Điều khiển và giám sát thiết bị từ xa bằng tin nhắn SMS

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, điện tử đã được ứng dụng ở rất nhiều lĩnh vực trong thực tế để phục vụ nhu cầu, chăm sóc sức khỏe, bảo vệ tính mạng và tài sản của con người. Qua tìm hiểu thực tế em đã thấy được rằng gần đây rất nhiều vụ nổ bình gas thương tâm đã xảy ra gây thiệt hại rất lớn về người và của. Mặt khác, nhiều vụ cháy lớn không được cảnh báo và phát hiện kịp thời đã thiêu trụi và phá hủy gần như toàn bộ tài sản và đe dọa đến tính mạng con người. Khi mà cuộc sống hiện đại ngày nay bình gas là nhiên liệu đốt không thể thiếu trong mỗi gia đình, các nguy cơ cháy nổ luôn luôn thường trực, mối đe dọa về một thảm họa có thể xảy đến bất cứ lúc nào. Từ đó, em đã tìm hiểu và thiết kế hệ thống cảnh báo rò rỉ khí gas và báo cháy thông qua mạng điện thoại GSM rất phổ biến hiện nay để giảm thiểu tối đa hậu quả của chúng gây ra cho con người. Nguyên lý hoạt động của hệ thống : khi có rò rỉ khí gas hoặc nhiệt độ cao bất thường, các sensor cảm biến nồng độ khí gas và nhiệt độ sẽ phát hiện, gửi thông số điện áp tương ứng tới vi điều khiển. Vi điều khiển sẽ phân tích tín hiện nhận về, kích hoạt hệ thống phòng ngừa tương ứng và gửi tin nhắn, điện thoại tới người sử dụng.. Hiện nay, do nhu cầu sử dụng các hệ thống, thiết bị tự động của người dân ngày càng tăng. Đồng thời, mạng điện thoại di động phát triển rộng khắp và các thiết bị điện thoại di động ngày càng có mức giá phù hợp với người dân. Đó là những mặt thuận lợi của việc hình thành ý tưởng điều khiển các thiết bị bằng cách sử dụng các tin nhắn SMS. Đây là một hình thức điều khiển thiết bị thuận lợi, tiết kiệm được nhiều thời gian cho việc điều khiển thiết bị, vừa tiết kiệm được chi phí lắp đặt khi sử dụng. Xuất phát từ ý tưởng và tình hình thực tế nêu trên, chúng em quyết định chọn đề tài “ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA BẰNG TIN NHẮN SMS”.

MỤC LỤC

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1

1.1 Giới thiệu: 1

1.2 Sơ đồ khối của hệ thống: 1

1.2.1 Khối điều khiển : 1

1.2.2 Khối cảm biến : 1

1.2.3 Khối hiển thị : 1

Chương 2: TÌM HIỂU VÀ CHỌN LINH KIỆN 3

2.1 Giới thiệu: 3

2.2 Vi điều khiển PIC 16F887: 3

2.2.1 Giới thiệu: 3

2.3 Cảm biến nhiệt độ - LM35: 11

2.3.1 Hình dạng thực tế: 11

2.3.2 Đặc điểm: 11

2.4 Cảm biến khí gas – MQ6: 12

2.4.1 Hình dạng thực tế: 12

2.4.2 Sơ đồ cấu tạo và cách mắc: 12

2.4.3 Các thông số kĩ thuật: 13

2.5 Module Sim: 14

2.5.1 Giới thiệu: 14

2.5.2 Đặc điểm kĩ thuật: 15

2.6 LCD 16x2: 16

2.6.1 Tổng quát: 16

2.6.2 Chức năng các chân: 17

2.7 IC Max232: 18

2.7.1 Giới thiệu: 18

2.7.2 Sơ đồ chân 19

2.7.3 Mạch cơ bản: 19

2.7.4 Các ứng dụng của MAX232 19

2.7.5 Các thông số kĩ thuật của MAX232 20

2.8 Cổng COM DB9 20

2.9 Triac 21

2.10 MOC3020 21

2.11 Kết luận chương 22

Chương 3: THIẾT KẾ MẠCH 23

3.1 Giới thiệu chương: 23

3.3.3 Tính toán thiết kế: 26

3.4 Mạch công suất: 29

3.4.1 Nhiệm vụ: 29

3.4.2 Sơ đồ mạch: 29

3.4.3 Nguyên lý: 30

3.4.4 Tính toán: 30

3.5 Mạch LCD: 31

3.6 Mạch nguồn: 31

3.7 Kết luận chương: 32

Chương 4: THI CÔNG VÀ KIỂM TRA MẠCH 32

4.1 Giới thiệu chương: 33

4.2 Vẽ Layout sử dụng phần mềm Orcad: 33

4.2.1 Khối mạch chính: 33

4.2.2 Khối Module Sim: 34

4.2.3 Khối công suất: 35

4.2.4 Khối hiển thị: 35

4.3 Lắp ráp mạch - kiểm tra hoạt động của mạch: 36

Chương 5: PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN CHO PIC 37

5.1 Chương trình chính: 37

5.2 Lưu đồ thuật toán chương trình nhận và sử lí tin nhắn: 37

5.3 Lưu đồ thuật toán chương trình kiểm tra nhiệt độ: 40

5.4 Lưu đồ thuật toán chương trình kiểm tra khí GAS: 41

5.5 Lưu đồ thuật toán bật hệ thống giám sát khi đi vắng: 42

5.6 Kết luận chương: 42

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 43

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống 1

Hình 2.1 PIC 4

Hình 2.2 Trúc bên trong của PIC 16F887 8

Hình 2.3 Cảm biến nhiệt LM35 11

Hình 2.4 Cảm biến khí Gas MQ6 12

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo và cách mắc MQ6 12

Hình 2.6 Sự phụ thuộc của Rs vào nồng độ khí gas 13

Hình 2.7 Sự phụ thuộc của Rs vào nhiệt độ môi trường 13

Hình 2.8 Hình dạng thực tế module Sim 548C 14

Hình 2.9 Sơ đồ khối chức năng module SIM 548C 15

Hình 2.10 Sơ đồ chân LCD 16x2 17

Hình 2.11 Sơ đồ chân MAX232 19

Hình 2.12 Sơ đồ mạch MAX232 19

Hình 2.13 Sơ đồ chân cổng COM DB9 20

Hình 2.14 Sơ đồ chân BT138 21

Hình 2.15 Sơ đồ chân MOC3020 21

Hình 3.1 Sơ đồ mạch chính 24

Hình 3.2 Sơ đồ tổng thể khối Module Sim 25

Hình 3.3 Sơ đồ mạch nguồn cho Sim 548C 26

Hình 3.4 Sơ đồ chi tiết mạch Sim 548C 27

Hình 3.5 Sơ đồ mạch khối Led hiển thị 28

Hình 3.6 Sơ đồ mạch công suất 29

Hình 3.7 Sơ đồ mạch LCD 16x2 31

Hình 3.8 Sơ đồ mạch nguồn 5VDC 31

Hình 3.9 Sơ đồ mạch nguồn 3.3VDC 32

Hình 4.1 Layout khối mạch chính 33

Hình 4.2 Layout khối Module Sim 548C 34

Hình 4.3 Layout khối công suất 35

Hình 4.4 Layout khối hiển thị 35

Hình 5.1 Chương trình chính 37

Hình 5.2 Lưu đồ thuật toán chương trình ngắt RDA 38

Hình 5.3 Lưu đồ chương trình con kiểm tra 38

Hình 5.4 Lưu đồ thuật toán chương trình gửi tin 39

Hình 5.5 Lưu đồ thuật toán chương trình kiểm tra nhiệt độ 40

Hình 5.6 Lưu đồ thuật toán chương trình kiểm tra Gas 41

Hình 5.7 Lưu đồ thuật toán chương trình bật PIR 42

Phụ lục

Mã nguồn……… 47[1] Datasheet PIC 16f88757

[2] Datasheet Module Sim 548C

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu:

Với yêu cầu của hệ thống, em đi vào xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống gồm có 7khối sẽ được trình bày cụ thể ở các mục sau

1.2 Sơ đồ khối của hệ thống:

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống

1.2.1 Khối điều khiển :

Nhận dữ liệu đầu vào từ các cảm biến, phân tích và xử lý dữ liệu, hiển thị nhiệt

độ và cảnh báo có khí gas lên LCD, ra lệnh cho module sim gửi tin nhắn và gọi điệncho người sử dụng nếu có sự cố xảy ra đồng thời kích hoạt hệ thống phòng ngừa

Gửi tin nhắn và gọi điện tới người sử dụng hệ thống khi có sự cố xảy ra

1.2.5 Khối công suất :

Hệ thống phòng ngừa tức thời khi xảy ra sự cố, được điều khiển on/off bởi viđiều khiển

1.2.6 Nguồn cung cấp :

Cung cấp nguồn cho hệ thống hoạt động, gồm có :

- Nguồn vi điều khiển

- Nguồn cảm biến nhiệt độ

- Nguồn cảm biến khí gas

- Nguồn Module sim

- Nguồn Max 232

1.3 Kết luận chương

Dựa vào sơ đồ khối của hệ thống, em sẽ đi tìm hiểu chọn linh kiện, xây dựngmạch để thực hiện nhiệm vụ của từng khối

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VÀ CHỌN LINH KIỆN 2.1 Giới thiệu:

Qua tìm hiểu thực tế, với tiêu chí về độ chính xác, giá thành, tính thông dụng và

có sẵn của linh kiện, trên cơ sở lý thuyết đã được học em đã quyết định chọn các linhkiện chính sử dụng trong mạch như sau:

- Vi điều khiển - PIC 16F887

PIC16F887 là nhóm PIC trong họ PIC16XX của họ Vi điều khiển 8-bit, tiêu hao

năng lượng thấp, đáp ứng nhanh, chế tạo theo công nghệ CMOS, chống tĩnh điện tuyệtđối

Tất cả các PIC16/17 đều có cấu trúc RISC PIC16CXX các đặc tính nổi bậc, 8mức ngăn xếp Stack, nhiều nguồn ngắt tích hợp bên trong lẫn ngoài Có cấu trúcHavard với các bus dữ liệu và bus thực thi chương trình riêng biệt nhau cho phép độdài 1 lệnh là 14-bit và bus dữ liệu 8-bit cách biệt nhau Tất cả các lệnh đều mất 1 chu

kỳ lệnh ngoại trừ các lệnh rẽ nhánh chương trình mất 2 chu kỳ lệnh Chỉ có 35 lệnh và

1 lượng lớn các thanh ghi cho phép đáp ứng cao trong ứng dụng

Họ PIC16F8X có nhiều tính năng đặc biệt làm giảm thiểu các thiết bị ngoại vi, vìvậy kinh tế cao, có hệ thống nổi bật đáng tin cậy và sự tiêu thụ năng lượng thấp Ở đây

có 4 sự lựa chọn bộ dao dộng và chỉ có 1 chân kết nối bộ dao động RC nên có giảipháp tiết kiệm cao Chế độ SLEEP tiết kiệm nguồn và có thể được đánh thức bởi cácnguồn reset Và còn nhiều phần khác đó được giới thiệu bên trên sẽ được nói rõ ở cácphần kế tiếp

2.2.2 PIC 16F877:

PIC16F877A có 40/44 chân với sự phân chia cấu trúc như sau

 Có 5 port xuất/nhập

 Có 8 kênh chuyển đổi A/D 10-bit

 Có bộ nhớ gấp đôi so với PIC16F873A và PIC16F874A2.2.1Tóm tắt đặc điểm của PIC16F887

Tần số hoạt động DC-20MHz

Bộ nhớ chương trình Flash (14-bit word)

Sơ đồ chân, cấu trúc và chức năng PIC16F887 loại 40 chân PDIP :

Hình 2.1 PIC

Chức năng các chân:

 Chân OSC1/CLKI (13) : ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock bên ngoài.

- OSC1 : ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock bên ngoài Ngõ vàoSchmit trigger khi được cấu tạo ở chế độ RC ; một cách khác của CMOS

- CLKI : ngõ vào nguồn xung bên ngoài Luôn được kết hợp với chức năng OSC1

 Chân OSC2/CLKO (14) : ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock

- OSC2 : Ngõ ra dao động thạch anh Kết nối đến thạch anh hoặc bộ cộng hưởng

- CLKO : ở chế độ RC, ngõ ra của OSC2, bằng tần số của OSC1 và chỉ ra tốc độcủa chu kỳ lệnh

- AN1 : ngõ vào tương tự 1

 Chân RA2/NA2/V REF- /CV REF /C2IN+(4) :

- RA2 : xuất/nhập số

- AN2 : ngõ vào tương tự 2

- VREF -: ngõ vào điện áp chuẩn (thấp) của bộ A/D

- CVREF: điện áp tham chiếu VREFngõ ra bộ so sánh

 Chân RA3/NA3/V REF+ / C1IN+ (5) :

- RA3 : xuất/nhập số

- AN3 : ngõ vào tương tự 3

- VREF+ : ngõ vào điện áp chuẩn (cao) của bộ A/D

 Chân RA4/TOCKI/C1OUT (6) :

- RA4 : xuất/nhập số - mở khi được cấu tạo như ngõ ra

- TOCKI : ngõ vào xung clock bên ngoài cho Timer 0

- C1 OUT : Ngõ ra bộ so sánh 1

 Chân RA5/AN4/ /C2OUT (7) : RA5 : xuất/nhập số.

- AN4 : ngõ vào tương tự 4

- : ngõ vào chọn lựa SPI phụ

- T1 OCO : ngõ vào bộ dao động Timer 1

- T1 CKI : ngõ vào xung clock bên ngoài Timer 1

 Chân RC1/T1 OSI/CCP2 (16) :

- RC1 : xuất/nhập số

- T1 OSI : ngõ vào bộ dao động Timer 1

- CCP2 : ngõ vào Capture 2, ngõ ra compare 2, ngõ ra PWM2

 Chân RC2/P1A/CCP1 (17) :

- RC2 : xuất/nhập số

- CCP1 : ngõ vào Capture 1, ngõ ra compare 1, ngõ ra PWM1

 Chân RC3/SCK/SCL (18):

- RC3 : xuất/nhập số.

- SCK : ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ngõ ra của chế độ SPI

- SCL : ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ ngõ ra của chế độ I2C

 Chân RC4/SDI/SDA (23) :

- RC4 : xuất/nhập số

- SDI : dữ liệu vào SPI

- SDA : xuất/nhập dữ liệu vào I2C

Sơ đồ cấu trúc bên trong của PIC 16F887 :

Hình 2.2 Trúc bên trong của PIC 16F887

Các cổng xuất nhập của PIC16F887:

Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng để tươngtác với thế giới bên ngoài Bên cạnh đó, do vi điều khiển được tích hợp sẵn bên trongcác đặc tính giao tiếp ngoại vi nên bên cạnh chức năng là cổng xuất nhập thôngthường, một số chân xuất nhập còn có thêm các chức năng khác để thể hiện sự tácđộng của các đặc tính ngoại vi nêu trên đối với thế giới bên ngoài

Vi điều khiển PIC16F887 có 5 cổng xuất nhập, bao gồm PORTA, PORTB,PORTC, PORTD và PORTE

PORT A:

PORTA (RPA) bao gồm 6 I/O pin Đây là các chân “hai chiều” (bidirectionalpin), nghĩa là có thể xuất và nhập được Chức năng I/O này được điều khiển bởi thanhghi TRISA (địa chỉ 85h) Muốn xác lập chức năng của một chân trong PORTA làinput, ta “set” bit điều khiển tương ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA và ngượclại, muốn xác lập chức năng của một chân trong PORTA là output, ta “clear” bit điềukhiển tương ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA Thao tác này hoàn toàn tương tựđối với các PORT và các thanh ghi điều khiển tương ứng TRIS (đối với PORTA làTRISA, đối với PORTB là TRISB, đối với PORTC là TRISC, đối với PORTD làTRISD vàđối với PORTE là TRISE) Bên cạnh đó PORTA còn là ngõ ra của bộ ADC,

bộ so sánh, ngõ vào analog ngõ vào xung clock của Timer0 và ngõ vào của bộ giaotiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port)

Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTA bao gồm:

 PORTA (địa chỉ 05h) : chứa giá trị các pin trong PORTA

 TRISA (địa chỉ 85h) : điều khiển xuất nhập

 CMCON (địa chỉ 9Ch) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh

 CVRCON (địa chỉ 9Dh) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp

 ADCON1 (địa chỉ 9Fh) : thanh ghi điều khiển bộ ADC

PORT B:

PORTB (RPB) gồm 8 pin I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng làTRISB Bên cạnh đó một số chân của PORTB còn được sử dụng trong quá trình nạpchương trình cho vi điều khiển với các chế độ nạp khác nhau PORTB còn liên quanđến ngắt ngoại vi và bộ Timer0 PORTB còn được tích hợp chức năng điện trở kéo lênđược điều khiển bởi chương trình Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTB bao gồm:

 PORTB (địa chỉ 06h,106h) : chứa giá trị các pin trong PORTB

 OPTION_REG (địa chỉ 81h,181h) : điều khiển ngắt ngoại vi và bộ Timer0

PORT C:

PORTC (RPC) gồm 8 pin I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng làTRISC Bên cạnh đó PORTC còn chứa các chân chức năng của bộ so sánh, bộ Timer1,

bộ PWM và các chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART

Các thanh ghi điều khiển liên quan đến PORTC:

 PORTC (địa chỉ 07h) : chứa giá trị các pin trong PORTC

 TRISC (địa chỉ 87h) : điều khiển xuất nhập

PORT D:

PORTD (RPD) gồm 8 chân I/O, thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng làTRISD PORTD còn là cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao tiếp PSP (Parallel SlavePort)

Các thanh ghi liên quan đến PORTD bao gồm:

 Thanh ghi PORTD : chứa giá trị các pin trong PORTD

 Thanh ghi TRISD : điều khiển xuất nhập

PORT E:

PORTE (RPE) gồm 3 chân I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng làTRISE Các chân của PORTE có ngõ vào analog Bên cạnh đó PORTE còn là cácchân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP

Các thanh ghi liên quan đến PORTE bao gồm:

 PORTE : chứa giá trị các chân trong PORTE

 TRISE : điều khiển xuất nhập và xác lập các thông số cho chuẩn giao tiếp PSP

 ADCON1 : thanh ghi điều khiển khối ADC

ADC :

ADC (Analog to Digital Converter) là bộ chuyển đổi tín hiệu giữa haidạng tương tự và số PIC16F887 có 8 ngõ vào analog (RA4:RA0 và RE2:RE0) Hiệuđiện thế chuẩn VREF có thể được lựa chọn là VDD, VSS hay hiệu điện thể chuẩnđược xác lập trên hai chân RA2 và RA3 Kết quả chuyển đổi từ tín tiệu tương tự sangtín hiệu số là 10 bit số tương ứng và được lưu trong hai thanh ghi ADRESH:ADRESL.Các thanh ghi liên quan đến bộ chuyển đổi ADC bao gồm:

 INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép các ngắt (các bit GIE,

 PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngắt AD (bit ADIF)

 PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit điều khiển AD (ADIE)

 ADRESH (địa chỉ 1Eh) và ADRESL (địa chỉ 9Eh): các thanh ghi chứa kết quảchuyển đổi AD

 ADCON0 (địa chỉ 1Fh) và ADCON1 (địa chỉ 9Fh): xác lập các thông số cho bộchuyển đổi AD

 PORTA (địa chỉ 05h) và TRISA (địa chỉ 85h): liên quan đến các ngõ vào analog

Cảm biến LM35 là cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đẩu

ra của nó tỉ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang nhiệt độ Celcius

2.3.2 Đặc điểm:

 Điện áp đầu vào từ 4v-30v

 Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/1oC

 Khoảng nhiệt độ hoạt động từ -55oC đến 150oC

 Trở kháng đầu ra thấp : 0.1Ω cho 1mA tải

 Độ chính xác cao : ở 25oC là 0.5oC

Một số mức điện áp ra tương ứng với nhiệt độ:

 Nhiệt độ -55oC điện áp đầu ra là -550mV

 Nhiệt độ 25oC điện áp đầu ra là 250mV

 Nhiệt độ 150oC điện áp đầu ra là 1500mV

2.4.2 Sơ đồ cấu tạo và cách mắc:

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo và cách mắc MQ6

Điện áp lấy ra trên chân A (hoặc B) của cảm biến giống như điện áp lấy ra ở cầuphân áp Điện trở Rs của cảm biến thay đổi làm cho giá trị điện áp trên đầu ra này thay

đổi, tùy thuộc vào nồng độ khí gas trong không khí ở nơi đặt cảm biến mà ta có cácgiá trị Vout khác nhau.

Điện trở RLđược chọn nằm trong khoảng từ 10K đến 20K

2.4.3 Các thông số kĩ thuật:

Biểu đồ chỉ sự phụ thuộc của Rs vào nồng độ khí gas và nhiệt độ môi trường :

Hình 2.6 Sự phụ thuộc của Rs vào nồng độ khí gas

Hình 2.7 Sự phụ thuộc của Rs vào nhiệt độ môi trường

R0: điện trở cảm biến ở 20ºC, 1000ppm, 65%RH

Tầm đo nồng độ gas: 300ppm – 10000ppm (ppm: part per milion)

RH= 33 Ω ± 5% giá trị đo được là RH = 30 Ω

PH ≤ 900mW

RS=RAB= 10KΩ - 60KΩ (1000ppm LPG )

Rs(in air)/Rs(1000ppm C3H8 )≥5

Theo mạch, đo được RS=15 KΩ (in air)

Theo đồ thị ta thấy: điện trở của cảm biến trong không khí ở điều kiện bìnhthường gấp 10 lần ở 1000ppm suy ra điện trở ở RS ở 1000ppm khoảng 1,5KΩ

Hình 2.9 Sơ đồ khối chức năng module SIM 548C

2.5.2 Đặc điểm kĩ thuật:

 Các đặc điểm kĩ thuật về GSM/GPRS

- Tính năng chung:

+ Hoạt động trên 4 băng tần 850/900/1800/1900 MHz

+ Tốc độ tối đa dữ liệu GPRS ở lớp 10

+ Trạm mobile GPRS lớp B

+ Điều khiển qua tập lệnh AT

+ Dãy điện áp hoạt động từ 3.4- 4.5V

+ Công suất tiêu thụ thấp

- Chức năng cho SMS thông qua mạng GSM/GPRS

+ Kết nối điểm nối điểm giữa MO và MT

+ Chức năng nhận tin nhắn quảng bá

+ Hỗ trợ chế độ TEXT hoặc PDU

- Chức năng cho truyền tải dữ liệu GPRS

+ GPRS lớp 8/10: tốc độ download cực đại 85.6kbps

+ Hỗ trợ PBCCH

+ Lược đồ mã hóa CS 1,2,3,4

+ Tích hợp ngăn TCP/IP

- Đặc điểm giao tiếp

+ Chuẩn giao tiếp 60 chân dạng DIP

+ Giao tiếp SIM ngoài có điện áp 3V hoặc 1.8V

+ Hỗ trợ 2 kênh audio analog

+ Điều khiển nối tiếp qua tập lệnh AT

+ Hỗ trợ sẵn pad hàn đế sim ngay trên thân module

+ Hỗ trợ giao tiếp LCD và RTC

+ Tích hợp sẵn 2 cổng giao tiếp nối tiếp cho các phần GSM/GPRS và GPS

 Các đặc điểm kĩ thuật của GPS

+ 20 kênh thu, dãy tần số hoạt động L1 1575.42 MHZ, mã hóa C/A, tốc độ chip1,023MHZ

+ Tốc độ thu hỗ trợ các chế độ khởi động nóng, khởi động nguội và lạnh

dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tàinguyên hệ thống và giá thành rẻ …

Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bêntrong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết Các chân này được đánh số thứ tự

1 Vss Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với GND

của mạch điều khiển

2 VDD Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với

VCC=5V của mạch điều khiển

3 VEE Điều chỉnh độ tương phản của LCD

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic

“0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD

ở chế độ đọc

6 E Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus

DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chânE

+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp nhận)thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-lowtransition) của tín hiệu chân E

Chân Ký hiệu Mô tả

+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi pháthiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ởbus đến khi nào chân E xuống mức thấp

7 - 14 DB0

-DB7

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có

2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB

MAX 232 là 1 mạch tích hợp chuyển đổi tín hiệu từ Port nối tiếp chuẩn RS 232

sang tín hiệu thích hợp để sử dụng trong các mạch số logic chuẩn tương thích TTL

RS232 Line Type & Logic Level RS232 Voltage TTL Voltage to/from

MAX232Data Transmission (Rx/Tx) Logic

Hình 2.11 Sơ đồ chân MAX232

2.7.3 Mạch cơ bản:

Hình 2.12 Sơ đồ mạch MAX232

2.7.4 Các ứng dụng của MAX232:

 Modem công suất thấp

 Hệ thống ắc qui- năng lượng RS 232

 Mạng đa điểm RS 232

2.7.5 Các thông số kĩ thuật của MAX232:

 Nguồn cung cấp: +5V.

 Đặc trưng: tốc độ chuyển đổi cao hơn, đỉnh nhỏ

 Giá trị thông thường của tụ là: 1µF

 Data rate : 200kbps

2.8 Cổng COM DB9:

DB9 có 9 chân

Ký hiệu chân :

Hình 2.13 Sơ đồ chân cổng COM DB9

Chức năng của các chân như sau :

 Chân 1 : Data Carrier Detect (DCD) : Phát tín hiệu mang dữ liệu

 Chân 2: Receive Data (RxD) : Nhận dữ liệu

 Chân 3 : Transmit Data (TxD) : Truyền dữ liệu

 Chân 4 : Data Termial Ready (DTR) : Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng được kích hoạtbởi bộ phận khi muốn truyền dữ liệu

 Chân 5 : Singal Ground ( SG) : Mass của tín hiệu

 Chân 6 : Data Set Ready (DSR) : Dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ truyềnkhi nó sẵn sàng nhận dữ liệu

 Chân 7 : Request to Send : yêu cầu gửi,bô truyền đặt đường này lên mức hoạtđộng khi sẵn sàng truyền dữ liệu

 Chân 8 : Clear To Send (CTS) : Xóa để gửi ,bô nhận đặt đường này lên mức kíchhoạt động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín hiệu

 Chân 9 : Ring Indicate (RI) : Báo chuông cho biết là bộ nhận đang nhận tín hiệurung chuông

2.9 Triac:

Hình 2.14 Sơ đồ chân BT138

Thường được coi như một SCR lưỡng hướng vì có thể dẫn điện theo hai chiều

Các thông số kỹ thuật của BT138:

 IGT:( dòng cổng kích khởi) cở 10mA đến 100mA

 Dòng đóng ILứng với VD = 12 V; IGT = 0.1 A khoảng từ 10mA- 60mA

 Dòng đi qua Triac cực đại là 12A

 Điện áp cực đại chịu đựng là : 600Vac

2.1 0 MOC3020:

Hình 2.15 Sơ đồ chân MOC3020

Các thông số kỹ thuật của MOC3020:

 Ngõ ra dùng điều khiển 220Vac

 Dòng kích khởi ứng với Vout =3V: từ 15mA đến 30mA

 Dòng giữ: IH là 100µA

2.11 Kết luận chương:

Nội dung chương 2 đã trình bày chi tiết về cấu tạo và đặc tính của các linh kiện

mà em đã lựa chọn trong thiết kế Đây là những linh kiện khá phổ biến trên thị trườngnên có thể dễ dàng mua được

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH 3.1 Giới thiệu chương:

Ở chương này em sẽ đi thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch cho từng khối chức năng.

Dựa theo sơ đồ khối của mạch, cần phải thiết kế sơ đồ các mạch sau:

3.2.3 Sơ đồ mạch:

Hình 3.1 Sơ đồ mạch chính

3.3 Mạch Module Sim 548C:

3.3.1 Nhiệm vụ:

Gửi tin nhắn báo tình trạng khẩn cấp tới người sử dụng qua mạng GSM khi có

sự cố cháy hay rò rỉ khí gas xảy ra dưới sự điều khiển của VĐK PIC 16F887, được nốivới VĐK thông qua giao thức UART

3.3.2 Sơ đồ mạch:

Hình 3.2 Sơ đồ tổng thể khối Module Sim

3.3.3Tính toán thiết kế:

 Thiết kế nguồn:

Do đặc tính của module sim548C là tách biệt hai phần GSM/GPRS và GPS nên

ta cần cung cấp hai nguồn riêng biệt cho hai khối này

Hình 3.3 Sơ đồ mạch nguồn cho Sim 548C

 Phần nguồn cho khối GSM/GPRS được cung cấp thông qua các cặp chânVBAT và GND Theo datasheet của nhà sản xuất, giới hạn điện áp trên các chân nàytrong khoảng từ 3.4- 4.5V, bình thường ta chọn thiết kế ở mức điện áp 4V Lưu ý làphải cấp nguồn đầy đủ cho các chân này thì module mới hoạt động bình thường được

=> Chọn MIC29302 có Vout có thể điều chỉnh được để cung cấp nguồn 4.5V

 Phần nguồn cho khối GPS được cấp qua chân GPS_VCC với mức áp ở chế độhoạt động bình thường là 3.3V, trong dãy giới hạn từ 3-5V của nhà sản xuất => Chọn

IC ổn áp nguồn AMS1117 cung cấp Vout=3.3V