Đồ án điều khiển thiết bị sử dụng mạng GSM

Đây là đồ án sử dụng tin nhắn để điều khiển và giám sát thiết bị trong nhà.

ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên nhóm sinh viên được giao đề tài.

(1) Nguyễn Mạnh Linh Lớp: Cơ Điện Tử Khóa: II

(2) Bạch Văn Hải Lớp: Cơ Điện Tử Khóa: II

(3) Nguyễn Thanh Sơn Lớp: Cơ Điện Tử Khóa: II

Nghề: Cơ Điện Tử

2 Tên đề tài : thiết kế chế tạo hệ thống giám sát thiết bị trong nhà sử dụng mạng

GSM

3 Các dữ liệu ban đầu :

4 Các yêu cầu chủ yếu :

5 Kết quả đánh giá: 1)

2)

3)

4) Ngày giao đề tài: 05 / 04 / 2014 Ngày nộp đề tài: 20 / 05 / 2014

TRƯỞNG KHOA Hà Nội: Ngày Tháng Năm 20

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 4

1.1 Đặt vấn đề 4

1.2 Tình hình nghiên cứu đề tài 5

1.3 Đối tượng nghiên cứu 5

1.4 Giới hạn đề tài 6

1.5 Mục đích nghiên cứu 6

1.6 Ý nghĩa thực tiễn 6

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GSM VÀ TIN NHẮN SMS 8

2.1 Tổng quan về hệ thống thông tin qua mạng GSM 8

2.1.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin qua mạng GSM 8

2.1.2 Đặc điểm công nghệ GSM 9

2.1.3 Trạm di động MS (mobile Station) 10

2.1.4 Hệ thống con trạm gốc BSS (Baase Station Subsytem) 11

2.1.5 Trạm thu phát gốc BTS (Base transcciver Station ) 11

2.1.6 Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controler) 12

2.1.7 Khối kích ứng tốc độ chuyển đổi mã TRAU 13

2.1.8 Các thành phần công nghệ GSM 14

2.1.9 Sự phát triển của công nghệ GSM ở việt nam 15

2.2 Tổng quan về tin nhắn SMS: 15

2.2.1 Cấu trúc một tin nhắn SMS 16

2.2.2 Tin nhắn SMS chuỗi Tin nhắn SMS dài 17

2.2.3 SMS centre SMSC 17

CHƯƠNG III TỔNG QUAN VỀ MODUN SIM900A VÀ LỆNH AT 19

3.1 Giới thiệu modun SIM900A 19

3.1.1 Tin nhắn SMS chuỗi Tin nhắn SMS dài 20

3.1.2 Sơ đồ chân modun SIM900A 21

3.1.3 Đặc tính về một số chân quan trọng modun SIM900A 21

3.2 Giao tiếp UART và modun SIM900A 22

3.3 Khảo sát tập lệnh AT của modun SIM900A 23

3.3.1 Chuyển từ chế độ nghỉ sang chế độ hoạt động bình thường 24

3.3.2 Khởi tạo cấu hình mặc định cho modun SIM900A 24

3.3.3 Gửi tin nhắn 26

3.3.4 Bộ đọc tin nhắn 27

3.3.5 Các lệnh thiết lập và cài dặt cho tin nhắn 28

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 29

4.1 Yêu cầu phần cứng 29

4.2 Phương án thiết kế 29

4.3 Thiết kế phần cứng 29

4.3.1 Khối xử lý 29

4.3.2 Khái quát tính năng Atmega16 32

4.3.3 Khối giao tiếp SMS 32

4.3.4 Khối giao tiếp SMS 33

4.3.5 khối khởi động từ (KĐT) 34

4.3.6 Rơle nhiệt 35

4.4 Nguồn cấp 36

4.4.1 Yêu cầu phần cứng 36

4.4.2 phương án thiết kế 37

4.4.3 Thiết kế mạch nguyên lý mạch in 37

5.1 Yêu cầu thiết kế 39

5.1.1 Lưu đồ chương trình chính 39

5.1.2 Lưu đồ giải thuật xử lý tin nhắn 40

5.1.3 Lưu đồ giải thuật điều khiển thiết bị 40

5.2 Chương trình điều khiẻn 41

5.2.1 Phương án thiết kế 42

5.2.2 Lưu đồ giải thuật 42

5.2.3 Chương trình điều khiển 44

CHƯƠNG VI THIẾT KẾ PHẦN CỨNG, MÃ NGUỒN KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 46

6.1 Thiết kế phần cứng được chia làm 2 phần 46

6.2 Mã nguồn cho vi điều khiển Atmega16 48

6.3 Kết luận 66

LỜI NÓI ĐẦU

Nền công nghiệp thế giới đang trên đà phát triển ngày càng cao với tốc độ chóngmặt Trong đó vấn đề tự động điều khiển được đặt lên hàng đầu trong quá trìnhnghiên cứu cũng như ứng dụng công nghệ mới vào trong sản xuất đời sống thaythế sức lao động con người Nó đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn hảo, sự tiệnnghi, sự chính xác, tiết kiệm thời gian của hệ thống ngày một cao hơn, để có thểđáp ứng được nhu cầu về số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội.Ngành Cơ Điện Tử đã hỗ trợ và thay thế con người trong nhiều lĩnh vực từ kinhtế, y tế, giáo dục, quốc phòng đến nhiều lĩnh vực khác như hàng không, vũ trụ Với

sự đòi hỏi của con người những nhà nghiên cứu không dừng lại ở đó, nhiều thiếtbị, phần mềm ra đời chuyên phục vụ cho ngành công nghiệp, tính năng ưu việtluôn được nâng cao

Đồ án của chúng em chọn đó là “ Thiết kế và chế tạo hệ thống giám sát thiết bị

trong nhà sử dụng mạng GSM ” Với các rơle trung gian dùng làm tín hiệu cảm

biến thay cho việc phải dùng cảm biến sau đó hiển thị trên màn hình LCD, việc

điều khiển và giám sát thiết bị đã được làm chủ hoàn toàn Đồ án Thiết kế và chế

tạo hệ thống giám sát thiết bị trong nhà sử dụng mạng GSM ở đề tài đã tổng hợp

nhiều công nghệ mới hiện nay Tuy nhiên, với kinh phí hạn hẹp, chúng em chỉdừng lại với mô hình, rất mong thầy cô, các bạn có thể đóng góp ý kiến và định

hướng phát triển đề tài trong tương lai Trước tiên, chúng em xin chân thành cảm

ơn thầy giáo Vương Thành Đô đã tận tình giúp đỡ theo dõi, động viên và khuyến

khích chúng em hoàn thành tốt đề tài Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu,toàn thể thầy cô và đặc biệt là các thầy cô khoa Cơ Khí đã tạo điều kiện thuận lợicho chúng em hoàn thành tốt đề tài này

Hà nội, ngày 31 tháng 05 năm 2014

Nhóm sinh viên thực hiện

Nguyễn Mạnh Linh Bạch Văn Hải Nguyễn Thanh Sơn

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Đặt vấn đề

Khoa học công nghệ phát triển cùng với sự nhu cầu ngày càng cao về các thiếtbị có tính năng ưu việt, giá cả hợp lý, khả năng thực tiễn cao để ứng dụng vào đờisống, vào sản xuất và tạo nên những thứ có khả năng cạnh tranh trên thị trườngquốc tế, nâng cao chất lượng cuộc sống.và đưa nước ta theo hướng phát triển kinhtế gắn liền với công nghệ cao

Một vấn đề mới được đặt ra làm thế nào để có thể điều khiển những thiết bị nàymột cách hoàn hảo nhất, làm thế nào để điều khiển các thiết bị trong môi trườngnguy hiểm mà không cần sự hiện diện trực tiếp của con người mà làm sao để cảnhbáo tới người giám sát những vấn đề trục trặc một cách nhanh và chính xác nhấtcác hình thức trước đây như điều khiển và giám sát trực tiếp điều khiển thông quamạng có dây đã ra đời nhưng vẫn còn nhiều hạn chế như vẫn còn người thao táctrực tiếp, hạn chế về mặt khoảng cách địa lý, tính cơ động, chi phí cao, người giámsát hệ thống chưa thực sự làm chủ hệ thống…

Mạng GSM hiện nay đã trở thành thông dụng trong cuộc sống, thông qua máyđiện thoại di động mà chúng ta có thể trò chuyện, nhắn tin, gọi điện thoại tới bạn

bè, người thân… ngày nay mỗi chúng ta đều có thể trang bị cho mình một máy

điện thoại di động dễ dàng Cùng với sự phát triển của công nghệ, các ứng dụngdựa trên điện thoại cũng phát triển không ngừng cho phép chúng ta mở rộng cácứng dụng của chiếc điện thoại ngoài chức năng nghe, gọi, và nhắn tin thôngthường tra cứu thông tin, đăng kí dịch vụ qua SMS.

Điều khiển thiết bị nhà qua mạng GSM được xây dựng sẽ giúp cho việc điềukhiển hệ thống mang tính hiện đại, nhanh chóng, thuận tiện và giảm chi phí hơn.Chỉ với một tin nhắn SMS, bạn có thể diều khiển giám sát, nhận các cảnh báo hệthống các thiết bị điện theo ý mình

1.2 Tình hình nghiên cứu đề tài.

Hiện nay, đã có nhiều sản phẩm ứng dụng SMS trong nước Các úng dụng SMStrong nước khá phổ biến trong thời gian gần đây, song giá thành cao sản phẩmmang tính nhập khẩu nên kiến thức về lĩnh vực này khá mới mẻ Tuy nhiên đểhoàn thiện hơn nữa và đưa vào ứng dụng rộng rãi chắc hẳn cần thêm một thời giankhông xa sản phẩm này sẽ được quan tâm hơn Và sẽ được đưa vào các đề tài đểnghiên cứu

Một đề tài được phát triển theo xu hướng hiện đại dựa trên nền tảng kiến thức

cơ bản đã được thầy cô truyền đạt, có sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa kiến thức cơbản và sự nghiên cứu tìm tòi, đổi mới đồng thời đề tài là một ứng dụng thực tiễntrên nhiều lĩnh vực, dân dụng cũng như công nghiệp và điều đó mang lại hiệu quảcao Từ những ý tưởng đó, chúng em đặt ra quyết tâm hoàn thành đề tài “ điềukhiển thết bị điện trong nhà qua mạng GSM”

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Trong đề tài chủ yếu chú trọng và nghiên cứu về các vấn đề sau

Trong đề tài này, nhóm ứng dụng đề tài để thực hiện việc hiện cho một ngôinhà nhờ “ điều khiển thiết bị trong nhà thông qua mạng GSM” chúng ta có thể điều

khiển, giám sát các thiết bị điện trong nhà mọi lúc mọi mơi “nghĩa là bất cứ nơinào có phủ sóng của nhà cung cấp GSM mà mình đang sử dụng” đồng thời tíchhợp vào đó những yêu cầu của một ngôi nhà thông minh như: Báo trộm qua tinnhắn SMS, các thiết bị được điều khiển qua hệ thống có sự liên kết với nhau tạocho chúng ta một ngôi nhà hiện đại.

1.5Mục đích nghiên cứu

Mục đích của đồ án là thiết kế và thi công mạch điều khiển thiết bị nhà qua tinnhắn SMS dựa trên công nghệ đang có trên thực tiễn

Tạo điều kiện cho sinh viên thực hiện và hiểu rõ tầm qua trọng, phạm vi ứngdụng của vi điều khiển kếp hợp với modun Sim900A trong điều khiển thiết bị điệnnhà

1.6 Ý nghĩa thực tiễn.

Nội dung của đồ án cung cấp toàn bộ các bước tiến hành và cách thức xâydựng, thiết kế mạch điều khiển thiết bị điện trong nhà qua mạng GSM, từ đó đưa raphương án mới giúp tiếp cận và xây dựng mọi quy trình điều khiển hệ thống điệnbất kỳ trên thực tế hiện nay Từ những nhu cầu thực tế, nhóm muốn đưa một phần

kỹ thuật hiện đại của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nước để có thểtạo ra một hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà từ xa thông qua tin nhắnSMS nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người Đề tài lấy cơ sở là tinnhắn SMS để điều khiển thiết bị và báo trộm Việc sử dụng tin nhắn SMS để điềukhiển thiết bị có thuận lợi là tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh và cơ độngcao

Sau quá trình thực hiện đồ án nhóm đã học được các kiến thức và kỹ năng quantrọng trong việc tiếp cận thiết kế và xây dựng một hệ thống bất kỳ, khả năng thiếtkế - lập trình điều khiển các thiết bị, khả năng xử lý tín hiệu và kết nối các thiết bịcho hệ thống giúp hỗ chợ rất nhiều cho quá trình hoạt động trong các lĩnh vựcchuyên ngành

Ngoài ra, sản phẩm của đề tài này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều đốitượng khác nhau trong dân dụng cũng như trong công nghiệp

Một số ứng dụng điều hành của GSM trong công nghiệp nông nghiệp

- Giám sát nhiệt độ máy sấy ( bất kỳ ) như sấy gỗ mây tre đan

- Ứng dụng công nghiệp GSM vào quản lý vận hành giao thông

- Điều khiển kích nổ bom, mìn từ xa trong khai thác hầm mỏ ( than, đá )

- Điều khiển và giám sát thiết bị điện trong nhà như đã nêu ở luận văn trên

- Thay đổi thông tin bảng quảng báo điện tử qua SMS.

- Thiết kế máy theo dõi nhịp tim, huyết áp cho người cao tuổi qua SMS

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GSM VÀ TIN NHẮN SMS 2.1 Tổng quan về hệ thống thông tin qua mạng GSM

GSM (Global system for mobile communication) Là hệ thống tin di động sốtoàn cầu, là công nghệ không dây thuộc thế hệ 2G (second Generation) có cấu trúcmạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao giữ liệu chất lượngcao với các băng tần khác nhau

GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới khảnăng phủ sóng khắp nơi của chuẩn GSM cho phép người sử dụng có thế sử dụngĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó

về cả tín hiệu và tốc độ, chất lượng cuộc gọi GSM là một chuẩn mới, hiện tại nóđược phát triển bởi 3rd generation partnership project (3GPP) Đứng về phía quanđiểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất lượng cuộc gọi tốt hơn, giá thànhthấp và dịnh vụ SMS thuận lợi đối với nhà điều hành mạng là khả năng triển khaithiết bị từ nhiều nguồn cung ứng

GSM là một hệ thống có cấu trúc mở nên không hoàn toàn phụ thuộc vào phầncứng, người dùng có thể mua thiết bị từ nhiều hãng khác nhau

Do hầu như có mặt khắp nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch vụ thựchiện việc ký kết roaming (chuyên vùng), nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàngsử 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 chấtlượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn đó là tinnhắn SMS Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệGSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các thiết bịkhác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau

Công nghệ GSM cũng phát triển thêm các tính năng truyền dữ liệu như GPRSvà sau này truyền với tốc độ cao hơn sử dụng EDGE…

2.1.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin qua mạng GSM

Cho phép gửi và nhận mẫu tin nhắn văn bản bằng ký tự dài đến 160 kí tự chophép chuyển giao và nhận dữ liệu, Fax giữa các mạng GSM với tốc độ lên đến9600bps

Tính phủ sóng cao công nghệ GSM không chỉ cho phép chuyển giao trong toànmạng mà còn chuyển giao giữa mạng GSM trên toàn cầu mà không có một sự thayđổi, điều hành nào Đây là một tính năng nổi bật của công nghệ GSM

Cấu trúc mạng GSM tổng quát

- 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)

2.1.2 Đặc điểm công nghệ GSM

Trạm di động MS (mobile Station) bao gồm thiết bị di động ME (mobileEquipment) và một khối nhỏ gọn là modun nhận dạng thuê bao SIM (SubscriberIdentity module) Đó là một khối điều khiển tách riêng, chẳng hạn là một IC thôngminh, SIM dùng với thiết bị di động ME (Mobile Equipment) hợp thành trạm diđộng MS.SIM (Subscriber Identity module) chính là bộ phận quản lý của thuê bao,

vì thế người sử dụng có thể lắp SIM (Subscriber Identity module) vào bất cứ máyđiện thoại di động GSM nào truy cập vào dịch vụ đăng ký SIM (SubscriberIdentity module) là một microchip nó là thiết bị đươc kiểm tra trên thẻ (ID-1 SIM),hoặc một mảnh nhựa khoảng 1cm hình chữ nhật ( ghép vào thẻ SIM) Mỗi điệnthoại di động được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di động IMEI(International mobile Equipment Identity) Card SIM chứa một số nhận dạng thuêbao di động IMSI (International Subscriber Identity) để hệ thống nhận dạng thuêbao, một mật mã đễ xác thực và các thông tin khác IMEI và IMSI hoàn toàn độclập để đảm bảo tính di động cá nhân SIM đảm nhiệm các chức năng sau

- Lưu ngữ khóa nhận thực thuê bao khi cùng với số nhận dạng trạm di độngquốc tế IMSI nhằm thực hiện các thủ tục nhận thực và mật mã hóa thông tin

- Khai thác và quản lý số nhận dạng cá nhân PIN (Personal Identity Number)để bảo vệ quyền sử dụng của người sử dụng hợp pháp PIN là một số gồm

từ 4 đến 8 chữ số, được nạp bởi nhà khai thác khi đăng ký lần đầu

- Cấu trúc mạng GSM

Hình 2.1: Cấu trúc mạng GSM

Thiết bị di động ME (mobile Equipment) là bộ phận để xử lý các công việcchung như thu phát tín hiệu có 3 loại thiết bị di động ME (mobile Equipment).Trên xe, xách tay, cầm tay ME (mobile Equipment) số nhận dạng là IMEI(International Mobile Equipment Identity) Nhờ kiểm tra IMEI (InternationalMobile Equipment Identity) mà thiết bị di động ME (Mobile Equipment) nếu bịmất cắp sẽ không được phục vụ MS (Mobile Station) có ba chức năng chính.

- Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa mạng di động với mạng qua đường vô tuyến

- Bộ thích ứng đầu cuối trong MS có vai trò cửa nối thông thiết bị đầu cuốivới kết nối di động khi lắp đặt các thiết bị đầu cuối trong môi trường di động

MS có bộ thích ứng đầu cuối tuân theo tiêu chuẩn mạng số liên kết đa dịchvụ ISDN (Integrated Sevrice Digital Network) Còn thiết bị đầu cuối thì cógiao diện với modem

- Đăng ký thuê bao, ở chức năng thứ hai này mỗi thuê bao phải có một thẻ gọilà SIM card, trừ một số trường hợp đặc biệt như gọi khẩn cấp… Thuê baochi có thể truy cập vào hệ thống khi cắm thẻ này vào máy

2.1.3 Trạm di động MS (mobile Station)

NSS gồm các chức năng chuyển mạch chính của mạng GSM cũng như các cơ

sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao Chứcnăng chính của NSS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSMvới nhau và với mạng khác NSS bao gồm các khối chức năng sau:

- Trung tâm chuyển mạch di động MSC (mobile service Switching Center)

- Bộ đăng ký thường trú HLR (home location Register)

- Bộ đăng ký tạm trú VLR (Visitor location Register)

- Bộ ghi nhận dạng thiết bị ElR (Equipment Identity Register)

- Trung tâm nhận thực AUC (Authentication center)

- Hình ảnh cấu trúc NSS (Network Switching Subsystem)

Hình 2.2: Phân hệ chuyể mạch NSS

2.1.4 Hệ thống con trạm gốc BSS (Baase Station Subsytem).

Hệ thống con trạm gốc BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS(Mobile Station) bằng thiết bị BTS (Base transcciver Station) thông qua giao diện

vô tuyến các BSS bao gồm các yếu tố sau đây

- Một hoặc nhiều BTS trạm thu phát gốc

- BSC (Base Station controler) Bộ điều khiển gốc

- TRAU (transcoding and Rate Adapter Unit) Khối kính ứng tốc độ chuyểnđổi mã

2.1.5 Trạm thu phát gốc BTS (Base transcciver Station )

Trạm thu phát gốc BTS bao gồm các thiết bị thu phát Ănten và sử lý tín hiệuđặc thù cho giao diện vô tuyến, có thể coi BTS là các modem vô tuyến phức tạp cóthêm một số chức năng khác Trạm thu phát gốc bao gồm các chức năng

- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến

- Quản lý giao thức cho liên kết giữa số liệu giữa MS (mobile station) và BSC(base station controler)

- Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS

- Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao diện Abis

Hình 2.3: Sơ đồ khối BTS (Base transceiver Station)

2.1.6 Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controler).

Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controler) có nhiệm vụ quản lý tấtcả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa của BTS (BaseTranscciver Station) và MS (Mobile Station) Vai trò chủ yếu của BSC là quản lýcác kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (handover) một BSC quản lý tài nguyên

vô tuyến cho một hoặc nhiều BTS (Base Transcciver Station) Một phía BSC (BaseStation Controler) được nối với BTS (Base Transcciver Station) Còn phái kia nốivới MSC (Mobile Service switching Center) của phân hệ chuyển mạch SS (ServiceSwitching) giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A còn giao diện giữa BTS vàBSC là giao diện Abis

Quản lý mạng vô tuyến chính là quản lý các cell và các kênh logic của chúng.Các số liệu quản lý đều được đưa về BSC để đo đạc và xử lý Chẳng hạn như lưulượng thông tin ở một cell Môi trường vô tuyến, số lượng cuộc gọi bị mất, các lầnchuyển giao thành công và thất bại

Quản lý trạm vô tuyến gốc trước khi đưa và khai thác, BSC lập cấu hình củaBTS số máy thu phát TRX (Tranceiver) tần số cho mỗi trạm nhờ đó mà BSC cósẵn một tập kênh vô tuyến dành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi.

Điều khiển nối thông các cuộc gọi BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giảiphóng các đầu nối với máy di dộng MS Trong quá trình gọi, sự đấu nối được BSCgiám sát Cường độ tín hiệu, chất lượng cuộc gọi được đấu nối được ở máy diđộng và TRX gửi đến BSC Dựa vào đó BSC sẽ quyết định công suất phát tốt nhấtcủa MS và TRX để giảm nhiễu và tăng chất lượng cuộc gọi đấu nối BSC cũngđiều khiển quá trình chuyển giao nhờ các kết quả đo kiểm trên để quyết địnhchuyển giao MS sang ô (cell) khác, nhằm đạt được chất lượng cuộc gọi cao hơn.Trong trường hợp chuyển giao sang ô (cell) của một BSC khác thì nó phải nhờ sựtrợ giúp của MSC, bên cạnh đó, BSC cũng có thể điều khiển chuyển giao giữa cáckênh trong một ô (cell) hoặc từ ô (cell) này sang kênh của (cell khác trong trườnghợp (cell) bị nghẽn nhiều

Quản lý mạng truyền dẫn BSC có chức năng quản lý cấu hình các đườngchuyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lượng thông tin Trong trường hợp

có sự cố một tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều khiển tới một tuyến dự phòng

Hình 2.4: Sơ đồ khối của BSC (Base station controler)

2.1.7 Khối kích ứng tốc độ chuyển đổi mã TRAU

Khối kích ứng và chuyển đổi mã thực hiện và đổi mã thông tin từ các kênh

vô tuyến (16kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn (64 kb/s) trướckhi chuyển đến tổng đài TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mãtính đặc thù cho riêng GSM được tiến hành Tại đây cũng thực hiện kích ứng tốc

độ trong trường hợp truyền số liệu TRAU là bộ phận của BTS nhưng cũng có thểđược đặt cách xa BTS và còn có thể đặt trong BSC hoặc tại MSC để giảm chi phíchuyền dẫn, thường TRAU được đặt ở MSC Lưu ý TRAU không được sử dụngcho các kết nối dữ liệu

2.1.8 Các thành phần công nghệ GSM

Hình 2.5: thành phần mạng GSM

- AUC (): Trung tâm nhận thức

- ULR (): Bộ ghi dịch vụ tạm trú

- HLR (): Bộ ghi dịch vụ thường chú

- 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

- CSPMN (): 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

2.1.9 Sự phát triển của công nghệ GSM ở việt nam.

Công nghệ GSM dẫn phát triển ở việt nam từ năm 1993 Hiện nay có đến hơn85% người dùng đang là khách hàng của những nhà cung cấp dịch vụ theo côngnghệ GSM

Cho tới thời điểm này, thị trường thông tin di động ở việt nam đã có khoảng149.5 triệu thuê bao đã được đăng ký trong đó di động chiếm 93,3% Khi mà banhà mạng ở việt nam là vinaphone, mobifone, viettel đều tăng trưởng rất nhanh vớisố lượng thuê bao mỗi ngày phát triển được lên hàng nghìn thuê bao

2.2 Tổng quan về tin nhắn SMS:

SMS là từ viết tắt của “ Short Message Service” Đó là một công nghệ chophép gọi và nhận các tin nhắn giữa các điện thoại với nhau SMS xuất hiện đầutiên ở châu âu vào năm 1993 ở thời điểm đó, nó bao gồm các chuẩn về GSM.Một thời gian sau đó nó phát triển sang công nghệ wireless như CDMA vàTDMA Các chuẩn GSM và SMS có nguồn gốc phát triển từ ETSI ETSI là chữviết tắt của “European Telecommunications Standards Institute” Ngày nay thì3GPP (Third Generation Ptaership Project) đang giữ vai trò kiểm soát về sự pháttriển và duy trì các chuẩn GSM và SMS Tin nhắn SMS dạng text hỗ trợ nhiềungôn ngữ khác nhau Nó có thể hoạt động tốt với nhiều ngôn ngữ mà có hỗ trợ

mã Unicode, bao gồm cả Arabic Nhật Bản và Hàn Quốc Bên cạnh tin nhắn dạngtext thì tin nhắn SMS còn có thể mang các số liệu dạng Binary Nó còn cho phépgửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác Tới một điện thoại khác.Một trong những ưu điểm nổi trội của SMS đó là nó được hỗ trợ bởi các điệnthoại có sử dụng GSM hoàn toàn Hầu hết tất cả các tiện ích cộng thêm gồm cảdịch vụ gửi tin nhắn giá rẻ được cung cấp, sử dụng thông qua sóng mạng Wire-

less Không giống như SMS, các công nghệ mobile như WAP và mobile Java thìkhông được hỗ trợ trên nhiều modem điện thoại.

Ngày nay, hầu hết mọi người đều có điện thoại di động của riêng mình vàmang nó theo người hầu như cả ngày Với một điện thoại di động , bạn có thể gửivà đọc các tin nhắn SMS bất cứ lúc nào bạn muốn, sẽ không gặp khó khăn gì kh ibạn đang ở trong văn phòng hay trên xe bus hay ở nhà

Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện thoại mà tắt nguồn

Nếu như không chắc cho một cuộc gọi nào đó thì bạn có thể gửi một tin nhắnSMS đến bạn của bạn thậm chí khi người đó tắt nguồn máy điện thoại trong lúcbạn gửi tin nhắn đó Hệ thống SMS của mạng điện thoại sẽ lưu trữ tin nhắn đó rồisau đó gửi nó tới người bạn đó khi điện thoại của người bạn này mở nguồn

Các tin nhắn SMS ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc vớingười khác

Tin nhắn SMS là một công nghệ rất thành công và trưởng thành Tất cả cácđiện thoại di động ngày nay đều có hỗ trợ nó Bạn không chỉ có thể trao đổi cáctin nhắn SMS đối với người sử dụng mobile ở cùng một nhà cung cấp dịch vụmạng sóng mang Wireless, mà đồng thời bạn cũng có thể trao đổi nó với người sửdụng 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.Nói như vậy là do:

Thứ nhất, tin nhắn SMS được hỗ trợ 100% bởi các điện thoại có sử dụng côngnghệ GSM Xây dựng các ứng dụng Wireless trên nền công nghệ SMS có thểphát huy tối đa những ứng dụng có thể dành cho người sử dụng

Thứ hai, các tin nhắn SMS còn tương thích với việc mang các dữ liệu binary bên cạnh gửi các text Nó có thể được sử để gửi nhạc chuông, hình ảnh,

Thứ ba, tin nhắn SMS hỗ trợ việc chi trả các dịch vụ trực tuyến

2.2.1 Cấu trúc một tin nhắn SMS.

Nội dung của một tin nhắn SMS khi được gửi đi chia làm sáu phần như sau

- Instructions to air interface: Chỉ thị dữ liệu kết nối với air interface (giaodiện không khí)

- Instructions to SMSC: Chỉ thị dữ liệu kết nối với trung tâm tin nhắn SMSC

- (short message service centre)

- Instructions to handset: Chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay.

- Instructions to SIM (optional): Chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM scriber Identity Modules)

(Sub Message body: Nội dung tin nhắn SMS

Hì

nh

2.6: cấu trúc một tin nhắn SMS

2.2.2 Tin nhắn SMS chuỗi Tin nhắn SMS dài.

Một trong những trở ngại của công nghệ SMS là tin nhắn SMS chỉ có thểmang một lượng giới hạn các dữ liệu Để khắc phục trở ngại này, một mở rộngcủa nó gọi là SMS chuỗi (tay SMS dài) đã ra đời Một tin nhắn SMS dạng text dài

có thể chứa nhiều hơn 160 kí tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh Cơ cấu hoạtđộng cơ bản SMS chuỗi làm việc như sau: Điện thoại di động của người gửi sẽchia tin nhắn dài ra thành nhiều phần nhỏ và sau đó gửi các phần nhỏ này như mộttin nhắn SMS đơn Khi các tin nhắn SMS này đã được gửi tới đích hoàn toàn thì

nó sẽ được kết hợp lại với nhau trên máy di động tới người nhận

Khó khăn của SMS chuỗi là nó ít được hỗ trợ nhiều so với SMS ở các thiết bị cósử dụng sóng wireless

2.2.3 SMS centre SMSC.

Một SMS Center (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt độngliên quan tới SMS của một mạng wireless Khi một tin nhắn SMS được gửi đi từmột 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 tinnhắn SMS có thể phải đi qua nhiều hơn một thực thể mạng (netwok) (chẳng hạnnhư SMSC và SMS gateway) trước khi đi tới đích thực sự của nó Nhiệm vụ duynhất của một SMSC là luân chuyển các tin nhắn SMS và điều chỉnh quá trình nàycho đúng với chu trình của nó Nếu như máy điện thoại của người nhận không ởtrạng thái nhận (tắt nguồn) trong lúc gửi thì SMSC sẽ lưu trữ tin nhắn này Và khimáy điện thoại của người nhận mở nguồn thì nó sẽ gửi tin nhắn này tới ngườinhận Thường thì một SMSC sẽ hoạt động một cách chuyên dụng để chuyển lưuthông SMS của một mạng wireless Hệ thống vận hành mạng luôn luôn quản lýSMSC của riêng nó và vị trí của chúng bên trong hệ thống mạng wireless Tuynhiên hệ thống vận hành mạng sẽ sử dụng một SMSC thứ ba có vị trí bên ngoàicủa hệ thống mạng wireless Bạn phải biết địa chỉ SMSC của hệ thống vận hànhmạng wireless để sử dụng, tinh chỉnh chức năng tín nhắn SMS trên điện thoại của

bạn Điển hình một địa chỉ SMSC là một số điện thoại thông thường ở hình thức,

khuôn mẫu quốc tế Một điện thoại nên có thực đơn chọn lựa để cấu hình địa chỉSMSC Điều này có nghĩa là bạn không cần phải làm bất cứ thay đổi nào cả

CHƯƠNG III TỔNG QUAN VỀ MODUN SIM900A VÀ LỆNH AT

3.1 Giới thiệu modun SIM900A

Hình 3.1: modun SIM900AModun SIM900A là modun GSM/GPRS và GPS của hãng SIMCOM Có thểhoạt động với các tần số sau GSM 850MHz, 900 MHz, DCS 1800MHz và PCS1900MHz và cũng hỗ trợ kỹ thuật GPS định vị vị trí bằng vệ tinh

Với kích thước nhỏ 55mm X 34mm X 3.0 mm, modun này có thể sử dụngcho các ứng dụng như Smart phone, PDA phone, thiết bị định vị GPS cầm tayhay điện thoại

Chúng ta có thể giao tiếp với modun thông qua chuẩn đế 60 chân dành riêngcho modun SIM900A Thông qua đế chuẩn 60 chân này, chúng ta có thể sử dụngmodun với các mục đích

- Bàn phím, bằng nút nhấn hay SPILCD

- Một Port giao tiếp nối tiếp dành cho GSM và hai Port nối tiếp dành choGPS, giúp cho việc thiết kế và phát triển ứng dụng một cách dễ dàng hơn thôngqua việc giao tiếp bằng tập lệnh AT

- Bộ sạc cho pin

- Các ngõ vào ra dành cho chức năng nghe, gọi và sử lý âm thanh

- Các ngõ vào của bọ chuyển đổi AD

Để sử dụng một modun SIM900A, cần phải có các thiết bị đi kèm

Hình 3.2: thiết bị đi kèm modun SIM900A mạch vi điều khiển Atmega16Nguồn cấp B Ănten GSMC Ănten GPS.

Cáp kết nối Ănten với modun

Cáp giao tiếp nối tiếp

3.1.1 Tin nhắn SMS chuỗi Tin nhắn SMS dài.

1 Nguồn cung cấp khoảng 9-12V

2 Băng tần SIM900A SIM548C: GSM 850MHz, 900 MHz, DCS 1800MHz vàPCS 1900MHz

3 Có hỗ trợ kỹ thuật GPS định vị vị trí bằng vệ tinh

4 Công suất tiêu thụ ít

5 Kết nối GPRS

6 Giới hạn nhiệt độ

- Bình thường:-30 o C tới +80 o C.

- Nhiệt độ hoạt động hạn chế: -40°C tói -30°C và +80°C tói +85°C

- Nhiệt độ bảo quản: -45 o C tói +90 o C

7 SMS

- MT, MO, Text and PDU mode

- Bộ nhớ SMS sim, card

8 Sim card nguồn cấp cho sim card 1.8-3V

9 Ănten ngoài kết nối thông qua Ănten ngoài 500km

10 Giao tiếp nối tiếp và sự ghép nối

- Gửi lệnh AT tới modun điều khiển

- Cổng hiệu chỉnh lỗ hai cổng nối tiếp TXD & RXD

11 lập trình thông qua lệnh AT

3.1.2 Sơ đồ chân modun SIM900A.

Hình

3.1.3 Đặc tính về một số chân quan trọng modun SIM900A

4 Chân VBAT: đặc tính Vmax= 4.5V, Vmin=3.4V,Vnorm=4.0V

5 Chân CHG_IN : đặc tính Vmax=5.25V, Vmin=1.1 *VBAT,Vnorm=5.1V

6 Chân PWRKEY.VILmax=0,3VBT.VIHmin=0,7VBAYV,Vimax=VBAT

VIH-10 Chân VSIM: đặc tính điện 1 8V hoặc 3V.

11Chân SIM_DATA,SIM_NHỊP,SIM_RESET: đặc tính điện V0Lmin=GND.V0Lmax=0.2V V0Hmin=VSIM-0.2V, V0Hmax=VSIM

12 Chân SIMDATA,SIM_PRESENCE, đặc tính điện VILmin=0V, VILmax=0.3VSIM, VIHmin=0 7 VSIM, VIHmax=VSIM+0.3V

13 Chân DTR: đặc tính điện VILmin=0V, VILmax=0.9V, VIHmin=2.0V, max=3.2V

VIH-3.2 Giao tiếp UART và modun SIM900A

Giao diện cổng truyền thông nối tiếp (Serial Port communication) củamodun SIM900A có 7 đường tín hiệu (2 đường tín hiệu là TXD, RXD và 2đường trạng thái /RTS ;/CTS, 3 đường truyền điều khiển /DTR,/DCD và /RING).Với chuẩn giao tiếp này có thể sử dụng cho CSD FAX, dịch vụ GPRS và gửi lệnhAT

Hình

Tốc độ baud của giao tiếp nối tiếp: 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 1920, 38400,

57600, 115200 (default) bps

Modun có thể tự động lựa chọn tốc độ baud để giao tiếp 1200, 2400, 4800,

9600,

Hình 3.5: kết nối TXD & RXD

3.3 Khảo sát tập lệnh AT của modun SIM900A.

Sử dụng tập lệnh AT dành cho GSM của modun SIM900A trong các thao tácdùng cho dịch vụ SMS (Short Message Service) và cuộc gọi, bao gồm:

- <LF>:Line Feed (0x0A)

- MT: (Mobile Terminal) thiết bị đầu cuối (trong trường hợp này là modem)

TE (Terminal Equipment) thiết bị đầu cuối (hệ vi điều khiển)

(1) AT+CFUN=0<CR Tắt tất mọi chức năng liên quan đến truyền nhận sóng

RF và các chức năng liên quan đến SIM MT (modun SIM) không được kết nốivới mạng

(2) <CR><LF>0K<CR><LF> Chuỗi thông báo kết quả thực thi tỉ lệ thànhcông, thông thường là sau 3 giây kể từ lúc nhận lệnh AT+CFUN=0

(3) Chuyển trạng thái chân DTR là mức 0 sang mức 1 Đưa modun về chế độ nghỉ(sleep mode)

3.3.1 Chuyển từ chế độ nghỉ sang chế độ hoạt động bình thường.

Hình 3.6: đưa modun về trạng thái hoạt động(1)Đưa chân DRT chuyển từ mức 1 xuống mức 0 modun thoát khỏi chế độ sleep(2)AT+CFUN=1<CR> Đưa modun trà về chế độ hoạt động bình thường

(3)MT trả về chuỗi <CR><LF>OK<CR><LF>.

Modun gửi tiếp chuỗi thông báo <CR><LF>Call Ready<CR><LF> Thờigian kể từ lúc nhận lệnh AT+CFUN=1<CR> đến lúc modun gửi về thông báotrên khoảng 10 giây

3.3.2 Khởi tạo cấu hình mặc định cho modun SIM900A.

Hình 3.7: Khởi tạo cấu hình mặc định cho modun SIM900A

(1) ATZ<CR> Reset modun, kiểm tra modun đã hoạt động bình thường chưa.Gửi nhiều lần cho chắc chắn cho đến khi nhận được chuỗi:

Chuỗi trả về có chứa thông tin về số điện thoại gọi đến Thông tin này cho

phép xác định việc có nên nhận cuộc gọi hay từ chối cuộc gọi

Kết thúc các thao tác khởi tạo cho quá trình nhận cuộc gọi Các bước khởi tạotiếp theo liên quan đến các thao tác truyền nhận tin nhắn

(3) AT&W<CR> Lưu cấu hình cài đặt được thiết lập tới các lệnh ATE0 vàAT+CLIP vào bộ nhớ

(4)Thiết lập quá trình truyền nhận tin nhắn được thực hiện ở chế độ text (mặcđịnh là ở chế độ PDU) Chuỗi trả về sẽ có dạng

(6) AT+CSAS<CR> Lưu cấu hình cài đặt được thiết lập tới các lệnh AT+CMGFvà AT+CNMI

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

3.3.3 Gửi tin nhắn.

Hình 3.8: gửi tin nhắnGửi tin nhắn đến thuê bao bằng cách sử dụng lệnh AT+CMGS= “số điện thoại”.(1) Nếu lệnh 1 được thực hiện thành công, chuỗi sẽ trả về có dạng <CR><LF>>(kí tự“>” và 1 khoảng trang)

(2) 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 và trả về chuỗi <CR><LF>OK<CR><LF>

(3) Chuỗi trả về thông báo kết quả quá trình gửi tin nhắn, chuỗi trả về có địnhdạng 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 nhắnđược gửi đi, giá trị của số tham chiếu này sẽ tăng lên một đơn vị, số thamchiếu này có giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 255 Thời gian gửi một tin

nhắn vào khoảng 3-4 giây.

Nếu tình trạng sóng không cho phép thực hiện việc gửi tin nhắn (do sử dụngcác lệnh AT+CFUN=0 hoặc AT+CFUN=4), hoặc số tin nhắn trong hàng đợiphía tổng đài vượt qua giới hạn cho phép, hoặc bộ nhớ chứa tin nhắn của MTnhận được tin nhắn bị tràn, MT sẽ gửi thông báo lỗi có định dạng như sau

<CR><LF>+CMS ERROR: 193<CR><lf> <CR><>+CMS ERROR:515<CR><LF>

3.3.4 Bộ đọc tin nhắn.

Hình 3.9: 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 2ngăn 1 và 2 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

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

(2B) Nếu ngăn 1 có chứa tin nhắn, nội dung tin nhắn sẽ được gửi trả về TE vớiđịnh dạng như sau

3.3.5 Các lệnh thiết lập và cài dặt cho tin nhắn.

AT+CMGF Định dạng văn bản tin nhắn

AT+CMGL Danh xách tin nhắn đã lưu

AT+CMGR Lệnh đọc tin nhắn

AT+CMGS Lệnh gửi tin nhắn

AT+CMGW Lưu tin nhắn vào bộ nhớ

AT+CMSS Gửi tin nhắn đã lưu

AT+CNMI MT gửi thông báo khi có tin nhắn mới

AT+CPMS Các tin nhắn riêng biệt được lưu

AT+CRES Cài đặt lại tin nhắn

AT+CSAS Lưu các cài đặt cho tin nhắn

AT+CSCA Địa chỉ dịch vụ tin nhắn

AT+CSMP Cài đặt định dạng trữ của tin nhắn

AT+CSMS Lựa chọn tin nhắn dịch vụ

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

4.1 Yêu cầu phần cứng.

- GSM SIM900A được thiết kế nhỏ gọn, đảm bảo an toàn về cơ và điện

- Kết nối nguồn, đầu vào, đầu ra thuận tiện dễ dàng

- Có 8 đầu ra rơle nhằm đảm bảo đóng ngắt chính xác với thời gian đáp ứng

phù hợp.

Có 3 nguồn cung cấp: Nguồn cho modun SIM900A ổn định 9-12VDC,

nguồn khối xử lý 24VDC và nguồn khối cảm biến 5VDC

4.2 Phương án thiết kế.

Dùng những chiếc điện thoại di động như X1, 1280… kết hợp với vi điềukhiển Atmega16 thông qua lệnh AT của từng dòng máy, Với phương án này tathực hiện viết chương trình phức tạp vì lệnh của từng dòng máy khác nhau

Dùng GSM modun SIMSIM900A giao tiếp với vi điều khiển Atmega16 vớimodun SIM900A có nhiều tính năng như: điều khiển thiết bị bằng tin nhắn SMS,định vị GSP, GPRS Với nhiều tính năng như vậy chúng ta có thể kết hợp tạo ranhững sản phẩm nhiều chức năng Nhóm chọn phương án 2 để thực hiện đề tài vìhướng phát triển nghiên cứu mở rộng đề tài trong tương lai sẽ ưu việt hơn

4.3 Thiết kế phần cứng.

4.3.1 Khối xử lý

Hình 4.1: khối xử lý vi điều khiển Atmega16

- Có chức năng kiểm tra, đọc tin nhắn modun SIM900A lưu và xử lý dữ liệu đểđiều khiển thiết bị khối tái công suất

- Sử vi điều khiển Atmega16 để điều khiển và kiểm tra tin nhắn trên modunSIM900A Tùy thuộc vào nội dung tin nhắn mà vi điều khiển sẽ điều khiển đóng

mở các thiết bị ngõ ra tương ứng

- Là khối xử lý trung tâm của mạch đóng vai trò quyết định hoạt động của mạchnhận và xử lý vào ra

- Chọn Atmega16 cho khối xử lý vì tính ưu việt giá thành tương đối thấp nhỏgọn, có bộ nhớ “eeprom 512 byte” Tiện dụng trong quá trình lưu lại trạng thái cácngõ ra khi bị mất điện đột ngột.

- Chọn thạch anh 12MHz làm xung nhịp và 2 tụ lọc 22p để lọc nhiễu cho thạchanh

- Thiết kế mạch Reset cho vi điều khiển Atmega16 bị Reset khi chân số 1 bị kéoxuống mức 0V do đó dựa vào đặc điểm nạp xả của điện trở và tụ điện ta thiết kếmạch tự động Reset khi cấp nguồn rạng RC, thời gian Reset T= R*C, chọn điệntrở R=10k, C=10uF suy ra:

T =10K*10uF=0,1s

- Chọn điện trở kéo lên 4,7k để đảm bảo điện áp ngõ vào khối có 2 mức 0V và5V

- Dòng tiêu thụ của “ATMEGA16 là: I1=9.6mA”

- Công suất tiêu thụ của “ATMEGA16 là:Pi =9.6mA* 5V = 48mW”

Hình 4.2: Atmega16

Khái quát tính năng Atmega16

Hình 4.3: các chân Atmega16Atmega16 có đầy đủ tính năng của họ AVR, về giá thành so với các

loại khác thì giá thành là vừa phải khi nghiên cứu và làm các công việc ứng

dụng tới vi diều khiển Tính năng:

- Bộ nhớ 16K(flash) - 512 byte (EEPROM) - 1 K (SRAM)

- Ðóng vỏ 40 chân, trong đó có 32 chân vào ra dữ liệu chia làm 4 PORT A,B,C,D.Các chân này đều có chế độ pull_up resistors

- Giao tiếp SPI - Giao diện I2C - Có 8 kênh ADC 10 bit

- 1 bộ so sánh analog - 4 kênh PWM

- 2 bộ timer/counter 8 bit, 1 bộ timer/counter1 16 bit

- 1 bộ định thời Watchdog

- 1 bộ truyền nhận UART lập trình đuợc

4.3.2 Khái quát tính năng Atmega16

- Vcc và GND 2 chân cấp nguồn cho vi diều khiển hoạt động.

- Reset dây là chân reset cứng khởi động lại mọi hoạt động của hệ thống

- 2 chân XTAL1, XTAL2 các chân tạo bộ dao động ngoài cho vi điềukhiển, các chân này được nối với thạch anh (hay sử dụng loại 4M), tụ gốm(22p)

- Chân Vref thuờng nối lên 5v(Vcc), nhưng khi sử dụng bộ ADC thì chânnày đuợc sử dụng làm điện thế so sánh, khi đó chân này phải cấp cho nóđiện áp cố định, có thể sử dụng diode zener

- Chân Avcc thuờng được nối lên Vcc nhưng khi sử dụng bộ ADC thì chânnày được nối qua 1 cuộn cảm lên Vcc với mục đích ổn định điện áp cho bộbiến đổi

4.3.3 Khối giao tiếp SMS.

Hình 4.4: khối giao tiếp vi điều khiển

- Có chức năng nhận dữ liệu tin nhắn từ điện thoại di động và thực hiệngiao tiếp với vi điều khiển

- Chọn modun SIM900A vì modun có tính ổn định cao, có thể mở rộngtính năng hơn như kết nối GPS

- Hoạt động dựa vào tập lệnh AT khi nhận chuỗi dữ liệu tin nhắn từ điệnthoại di động xử lý và trả dữ liệu về cho vi điều khiển thực hiện xử lý tiếptheo

- Điện áp hoạt động của modun SIM900A là 9-12V, dòng hoạt động củamodun có thể lên đến 1A khi nhận tin nhắn

4.3.4 Khối giao tiếp SMS