Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển các thiết bị trong nhà thông qua module sim 900 và sóng RF

Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống về ngôi nhà của mình, cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di động nên em đã chọn đề tài " THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ THÔNG QUA MODULE SIM 900 VÀ SÓNG RF " để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại của nước nhà.  Nội dung đồ án: Đồ án thiết lập 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 vi, phức tạp như tivi, máy giặt, hệ thống báo động … Nó hoạt động như một ngôi nhà thông minh. Nghĩa là tất cả các thiết bị này có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu thông qua một đầu não trung tâm.Đầu não trung tâm ở đây là một bộ xử lí sử dụng AVR ATMega32 đã được lập trình sẵn tất cả các chương trình điều khiển. Bình thường, các thiết bị trong ngồi nhà này có thể được điều khiển từ xa thông

LỜI CAM ĐOAN

Đồ án này đã được hoàn thành sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu các nguồn tài liệu là sách báo chuyên ngành và thông tin trên mạng mà theo em là hoàn toàn tin cậy Em xin cam đoan nội dung của đồ án được em tổng hợp lại từ các tài liệu tham khảo, nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hoặc công trình đã có từ trước Nếu vi phạm tôi (em) xin chịu mọi hình thức kỷ luật của Khoa.

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2013

Người thực hiện

Hồ Tuấn Việt

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã cố gắng rất nhiều song do thời gian thực hiện

đề tài là ít và một số hạn chế trong việc tìm hiểu tài liệu liên quan nên chắc chắn không thể tránh khỏi thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến chân thành của quý Thầy

Cô và bạn bè để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Huỳnh Thanh Tùng Thầy 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

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong Khoa Điện Tử-Viễn Thông trường Đại học Bách Khoa đã truyền thụ kiến thức trong suốt thời gian học tập ở trường

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2013

Người thực hiện

Hồ Tuấn Việt

1.2.3 Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân của Breakout SIM 900 8

1.3.1 Khởi tạo cấu hình mặc định cho modem 12

2.2 Giới thiệu tổng quan về AVR 24

3.5.1 Nguyên lý mạch công suất dung Role 12V 54

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.5 Cấu hình mặc định cho SIM 900 12

Hình 3.2 Sơ đồ kết nối Module SIM với máy tính thông qua Module UART to USB

36

PHẦN MỞ ĐẦU

PHẦN NỘI DUNG

PHẦN PHỤ LỤC

Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống về ngôi nhà của mình, cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di động nên em đã chọn đề

tài " THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ

TRONG NHÀ THÔNG QUA MODULE SIM 900 VÀ SÓNG RF " để đáp ứng được

nhu cầu ngày càng cao của con người và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại của nước nhà

 Nội dung đồ án:

Đồ án thiết lập 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 vi, phức tạp như tivi, máy giặt, hệ thống báo động … Nó hoạt động như một ngôi nhà thông minh Nghĩa là tất cả các thiết bị này có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu thông qua một đầu não trung tâm.Đầu não trung tâm ở đây là một bộ xử lí sử dụng AVR ATMega32 đã được lập trình sẵn tất cả các chương trình điều khiển

Bình thường, các thiết bị trong ngồi nhà này có thể được điều khiển từ xa thông qua các tin nhắn của chủ nhà.Chẳng hạn như việc tắt quạt, đèn điện … khi người chủ nhà quên chưa tắt trước khi ra khỏi nhà.Hay chỉ với một tin nhắn SMS, người chủ nhà

có thể bật máy điều hòa để làm mát phòng trước khi về nhà trong một khoảng thời gian nhất định Bên cạnh đó nó cũng gửi thông báo cho người điều khiển biết khi có người lạ đột nhập vào nhà thông qua hệ thống báo động dùng cảm biến chuyển động hay là gửi thông báo cảnh báo sự rò rỉ khí gas trong gia đình Ngoài ra, hệ thống còn mang tính bảo mật Nghĩa là chỉ có chủ nhà hay người biết mật khẩu của ngôi nhà thì mới điều khiển được ngôi nhà này

Đồng thời đồ án còn đưa ra các giải pháp để điều khiển ngôi nhà thông qua sóng

RF bằng bộ module thu phát RF, đây là giải pháp điều khiển từ xa có khoảng cách tương đối xa, ưu điểm của giải pháp này chính là việc điều khiển không bị hạn chế bởi các bức tường, các vật chắn như hồng ngoại đơn thuần Để làm được điều đó ta thiết

kế nên 1 remote điều khiển các thiết bị trong nhà bằng sóng RF Từ đó đồ án đã được thực hiện và nội dung gồm 3 phần và 4 chương chính:

PHẦN MỞ ĐẦU

PHẦN NỘI DUNG

 Chương 1: GIỚI THIỆU MODULE BREAKOUT SIM900, TẬP

LỆNH ATCOMMAND VÀ MODULE RF

 Chương 2: VI ĐIỀU KHIỂN AVR

 Chương 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH

 Chương 4: TỔNG KẾT VÀ ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

ĐỒ ÁN PHẦN PHỤ LỤC

Khối Phát RF

Khối xử lý Khu vực AVR mega8

Khối Thu RF

Khối Thu Phát RF Khối Điểu khiển từ

xa AVR mega8

 Mục đích và phương pháp nghiên cứu/ thực hiện đồ án:

Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống quản lý, hệ thống cảnh báo trong nhà một cách hoàn chỉnh Hệ thống tích hợp module điều khiển giám sát trung tâm, module công suất cho các thiết bị trong nhà và và module báo động (cảnh báo) cùng các module tiện ích khác Với module báo động thì sử dụng cảm biến chuyển động sẽ gởi thông tin dữ liệu về bộ xử lí trung tâm khi có tác động của đối tượng bên ngoài (người lạ đột nhập).Module cảm biến khí gas sẽ gởi thông tin dữ liệu

về bộ xử lý trung tâm khi có khí gas bị rò rỉ Qua xử lí, dữ liệu sẽ được gửi về thiết bị đầu cuối (mobile) của người điều khiển để báo cho biết có tác động của đối tượng bên ngoài ( người lạ đột nhập.), hay khí gas đang rò rỉ để có phương pháp giải quyết Trong đề tài này em đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

 Phương pháp tham khảo tài liệu: phần lớn các tài liệu được lấy trên mạng qua các diễn đàn điện tử

 Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị trường và tham khảo thêm một số dạng mạch từ mạng Internet

 Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức vốn có của mình kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên, em đã lắp ráp thử nghiệm nhiều dạng mạch khác nhau để từ đó chọn lọc những mạch điện tối ưu Thiết kế mạch điện

sử dụng các linh kiện thực tế.Thử nghiệm và tối ưu sản phẩm trực quan các phần không mô phỏng được

 Với đề tài này, em dựa vào sách giáo khoa và những kiến thức được trang bị trong quá trình học tập cùng với sự trợ giúp của máy tính và những thông tin trên mạng Internet Ngoài ra, còn có những thiết bị trợ giúp trong quá trình thiết kế mạch do em tự trang bị

 Thành quả đạt được:

Đồ án đã đạt được những kết quả cụ thể sau:

 Tìm hiểu về tập lệnh AT của 1 số dòng điện thoại

 Thực hiện được việc mã, hóa giải mã sóng RF theo chuẩn Manchester

 Thực hiện kết nối giữa Module SIM900 với vi điều khiển ATMega32

 Hoàn thành mục tiêu đặt ra là điều khiển được các thiết bị điện trong nhà và hoàn thiện hệ thống cảnh báo

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU MODULE BREAKOUT SIM900, TẬP LỆNH

ATCOMMAND VÀ MODULE RF 1.1 Giới thiệu chương

Trong chương này ta có thể tìm hiểu, nắm bắt trang bị đầy đủ kiến thức về phần cứng của Module SIM, tìm hiểu rõ tập lệnh AT phục vụ cho quá trình làm đồ án Trong chương này chúng ta còn biết được phương pháp mã hóa, giải mã sóng RF để phục vụ quá trình thiết kế thi công sau này

Nội dung chính của chương bao gồm:

 Giới thiệu về Module SIM 900, các chân vào ra

 Giới thiệu các tập lệnh cấu hình cho Module SIM

 Giới thiệu về cặp module thu phát RF

1.2 Giới thiệu Module Breakout SIM 900

1.2.1 Giới thiệu Module Breakout SIM 900

Một modem GSM là một modem wireless, nó làm việc cùng với một mạng wireless GSM Một modem wireless thì cũng hoạt động giông như một modem quay số Điểm khác nhau chính ở đây là modem quay số thì truyền và nhận dữ liệu thông qua một đường dây điện thoại cố định trong khi đó một modem wireless thì việc gửi nhận dữ liệu thông qua sóng

Giống như một điện thoại di động GSM , một modem GSM yêu cầu 1 thẻ sim với một mạng wireless để hoạt động

Module SIM 900 là một trong những loại modem GSM Nhưng Module SIM 900 được nâng cao hơn có tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn Nó sử dụng công nghệ GSM/GPRS hoạt động ở băng tầng GSM 850Mhz, EGSM 900Mhz, DCS 1800 Mhz và PCS 1900Mhz, có tính năng GPRS của Sim 900

Và hỗ trợ GPRS theo dang đồ thị mã hóa CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4

1.2.2 Đặc điểm của module SIM 900

 Nguồn cung cấp khoảng 3,4 – 4,5V

 Nguồn lưu trữ

 Băng tần: GSM 850Mhz EGSM 900Mhz, DCS 1800 Mhz và PCS 1900Mhz SIM900 có thể tự động tìm kiếm các băng tần

 GPRS dữ liệu tải xuống: Max 85.6 kbps

 GPRS dữ liệu úp lên: Max 42.8 kbps

 Sơ đồ mã hóa: CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4

 Sim 900 hổ trợ giao thức PAP ,kiểu sử dụng kết nối PPP

 Sim 900 tích hợp giao thức TCP/IP

 Chấp nhận thông tin được điều chỉnh rộng rãi

 SMS:

 MT, MO, CB, Text and PDU mode

 Bộ nhớ SMS: Sim card

 Sim card:

 Toàn bộ chế độ tăng cường (ETS 06.50/ 06.06/ 06.80)

 Loại bỏ tiếng dội

 Giao tiếp nối tiếp và sự ghép nối:

 Cổng nối tiếp: 8 Cổng nối tiếp( ghép nối)

 Cổng kết nối có thể Sd với CSD Fax, GPRS và gửi lệnh ATCommand tới module điều khiển

 Cổng nối tiếp có thể Sd chức năng giao tiếp

 Hỗ trợ tốc độ truyền 1200 BPS tới 115200 BPS

 Cổng hiệu chỉnh lỗi: 2 cổng nối tiếp TXD và RXD

 Cổng hiệu chỉnh lỗi chỉ sử dụng sữa lỗi

Hình 1.1 Module SIM 900

1.2.3 Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân của Breakout SIM 900

Hình 1.2 Breakout của Module SIM 900

Trong đồ án đã sử dụng Breakout SIM 900 tức là SIM 900 đã được thế kế thành module để tiện sử dụng cho đồ án

Hình 1.3 Sơ đồ thiết kế Breakout của Module SIM 900

Sơ đồ chân Breakout:

Hình 1.4 Sơ đồ chân Breakout SIM900

 Chân 1: Chân ON/OFF ta cần kích 1 xung có mức tích cực dương vào khoảng 1s, lúc này đèn status sẽ sáng, sau đó chớp nháy với tần suất nhanh báo hiệu SIM900

đang khởi động và tìm mạng Sau 10s sau Led Status nhấp nháy chậm báo hiệu SIM900 đã hoạt động bình thường

 Chân 2: Request to send

 Chân 3: đầu ra dùng để chỉ báo mạng kết nối được hệ thống

 Chân 4:Clear to send

 Chân 5:đầu vào pin dự phòng cho module

 Chân 6:Data carrier detection

 Chân 7:Chân vào của bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số

 Chân 8: Ring chân ra loa báo hiệu có cuộc gọi đến

 Chân 9, 11: chân loa nghe cuộc thoại

 Chân 13,15: chân MIC

 Chân 10: chân đầu cuối dữ liệu

 Chân 12: chân truyền dữ liệu

 Chân 14: chân nhận dữ liệu

 Chân 16: chân RESET SIM900

 Chân 17,19: chân nguồn cấp cho sim hoạt động

 Chân 18,20: chân max

1.3 Khảo sát tập lệnh AT Command của Module SIM 900

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 mối (wired dial-up modems), chẳng hạn như ATD (Dial), ATA (Answer), ATH (Hool control) và ATO (return to online data state), cũng được hỗ trợ bởi các modem GSM/GPRS và các 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 bộ lệnh AT đặc biệt đối với công nghệ GSM Nó bao gồm

nhắn SMS từ một vùng lư trữ), AT+CMGL (chuỗi liệt kê các tin nhắn SMS) và

AT+CMGR (đọc tin nhắn SMS)

Ngoài ra, các modem GSM còn hỗ trợ một bộ lệnh AT mở rộng.Những lệnh AT

mở rộng này được định nghĩa trong các chuẩn của GSM Với các lệnh AT mở rộng

này,bạn có thể làm một số thứ như sau:

 Đọc,viết, xóa tin nhắn

 Gửi tin nhắn SMS

 Kiểm tra chiều dài tín hiệu

 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 thấp, nó chỉ khoảng từ 6 đến 10 tin nhắn SMS trên 1 phút

Trong khuôn khổ của đồ án em chỉ tìm hiểu 1 số tập lệnh cơ bản phục vụ cho công việc của mình Sau đây em xin giới thiệu 1 số tập lệnh cơ bản để thao tác dùng cho dịch

 <LF> : Line Feed (0x0A)

 MT : Mobile Terminal :Thiết bị đầu cuối mạng (chính là module)

 TE : Terminal Equipment: Thiết bị đầu cuối(chính là vi điều khiển)

1.3.1 Khởi tạo cấu hình mặc định cho modem

(1) ATZ<CR> reset modem, kiểm tra modem đã hoạt động bình thường chưa Gửi

nhiều lần cho chắc ăn, cho đến khi nhận được chuỗi

ATZ<CR><CR><LF>OK<C><LF>

(2) ATE0<CR> tắt chế độ echo lệnh Chuỗi trả về có dạng

ATE0<CR><CR><LF>OK<CR><LF>

Hình 1.5 Cấu hình mặc định cho SIM 900

(3) AT+CLIP=1<CR> định dạng chuỗi trả về khi nhân cuộc gọi Thông thường, ở chế

độ mặc định, khi có cuộc gọi đến, chuỗi trả về sẽ có dạng:

<CR><LF>RING<CR><LF>

Sau khi lệnh AT+CLIP=1<CR> đã được thực thi, chuỗi trả về sẽ có dạng:

Chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF> Sau khi lệnh trên được thiết

lập, tin nhắn mới nhận được sẽ được lưu trong SIM, và MT không truyền tở về TE bất

cứ thông báo nào TE sẽ đọc tin nhắn được lưu trong sim trong trường hợp cần thiết

(7) AT+CSAS<CR>

(8) Lưu cấu hình cài đặt được thiết lập bởi các lệnh AT+CMGF và AT+CNMI

1.3.2 Delete tin nhắn trong SIM

(1) AT+CMGD=1

Xóa tin nhắn ở vùng nhớ 1 trong SIM

Chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF>

(2) AT+CMGD=2

Lệnh này được dùng để xóa tin nhắn được lưu trong ngăn số 2

Hình 1.6 Cấu hình xóa tin nhắn SIM 900

Có thể hình dung bộ nhớ lưu tin nhắn trong SIM bao gồm nhiều Mỗi ngăn được đại diện bằng một số thứ tự Khi nhận được tin nhắn mới, nội dung tin nhắn sẽ được lưu trong một ngăn trống có số thứ tự nhỏ nhất có thể

Việc xóa nội dung tin nhắn ở hai ngăn 1 và 2 cho phép tin nhắn nhận được luôn được lưu vào trong hai ô nhớ này, giúp dễ dàng xác định vị trí lưu tin nhắn vừa nhận được, và giúp cho việc thao tác với tin nhắn mới nhận được trở nên dễ dàng và đơn giản hơn, giảm khả năng việc tin nhắn mới nhận được bị thất lạc ở vùng nhớ nào đó mà ta không kiểm soát được

Ngoài ra, khi bộ nhớ chứa tin nhắn đầy, MT sẽ không được phép nhận thêm tin nhắn mới nào nữa Những tin nhắn được gửi đến MT trong trường hợp bộ nhớ chứa tin nhắn được gửi đến MT trong trường hợp bộ nhớ chứa tin nhắn của MT đã được đầy sẽ được lưu trên tổng đài, và sẽ được gửi đến MT sau khi bộ nhớ chứa tin nhắn của MT có xuất hiện những ngăn trống dùng để chứa tin nhắn Việc xóa nội dung tin nhắn trong các ngăn 1 và 2 sẽ giúp đảm bảo khả năng nhận thêm tin nhắn mới của MT

1.3.3 Thực hiện cuộc gọi

Hình 1.7 Cấu hình gọi điện cho SIM 900

(1) ATDxxxxxxxxxx;<CR>Quay số cần gọi

(2) Chuỗi trả về sẽ có dạng:<CR><LF>OK<CR><LF>

Chuỗi này thông báo lệnh trên đã được nhận và đang được thực thi

Sau đó là những chuỗi thông báo kết quả quá trình kết nối ( nếu như kết nối không được thực hiện thành công)

(2A) Nếu MT không thực hiện được kết nối do sóng yếu, hoặc không có sóng ( thử bằng cách tháo antenna của modem GSM), chuỗi trả về sẽ có dạng:

<CR><LF>NO DIAL TONE<CR><LF>

(2B) Nếu cuộc gọi bị từ chối bởi người nhận cuộc gọi, hoặc số máy đang gọi tạm thời không hoạt động ( chẳng hạn như bị tắt máy ) chuỗi trả về có dạng:

<CR><LF>NO CARRIER<CR><LF>

(2C) Nếu cuộc gọi không thể thiết lập được do máy nhận cuộc gọi đang bận ( ví dụ như đang thông thoại với một thuê bao khác), chuỗi trả về sẽ có dạng:

<CR><LF>BUSY<CR><LF> (4s) Tổng thời gian từ lúc modem nhận lệnh cho đến lúc

nhận được chuỗi trên thông thường là 4 giây

(2D) Nếu sau 1 phút mà thuê bao nhận cuộc gọi không bắt máy, chuỗi trả về sẽ có

dạng: <CR><LF>NO ANSWER<CR><LF> (60s)

(3) Trong trường hợp quá trình thiết lập cuộc gọi diễn ra bình thường, không có chuỗi thông báo nào (2A, 2B, 2C hay 2D) được trả về, và chuyển sang giai đoạn thông

thoại

Quá trình kết thúc cuộc gọi được diễn ra trong hai trường hợp:

(4A) Đầu nhận cuộc gọi gác máy trước, chuỗi trả về sẽ có dạng:

Hình 1.8 Cấu hình nhận cuộc gọi

(2A) Nếu số điện thoại gọi đến không hợp lệ, từ chối nhận cuộc gọi bằng lệnh ATH,

và chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF> Cuộc gọi kết thúc

(2B) Nếu số điện thoại gọi đến là hợp lệ, nhận cuộc gọi bằng cách gửi lệnh ATA, và

chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF>

(3) Giai đoạn thông thoại

(4A) Kết thúc cuộc gọi.Đầu còn lại gác máy trước

(4B) Kết thúc cuộc gọi, chủ động gác máy bằng cách gửi lệnh ATH

1.3.5 Đọc tin nhắn

Mọi thao tác liên quan đến quá trình nhận tin nhắn đều được thực hiện trên hai ngăn 1 và

2 của bộ nhớ nằm trong SIM

(2A) Nếu ngăn 1 không chứa tin nhắn, nội dung tin nhắn sẽ được gửi trả về TE với định dạng như sau:

Đây là dạng mặc định của module SIM508 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

Hình 1.9 Cấu hình đọc tin nhắn

(3) Sau khi đọc, tin nhắn được xóa đi bằng lệnh AT+CMGD=1

Thao tác tương tự đới với tin nhắn chứa trong ngăn thứ 2 trong các bước 4, 5A

(5B) và 6

1.3.6 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:

<CR><LF>> (kí tự “>” và 1 khoảng trắng)

Hình 1.10 Cấu hình gửi tin nhắn

(3) Gửi nội dung tin nhắn và kết thúc bằng kí tự có mã ASCII 0x1A

(3A) Gửi kí tự ESC ( mã ASCII là 27) nếu không muốn tiếp tục gửi tin nhắn nữa Khi

đó TE sẽ gửi trả về chuỗi <CR><LF>OK<CR><LF>

(4) Chuỗi trả về thông báo quá trình gửi tin nhắn Chuỗi trả về có định dạng như sau:

<CR><LF>+CMGS :62<CR><LF>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Trong đó 62 là một số 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 gủi một tin nhắn vào khoảng 3-4 giây (kiểm tra với mạng Mobi

phone)

(4A) Nếu tình trạng sóng không cho phép thực hiên việc gửi tin nhắn ( thử bằng cách tháo antenna), 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 qua giới hạn cho phép, hoặc bộ nhớ chứa tin nhắn của MT nhận được tin nhắn bị tràn, MT sẽ guie thông báo lỗi về và có định dạng như sau:

<CR><LF>+CMS ERROR:193<CR><LF>

<CR><LF>+CMS ERROR:515<CR><LF>

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

1.3.7 Các lệnh khác:

Ngoài ra còn có các lệnh khác cho GPRS, các tập lệnh khởi tạo kiểm tra…chúng ta

có thế tra datasheet của SIM 900 để biết nhiều thêm các lệnh mình cần Trong khuôn khổ

đồ án em chỉ đưa ra một số tập lệnh cơ bản phục vụ cho công việc của mình

1.4 Giới thiệu về cặp Module thu phát RF

1.4.1 Module phát RF

Nhiệm vụ :Mạch hoạt động ở tần số 434Mhz Mạch phát có nhiệm vụ điều chế tín hiệu đã được mã hóa bởi vi điều khiển bằng mã manchester lên cao tần sau đó phát bức xạ sóng điện từ bằng anten để truyền xa

Sử dụng phương thức điều chế ASK/OOK có mức độ tiêu thụ điện năng ít, giá thành rẻ và đạt khoảng cách xa

Bộ phát tín hiệu RF được lựa chọn trong đề tài có thông số sau:

Hình 1.11 :Module phát RF

 Tần số Thu Phát 434 Mhz ( hoặc 433,92Mhz ) +- 100Khz

 Công suất phát 15 - 20mW (9 đến 12V) trở kháng đầu ra 50Ω

 Chiều dài anten ( khoảng 17cm )

 Tần số Thu Phát 434 Mhz ( hoặc 433,92Mhz ) +- 100Khz

 Công suất phát 15 - 20mW (5V) trở kháng đầu ra 50 Ω

 Chiều dài anten ( khoảng 17cm )

 Học được tập lệnh AT, rất quan trọng để ta tiến hành làm đồ án

 Tìm hiểu được cặp module RF TX11 và RX11, các thông số của module để tiến hành và việc code dễ dàng hơn

Để bước vào thi công mạch thực tế, ta cần tiếp tục tìm hiểu vi điều khiển mà ta dự định sử dụng Chương tiếp theo sẽ cung cấp 1 số kiến thức cơ bản để ta nắm bắt vi

điều khiển mới này Ta bước vào Chương 2 “VI ĐIỀU KHIỂN AVR”

CHƯƠNG 2 VI ĐIỀU KHIỂN AVR 2.1 Giới thiệu chương

Trong chương này em đi tìm hiểu về vi điều khiển mà em sẽ sử dụng để làm bộ não của hệ thống, quản lý xử lý dữ liệu nhận và phát lệnh cho các thiết bị khu vực hoạt động theo mong muốn

Em sẽ đi sâu tìm hiểu những vấn đề mà mình cần sử dụng trong đồ án như:

 Tổng quan về AVR, điều kiện hoạt động

 Chức năng các chân của ATMega32

 Ngắt trong AVR Chi tiết hơn là tìm hiểu về ngắt nối tiếp USART

2.2 Giới thiệu tổng quan về AVR

Vi điều khiển ATmega32 là một loại vi điều khiển tương đối mới của hãng

ATMEL với kiến trúc rất phức tạp ATmega32 sử dụng kiến trúc RISC (Reduced

Instruction Set Computer) AVR

Hình 2.1 Hình dạng phân bố chân vào ra của ATMega32

Hình 2.2 Sơ đồ khối ATMega32

ATmega32 với kiến trúc RISC có chỉ tiêu chất lượng cao và tiêu thụ năng lượng ít:

 131 lệnh hầu hết được thực hiện trong một chu kỳ xung nhịp

 32 thanh ghi làm việc đa năng

 Cung cấp đầy đủ các trạng thái hoạt động

 Tốc độ xử lý lệnh lên đến 16 triệu lệnh/giây ở tần số16MHz

Bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình không tự mất dữ liệu:

 32K byte bộ nhớ Flash lập trình được ngay trên hệ thống, có thể nạp xoá

10000 lần

 1K byte bộ nhớ EEFROM lập trình được ngay trên hệ thống, có thể ghi xóa

100000 lần

 2K byte bộ nhớ SRAM

 Có thể giao tiếp với 64K byte bộ nhớ ngoài

 Khóa bảo mật phần mềm lập trình được

 Giao diện nối tiếp SPI để lập trình ngay trên hệ thống

Các tính năng ngoại vi:

 Hai bộ đếm/ bộ định thời 8 bit với chế độ so sánh và chia tần số tách biệt

 Hai bộ đếm/ bộ định thời 16 bit với chế độ so sánh, chia tần số tách biệt và chế độ bắt mẫu (Capture Mode)

 Bộ đếm thời gian thực (RTC) với bộ dao động tách biệt

 Bốn bộ điều chế độ rộng xung PWM 8 bit

 Bộ biến đổi ADC bên trong 8 kênh 10 bit

 Bộ USART nối tiếp lập trình được

 Có giao thức truyền SPI chủ và tớ

 Bộ định thời Watchdog lập trình được với bộ dao động trên chip

 Một bộ so sánh Analog

Các tính năng vi điều khiển đặc biệt:

 Có mạch power - on reset và có thể reset bằng phần mềm

 Có nguồn dao động nội tích hợp sẵn bên trong

 Có 2 nguyên nhân gây ngắt là bên trong và bên ngoài

 Có 6 chế độ ngủ: nghỉ (Idle) Tiết kiệm năng lượng (power save) và power

 32 đường vào ra lập trình được

 40 chân dán kiểu vỏ chữ nhật (PDIP), 44 chân dán kiểu vỏ vuông (TQFP) Điện thế làm việc:

 VCC = 2,7V đến 5,5V đối với ATmega32L

 VCC = 4,5V đến 5,5V đối với ATmega32

Vùng tốc độ làm việc:

 0 đến 8 MHz đối với ATmega32L

 0 đến 16 MHz đối với ATmega32

Năng lượng tiêu thụ tại tần số1MHz, 3V, 25 oC đối với ATmega32L:

 Chế độ hoạt động: 1,1mA

 Chế độ nghỉ: 0,35mA

 Chế độ nguồn giảm: <1µA

ATMega32 là bộvi điều khiển RISC 8 bit tiêu thụ năng lượng nhưng đạt hiệu suất rất cao, dựa trên kiến trúc RISC AVR Bằng việc thực hiện các lệnh trong một chu kỳ xung nhịp, ATMega32 đạt được tốc độ xử lý dữliệu lên đến 1 triệu lệnh/giây ở tần

số1MHz ATMega32 còn cho phép người thiết kế hệ thống tối ưu hoá mức độ tiêu thụ năng lượng mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lý

2.3 Chức năng các chân của ATMega 32

Vi điều khiển ATmega32 có 32 đường vào ra chia làm 4 PORT : PORTA,

PORTB, PORTC, PORTD mỗi PORT 8bits có thể tương tác điều khiển từng bit một Các cổng ra đã có điện trở kéo lên Các port được điều khiển bởi bộ thanh ghi sau: thanh ghi

dữ liệu cổng, thanh ghi dữ liệu điều khiển

Khi xem xét đến các cổng I/O của AVR thì ta phải xét tới 3 thanh ghi bit DDxn, PORTxn, PINxn

Các bit DDxn để truy cập cho địa chỉ xuất nhập DDRx Bit DDxn trong thanh ghi DDRx dùng để điều khiển hướng dữ liệu của các chân của cổng này Khi ghi giá trị

logic‘0’ vào bất kì bit nào của thanh ghi này thì nó sẽ trở thành lối vào,còn ghi ‘1’ vào bit

Ngoài ra các Port vào ra còn có các chức năng khác

 VCC: Điện áp nguồn nuôi

 Port A (PA7…PA0)

Hình 2.3 Chức năng đặc biệt của PORTA

 Port B (PB7…PB0)

 Port C (PC7…PC0)

Hình 2.5 Chức năng đặc biệt của PORTC

 Port D (PD7…PD0)

Hình 2.6 Chức năng đặc biệt của PORTD

 Reset: Ngõ vào được đặt lại ATmega32 sẽ được đặt lại khi chân này ở mức thấp trong hơn 50ns hoặc ngay cả khi không có tín hiệu xung clock Các xung ngắn hơn không tạo ra tín hiệu đặt lại

 AVCC: Cung cấp nguồn cho Port A và bộchuyển đổi ADC hoạt động

 AREF: Là chân điều chỉnh điện áp tham chiếu cho bộ chuyển đổi A/D

 XTAL1: Ngõ vào bộ khuếch đại đảo và mạch tạo xung nhịp bên trong

 XTAL2: Ngõ ra bộ khuếch đại đảo

 Bộ tạo dao động thạch anh :

Hình 2.7 Các cách mắc nguồn dao động cho ATMega32

 Bộ tạo tốc độ baud có độ chính xác cao

 Hỗ trợ khung truyền nối tiếp 5,6, 7, 8 hoặc 9 bit dữ liệu và 1 hoặc 2 bit stop

 Kiểm tra chẵn lẻ

 Phát hiện tràn dữ liệu

 Phát hiện lỗi khung

 Lọc nhiễu, bao gồm phát hiện bit start lỗi và bộ lọc thông thấp số

 Ngắt khi kết thúc truyền, thanh ghi truyền hết dữ liệu và kết thúc nhận

 Chế độ truyền thông đa vi xử lý

cao, truyền đồng bộ master và truyền đồng bộ slave

Hình 2.8 Đơn vị tạo xung clock

 5, 6, 7, 8, hoặc 9 bit dữ liệu

 Có hoặc không có bit chẵn lẻ

 1 hoặc 2 bit stop

 Một khung truyền bắt đầu với một bit start, theo sau đó là bit có trọng số thấp nhất (LSB) của dữ liệu (có thể lên tới 9 bit), kết thúc bằng bit có trọng số lớn nhất (MSB) và bit stop