đắt tiền.

Hơn nữa, hiện nay các phương pháp điều khiển từ xa hay dùng như điều khiển qua mạng internet, qua hồng ngoại, bên cạnh những ưu điểm thì cũng tồn tại những nhược điểm nhất định. Ví dụ như để sử dụng được thiết bị điều khiển qua mạng internet thì điều cần thiết là phải có mạng internet và thiết bị sử dụng mạng như máy vi tính, điện thoại có hỗ trợ truy cập internet. Chính điều này đã trở thành một rào cản không nhỏ cho việc phát triển các sản phẩm, bởi vì không phải lúc nào người ta cũng ngồi bên máy vi tính hoặc không phải ai cũng có một chiếc điện thoại có hỗ trợ truy cập internet.

Khắc phục những nhược điểm đó, hệ thống điều khiển từ xa bằng tin nhắn SMS thông qua mạng GSM tỏ ra vượt trội và khả năng phát triển cao hơn. Đó là vì ngày nay mạng GSM đã trở nên phổ biến, hầu như ai cũng có một chiếc điện thoại di động, và 100% các loại điện thoại di động này đều hỗ trợ tin nhắn SMS. Đây là một lợi thế vượt trội hơn so với điều khiển bằng internet vì có những loại điện thoại không hỗ trợ internet nhưng luôn hỗ trợ SMS. Một lý do khác cũng tác động đáng kể là chi phí của việc sử dụng tin nhắn SMS tương đối nhỏ. Chính vì các lý do trên mà hệ thống điều khiển này có thể áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như công nghiệp.

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu trong đồ án là:

- Tổng quan về mạng di động GSM và tin nhắn SMS

- Sim900 của hãng Simcom và tập lệnh AT để điều khiển

- Tổng quan về vi điều khiển PIC16F877A

Phương pháp và nội dung nghiên cứu.

Phương pháp và nội dung nghiên cứu trong đồ án là:

- Nghiên cứu tổng quan về mạng di động GSM và tin nhắn SMS.

- Nghiên cứu, tìm hiểu về sim900 của hãng Simcom và tập lệnh AT dùng để điều khiển module sim900.

- Nghiên cứu, xây dựng chương trình cho vi điều khiển PIC16F877A thực hiện việc điều khiển module sim900 để điều khiển thiết bị từ xa qua tin nhắn SMS.

Mặc dù đã có cố gắng, nhưng do thời gian và khả năng hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để em có thể hòan thiện đồ án này.