Đồ án Hệ thống báo trộm ứng dụng công nghệ SMS trong mạng GSM

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG BÁO TRỘM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SMS TRONG MẠNG GSM LỜI MỞ ĐẦU Trong xu hướng phát triển không ngừng của nền công nghệ những thập kỉ qua, công nghệ điện tử cũng ngày càng phát triển vượt bậc. Các vi mạch với khả năng tích hợp ngày càng lớn, tốc độ xử lý được tăng cao, chính xác hơn và giá thành rẻ hơn. Ban đầu, các IC được chế tạo với những chức năng chuyên dụng, dần dần, yêu cầu một linh kiện đa năng ra đời. Vi xử lý là một linh kiện cho phép hoạt động theo một chương trình mà người sử dụng đặt ra, được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Đời sống xã hội ngày một thay đổi, bên cạnh những tiến bộ thì các vấn đề cũng nảy sinh càng nhiều, đặc biệt là khi quy mô hoạt động của tổ chức được mở rộng. Trong nhiều trường hợp, việc quản lý trở nên vô cùng khó khăn khi số lượng đối tượng quản lý quá lớn, làm cho hoạt động bị đình trệ, mất nhiều thời gian mà lại không hiệu quả. Do đó, một hệ thống tự động điều tiết sẽ giúp cho con người dễ dàng hơn trong việc giám sát, đảm bảo tính công bằng, và đặc biệt là sự tiến bộ trong các hoạt động xã hội. Bằng một ý tưởng có tính ứng dụng cao ngoài thực tế, chúng em lựa chọn đề tài “HỆ THỐNG BÁO TRỘM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SMS TRONG MẠNG GSM”. Hệ thống có khả năng tự động cảnh báo bằng chuông khi có trộm. Đây là hệ thống được ứng dụng ở các nhà kho, ngân hàng, nó còn cảnh báo cho cư dân trong tòa nhà ... nơi mà cần hệ thống bảo mật tốt mỗi ngày. Ngoài ra, hệ thống này là giải pháp tốt cho các thiết bị cần bảo mật ở các công ty, bệnh viện, cơ quan hành chính, cơ quan Thuế & Hải quan, các công ty Bảo hiểm, Ngân hàng và chứng khoán, các Trung tâm dịch vụ, nhà ga-bến xe. Dưới sự kiểm soát của hệ thống này, quá trình bảo mật sẽ trở nên tốt hơn và hiệu quả hơn. LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài này, chúng em đã học tập được rất nhiều kiến thức thực tế, làm quen với tác phong làm việc theo nhóm, trao đổi giữa các thành viên và cách thức xử lý khó khăn. Bên cạnh sự tự học thì sự hướng dẫn và những kinh nghiệm của giáo viên hướng dẫn đã giúp đỡ chúng em rất nhiều. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thế Hoàng về những chỉ bảo tận tình trong thời gian qua để chúng em hoàn thành đồ án này. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI. 1.1 Giới thiệu đề tài. Như chúng ta đã biết, trong thời gian gần đây tình trạng trộm cắp đã trở nên tinh vi và phổ biến tại Việt Nam. Các vụ việc trên không những gây thiệt hại lơn về tiền, tài sản của các gia đình, tạo ra sự lo lắng cho nhiều người, mà còn ảnh hưởng đến trật tự an toàn xã hội. Sau hàng loạt vụ việc trên nhiều gia đình đã có biện pháp tăng cường lắp đặt các hệ thống báo trộm cho gia đình. Tuy nhiên những biện pháp đó đôi khi cũng không phát huy được nhiều tác dụng. Từ những yêu cầu thật tế đó, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di động nên chúng tôi đã chọn đề tài “HỆ THỐNG BÁO TRỘM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SMS TRONG MẠNG GSM” nhằm đáp ứng được nhu cầu giám sát điều khiển từ xa bằng điện thoại di động và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại của gia đình và toàn xã hội. 1.2 Ý nghĩa đề tài Ngày nay đi cùng với sự phát triển của hiện đại, việc bảo mật đã trở nên quen thuộc và thông dụng đối với người dân Việt Nam. Tuy nhiên trong thời gian gần đây tình trạng cắt trộm, đục phá các gia đình, cơ quan... diễn ra thường xuyên không những ảnh hưởng tới tài sản, uy tín của các công ty mà còn ảnh hưởng đến an ninh trật tự xã hội. Từ những nhu cầu thực tế đó, tôi muốn đưa ra giải pháp thiết kế một hệ thống giám sát, điều khiển an ninh cho các gia đình, cơ quan thông qua tin nhắn SMS, đề tài lấy cớ sở là tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị. Việc sử dụng tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị có những thuận lợi là tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh và cơ động cao (nghĩa là chỗ nào có phủ sóng mạng điện thoại di động ta cũng có thể điều khiển thiết bị được). Ngoài ra, sản phẩm của đề tài này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như trong công nghiệp. 1.3 Mục đích đề tài. Để tài được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã học trong nhà trường để “HỆ THỐNG BÁO TRỘM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SMS TRONG MẠNG GSM”. Hệ thống tích hợp module điều khiển giám sát trung tâm và module báo động (cảnh báo) cùng các module tiện ích khác. Với module báo động, hệ thống sử dụng cảm biến chuyển động để gửi thông tin dữ liệu về bộ xử lý trung tâm khi có tác động của đối tượng bên ngoài (có tác động bất hợp pháp). Qua xử lý, dữ liệu sẽ được gởi về thiết bị đầu cuối (mobile) để báo cho biết có tác động của đối tượng bên ngoài (có tác động bất hợp pháp). Module điều khiển giám sát có chức năng điều khiển và giám sát. CHƯƠNG 2. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ SMS TRONG GSM, GIỚI THIỆU MODULE SIM300S VÀ TẬP LỆNH AT. Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, đặc biệt là khoa học công nghệ Điện tử - Tin học, đã cho phép con người thỏa mãn các nhu cầu trao đổi thông tin. Song song với sự phát triển đó là sự phát triển của các loại hình thông tin khác như dịch vụ truyền số liệu, thông tin di động, nhắn tin, điện thoại thẻ, internet... đã giải quyết được nhu cầu thông tin toàn cầu. Trong cuộc sống hằng ngày hiện nay, thông tin di động đóng vai trò vô cùng quan trọng và dường như không thể thiếu của mỗi người. Nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội giúp con người nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị văn hóa nghệ thuật, kinh tế, khoa học kỹ thuật đa dạng phong phú. Sự đòi hỏi của khách hàng về việc sử dụng dịch vụ viễn thông càng ngày càng cao cả về số lượng và chất lượng làm cho hướng phát triển ngày càng được đề cập nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng “mọi lúc, mọi nơi” mà họ cần. Ý tưởng của đề tài đồ án cũng dựa trên nhu cầu của người dùng. Việc sử dụng điện thoại di động trở nên phổ biến đã mang đến một hướng phát triển của mạng viễn thông là điều khiển và giám sát các thiết bị từ xa chỉ bằng tin nhắn SMS. Tổng quan về công nghệ GSM 2.1.1 Giới thiệu về công nghệ GSM GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thông tin di động số toàn cầu, là công nghệ không dây thuộc thế hệ 2G (second generation) có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao dữ liệu chất lượng cao với các băng tần khác nhau: 400MHz, 900MHz, 1800MHz và 1900MHz, được tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định. GSM là một hệ thống có cấu trúc mở nên hoàn toàn không phụ thuộc vào phần cứng, người ta có thể mua thiết bị từ nhiều hãng khác nhau. Do đó hầu như có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện việc ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu. Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chất lượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các giao tiếp khác rẻ tiền hơn đó là tin nhắn SMS. Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệ GSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau. Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra tính năng roaming cho thuê bao của mình với các mạng khác trên toàn thế giới. Và công nghệ GSM cũng phát triển thêm các tính năng truyền dữ liệu như GPRS và say này truyền với tốc độ cao sử dụng PDGF GSM hiện chiếm 85% thị trường di động với 2.5 tỷ thuê bao tại 218 quốc gia và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể roaming với nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới. 2.1.2 Đặc điểm của công nghệ GSM Cho phép gửi và nhận những mẫu tin nhắn văn bản bằng ký tự dài đến 126 ký tự. Cho phép chuyển giao và nhận dữ liệu, FAX giữa các mạng GSM với tốc độ hiện hành lên đến 9600 bps. Tính phủ sóng cao: công nghệ GSM không chỉ cho phép chuyển giao trong toàn mạng mà còn chuyển giao giữa các mạng GSM trên toàn cầu mà không có một sự thay đổi, điều chỉnh nào. Đây là một tính năng nổi bật nhất của công nghệ GSM (dịch vụ roaming). Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time Division multi plexing) để chia ra 8 kênh full rate và 16 kênh haft rate. Công suất phát của máy điện thoại được giới hạn tối đa là 2 watts với băng tần GSM 850/900MHz và tối đa là 1 watts đối với băng tần GSM 1800/1900MHz. Mạng GSM sử dụng 2 kiểu mã hóa âm thanh để nén tín hiệu âm thanh 3.1KHz đó là mã hóa 6 và 12Kbps gọi là Full rate (13Kbps) và Haft rate (6Kbps). Cấu trúc của mạng GSM 2.1.3.1 Cấu trúc tổng quan Cấu trúc của mạng GSM Hệ thống GSM được chia thành nhiều hệ thống con như sau: Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem). Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem). Phân hệ bảo dưỡng và khai thác OSS (Operation Subsystem). Trạm di động MS (Mobile Station). 2.1.3.2 Các thành phần của công nghệ mạng GSM Các thành phần mạng GSM AUC Trung tâm nhận thức. ULR Bộ ghi định vị tạm trú. HLR Bộ ghi định vị thường trú. EIR Bộ ghi nhận dạng thiết bị. MSC Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ mạng. BSC Bộ điều khiển trạm gốc. BTS Trạm thu phát gốc. NSS Phân hệ chuyển mạch. BSS Phân hệ trạm gốc. MS Trạm di động OSS Phân hệ khai thác bảo dưỡng. PSPDN Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói. CSPDN Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh. PSTN Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng. PLMN Mạng di động mặt đất. ISDN Mạng số dịch vụ tích hợp. OMC Trung tâm khai thác và bảo dưỡng. Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam Công nghệ GSM đã vào Việt Nam từ năm 1993. Hiện nay, ba nhà cung cấp di động công nghệ GSM lớn nhất Việt Nam là Vinaphone, Mobiphone và Viettel Mobile, cũng là những nhà cung cấp chiếm thị phần nhiều nhất trên thị trường với số lượng thuê bao mới tăng chóng mặt trong thời gian vừa qua. Hiện nay có đến hơn 85% người dùng hiện nay đang là khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ theo công nghệ GSM Có tới thời điểm này, thị trường thông tin di động của Việt Nam đã có khoằng 70 triệu thuê bao di động. Khi nào ba “đại gia” di động của Việt Nam là Vinaphone, Mobiphone, Viettel Mobile đều tăng trưởng nhanh chóng với số lượng thuê bao mỗi ngày phát triển được lên tới hàng trăm ngàn thuê bao. Tổng quan về tin nhắn SMS Giới thiệu về SMS SMS (Short Mesage Service). SMS là một công nghệ cho phép gửi và nhận các tin nhắn giữa các điện thoại với nhau. SMS xuất hiện đầu tiên tại Châu Âu năm 1992. Ở thời điểm đó, nó bao gồm cả các chuẩn về GSM. Một thời gian sau đó, nó phát triển sang công nghệ Wireless như CDMA và TDMA. Ngày nay thì 3GPP (Third Generation Partnership Project – Dự án quan hệ đối tác thế hệ thứ ba) đang giữ vai trò kiểm soát về sự phát triển của và duy trì các chuẩn GSM và SMS. Một tin nhắn SMS có thể chứa tối đa 140 byte dữ liệu. Vì vậy mỗi tin nhắn SMS chỉ chứa: 160 ký tự nếu như sử dụng mã hóa ký tự 7 bit (mã hóa ký tự 7 bit thì phù hợp với mã hóa các ký tự latin chẳng hạn như các ký tự alphabel của tiếng Anh) 70 ký tự nếu sử dụng mã hóa ký tự 16 bit Unicode ( các tín nhắn SMS không chứa các ký tự latin, viết tin nhắn tiếng việt có dấu ). Tin nhắn SMS dạng text hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau. Nó có thể hoạt động tốt với nhiều ngôn ngữ có hỗ trợ mã Unicode... Bên cạnh gửi tin nhắn dạng text thì tin nhắn SMS còn có thể mang các dữ liệu dạng binary. Nó còn cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác nhau.... tới một điện thoại khác. Một trong những ưu điểm nổi trội của SMS đó là nó được hỗ trợ bởi các điện thoại có sử dụng SMS hoàn toàn. Hầu hết tất cả các tiện ích cộng thêm cả dịch vụ gửi tin nhắn giá rẻ được cung cấp, sử dụng thông qua sóng mang Wireless. Không giống như SMS, các công nghệ mobile như WAP và mobile Java thì không được hỗ trợ trên nhiều dong điện thoại. Cấu trúc của một tin nhắn SMS Nội dung của 1 tin nhắn SMS khi được gửi đi được chia làm 5 phần như sau : Cấu trúc của 1 tin nhắn SMS Instructions to air interface: chỉ thị dữ liệu kết nối với air interface (giao diện không khí). Instructions to SMSC: chỉ thị dữ liệu kết nối với trung tâm tin nhắn SMSC. Instructions to handset: chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay. Instructions to SIM (optional): chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM. Instructions body: nội dung tin nhắn SMS. Sự tiện lợi của việc sử dụng tin nhắn SMS Các tin nhắn SMs có thể được gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào. Ngày nay, thời đại của công nghệ thông tin nên hầu hết mọi người đều có điện thoại di động cho riêng mình và mang nó theo người dường như cả ngày. Với một điện thoại di động, bạn có thể gửi và đọc các tin nhắn SMS bằng bất cứ lúc nào bạn muốn, sẽ không gặp khó khăn gì khi bạn đang ở trong văn phòng hay trên cả xe bus hay ở nhà.... Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện thoại tắt nguồn. Nếu như không chắc cho một cuộc gọi nào đó thì bạn có thể gửi một tin nhắn SMS đến bạn của bạn thậm chí khi người đó tắt nguồn máy điện thoại trong lúc bạn gửi tin nhắn đó. Hệ thống SMS của mạng điện thoại sẽ lưu trữ tin nhắn rồi sau đó gửi nó tới người bạn của bạn khi điện thoại của họ mở nguồn. Các tin nhắn SMS ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với người khác. Việc đọc các tin nhắn SMS không gây ra ồn ào. Trong khi đó, bạn phải chạy ra ngoài rạp hát, thư viện... để thực hiện một cuộc điện thoại hay trả lời một cuộc gọi. Bạn không cần phải làm như vậy nếu như tin nhắn SMS được sử dụng. Các điện thoại di động và chúng có thể được thay đổi giữa các sóng mang Wireless khác nhau. Tin nhắn SMS là một công nghệ rất thành công cho đến bây giờ. Tất cả các điện thoại mobile ngày nay đều có hỗ trợ đó. Bạn không chỉ có thể trao đổi các tin nhắn SMS đối với người sử dụng mobile ở cùng một nhà cung cấp dịch vụ mang sóng mang Wireless, mà đồng thời bạn cũng có thể trao 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. 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 sẽ phát huy tối đa những ứng dụng có thể dành cho người sử dụng Ngoài ra, các tin nhắn SMS còn tương thích với việc mang các dữ liệu binary bên cạnh gửi các text. Nó có thể được sử dụng để gửi nhạc chuông, hình ảnh, hoạt họa.... Tin nhắn SMS hỗ trợ việc chi trả các dịch vụ trực tuyến 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 của các dữ liệu. Để khắc phục trở ngại này, một mở rộng của nó gọi là chuỗi (hay SMS dài) đã ra đời. Một tin nhắn SMS dạng text dài có thể chứa nhiều hơn 160 ký tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh. Cơ cấu hoạt động cơ bản SMS chuỗi làm việc như sau: điện thoại di động của người gửi sẽ chia tin nhắn dài ra thành nhiều phần nhỏ và sau đó gửi các phần nhỉ này như một tin nhắn SMS đơn. Khi các tin nhắn SMS này đã được gửi tới đích hoàn toàn thì nó sẽ kết hợp lại với nhau trên máy di động của người nhận. Khó khăn của SMS chuỗi là nó ít được hỗ trợ so SMS ở các thiết bị có sử dụng sóng Wireless. 2.2.5 SMS centre/SMSC Một SMS centre (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt động liên quan đến 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(Network) (chẳng hạn như SMSC và SMS gateway) trước khi đi tới đích thực sự của nó. Nhiệm vụ duy nhất của một SMSC là luân chuyển các tin nhắn SMS và điều chỉnh quá trình này cho đúng với chu trình của nó. Nếu như máy điện thoại của người nhận không ở trạng thái nhận (bật nguồn) trong lúc gửi thì SMSC sẽ lưu trữ tin nhắn này. Và khi máy điện thoại của người nhận mở nguồn thì nó sẽ gửi tin nhắn này tới người nhận. Thường thì một SMSC sẽ hoạt động một cách chuyên dụng để lưu thông SMS của một mạng Wireless. Hệ thống vận hành mạng luôn luôn quản lý SMSC cảu riêng nó và vị trí của chúng bên trong hệ thống mạng Wireless. Tuy nhiên, hệ thống vận hành sẽ sử dụng một SMSC thứ ba có vị trí bên ngoài của hệ thống mạng Wireless. Bạn phải biết địa chỉ SMSC của hệ thống vận hành mạng Wireless để sử dụng, tinh chỉnh chức năng tin nhắn SMS trên điện thoại của bạn. Điển hình một địa chỉ SMSC là một điện thoại thông thường ở hình thức, khuôn mẫu quốc tế. Một điện thoại nên có một menu chọn lựa để cấu hình địa chỉ SMSC. Thông thường thì địa chỉ được điều chỉnh lại trong thẻ SIM bởi hệ thống mạng Wireless. Điều này có nghĩa là bạn không cần phải làm bất cứ thay đổi nào. 2.2.6 SMS quốc tế Các tín nhắn SMS giữa các nhà điều hành được chia ra làm hai hạng mục gồm tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành trong nước và tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành quốc tế với nhau. Thường thì chi phí để gửi một tin nhắn SMS quốc tế cao hơn so với gửi trong nước. Và chi phí để gửi một tin nhắn SMS nội mạng thì ít hơn so với gửi cho mạng khác trong cùng một quốc gia, ít hơn chi phí cho việc gửi tin nhắn SMS quốc tế. Khả năng kết hợp của tin nhắn SMS giữa hai mạng Wireless cục bộ hay thậm chí quốc tế là một nhân tố chính góp phần tới sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống SMS toàn cầu. 2.2.7 SMS gateway Một khó khăn của SMS là các SMSC được phát triển, xây dựng bởi các công ty sử dụng giao thức truyền thông riêng của họ và hầu hết các giao thức này thuộc quyền sở hữu riêng. Ví dụ như Nokia có một giao thức SMSC là CIMD, nhà điều hành CMG lại có giao thức SMSC là EMI. Chúng ta không thể kết nối hai SMSC nếu chúng không có cùng giao thưc SMSC. Để giải quyết vấn đề này, một SMS gateway được đặt giữa hai giao thức SMSC khác nhau. Gateway này hoạt động ở hai sóng mang khác nhau để có thể gửi SMS cho nhau mà không gặp bất kỳ trở ngại nào. SMS Gateway Giới thiệu Module sim300s, tập lệnh AT. Khái niệm Module GSM Một module GSM là một modem Wireless, nó làm việc cùng với một mạng Wireless GSM. Một modem Wireless thì cũng hoạt động giống như một modem hữu tuyến. Điểm khác nhau chính ở đây là modem hữu tuyến thì truyền và nhận dữ liệu thông qua một đường dây điện thoại cố định trong khi đó modem Wireless thì gửi và nhận dữ liệu thông qua sóng Radio. Một module GSM có thể là một thiết bị mở rộng bên ngoài hay một PC Card/PCMCIA Card. Điển hình là một module GSM rời bên ngoài được kết nối với một máy tính thông qua một cáp nối tiếp hay một cáp USB. Một modem GSM hợp chuẩn với một PC Card/PCMICA Card được thiết kế cho việc sử dụng với một máy laptop. Nó được gắn vào một trong những khe cắm PC Card /PCMICA Card của một máy tính laptop. Giống như một điện thoại di động GSM, một module GSM yêu cầu một thẻ Sim với một sóng mạng Wireless để hoạt động. Giới thiệu Module sim 300s. Các module được sử dụng từ những ngày đầu của sự ra đời máy tính. Module được hình thành từ modulator và demodulator. Định nghĩa đặc trưng này cũng giúp ta hình dung được phần nào về thiết bị này sẽ làm gì. Dữ liệu số đến từ một DTE, thiết bị dữ liệu đầu cuối được điều chế theo cách mà nó có thể được truyền dữ liệu qua các đường dâu truyền dẫn. Ở một mặt khác của đường dây, một modem khác thứ hai điều chế dữ liệu đến, xúc tiến và duy trì nó. Các module thế hệ trước chỉ tương thích cho việc gửi nhận dữ liệu. Để thiết lập một kết nối thi thiết bị thứ hai như một dialer được cần đến. Đôi khi kết nối cũng được thiết lập bằng tay bằng cách quay số điện thoại tương ứng cà một khi modem được bật thì kết nối coi như được thực thi. Các máy tính loại nhỏ ở các năm 70 thâm nhập vào thị trường là các gia đình, lúc đó vấn đề chi phí và sự thiếu hụt về kiến thức kỹ thuật trở thành một vấn đề nan giải. Giống như một điện thoại di động GSM, một module GSM yêu cầu một thẻ SIM với một mạng Wireless để hoạt động. Module SIM300S là một trong những loại module GSM. Module SIM300S được nâng cao hơn, có tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn. Nó sử dụng công nghệ GSM/GPRS hoạt động ở băng tần EGSM 900MHz, DCS 1800MHz và PCS 1900MHz, tính năng GPRS của Sim 300cz có nhiều lớp. 8 lớp điện dung 10 lớp điện dung Và hỗ trợ GPRS theo dạng đồ thị mã hóa CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4. Đặc điểm của Module sim300S Modem Sim 300S Nguồn cung cấp khoảng 3.4V – 4.5V Có nguồn lưu trữ bên trong cung cấp cho sim card. Băng tần hoạt động là EGSM 900MHz, DCS 1800MHz và PCS 1900MHz. Đặc biệt Sim300cz có thể tự động tìm kiếm các băng tần. Phù hợp với GSM Pha 2/2+ Loại GSM là loại MS nhỏ Kết nối GPRS GPRS có nhiều rãnh loại 8 (lựa chọn). GPRS có nhiều rãnh loại 10 (tự động). Giới hạn nhiệt độ Bình thường: tới Hạn chế: tới và tới Dữ liệu GPRS GPRS dữ liệu tải xuống: Max 85.6 kbps. GPRS dữ liệu up lên: Max 42.8 kbps. Sim 300S hỗ trợ giao thức PAP, kiểu sử dụng kết nối PPP. Sim 300S tích hợp giao thức TCP/IP. SMS Hỗ trợ nhiều chế độ MT, MO, CB, Text và PDU Bộ nhớ SMS: SIM, Card. SIM Card Hỗ trợ Sim Card: 1.8V; 3V. Anten ngoài Kết nối thông qua anten ngoài 500km hoặc đế Anten. Âm thanh Dạng mã hóa âm thanh Mức chế độ (ETS 06.20). Toàn bộ chế độ (ETS 06.10). Toàn bộ chế độ tăng cường (ETS 06.50/ 06.06/ 06.80). Loại bỏ tiếng dội. Cổng kết nối có thể sử dụng với CSD Fax, GPRS và gửi lệnh ATCommand tới module điều khiển. Cổng nối tiếp có thể sử dụng chức năng giao tiếp. Hỗ trợ tốc độ truyền 4800 bps tới 115200 bps. Cổng hiệu chỉnh lỗi: 2 cổng nối tiếp TXD và RXD. Cổng hiệu chỉnh lỗi chỉ sử dụng sữa lỗi. Quản lý danh sách Hỗ trợ mẫu danh sách: SM, FD, LD, RC, ON, MC. Đồng hồ thời gian thực. Do người dùng cài đặt Lập trình thông qua AT Command. Đặc tính vật lý (đặc điểm) Kích thước Nặng 8 g Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân Sơ đồ chân của Modem SIM300CZ Chân số Tên chân I/O Đặc tính 1 VBAT I Kết nối nguồn áp 3 VBAT I 5 VBAT I 7 VBAT I 9 VBAT I 11 VCHG I Cung cấp điện áp vào cho mạch nạp, giúp hệ thống nhận ra bộ nạp 13 TEMP_BAT I Khi dùng nguồn pin chân này nối với chân giữa của pin 15 VDD_EXT O Cung cấp nguồn điện áp 2.39V cho mạch ngoài. Xác định trạng thái on/off của hệ thống. Khi điện áp mức thấp thì hệ thống off và ngược lại. 17 PWRKEY I Cho mức điện áp thấp khi tắt hoặc mở nguồn hệ thống. Khi mở nguồn nên bấm giữ vài giây để hệ thống nhận dạng phần mềm. 19 STATUS O Đèn báo tín hiệu trạng thái làm việc 21 GPIO0 I/O Port vào ra 23 BUZZER O Loa 25 SIM_VDD O Cung cấp điện áp cho SIM card 27 SIM_RST O SIM Reset 29 SIM_DATA I/O Ngõ ra của dữ liệu SIM 31 SIM_CLK O SIM clock 33 SIM_PRESENCE I Nhận ra SIM card 35 GPIO1 I/O Port vào ra 37 DCD O Phát hiện bộ mang dữ liệu 39 DTR I Sẵn sàng nhận dữ liệu 41 RXD I Truyền dữ liệu 43 TXD O Nhận dữ liệu 45 RTS I Yêu cầu để gửi 47 CTS O Xóa để gửi 49 RI O Báo hiệu chuông 51 AGND Nối đất tương tự 53 SPK1P O Ngõ ra của âm thoại 55 SPK1N O 57 SPK2P O Ngõ ra phụ của âm thoại 59 SPK2N O 2 GND Nối đất 4 6 8 10 12 ADC0 Chuyển đổi tương tự sang số 14 VRTC I/O Ngõ vào cho RTC: khi không có nguồn cung cấp cho hệ thống. Ngõ vào nguồn dữ trữ: khi nguồn chính đã có và trạng thái nguồn dữ trữ ở mức thấp. 16 NETLIGHT O Đèn báo hiệu trạng thái mạng 18 KBC0 O Ma trận phím 20 KBC1 O 22 KBC2 O 24 KBC3 O 26 KBC4 O 28 KBR0 I 30 KBR1 I 32 KBR2 I 34 KBR3 I 36 KBR4 I 38 DISP_CS O Giao tiếp màn hình hiển thị 40 DISP_CLK O 42 DISP_DATA I/O 44 DISP_D/C O 46 DISP_RST O 48 DBG_RXD I Giao tiếp nối tiếp của bộ sửa lỗi và truyền thông 50 DBG_TXD O Giao diện nối tiếp của bộ sửa lỗi và truyền thông 52 AGND I Nối đất tương tự 54 MIC1P I Ngõ vào của âm thoại 56 MIC1N I 58 MIC2P I Ngõ vào của âm thoại 60 MIC2N I Các chế độ hoạt động của module sim300S GSM/GPRS SLEEP Module sẽ tự động chuyển sang chế độ SLEEP nếu DTR được thiết lập mức cao và ở đó không có ngắt phần cứng như ngắt GPIO hoặc dữ liệu trên port nối tiếp Trong trường hợp này, dòng tiêu thụ của module sẽ giảm xuống mức thấp nhất. Trong suốt chế độ SLEEP, module vẫn có thể nhận gói tin nhắn hoặc SMS từ hệ thống. GSM IDLE Phần mềm tích cực. Module kết nối mạng GSM và module sẵn sàng gửi và nhận GSM TALK Kết nối vẫn tiếp tục diễn ra giữa 2 thuê bao, nhưng không có dữ liệu nào được gửi và nhận. Trong trường hợp này, năng lượng tiêu thụ phụ thuộc vào thiết lập mạng và cấu hình GPRS GSM STANDBY Module sãn sàng truyền dữ liệu GPRS, nhưng không có dữ liệu nào được gửi và nhận. Trong trường hợp này, năng lượng tiêu thụ phụ thuộc vào thiết lập và cấu hình GPRS. GSM DATA Xãy ra việc truyền dữ liệu GPRS. Trong trường hợp này, năng lượng tiêu thụ liên quan đến việc thiết lập mạng (mức điều khiển nguồn), tốc độ uplink/downlink và cấu hình GPRS (sử dụng thiết lập multi-slot). 2.3.6 Tập lệnh AT của Module Sim300S Các modem được sử dụng để kết nối dữ liệu. Dữ liệu số thì đến từ một DTE, thiết bị dữ liệu đầu cuối được điều chế theo cách mà nó có thể được truyền dữ liệu qua các đường dây truyền dẫn. Ngày nay bộ lệnh AT bao gồm cả các lệnh về dữ liệu, fax, voice và các truyền thông SMS. Các lệnh AT là các hướng dẫn được sử dụng để điều khiển một modem. AT là một cách viết gọn của chữ Attention. Mỗi dòng lệnh của nó bắt đầu với “AT” hay “at”. Đó là lý do tại sao các lệnh modem được gọi là các lệnh AT. Nhiều lệnh của nó được sử dụng để điều khiển các modem quay số sử dụng dây nối (wired dial-up modems), chẳng hạn như ATD (Dial), ATA (Answer), ATH (Hook control) và ATO (Return To Online Data State), ngoài ra tập lệnh AT còn hỗ trợ các modem GSM/GPRS và điện thoại di động. Bên cạnh bộ lệnh AT thông dụng này, các modem GSM/GPRS và các điện thoại di động còn được hỗ trợ bởi một số lệnh AT đặc biệt đối với công nghệ GSM. Nó bao gồm các lệnh liên quan đến SMS như AT+CMGS (gửi tin nhắn SMS), AT+CMSS (gửi tin nhắn SMS từ một vùng lưu trữ), AT+CMGL (gửi tin nhắn SMS từ một vùng lưu trữ), AT+CMGL (chuỗi liệt kê các tin nhắn SMS) và AT+CMGR (đọc tin nhắn SMS)... Với các lệnh AT mở rộng này, chúng ta có thể thực hiện một số thao tác sau: Đọc, viết, xóa tin nhắn. Gửi tin nhắn SMS. Kiểm tra chiều dài tín hiệu. Kiểm tra trạng thái sạc pin và mức sạc của pin. Đọc, viết và tìm kiếm về các mục danh bạ. Số tin nhắn SMS có thể được thực thi bởi một modem SMS trên một phút thì rất thâp, nó chỉ khoảng từ 6 đến 10 tin nhắn SMS trên 1 phút. 2.3.6.1 Các thuật ngữ : Carriage return (Mã ASCII 0x0D). : Line Feed (Mã ASCII 0x0A) MT : Mobile Terminal – Thiết bị đầu cuối mạng (trong trường hợp này là modem). TE : Terminal Equipment – Thiết bị đầu cuối (máy tính, hệ vi điều khiển). 2.3.6.2 Cú pháp lệnh AT Khởi đầu lệnh : Tiền tố “AT” hoặc “at” Kết thúc lệnh : ký tự Lệnh AT thường có một đáp ứng theo sau nó, đáp ứng có cấu trúc: “” Tập lệnh AT có thể chia thành 3 loại cú pháp chính: cú pháp cơ bản, cú pháp tham số S, cú pháp mở rộng. Cú pháp cơ bản: “AT” hoặc “AT&” Với: : Lệnh : Đối số của lệnh, đối số có thể có 1 hoặc nhiều đối số, đối số có thể tùy chỉnh, được thiết lập mặc định nếu trong lếnh thiếu đối số. Cú pháp tham số S: “ATS=” Với: : Chỉ số của thanh ghi S được thiết lập. : Giá trị đặc cho thanh ghi S. có thể tùy chỉnh, nếu thiếu, giá trị mặc định sẽ được đặt cho . Cú pháp mở rộng: Các lệnh có cú pháp này có thể hoạt động ở nhiều chế độ. Chế độ lệnh AT Lệnh kiểm tra AT+=? Liệt kê danh sách các tham số của lệnh và các giá trị có thể thiết lập cho tham số. Lệnh đọc AT+? Cho biết giá trị hiện tại của các tham số trong lệnh. Lệnh thiết lập AT+= Thiết lập các giá trị cho các tham số của lệnh. Lệnh thực thi AT+ Đọc các tham số bất biến được tác động bởi các tiến trình bên trong của module. Kết hợp các lệnh AT liên tiếp trên cùng một dòng lệnh: chỉ cần đánh “AT” hoặc “at” một lần ở đầu dòng lệnh, các lệnh cách nhau bởi dấu chấm phẩy. Một dòng lệnh chỉ chấp nhận tối đa 256 ký tự. Nếu số ký tự nhiều hơn sẽ không có lệnh nào được thi hành. Nhập các lệnh AT liên tiếp trên các dòng lệnh khác nhau: giữa các dòng lệnh sẽ có một đáp ứng (Ví dụ như OK, CME error, CMS error). Cần phải chờ đáp ứng này trước khi nhập lệnh AT tiếp theo. 2.3.6.3 Một số lệnh AT được dùng Lệnh quay số: ATD Ví dụ: muốn quay số tới số điện thoại 0934705686 thì ta gõ lệnh ATD0934705686; : Enter Lệnh nhấc máy: ATA Ví dụ: khi có số điện thoại nào đó gọi đến số điện thoại được gắn trên moodule sim300s, ta muôn nhấc máy để kết nối thì ta gõ lệnh ATA Lệnh bỏ cuộc gọi: ATH Ví dụ: khi nào có số điện thoại nào đó gọi đến số điện thoại được gắn trên module sim 300s, ta không muốn nhấc máy mà từ chối cuộc gọi thì gõ lệnh ATH ATZ thiết lập tất cả các tham số hiện tại theo mẫu được người dùng định nghĩa. Lệnh thực thi ATZ[] Đáp ứng OK Tham số 0 Thiết lập lại mẫu thứ 0 Chú ý: Mẫu được người dùng định nghĩa được lưu trên bộ nhớ cố định. Nếu mẫu của người dùng không hiệu lực, nó sẽ mặc định theo mẫu mặc định của nhà sản xuất. Bất cứ lệnh cộng thêm trên cùng một dòng lệnh đều bị bác bỏ. Lệnh đọc nội dung tin nhắn SMS: AT+CMGR Lệnh kiểm tra AT+CMGR=? Đáp ứng OK Lệnh thiết lập AT+CMGR=[,] Các tham số : kiểu số nguyên, giá trị nằm trong khoảng số vùng nhớ được hỗ trợ bởi bộ nhớ. 0 : bình thường 1 : không thay đổi trạng thái của bộ thu SMS chuyên biệt. Lệnh gửi tin nhắn SMS: AT+CMGS Lệnh kiểm tra AT+CMGS=? Đáp ứng OK Lệnh thiết lập Ở chế độ văn bản (+CMGF=1): AT+CMGS=[,]văn bản được nhập Ở chế độ PDU (+CMGF=0): AT+CMGS=PDU được nhập Các tham số số điện thoại mà tin nhắn được gửi đến Định dạng địa chỉ thể hiện trong số điện thoại 129 Dạng không xác định (Số định dạng ISDN) 128 Dạng không xác định (Số định dạng không xác định) 161 Dạng số quốc gia (Định dạng ISDN) 145 Dạng số quốc tế (Định dạng ISDN) 177 Số mạng chuyên biệt (Định dạng ISDN) Lệnh AT+CMSS Lệnh kiểm tra AT+CMSS=? Đáp ứng OK Lệnh thiết lập AT+CMGS=[,[,] Đáp ứng Module sẽ gửi tin nhắn được lưu ở bộ nhớ lưu trữ tin nhắn với vị trí vùng nhớ được chỉ bởi tham số . Nếu số điện thoại đến mới được chọn, module sẽ gửi tin nhắn đến số đó thay vì được lưu trong tin nhắn. Giá trị tham chiếu sẽ được gửi lại cho thiết bị đầu cuối báo việc gửi tin nhắn thành công: Nếu gửi thành công CMSG: [,] OK Nếu có lỗi sẽ báo CMS ERROR: Các tham số dạng số nguyên, giá trị nằm trong khoảng giá trị được hỗ trợ bởi bộ nhớ lưu trữ liên quan. số điện thoại mà tin nhắn được gửi đến Định dạng địa chỉ thể hiện trong số điện thoại 129 Dạng không xác định (Số định dạng ISDN) 128 Dạng không xác định (Số định dạng không xác định) 161 Dạng số quốc gia (Định dạng ISDN) 145 Dạng số quốc tế (Định dạng ISDN) 177 Số mạng chuyên biệt (Định dạng ISDN) Lệnh xóa tin nhắn SMS: AT+CMGD Lệnh đọc AT+CMGD=? Đáp ứng +CMGD : OK Lệnh thiết lập AT+CMGD= Các tham số Kiểu số nguyên, giá trị trong khoảng số lượng vùng nhớ được hỗ trợ bởi bộ nhớ. Đáp ứng TA xóa tin nhắn từ bộ nhớ tin nhắn liên quan khi vực OK Nếu có lỗi thì sẽ báo cho TE: CMS ERROR Thiết lập chế độ lệnh phản hồi: ATE Lệnh thực thi ATE[] Đáp ứng OK Tham số 0 Tắt chế độ phản hồi 1 Mở chế độ phản hồi Định dạng chuỗi trả về khi nhận cuộc gọi: AT+CLIP Lệnh đọc AT+CLIP? Đáp ứng CLIP:, OK Nếu có lỗi sẽ báo cho TE: CME ERROR: Lệnh kiểm tra AT+CLIP? Đáp ứng CLIP: (danh sách các được hỗ trợ) Lệnh thiết lập AT+CLIP= Đáp ứng OK Nếu có lỗi sẽ báo cjo TE: CME ERROR: Các tham số 0 Khử các mã kết quả gửi tự động 1 Hiển thị các mã kết quả gửi tự động 0 CLIP không dự phòng 1 CLIP dự phòng 2 Không biết Lưu các tham số hiện tại vào mẫu người dùng đúng nghĩa: AT&W Lệnh thực thi AT&W[] Đáp ứng OK Tham số 0 số thứ tự của mẫu được lưu vào Lựa chon định dạng tin nhắn SMS: AT+CMGF Lệnh đọc AT+CMGF? Đáp ứng CMGF: OK Lệnh kiểm tra AT+CMGF=? Đáp ứng CMGF: Danh sách các được hỗ trợ OK Lệnh thiết lập AT+CMGF=[] Đáp ứng OK Tham số 0 Chế độ PDU 1 Chế độ văn bản Thông báo có tin nhắn mới đến AT+CNMI Lệnh kiểm tra AT+CNMI=? Đáp ứng CNMI: Danh sách các hỗ trợ, (danh sách các được hỗ trợ), (danh sách các được hỗ trợ), (danh sách các được hỗ trợ), (danh sách các được hỗ trợ) OK Lệnh thiết lập AT+CNMI=[[,[,[,[,]]]]] Đáp ứng OK Nếu có lỗi sẽ báo cho TE: CMS ERROR Các tham số 0 lưu các mã lệnh chỉ thị kết quả trong bộ đệm của module. Nếu bộ đệm đầy thì các chỉ thị có thể lưu ở các vùng nhớ khác hoặc chỉ thị cũ nhất sẽ bị xóa và thay thế bởi chỉ thị mới nhận được. 1 Hủy chỉ chị và không chấp nhận mã lệnh chỉ thị kết quả báo tin nhắn mới nhận khi kết nối giữa module và thiết bị ngắt. Ngược lại truyền chúng trực tiếp cho thiết bị. 2 Lưu các mã lệnh chỉ thị kết quả trong bộ đệm của module nếu kết nối giữa module và thiết bị ngắt và gửi chúng cho thiết bị nếu kết nối được thiết lập lại. Ngược lại gửi chúng trực tiếp cho thiết bị. 0 Không có chỉ thị báo có tin nhắn mới được gửi đến thiết bị 1 Có chỉ thị báo có tin nhắn mới được gửi đến cho thiết bị. Lưu các thiết lập SMS: AT+CSAS Lệnh kiểm tra AT+CSAS+? Đáp ứng CSAS: Danh sách các được hỗ trợ OK Lệnh thiết lập AT+CSAS=[] Đáp ứng OK Nếu có lỗi sẽ báo cho TE: CMS ERROR: Tham số 0 số của mẫu lưu các thiết lập 2.3.6.4 Đọc tin nhắn Đọc tin nhắn từ 2 vùng nhớ 1 và 2 trên SIM Mọi thao tác liên quan đến quá trình nhận tin nhắn đều được thực hiện trên ngăn 1 của bộ nhớ nằm trong SIM (1)Đọc tin nhắn trong ngăn 1 bằng lệnh AT+CMGR=1 (2A) Nếu ngăn 1 không chứa tin nhắn, chỉ có chuỗi sau được trả về: OK (2B) Nếu ngăn 1 có chứa tin nhắn, nội dung tin nhắn sẽ được gửi trả về TE với định dạng như sau: +CMGR: “REC UNREAD”, “+84934705686”,, “20/11/12,09:09:09+09” NỘI DUNG OK Các thao số trong chuỗi trả về bao gồm trạng thái của tin nhắn (REC UNREAD), số điện thoại gửi tin nhắn (+84934705686) và thời gian gửi tin nhắn (20/11/12,09:09:09+09) và nội dung tin nhắn. Đây là định dạng mặc định của module SIM300 lúc khởi động, dạng mở rộng có thể được thiết lập bằng cách sử dụng lệnh AT+CSDH=1 trước khi thực hiện đọc tin nhắn. (3) Sau khi đọc, tin nhắn được xóa bằng lệnh AT+CMGD=1. Thao tác tương tự đối với tin nhắn chứa trong ngăn thứ 2 trong các bước 4, 5A (5B) và 6. 1.3.6.4 Gửi tin nhắn Gửi tin nhắn (1)Gửi tin nhắn đến thuê bao bằng cách sử dụng lệnh AT+CMGS=”số điện thoại”. (2) Nếu lệnh (1) được thực hiện thành công, chuỗi trả về sẽ có dạng: > (ký tự “>” và 1 khoảng trắng). (3) Gửi nội dung tin nhắn và kết thúc bằng ký tự có mã ASCII 0x1A. (3A) Gửi ký tự ESC (mã ASCII là 27) nếu không muốn tiếp tục gửi tin nhắn nữa. Khi đó TE sẽ gửi trả về chuỗi OK. (4) Chuỗi trả về thông báo kết quả quá trình gửi tin nhắn. Chuỗi trả về có định dạng như sau: +CMGS: 62 OK Trong đó 62 là một tham chiếu cho tin nhắn đã được gửi. Sau mỗi tin nhắn được gửi đi, giá trị của tham chiếu này sẽ tăng lên 1 đơn vị. Số tham chiếu này có giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 255. Thời gian gửi một tin nhắn vào khoảng 3-4 giây (kiểm tra với mạng ....) (4A) Nếu tình trạng sóng không cho phép thực hiện việc gửi tin nhắn (thử bằng cách tháo anten), hoặc chức năng RF của modem không được cho phép hoạt động (do sử dụng các lệnh AT+CFUN=0) hoặc AT+CFUN=4), hoặc số tin nhắn trong hàng đợi phía tổng đài vượt quá giới hạn cho phép, hoặc bộ nhớ chứa tin nhắn của MT nhận được tin nhắn bị tràn, MT sẽ gửi thông báo lỗi trở về và có định dạng như sau: +CMS ERROR: 193 +CMS ERROR: 515 Chức năng truyền nhận tin nhắn và chức năng thoại được tách biệt. Khi đang thông thoại vẫn có thể truyền nhận được tin nhắn. Khi truyền nhận tin nhắn vẫn có thể tiến hành thiết lập và kết thúc cuộc gọi. CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM DÙNG GSM Lý thuyết các linh kiện Giới thiệu về vi điều khiển PIC 16F877A. PIC là tên viết tắt của máy tính khả trình thông minh (Programable Intelligent Computer) do hãng General Instrument đặt tên con vi điều khiển đầu tiên là PIC 1650. Hãng Microchip tiếp tục phát triển các dòng sản phẩm này. Cho đến nay, các sản phẩm vi điều khiển PIC của Microchip đã gần 100 loại. PIC là vi điều khiển với kiến trúc RISC, sử dụng microcode đơn giản đặt trong ROM, chạy 1 lệnh chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ giao động). Nhờ có EEPROM nên PIC tạo thành 1 bộ điều khiển vào ra khả trình, có rất nhiều dòng PIC với hàng loạt modun ngoại vi tích hợp sẵn (như USART, PWM, ADC...), với bộ nhớ chương trình từ 512 word đến 32K word. PIC 16F877A là dòng Pic phổ biến nhất, đủ mạnh về tính năng, 40 chân, bộ nhớ đủ lớn cho hầu hết các ứng dụng thông thường. Cấu trúc tổng quát PIC 16F877A: 8K Flash ROM; 368 bytes RAM; 256 bytes EEPROM; 5 Port I/O (A, B, C, D, E), ngõ vào/ra với tín hiệu điều khiển độc lập; 2 bộ định thời 8 bit Timer 0 và Timer 2; 1 bộ định thời 16 bit Timer 1, có thể hoạt động trong cả chế tiết kiệm năng lượng (Sleep Mode) với nguồn xung clock ngoài; 2 bộ CCP, Capture/Compare/PWM – tạm gọi là: Bắt giữ / So sánh / Điều biến xung; Chế độ tiết kiệm năng lượng (Sleep Mode); Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSP (In-Circuit Serial Programing); Nguồn dao động lập trình được tạo bằng công nghệ CMOS; 1 bộ biến đổi tương tự - số (ADC) 10 bit, 8 ngõ vào; 2 bộ so sánh tương tự (Comparator); 1 bộ định thời giám sát (WDT – Watch Dog Timer); 35 tập lệnh có độ dài 14 bit; Tần số hoạt động tối đa là 29 MHz; 1 cổng nối tiếp (Serial Port); 15 nguồn ngắt (Interrupt). Sơ đồ chân PIC 16F877A Hình 1.1 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC 16F877A IC đệm ULN2803 Được cấu thành từ mảng transistor ghép Darlington 8 bit, đầu ra có dòng và áp cao và mức logic được đảo lại mức logic input. + Chân 1 đến chân 8(IN1-IN8): 8 chân đầu vào. + Chân 11 đến chân 18: 8 đầu ra. + Chân 9: GND chung của các cực E của các Darlington. + Chân 10: cực C chung. Các thông số của IC Điện áp cung cấp 5 – 12V Điện áp ngõ vào tối đa 30V Điện áp ngõ ra tối đa 50V Dòng điện ngõ ra tối đa 500mA Dòng điện ngõ vào 25mA IC 4027 Chân 1 & 15: Output (O) Chân 2 & 14: Out put Chân 3 & 13: Input (CP) Chân 4 & 12: Input (CD) Chân 5 & 11: Input (K) Chân 6 & 10: Input (J) Chân 7 & 9: Input (SD) Chân 8: power (GND) Chân 16: power (VCC) IC4027 khi kích xung thì IC này sẽ thay đổi trạng thái. Giả sử ban đầu ở mức cao sau khi kích một thì nó xuống mức thấp. Cảm biến chuyển động PIR Khái niệm PIR (Passive InfraRed sensor: PIR sensor). Đó là bộ cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống, trong chúng ta luôn có thân nhiệt (thông thường ở , và từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát các tia nhiệt, hay còn gọi là tia hồng ngoại, người ta sẽ dùng một tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động. Cảm biến này gọi là thụ động vì nó không dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn thân nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như con người, con vật... Cấu trúc của một cảm biến chuyển động PIR Bộ cảm biến chuyển động – PIR Infrared Radial Sensor Bên trong có gắn 2 cảm biến tia nhiệt. Có 3 chân ra: một chân GND, một chân VCC (mức điện áo 3V – 15V), một chân tín hiệu Góc dò lớn Fresnel Lens: để tăng độ nhạy cho đầu dò thì dùng thêm kính Fresel Nó được thiết kế cho loại đầu có 2 cảm biến. Có tác dụng ngăn tia tử ngoại. Nguyên lý làm việc của cảm biến chuyển động – PIR Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của nguồn thân nhiệt Nguồn thân nhiệt của con người phát ra tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kính lọc lấy tia hồng ngoại, nó được hội tụ trên đầu dò của cảm biến và tạo ra điện áp được khuếch đại với transistor FET. Khi có nguồn thân nhiệt đi ngang qua, từ 2 cảm biến sẽ xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao để đưa vào mạch so áp sau đó tác động vào một thiết bị điều khiển hay báo động. Một số linh kiện khác Transistor A1015 Cấu tạo Transistor lưỡng nối là một linh kiện bán dẫn được tạo thành từ hai mối nối P – N, nhưng có chung một vùng chung gọi là vùng nền. Tùy theo sự sắp xếp các vùng bán dẫn mà ta có hai loại BJT: NPN và PNP. Ba vùng bán dẫn được tiếp xúc kim loại nối dây ra thành ba cực. Cực nền: B (Base) Cực thu: C (Collector) Cực phát: E (Emitter) Trong thực tế , vùng nền rất hẹp so với hai vùng kia. Vùng thu C và vùng phát E tuy có cùng chất bán dẫn nhưng khác nhau về kích thước và nồng độ pha tạp nên chúng ta không thể hoán đổi vị trí cho nhau. Nguyên lý hoạt động Mối nối P – N giữa cực nền và cực phát được phân cực thuận bởi nguồn Vee. Mối nối P – N giữa nền và thu được phân cực nghịch bởi nguồn Vcc. Điện tử cực âm của nguồn Vee di chuyển vào vùng phát qua vùng nền , nên đáng sẽ trở về cực dương của nguồn Vee nhưng vì Vùng nền rất hẹp so với hai vùng kia Nguồn Vcc >> Vee cho nên đa số điện tử bị hấp dẫn về nó. Do đó, số lượng điện tử vùng nền vào vùng tới cục dương của nguồn Vcc rất nhiều so với số lượng điện tử vùng nền tới cực dương của nguồn Vee. Sự dịch chuyển của điện tử tạo thành dòng điện Dòng đi vào cực B gọi là dòng Dòng đi vào cực C gọi là dòng Dòng từ cực E ra gọi là dòng Ta có công thức: (hệ số gần bằng một) Nên: (được gọi là hệ số khuếch đại dòng) KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM Sơ đồ khối KHỐI NGUỒN KHỐI INPUT/OUTPUT KHỐI GỬI VÀ NHẬN TIN NHẮN Chức năng của từng khối Khối gửi và nhận tin nhắn Module SIM300S: nhận tin nhắn từ điện thoại người dung gửi tới khối xử lý trung tâm Có chức năng gửi nhận tin nhắn SMS cho việc điều khiển các khối thiết bị. GSM Module Sim300S: module này phải được gắn Sim của nhà cung cấp dịch vụ và cũng cần phải có chức năng như một điện thoại di động để kết nối với vi điều khiển. Cái này được đặt cố định và thường xuyên kết nối với vi điều khiển. Khi người xử dụng nhắn một tin nhắn SMS có nội dung là một lệnh yêu cầu điều khiển thiết bị. Ví dụ như Sim 300S sẽ nhận tin nhắn và được xử lý bởi câu lệnh điều khiển được lập trình và được nạp vào vi điều khiển Khối nguồn: Cung cấp cho khối IN/OUT hoạt động gồm 2 loại nguồn 5V và 9V Khối xử lý trung tâm: có nhiệm vụ gửi nhận dữ liệu với Module Sim300S một cách liên tục. Khối này chỉ có PIC 16F877A, điều khiển mọi hoạt động của hệ thống. Khối IN/OUT: Dùng để xử lý ngõ vào và ngõ ra của vi điều khiển, bao gồm: IC4027, IC ULN2803, A1015, loa, rơ le, cảm biến chuyển động PIR. Khi có trộm cảm biến ở mức logic 1. Ta cho tín hiệu qua chân clock IC4027 thì tín hiêu ngõ ra đảo bằng 0 (IC4027 là flip-lop ta nối chân JK lên nguồn tứ logic1) khi nó vi điều khiển xảy ra ngắt, trong khi ngắt ta phát tín hiệu reset flip-lop để tạo ra xung cho chân vi điều khiển. IC UNL2803 dùng để cách ly vi điều khiển và ngõ ra A1015 để khuếch đại công suất. Rơ le để đóng mở ngõ ra sử dụng 9V CHƯƠNG 4. THỰC HIỆN PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM Thực hiện phần cứng Khối nguồn Module PIC 16F877A Module SIM300S Khối cảm biến và thiết bị Toàn hệ thống Sơ đồ giải thuật phần mềm Phần mềm Chương trình viết bằng Hi-tech #include #include #include #include #include "uart.h" __CONFIG(WDTDIS & PWRTEN & UNPROTECT & BORDIS & LVPDIS&HS); #define _XTAL_FREQ 4000000 char call[16] = "ATD01656189992;"; char sent[]="AT+CMGS=\"+841656189992\""; char at[]="AT"; char kt[]="module da san sang"; char config1[]="ATE0"; char config2[]="AT+CMGF=1"; char delete[]="AT+CMGD=1"; char receive[]="AT+CMGR=1"; char alert1[]="co trom p1"; char alert2[]="co trom p2"; char alert3[]="co trom p3"; char string[90]; char sms[4]; int en=0,new=0,num=0,enable=0,room1=0,room2=0,room3=0,turn_off=0,count=0,sen=0; void delay(int n) { for(int i=0;i<n;i++) __delay_ms(100); } void sentsms(char text[]) { uart_puts(sent); uart_putc(13); delay(10); uart_puts(text); delay(10); uart_putc(26); delay(30); } void configmodule() { uart_puts(at); uart_putc(13); delay(10); uart_puts(config1); uart_putc(13); delay(10); uart_puts(config2); uart_putc(13); delay(10); uart_puts(delete); uart_putc(13); delay(10); } void delsms() { for(int k=0;k<4;k++) { sms[k]='0'; } } void delstring() { for(int k=0;k<strlen(string);k++) { string[k]='0'; } } void draft() { if(sen==0) { for(int i=0;i<strlen(string);i++) { if((string[i]=='R')&&(string[i+1]=='E')&&(string[i+2]=='C')) { uart_puts(delete); uart_putc(13); delay(20); } } } } void detection() { if(room1==1) { RD0=1; sentsms(alert1); room1=0; delay(10); } if(room2==1) { RD1=1; sentsms(alert2); room2=0; delay(10); } if(room3==1) { RD2=1; sentsms(alert3); room3=0; delay(10); } } void compare() { sen=0; if((sms[0]=='T')&&(sms[1]=='a')&&(sms[2]=='t')&&(sms[3]=='1')) { RD0=0; en=1; delsms(); count=0; } else if((sms[0]=='T')&&(sms[1]=='a')&&(sms[2]=='t')&&(sms[3]=='2')) { RD1=0; en=1; delsms(); count=0; } else if((sms[0]=='T')&&(sms[1]=='a')&&(sms[2]=='t')&&(sms[3]=='3')) { RD2=0; en=1; delsms(); count=0; } else if((sms[0]=='T')&&(sms[1]=='a')&&(sms[2]=='t')&&(sms[3]=='s')) { if(RD0==1) RD0=0; if(RD1==1) RD1=0; if(RD2==1) RD2=0; en=1; sentsms(sms); delsms(); turn_off=1; count=0; } } void receivesms() { num=0; uart_puts(receive); uart_putc(13); delay(10); for(int i=0;i<strlen(string);i++) { if(string[i]=='T') { sen=1; count++; for(int j=0;j<4;j++) { sms[j]=string[i+j]; } break; } } draft(); compare(); if(en==1) { uart_puts(delete); uart_putc(13); delay(5); en=0; } if(count>4) { uart_puts(delete); uart_putc(13); delay(10); sentsms(sms); count=0; } delstring(); delsms(); if(RD3==1)RD3=0; else RD3=1; } void main() { uart_init(); TRISD=0x00; PORTD=0x00; TRISB =0xff; PORTB=0xff; RBPU = 0; GIE = 1; PEIE = 1; RCIE = 1; RBIE=1; delay(100); configmodule(); while(1) { receivesms(); if(turn_off==0) detection(); } } void interrupt isr() { if(RCIE && RCIF) { RCIF = 0; string[num] = RCREG; num++; } if(RBIE&&RBIF) { RBIF=0; while(RB4==0&&RD0==0) { if(turn_off==0) room1=1; RD4=1; __delay_ms(100); RD4=0; } while(RB5==0&&RD1==0) { if(turn_off==0) room2=1; RD5=1; __delay_ms(100); RD5=0; } while(RB6==0&&RD2==0) { if(turn_off==0) room3=1; RD6=1; __delay_ms(100); RD6=0; } } } CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Kết quả thực hiện. Đề tài thực hiện đạt như kết quả mong muốn tuy nhiên còn một số khuyết điểm. Ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống Ưu điểm Sử dung mạng viễn thông GSM trong truyền thông mang tính công nghiệp. Hệ thống hoạt động ở những vị trí khó khăn mà đường dây điện thoại không có, chỉ cần được phủ sóng mạng di động. Hệ thống có thể sử dụng các loại sim của các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau như Mobiphone, Vinaphone, Viettel Mobile... Phần cứng được thiết kế đơn giản, sử dụng số linh kiện tối thiểu, kết nối chân ra đáp ứng được nhu cầu phát triển của đề tài sau này. Khuyết điểm Hệ thống chỉ hoạt động được ở vùng có phủ sóng điênh thoại di động. Phải tốn chi phí gửi tin nhắn SMS Hệ thống hoạt động chưa ổn định nếu tin nhắn tổng đài đén cùng một lúc với tin nhắn điều khiển tuy nhiên hướng khắc phục là dung tin nhắn xác nhận từ hệ thống. Khả năng ứng dụng thực tế của đề tài Đề tài đáp ứng được nhu cầu của xã hội: Có thể nhận tin nhắn điều khiển với số lượng và thời lượng không giới hạn. Có thể điều khiển, kiểm tra trạng thái thiết bị từ xa thông qua điện thoại di động chỉ với một tin nhắn SMS. Với những đặc điểm và tính năng trên, hệ thống có thể trở thành sản phẩm tiêu dùng, đáp ứng nhu cầu của xã hội. Đề tài này mang tính thực tiễn cao và tính khả thi tốt trong thực tế. Hướng phát triển. Mở rộng số thiết bị cần điều khiển. Lập trình có thể thêm password để tính bảo mật được cao hơn. Mở rộng chức năng cảnh báo sự cố cà chống trộm cho hệ thống. TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Vi xử lý, Trường Đại Học Công Nghiệp Tp Hồ Chí Minh Dương Minh Trí, Sơ đồ chân linh kiện, Nhà xuất bản Khoa Học KỹThuật, 1997. Nguyễn Đình Phú, Giáo trình vi xử lý, ĐH Sư Phạm KỹThuật Tp HCM, 2006 Nguyễn Trung Chính, Tập lệnh At của Module Sim300CZ dùng cho SMS, 2009 SIMCom, AT Commands Set, Hardward Design Module Sim300 Các trang web tham khảo