Thiết kế và thi công hệ thống thuyết minh tự động sử dụng RF và GPS

Khi đi thăm quan ở các khu bảo tàng, di tích lịch sử có nhiều khu trưng bày hiện vật, khách thăm quan lĩnh hội các thông tin này từ người hướng dẫn, để nâng cao hiệu quả làm việc ở các khu du lịch này, cần phải tự động hóa trong việc hướng dẫn khách du lịch. Xuất phát từ nhu cầu đó, sinh viên thực hiện đã chọn đề tài ” thiết kế và thi công hệ thống thuyết minh tự động sử dụng RF và GPS’’ ứng dụng trong các khu du lịch.Đề tài này sẽ xây dựng một hệ thống thuyết minh tự động bao gồm thiết bị động và thiết bị cố định.Nội dung đề tài bao gồm có 4 chương :Chương 1 :Tổng quan về hệ thống thuyết minh tự động.Chương 2: Cơ sở lý thuyết.Chương 3: Thiết kế hệ thống.Chương 4: Giải thuật và hoàn thành sản phẩm.Trong quá trình thực hiện đề tài này, phương pháp nguyên cứu chủ yếu là xây dựng lưu đồ thuật toán và lập trình cho thiết bị, từ đó thi công lắp ráp để tạo ra hệ thống thuyết minh tự động để chứng minh tính đúng đắn của phần thiết kế và các lưu đồ thuật toán vừa xây dựng.Đề tài này mang tính ứng dụng thực tế, trong nước chưa từng áp dụng một hệ thống này trong các khu du lịch. Qua đồ án, nhóm sinh viên thực hiện đã xây dựng hệ thống thuyết minh tự động và đã vận hành chạy thử, việc thử nghiệm này đã đạt được những kết quả sau: khi khách thăm quan đến gần khu trưng bày mang theo thiết bị di động, thiết bị này sẽ phát ra file âm thanh thuyết minh về khu trưng bày đó, khi đi ra khỏi khu vực trưng bày, thiết bị sẽ ngừng phát file âm thanh. Hi vọng trong tương lai gần hệ thống này sẽ được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực du lịch, góp phần nâng cao chất lượng của nền du lịch, dịch vụ nước nhà.

L i cam đoan ời cam đoan

Lời cam đoan

Em xin cam đoan nội dung của đồ án này không là bản sao chép của bất kì

đồ án hay công trình nghiên cứu nào đã có từ trước Nếu vi phạm em xin chịu hoàntoàn trách nhiệm

Ngày 02 tháng 06 năm 2014 Sinh viên thực hiện

(ký và ghi rõ họ tên)

Page 1

Danh sách thành viên trong nhóm

- Thi công mạch, lắp ráp mô hình demo

- Lập trình code hàm main cho cả thiết bị cố định và di động

- Code đọc file âm thanh ra loa

- Code mã hóa và giả mã truyền dữ liệu qua RF

Page 2

L i cam đoan ời cam đoan

Lời cam đoan……… 1

Phân công nhiệm vụ……… 2

Doanh mục từ viết tắt……… 6

Lời mở đầu……… 7

Chương 1: Tổng quan……….……8

1.1.Giới thiệu chương……… …… 8

1.2.Thực trạng và tiềm năng của ngành du lịch Việt Nam……… …… 8

1.3.Mô tả đề tài……….…11

1.4.Yêu cầu của đề tài……… 13

1.5.Ý nghĩa của đề tài……… 13

1.6.Khả năng ứng dụng của đề tài……….15

1.7.Tổng kết chương……….17

Chương 2: Cơ sở lý thuyết ……… 18

2.1.Giới thiệu chương……… 18

2.2.Modulle SIM 908………18

2.2.1.Giới thiệu……….18

2.2.2.Đặt điểm kĩ thuật……….19

2.2.3.Ứng dụng……… 20

2.2.4.Hướng dẫn sử dụng……… 20

2.3.Vi điều khiển MSP430F5510……… 21

2.3.1.Giới thiệu……….21

2.3.2.Bộ xử lý trung tâm –CPU……… 22

2.3.3.Chế độ hoạt động……….22

2.3.4.Tổ chức bộ nhớ……… 23

2.3.5.Bộ định thời……… 24

2.3.6.UART……… 27

2.3.7.SPI………27

2.4.Module phát RF………….……….28

Page 3

2.4.1.Khái niệm sóng RF……… 28

2.4.2 Cách tạo sóng RF………28

2.4.3.Module RF thu MX_05V và module RF phát MX_FS_03V……… 29

2.5.Cấu trúc thẻ nhớ MMC/SD……….31

2.5.1.Giới thiệu……….31

2.5.2.Cấu trúc phân vùng dữ liệu trong thẻ nhớ SD card……… 32

2.5.3.Cấu trúc file wav……… 39

2.6.Tổng kết chương……… ……… 40

Chương 3: Thiết kế hệ thống……….41

3.1.Giới thiệu chương……… 41

3.2.Mô hình hệ thống và sơ đồ khối……… 41

3.2.1.Mô hình hệ thống……….41

3.2.2.Sơ đồ khối thiết bị cố định……… 42

3.2.3.Sơ đồ khối thiết bị di động……… 42

3.3.Hoạt động của thiết bị cố định……… 44

3.3.1.Sơ đồ kết nối MSP430F551với module RFphát MX-FS-03V và hoạt động 44

3.3.2.Mã hóa tín hiệu………45

3.4.Hoạt động của thiết bị di động………46

3.4.1.Hoạt động của module sim 908……… 46

3.4.1.1 Cấu hình MSP430F5510 giao tiếp UART với Sim908……… 46

3.4.1.2 Cách truyền nhận chuỗi lệnh AT của vi điều khiển……….49

3.4.1.3 Các lệnh AT sử dụng trong đồ án………49

3.4.2 Hoạt động của module RF thu MX-05V……….50

3.4.2.1 Sơ đồ kết nối với MSP430F5510 và hoạt động……… 50

3.4.2.2 Giải mã tín hiệu………51

3.4.3 Hoạt động của SD card……… 51

3.4.3.1.Cấu hình MSP430F5510 giao tiếp SPI với SD card……….51

3.4.3.2 Giao tiếp giữa MSP430F5510 với SD card……….53

3.4.4 Giao tiếp giữa MSP430F5510 với LCD Nokia 5510……… 54

Page 4

L i cam đoan ời cam đoan

3.5 Quá trình đọc flie âm thanh từ thẻ nhớ ra loa……… 55

3.5.1 Cách truy cập file âm thanh từ thẻ nhớ……… 55

3.5.2 Đọc tín hiệu âm thanh ra loa ……… 56

3.5.3 Tách tín hiệu âm thanh từ chuỗi xung PWM……… 57

3.6 Sơ đồ kết nối module……….59

3.6.1.Sơ đồ kết nối cho thiết bị cố định………59

3.6.2.Sơ đồ kết nối cho thiết bị di động………59

3.7 Tổng kết chương………60

Chương 4: Lưu đồ thuật toán………61

4.1.Giới thiệu chương……… 61

4.2.Lưu đồ thuật toán tổng quát……… 61

4.2.1.Lưu đồ thuật toán cho thiết bị cố định (cảm biến)……… 61

4.2.2.Lưu đồ thuật toán cho thiết bị di động……….62

4.3.Chương trình chính……….63

4.3.1.Chương trình chính của thiết bị cố định……… 63

4.3.2.Chương trình chính của thiết bị di động……… 64

4.4.Tổng kết chương……….65

Kết luận và hướng phát triển ………67

Tài liệu tham khảo……….69

Page 5

GSM Global System for Mobile Communication

GPRS General Packet Radio Service

PDU Protocol Data Unit

UART Universal Asynchronous Receiver – Transmitter

TI Texas Instruments

RISC Reduced Instructions Set Computer

ADC Analog Digital Converter

CPU Central Processing Unit

SPI Serial Peripheral Interface

MOSI Master Out - Slave In

PWM Pulse Width Modulation

MISO Master In - Slave Out

Page 6

L i cam đoan ời cam đoan

Lời mở đầu

Khi đi thăm quan ở các khu bảo tàng, di tích lịch sử có nhiều khu trưng bàyhiện vật, khách thăm quan lĩnh hội các thông tin này từ người hướng dẫn, để nângcao hiệu quả làm việc ở các khu du lịch này, cần phải tự động hóa trong việc hướng

dẫn khách du lịch Xuất phát từ nhu cầu đó, sinh viên thực hiện đã chọn đề tài ” thiết kế và thi công hệ thống thuyết minh tự động sử dụng RF và GPS’’ ứng dụng

trong các khu du lịch

Đề tài này sẽ xây dựng một hệ thống thuyết minh tự động bao gồm thiết bị động vàthiết bị cố định

Nội dung đề tài bao gồm có 4 chương :

Chương 1 :Tổng quan về hệ thống thuyết minh tự động

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Thiết kế hệ thống

Chương 4: Giải thuật và kết quả thực hiện

Trong quá trình thực hiện đề tài này, phương pháp nguyên cứu chủ yếu làxây dựng lưu đồ thuật toán và lập trình cho thiết bị, từ đó thi công lắp ráp để tạo ra

hệ thống thuyết minh tự động để chứng minh tính đúng đắn của phần thiết kế và cáclưu đồ thuật toán vừa xây dựng

Đề tài này mang tính ứng dụng thực tế, trong nước chưa từng áp dụng một hệthống này trong các khu du lịch Qua đồ án, nhóm sinh viên thực hiện đã xây dựng

hệ thống thuyết minh tự động và đã vận hành chạy thử, việc thử nghiệm này đã đạtđược những kết quả sau: khi khách thăm quan đến gần khu trưng bày mang theothiết bị di động, thiết bị này sẽ phát ra file âm thanh thuyết minh về khu trưng bày

đó, khi đi ra khỏi khu vực trưng bày, thiết bị sẽ ngừng phát file âm thanh Hi vọngtrong tương lai gần hệ thống này sẽ được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực du lịch,góp phần nâng cao chất lượng của nền du lịch, dịch vụ nước nhà

Page 7

Chương 1:TỔNG QUAN

1.1.Giới thiệu chương:

Chương này nêu lên thực tế ngành du lịch Việt Nam chưa tương xứng vớitiềm năng hiện có của nó Qua đó cần có những hỗ trợ từ nhiều lĩnh vực khác nhau

để phát triển ngành du lịch hiện nay Việc áp dụng sự tự động hóa vào trong ngành

du lịch là một bước đi chiến lượt góp phần phát triển ngành này Sự ra đời của hệthống thuyết minh tự động sẽ tạo ra nhiều lợi ích mà nó mang lại cho các khu dulịch Chương này sẽ mô tả sơ lược hoạt động của hệ thống thuyết minh tự động.Từ

đó đưa ra hướng ứng dụng của đề tài này

1.2.Thực trạng và tiềm năng của ngành du lịch việt nam:

Những năm qua, thực hiện công cuộc đổi mới toàn diện đất nước, nền kinh tếViệt Nam luôn luôn duy trì mức độ tăng trưởng khá cao, trong đó có đóng góp nổibật của ngành du lịch Xác định du lịch là một trong những ngành kinh tế quantrọng của đất nước, Chính phủ Việt Nam đã tập trung chỉ đạo các cấp, các ngành vàtoàn xã hội phát huy tiềm năng và thế mạnh của đất nước để đẩy mạnh phát triển dulịch Hơn 10 năm trước đây, mức tăng trrưởng du lịch Việt Nam vẫn còn xếp vàohàng cuối cùng trong khu vực, nhưng nay đã vươn lên hàng trung bình trung cácnước ASEAN Năm 1994 Việt Nam mới chỉ đón 1 triệu khách quốc tế, đến năm

2013 số lượng khách quốc tế đến Việt Nam đã tăng lên 3,6 triệu lượt người và năm

2014 con số này đạt gần 4,4 triệu lượt người, tăng gần 20 % so với năm 2013 Đốitượng khách quốc tế đi du lịch Việt Nam ngày càng mở rộng và đa dạng, bao gồmhầu hết các thị trường nguồn lớn trên thế giới từ Đông Bắc Á, ASEAN, châu âu,Bắc Mỹ đến các địa bàn châu lục khác

Trong những năm qua, quan hệ hợp tác của Du lịch Việt Nam với các nướctrên thế giới và các tổ chức khu vực và quốc tế được đẩy mạnh và tăng cường.Ngành Du lịch Việt Nam đã ký 39 văn bản hợp tác với các nước và vùng lãnh thổtrên thế giới; thiết lập quan hệ bạn hàng và đối tác với trên một nghìn hãng của 60

Page 8

L i cam đoan ời cam đoan

quốc gia và vùng lãnh thổ Việt Nam tham gia tích cực trong hoạt động của các tổchức và cơ chế hợp tác khu vực và quốc tế về du lịch, như: ASEAN, APEC, ASEM,

Tổ chức Du lịch Thế giới (UNWTO), Hiệp hội Lữ hành Du lịch châu Á - Thái BìnhDương… Du lịch Việt Nam đã tham gia hầu hết các Hội chợ Du lịch khu vực vàquốc tế lớn; tổ chức nhiều chương minh quảng bá, xúc tiến du lịch tại các thị trườngtrọng điểm, góp phần đa hình ảnh Việt Nam đến với bạn bè quốc tế và thu hútkhách du lịch quốc tế đến Việt Nam Du lịch Việt Nam đã tranh thủ được nhiều dự

án viện trợ không hoàn lại hỗ trợ phát triển ngành Nhiều dự án hỗ trợ kỹ thuậttrong các lĩnh vực như: phát triển nguồn nhân lực cho du lịch; quy hoạch phát triển

du lịch và triển khai Luật Du lịch đã được thực hiện có hiệu quả Cả nước hiện có

243 dự án đầu từ nước ngoài vào du lịch với số vốn đạt trên 6,7 tỷ đô la Mỹ nhằmxây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật du lịch, khách sạn, khu nghỉ dưỡng và khu vui chơigiải trí

Ngày nay, Việt Nam được bạn bè quốc tế đánh giá là một đất nước hoà bình,

ổn định, kinh tế liên tục tăng trưởng trong xu thể đổi mới và hội nhập quốc tế theochiều sâu Chủ trương nhất quán của Việt Nam là sẵn sàng là bạn, là đối tác tin cậycủa tất cả các quốc gia, các dân tộc trên thế giới Việt Nam là đất nước có tàinguyên du lịch phong phú và đa dạng cả về điều kiện tự nhiên và lịch sử xã hội,nhân văn Con người Việt Nam thân thiện và mến khách với lịch sử hào hùng củahàng ngàn năm giữ nước và dựng nước, với những di sản tự nhiên, lịch sử và vănhoá quý báu, trong đó có nhiều di sản được UNESCO công nhận là Di sản thế giới.Bản sắc văn hoá Việt Nam càng đậm đà chất dân tộc, phong phú và đa sắc màu bởicác hoạt động lễ hội, văn hoá dân gian đặc sắc của cộng đồng 54 dân tộc cùngchung sống trên đất nước thanh bình và tươi đẹp Việt Nam

Tuy tiềm năng du lịch của Việt Nam là hết sức to lớn, nhưng thực tế cho thấynhững gì ngành Du lịch Việt Nam đạt được vẫn còn khiêm tốn, chưa thực sự tươngxứng với tiềm năng của đất nước Trong bối cảnh Việt Nam đã gia nhập WTO,ngành Du lịch cũng đứng trước những cơ hội to lớn và cả những thách thức không

Page 9

nhỏ trên con đường phát triển Du lịch Việt Nam có xuất phát điểm thấp; phải đốimặt với cạnh tranh ngày càng gay gắt; chất lượng dịch vụ du lịch chưa cao; sảnphẩm du lịch mới ít hấp dẫn; quy hoạch du lịch và thực hiện quy hoạch chưa hiệuquả; cơ sở hạ tầng kỹ thuật phục vụ du lịch còn thiếu về số lượng và chất lượng cònthấp; chất lượng nguồn nhân lực du lịch chưa đáp ứng được yêu cầu phát triển củangành Mục tiêu chiến lược của ngành du lịch Việt Nam đến năm 2020 là đón từ 6,5đến 7 triệu lượt khách quốc tế, 30 đến 32 triệu lượt khách nội địa; thu nhập từ dulịch đạt 4-5 tỷ đô la Mỹ; tạo việc làm cho khoảng 1,4 triệu người Để thực hiện mụctiêu này, chúng ta chủ trương tập trung nâng cao chất lượng sản phẩm và dịch vụ dulịch; khuyến khích đầu tư nâng cấp và phát triển mạnh mẽ hơn nữa cơ sở hạ tầng, cơ

sở vật chất kỹ thuật phục vụ du lịch; tập trung phát triển các tiềm năng du lịch đặcthù của Việt Nam trên cơ sở khai thác tiềm năng du lịch văn hoá, du lịch sinh thái,

du lịch biển, đồng thời xây dựng một số sản sản phẩm du lịch cao cấp; khuyếnkhích và tạo điều kiện để đầu tư xây dựng những khu nghỉ dưỡng cao cấp, tiện nghi,hiện đại và đồng bộ Bên cạnh đó cần nâng cao chất lượng đào tạo và phát triểnnguồn nhân lực du lịch, nâng cao tính chuyên nghiệp trong hoạt động du lịch

Để thực hiện những mục tiêu trên, ngoài những nỗ lực vượt bậc của bản thânngành du lịch, chúng ta rất cần có sự hỗ trợ của bạn bè quốc tế trong việc tham giađầu tư và hỗ trợ kỹ thuật cho ngành du lịch Việt Nam Nhà nước ta luôn hoannghênh chào đón và cam kết sẽ tạo mọi điều kiện thuận lợi cho các nhà đầu tư quantâm đến các dự án xây dựng, kinh doanh và phát triển ngành du lịch Việt Nam Sựphát triển thành công của ngành du lịch Việt Nam sẽ đóng góp vào sự phát triểnmạnh mẽ và bền vững của nền kinh tế Việt Nam nói chung, góp phần làm cho Ngôisao Việt Nam ngày càng toả sáng trên bầu trời quốc tế

Với mong ước góp phần phát triển nền du lịch nước nhà, sinh viên thực hiệnphát minh ra sản phẩm thuyết minh tự động, nếu sản phẩm này vận hành thànhcông, các khu du lịch sẽ hoạt động hiệu quả hơn, nâng cao chất lượng dịch vụ nhằmthu hút khách thăm quan nhiều hơn

Page 10

L i cam đoan ời cam đoan

di động tính toán khoảng cách để xác định nó gần cảm biến nào nhất, và sau khi xácđịnh xong, nó sẽ truy cập bộ nhớ của nó phát ra file âm thanh tương ứng với địa chỉcủa cảm biến này Nội dung của file này chứa các thông tin thuyết minh về khutrưng bày hiện vật chứa các cảm biến đó

Hình 1.1: hệ thống thuyết minh tự động.

Công nghệ sử dụng trong hệ thống này bao gồm RF và GPS Giao tiếp giữathiết bị di động và các cảm biến đặt cố định tại các khu trưng bày là không dây, vìthiết bị di động luôn di chuyển trong một vùng không gian tự do trong khu du lịch

Vì thế, giải pháp đặt ra là sử dụng công nghệ RF để truyền thông tin giữa các thiết

bị di động và cảm biến cố định.Khi đến gần các cảm biến, thiết bị di động sẽ phátsóng RF chứa thông điệp của nó, yêu cầu các cảm biến xung quanh nó phản hồi lạiđịa chỉ của nó Khi các cảm biến nhận được sóng RF phát ra từ thiết bị di động lậptức nó sẽ phát ra các thông tin về địa chỉ của nó đến thiết bị di động Sự truy vấn

Page 11

giữa thiết bị cố định và thiết bị di động là lần lượt từng cảm biến một, nghĩa là thiết

bị di động sẽ truy vấn từng cảm biến mà nó đã biết trước, và lần lượt cho đến khinhận hết dữ liệu từ các cảm biến gửi về, nếu có một cảm biến nào đó xa vượt ngoàitầm phủ sóng RF thiết bị không thể thông tin được với cảm biến đó thì nó bỏ qua,

và thiết bị di động mặc định cho nó là ở xa hơn các cảm biến mà thiết bị nhận được

dữ liệu Bên cạnh việc nhận dữ liệu từ các cảm biến, thiết bị di động sẽ liên tụcnhận được thông tin tọa độ của nó gửi từ vệ tinh về, trong thiết bị này tích hợpmodule GPS để thu nhận tín hiệu tọa độ Khi đã nhận được tất cả các dữ liệu, thiết

bị sẽ bắt đầu phân tích tính toán để xác định nó ở gần cảm biến nào nhất Từ đó phát

âm thanh ra loa hoặc tai nge, hiển thị lên màn hình thông tin về khu trưng bày gầnnhất Vì vậy, du khách có thể tiếp thu được các thông tin này thông qua thiết bị diđộng mang theo bên mình

Hình 1.2 Sơ đồ bố trí thiệt bị cố định và thiết bị tự động.

Khi thiết bị đi vào vùng không gian chứa các cảm biến, vùng không gian nàyđược chia thành hai vùng Vùng thứ nhất là vùng là thiết bị di động phát ra file âmthanh của cảm biến tương ứng gần nó nhất, vùng này có bán kính tối đa khoảng 2mét kể từ cảm biến đến thiết bị.Vùng thứ hai là vùng ngoài cảm biến Thiết bị ởtrong vùng này sẽ không phát âm thanh, trong khi nó vẫn đang hoạt động và dò tìmcảm biến gần nó nhất Khi thiết bị ở vùng thứ nhất, nó sẽ phát ra âm thanh, còn khi

Page 12

L i cam đoan ời cam đoan

ra khỏi vùng này nó sẽ lập tức tắt âm thanh và chuyển sang vùng hai Để hệ thốnghoạt động chính xác nhất, các vị trí cảm biến đặt càng xa càng tốt , do sai số tronghoạt động của công nghệ GPS

1.4.Yêu cầu của đề tài.

Cấu trúc chung của hệ thống bao gồm: các cảm biến cố định và thiết bị diđộng có thể cầm tay Phần cứng bên trong cảm biến chứa VĐK MSP430F5510, vàcặp module thu phát RF, nguồn pin Phần cứng bên trong thiết bị di động bao gồmVĐK MSP430F5510, module GPS, cặp thu phát RF, thẻ nhớ SD card, màn hìnhLCD, loa và khối nguồn cung cấp cho thiết bị

Từ đây có thể suy ra mục đích yêu cầu của đề tài như sau:

 Nắm vững được các nguyên lý hoạt động của hệ thống

 Hệ thống phải hoạt động được, xác định đúng vị trí đặt thiết bị cố định

và phát ra file âm thanh chứa nội dung cần thiết

 Giá thành sản phẩm không qua cao

 Chạy ổn định, chính xác, nhỏ gọn, dể sử dụng

1.5 Ý nghĩa của đề tài:

Với những tính năng và cách thức hoạt động nêu trên, đề tài này hứa hẹnmang lại nhiều lợi ích cho các khu du lịch, khu tham quan triển lãm, di tích lịchsử…Cụ thể:

-Thay thế người thuyết minh, hướng dẫn viên:

Với hệ thống thuyết minh tự động, nghĩa là không cần người hướng dẫn đikèm các khách thăm quan như truyền thống trước đây, chỉ cầm một thiết bị cầm taymang theo bởi khách tham quan, họ vẫn có thể tiếp cận trọn vẹn những thông tinthuyết minh cần thiết tương tự như những gì người hướng dẩn viên truyền tải Mặc

dù Việt Nam có ưu thế nhân công rẻ, nhưng những ưu điểm của hệ thống trong đó

có cường độ làm việc, độ chính xác, tính chịu đựng …sẽ là một sự lựa chọn tối ưutrong các khu di tích Do vậy, nguồn nhân lực cơ bắp ngày càng bị thu hẹp, chỉ cònlại nguồn lực tri thức sẽ là nguồn lực then chốt của ngành du lịch, dịch vụ nước nhà

Page 13

Do vậy, đây là lĩnh vực tiềm năng hứa hẹn nhiều triển vọng cho tương lai cùng với

hệ thống thuyết minh tự động

-Tạo sự bất ngờ thú vị cho du khách tham quan, du lịch:

Khi đi du lịch tham quan, tâm lý của du khách là cần được sự tự do và thoảimái nhất Với hệ thống này, khách tham quan sẽ được tận hưởng những điều đó.Khi cầm trên tay thiết bị, khách tham quan có thể cảm nhận được sự tiện nghi rõràng từ các khu du lịch, khu tham quan triển lãm đem lại Du khách có thể tự do đilại trong một vùng không gian rộng và có thể tìm hiểu được tất cả các hiện vật trưngbày chỉ với thiệt bị cầm tay này

-Nâng cao hiệu suất làm việc, chất lượng phục vụ của đơn vị:

Khi khách thăm quan vào khu di tích quá đông, sẽ gây nên hiện tượng quátải, và đội ngũ hướng dẫn viên không đủ để đáp ứng nhu cầu thăm quan của khách

Hệ thống thiết minh tự động sẽ khắc phục được nhược điểm này, bằng cách trang bịnhiều hơn các thiết bị và mỗi khách thăm quan có thể sỡ hữu một thiết bị Để tránhgây nhiễu ồn ào khi có đám đông, thiết bị có tích hợp thêm chế độ tai nge cho kháchthăm quan

-Hệ thống mang lại khả năng linh hoạt không giới hạn :

Hệ thống có thể thùy chỉnh linh hoạy để thích hợp với những yêu cầu cụ thể,quy mô của từng bảo tàng, khu di tích lịch sử, khu du lịch, từ những bảo tàng quy

mô nhỏ đến các khu di tích lịch sử lớn Hệ thống vừa tích hợp cả phần cứng và phầnmềm nên dễ dàng tuân thủ theo những yêu cầu của bảo tàng, khu di tích ,khu dulịch

-Hệ thống mang lại sự tiết kiệm, hiệu quả và khả năng mở rộng cho tương lai:

Khi được cấp nguồn hệ thống sẽ hoạt động liên tục, mọi lúc, mọi nơi, thiết bịkhá nhỏ gọn thuận tiện trong việc mang theo di chuyển Bên cạnh đó, việc thay đổi,

bổ sung, biên tập nội dụng thuyết minh thông qua lập trình mà không cần tốn chiphí Với dung lượng thẻ nhớ tăng lên, thiết bị có thể lưu trữ được tất cả các bản tinthuyết minh trong các khu di tích, khu du dịch từ quy mô nhỏ đến lớn Khi quy môứng dụng của hệ thống ngày càng rộng rãi, chi phí của hệ thống sẽ được đảm bảo ở

Page 14

L i cam đoan ời cam đoan

mức thấp nhất Thiết bị có thể thuyết minh với nhiều các thứ tiếng khác nhau, đápứng nhu cầu của khách thăm quan đến từ nhiều quốc gia khác nhau Các tính năngcủa thiết bị có thể được tích hợp nhiều hơn ở tương lai tùy theo nhu cầu của kháchhàng

1.6.Khả năng ứng dụng của đề tài.

Hiện nay các khu du lịch đang thiếu các trang thiết bị phục vụ cho việcthuyết minh sản phẩm du lịch của mình Các công ty về du lịch đang ngày càngcạnh tranh gay gắt để tranh giành khách thăm quan ở địa điểm của mình Do vậy, họcần phải nâng cấp các sản phẩm dịch vụ của mình để nâng cao sức cạnh tranh vớicác doanh nghiệp khác Việc đầu tư mua sắm trang thiết bị là thực sự cần thiết Hệthống này ra đời sẽ là sự lựa chọn hàng đầu của các khu du lịch

Trước kia các khu du lịch, bảo tàng, các khu di tích thường có người hướngdẫn viên đi kèm theo khách thăm quan để thuyết minh thông tin về các khu trưngbày, hiện vật Do đó, có thể xảy ra nhiều bất cập cho khách du lịch, như không tựnhiên, không thể hiểu hết các thông tin từ người hướng dẫn Với thiết bị di độngcầm trên tay, du khách có thể tự do đi lại trong các khu du lịch và nghe những gìmình thích nge Thiết bị này tạo cho du khách một sự thoải mái, thư giãn hơn baogiờ hết Quá đó, khách thăm quan sẽ đánh giá cao những khu du lịch trang bị hệthống hiện đại này và tạo được tâm lý tốt đẹp cho những ai đã đến nơi này dù chỉmột lần, góp phần quảng bá hình ảnh của sản phẩm một cách rộng rãi nhằm tăng sốlượng khách đến thăm quan

Để nâng cao thương hiệu của sản phẩm này cần phải có chiến lược về giá cảhợp lý sao cho có nhiều khách hàng mua sản phẩm này Thiết bị này mới ra đời nênchưa có một sản phẩm nào cạnh tranh với nó, nhưng chất lượng sản phẩm tốt và bền

bỉ Vì VĐK sử dụng cho thiết bị là MSP430, họ này thường chạy rất ổn định, tiếtkiệm năng lượng và ít lỗi xảy ra nhất Giá sản phẩm này ban đầu sẽ cao đảm bảocho một số người mua đủ, chi phí tính trên mỗi đơn vị sản phẩm khi sản xuất vớikhối lượng nhỏ không quá cao đến mức làm triệt tiêu lợi thế của mức giá mà kháchhàng sẽ chấp nhận; giá ban đầu cao sẽ không thu hút thêm các đối thủ cạnh tranh;

Page 15

và giá cao hỗ trợ được hình ảnh về một sản phẩm chất lượng cao Bên cạnh đó, sảnphẩm này có chi phí lắp đặt thấp góp phần nâng cao sức hấp dẫn cạnh tranh của sảnphẩm, chỉ cần đặt các cảm biến vào các khu trưng bày, biên tập nội dung thuyếtminh cảm biến để lưu vào thẻ nhớ thiết bị di động, cấp phát mỗi khách thăm quanmột thiết bị, di động tự do quanh khu vực có cảm biến tạo nên một hệ thống thuyếtminh đơn giản mà hiệu quả.

Ở trong nước, sản phẩm này chưa từng áp dụng ở các khu du lịch Cácnghiên cứu về lĩnh vực này chưa được quan tâm Do vậy, sự ra đời sản phẩm này làhoàn toàn mới mang tính ứng dụng cao

Tính đến tháng 8 năm 2010, Việt Nam có hơn 40.000 di tích, thắng cảnhtrong đó có hơn 3000 di tích được xếp hạng di tích quốc gia và hơn 5000 di tíchđược xếp hạng cấp tỉnh Mật độ và số lượng di tích nhiều nhất ở 11 tỉnh vùng đồngbằng sông Hồng với tỷ lệ chiếm khoảng 70% di tích của Việt Nam

Di tích quốc gia đặc biệt ở Việt Nam được Thủ tướng chính phủ ra quyếtđịnh xếp hạng gồm: Cố đô Hoa Lư, Di tích Pác Bó, Dinh Độc Lập, Hoàng thànhThăng Long, Khu căn cứ Trung ương Cục miền Nam, Khu di tích ATK TháiNguyên, Khu di tích chiến thắng Điện Biên Phủ, Khu di tích Côn Sơn - KiếpBạc, Khu di tích khởi nghĩa Yên Thế, Khu di tích Kim Liên, Khu di tích Phủ Chủtịch, Khu di tích Tân Trào, Khu lưu niệm chủ tịch Tôn Đức Thắng, Nhà tù CônĐảo, Quần thể di tích Cố đô Huế, Thành nhà Hồ, Thánh địa Mỹ Sơn,Thắng cảnhTràng An - Tam Cốc - Bích Động, Văn Miếu - Quốc Tử Giám, Vườn quốc giaPhong Nha - Kẻ Bàng, Vịnh Hạ Long, Đô thị cổ Hội An và Đền Hùng Tới năm

2011, có 7 di sản được UNESCO công nhận là Di sản thế giới tại Việt Nam baogồm: Thành nhà Hồ, Hoàng thành Thăng Long, Quần thể di tích Cố đô Huế, Vịnh

Hạ Long, Phố Cổ Hội An, Thánh địa Mỹ Sơn, và Vườn Quốc gia Phong Nha - KẻBàng.Việt Nam có 117 bảo tàng trong đó các bộ, ngành quản lý 38, các địa phươngquản lý 79 Hai bảo tàng lịch sử mang tính quốc gia là Bảo tàng Cách mạng ViệtNam và Bảo tàng lịch sử Việt Nam hiện đang đề xuất thêm Bảo tàng Lịch sử Quốc

Page 16

L i cam đoan ời cam đoan

gia Những khu du lịch này hứa hẹn sẽ là khách hàng tiềm năng của chúng ta trongnhu cầu tiềm kiếm sản phẩm mới phục vụ cho việc cải tiến và đổi mới trang thiết bị

Tóm lại, qua chương này giúp chúng ta khái quát sơ lượt về hoạt động của hệthống thuyết minh tự động, cũng như nhận thấy được tính cấp thiết trong việc ứngdụng đề tài này trong ngành du lịch, một ngành hứa hẹn nhiều triển vọng ở tương laigần góp phần vào việc phát triển kinh tế đất nước Để đi sâu hơn về đề tài cũng nhưhiểu nguyên lý vận hành của hệ thống thuyết minh tự động, cần phải có những kiếnthức cơ sở ban đầu để nhanh tiếp thu về sản phẩm, chương tiếp theo là cơ sở lýthuyết giới thiệu về hoạt động của từng module có trong hệ thống

Page 17

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2 này chúng ta sẽ tìm hiểu về hệ thống định vị toàn cầu GPS,module Sim908, đặc tính, cấu trúc và khả năng hoạt động của vi điều khiểnMSP430 nói chung và chip vi điều khiển MSP430F5510 nói riêng Ngoài ra chươngnày còn giới thiệu về module phát RF MX-FS-03V, module RF thu MX-05V và cấutrúc thẻ nhớ SD cũng như cách truy cập

2.2 Module Sim 908:

2.2.1.Giới thiệu:

SIM908 là một Module Quad-Band GSM / GPRS hoàn chỉnh kết hợp côngnghệ GPS để dẫn đường vệ tinh Thiết kế nhỏ gọn tích hợp GPRS và GPS trong mộtgói SMT sẽ tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí cho khách hàng để phát triển cácứng dụng GPS được kích hoạt

Với một giao diện tiêu chuẩn công nghiệp và chức năng GPS, nó cho phéptheo dõi liên tục ở bất kỳ vị trí nào và bất cứ lúc nào với tín hiệu được bảo đảmtuyệt đối nhưng chỉ có kích thước: 30 * 30 * 3.2mm

Module Sim908 là một sản phẩm do AT-COM phát triển nhằm giúp người

sử dụng có thể khai thác các tính năng của Sim908 một cách dễ dàng Bên cạnh đóvới kích thước nhỏ gọn và ngõ giao tiếp dữ liệu tiện dụng, Module Sim908 sẽmang đến cho bạn những cảm hứng thiết kế hiện đại và tinh tế nhất

Hình 2.1:Module Sim 908.

2.2.2.Đặc điểm kỹ thuật:

Ch ương 2: Cơ sở lý thuyết ng 2: C s lý thuy t ơng 2: Cơ sở lý thuyết ở lý thuyết ết

 Quad-Band 850/900/18001900MHz

 Tương thích với GSM pha 2/2 +

 Điều khiển thông qua lệnh AT COMMAND)

 Thông số kỹ thuật cho tin nhắn SMS thông qua GSM / GPRS

 Định dạng văn bản chế độ text và PDU

Hình 2.2:Các thành phần chính của Module Sim 908.

2.2.3.Ứng dụng:

Sim908 là module sim tích hợp GPRS và GPS do SimCom phát triển sẽ giúpcho người sử dụng tiết kiệm được rất nhiều thời gian và chi phí cho việc sử dụng.

Nó có khả năng theo dõi liên tục ở bất cứ vị trí nào với tín hiệu cực kì ổn định vàchính xác

2.2.4.Hướng dẩn sử dụng:

Module SIM908 hoạt động với mức điện áp từ 3.2V – 4.8V, yêu cầu dòngcung cấp 2A Simcom khuyên nên sử dụng mạch nguồn xung 3A dùng IC ổn ápLM2576 hoặc LM2596

Để tắt/ mở Breakout SIM908 ta kích một xung mức cao vào chân số 1 trongthời gian khoảng 1s, lúc này đèn Led status sẽ sáng, sau đó nhấp nháy với tần suấtnhanh báo hiệu SIM908 đang khởi động và tìm mạng Sau đó Led status nhấp nháychậm lại báo hiệu SIM908 đã hoạt động bình thường

Với các ngõ giao tiếp được thiết kế sao cho thuận tiện nhất cho người sửdụng, bạn có thể tự phát triển ý tưởng và làm ra một sản phẩm hiện đại nhưng cũngrất thiết thực với cuộc sống Để test SIM908 với máy vi tính ta cần một board giaotiếp máy tính truyền nhận dữ liệu từ cổng UART của SIM908 với bất kì một phầnmềm Terminal nào trên máy vi tính

Hình 2.3: Sơ đồ kết nối module Sim908

2.3.Vi điều khiển MSP430F5510:

2.3.1.Giới thiệu:

Ch ương 2: Cơ sở lý thuyết ng 2: C s lý thuy t ơng 2: Cơ sở lý thuyết ở lý thuyết ết

Dòng MSP430F55xx là dòng vi điều khiển với các tính năng vượt trội về siêutiết kiệm năng lượng, tần số hoạt động cao, tích hợp nhiều tính năng trên một conchip duy nhất Vi xử lý với kiến trúc RISC, thanh ghi 16-bit và các bộ tạo hằng sốcho phép đạt hiệu quả thực thi mã lập trình cao nhất Bộ tạo tần số dao động nội(DCO) cho phép thời gian chuyển từ chế độ tiết kiệm năng lượng sang chế độ hoạtđộng bình thường < 5us

Hình 2.4: Sơ đồ khối chức năng của MSP430F5510

 Giao tiếp UART và SPI.

 Bộ nhớ Flash 32kB, RAM 4kB

2.3.2.Bộ xử lý trung tâm – CPU:

MSP430F5510 có cấu trúc 16-bit RISC, các phép tính được thực hiện bởi cácthanh ghi theo bảy chế độ định địa chỉ đối với toán hạng nguồn và bốn chế độ địnhđịa chỉ với toán hạng đích CPU tích hợp 16 thanh ghi 16-bit nhằm giảm thời gian

xử lý câu lệnh Thời gian xử lý một lệnh thanh ghi-thanh ghi là một chu kì xungclock

Bốn thanh ghi, R0 đến R3 có chức năng đặc biệt: Bộ đếm chương trình, ngănxếp, thanh ghi trạng thái và bộ tạo hằng số Các thanh ghi còn lại đều là các thanhghi thông dụng

Hình 2.5: Sơ đồ thanh ghi.

Ch ương 2: Cơ sở lý thuyết ng 2: C s lý thuy t ơng 2: Cơ sở lý thuyết ở lý thuyết ết

 CPU, điều khiển vòng FLL+ và MCLK bị bất hoạt

 ACLK , SMCLK duy trì tích cực

 Chế độ công suất thấp 2 (LPM2)

 CPU, điều khiển vòng FLL+, DCOCLK và MCLK bị bất hoạt

 Bộ nguồn dc của DCO kích hoạt

 Dao động thạch anh ngừng hoạt động

 Lưu lại dữ liệu

 Chế độ công suất thấp 4.5 (LPM4.5)

 Nguồn nội vô hiệu hóa

 Không lưu dũ liệu

 Đánh thức từ !RST/NMI, P1, P2

2.3.4.Tổ chức bộ nhớ:

Bộ nhớ flash có thể được lập trình thông qua cổng JTAG, bootstrap loaderhoặc in-system bởi CPU CPU có thể thực hiện phép ghi single-byte hoặc single-word vào bộ nhớ flash Bộ nhớ flash có các đặc tính sau:

Bộ nhớ flash có n segment của bộ nhớ chính và 4 segment bộ nhớ 128-bytethông tin (A đến D: bộ nhớ thông tin) Mỗi segment trong bộ nhớ chính có kíchthước 512-byte

Bảng 2.1 Tổ chức bộ nhớ.

2.3.5.Bộ định thời:

Hình 2.6: Sơ đồ khối của Timer_A.

Ch ương 2: Cơ sở lý thuyết ng 2: C s lý thuy t ơng 2: Cơ sở lý thuyết ở lý thuyết ết

Timer_A:

Đặc tính của Timer_A: Là một bộ Timer/Counter 16 bit Với ba thanh ghi lưutrữ và 3 thanh ghi so sánh Là một Timer đa chức năng Đếm thời gian, so sánh,PWM Timer_A cũng có khả năng ngắt khi counter đếm tràn hoặc mỗi thanh ghiđếm tràn Các đặc tính chính của Timer_A bao gồm:

-Là một Timer/counter 16 Bit không đồng bộ với 4 chế độ hoạt động

-Có thể lựa chọn và cấu hình nguồn xung

-Hai tới 3 thanh ghi có thể cấu hình capture/compare

-Cấu hình đầu ra với chế độ PWM

-Chốt ngõ vào và ngõ ra không đồng bộ

Timer_B:

Đặc tính của Timer_B: Là bộ định thời 16 bít có thể hoạt động ở 2 chế độ Timer

và counter Timer_B đáp ứng đa chức năng capture/ so sánh, PWM Timer_B cũng

có khả năng tạo ra ngắt khi nó đếm tràn, hoặc các thanh ghi capture/ so sánh

Các đặc tính của Timer_B:

+ Là một Timer/counter 16 Bit không đồng bộ với 4 chế độ hoạt động

+ Có thể lựa chọn và cấu hình nguồn xung

+ Có từ 3 tới 7 thanh ghi có thể cấu hình capture/compare

+ Cấu hình đầu ra với chế độ PWM

+ Chốt ngõ vào và ngõ ra không đồng bộ

Hình 2.7: Sơ đồ khối của Timer_B

2.3.6.UART:

Ch ương 2: Cơ sở lý thuyết ng 2: C s lý thuy t ơng 2: Cơ sở lý thuyết ở lý thuyết ết

Trong chế độ không đồng bộ, khối USCI_Ax kết nối với các hệ thống bênngoài thông qua hai chân, UCAxRXD và UCAxTXD Chế độ UART được lựa chọnkhi bit UCSYNC xóa về 0

Hình 2.8: Sơ đồ của khối USCI_Ax – chế độ UART (UCSYNC = 0)

2.3.7.SPI:

Trong chế độ không đồng bộ, khối USCI kết nối thiết bị đến hệ thống bênngoài theo 4 chân: UCxSIMO, UCxSOMI, UCxCLK, và UCxSTE Chế độ SPIđược lựa chọn khi bit UCSYNC bật lên 1 và chế độ SPI (3 chân hoặc 4 chân) đượclựa chọn nhờ vào sự điều khiển của các bit UCMODEx

Hình 2.9: USCI được cấu hình ở chế độ SPI.

2.4.Module thu phát RF:

2.4.1.Khái niệm sóng RF:

Những dao động điện từ có tần số hàng chục và hàng trăm Hz bức xạ rất yếu.Sóng điện từ của chúng không có khả năng truyền đi xa Trong thông tin vô tuyến,người ta sử dụng những sóng có tần số từ hàng nghìn Hz trở lên, gọi là sóng vôtuyến Sóng RF (tần số vô tuyến) là sóng điện từ có dải tần số nằm trong khoảng

3 KHz tới 300 GHz

Kĩ thuật RF(radio frequency) là một trong các kĩ thuật điện tử giúp các thiết

bị thiết kế để hoạt động trong phổ tần radio Các thiết bị hoạt động trong trong dảitần từ 3khz đến 300 Ghz

Ch ương 2: Cơ sở lý thuyết ng 2: C s lý thuy t ơng 2: Cơ sở lý thuyết ở lý thuyết ết

điện trường Khi vào trạng thái cộng hưởng, từ trường trong cuộn dây L và điệntrường trong tụ C sẽ kết hợp tạo ra dạng sóng điện từ trường Dùng dây anten phùhợp cho phát sóng trong mạch LC vào không gian, đến đây sóng RF dùng cho côngviệc điều khiển vô tuyến đã được tạo ra

Hình 2.10: Cách tạo và xác định tần số sóng RF.

Dùng mạch cộng hưởng LC tạo sóng mang có tần số lớn, sau đó tạo ra các

mã lệnh điều khiển, gắn các mã lệnh điều khiển này vào sóng mang bằng cácphương pháp điều chế rồi phát chúng vào không gian

2.4.3.Module RF thu MX_05V và module RF phát MX_FS_03V:

Cặp thu phát không dây hoạt động ở tần số 433Mhz Nó có thể phù hợp vớicác mạch điện tử và làm việc tốt với vi điều khiển để tạo ra một đường truyền dữliệu không dây Bộ thu phát chỉ có thông tin giữ liệu theo một cách thu và nhận.Ngoài ra có thể thông tin nhiều đường :1 bộ phát và nhiều bộ thu Các module đủnhỏ rất phù hợp trong nhiều ứng dụng khác nhau và có khả năng truyền (on/off)hoặc truyền thông nối tiếp có tốc độ baud lên đến 2400 baud Module RF được ứngdụng rộng rãi trong các lĩnh vực của cuộc sống: Điều khiển chuyển mạch, modulenhận, bộ chống trộm tự động, hệ thống an ninh trong nhà, điều khiển led, điều khiểnđóng mở cửa bãi đậu xe, hệ thống báo động

Các thông số của module thu MX_05V:

 Điện áp hoạt động: 5VDC

Ch ương 2: Cơ sở lý thuyết ng 2: C s lý thuy t ơng 2: Cơ sở lý thuyết ở lý thuyết ết

Về phương thúc giao tiếp, SD card được giao tiếp thông qua 2 chế độ cơ bản

là SD mode và SPI mode Giao tiếp với bằng SD mode có tốc độ cao nhưng đòi hỏichip điều khiển cũng phải có tốc độ cao Mode này không phù hợp với việc giaotiếp bằng vi điều khiển Ngược lại, mode giao tiếp SPI tuy có tốc độ thấp hơn nhưngphù hợp với các chip điều khiển như MSP430 Phần giới thiệu về SD card trong bàinày vì thế chỉ tập trung vào mode SPI

Hình 2.11: Bố trí chân của SD card

Chức năng các chân của SD card:

- Chân 1: CS (Chip Select) là chân chọn chip dùng trong mode SPI, chân này nốivới chân chọn chip của chip điều khiển (MSP430)

- Chân 2: DI (Data Input) hay là chân MOSI của chuẩn SPI, chân này cần được nốivới chân MOSI trên chip điều khiển (MSP430).

- Chân 3, 6: Là các chân GND

- Chân 4: Là chân nguồn

- Chân 5: CLK là chân giữ nhịp trong mode SPI, chân này sẽ được nối với SLK trênchip điều khiển (MSP430)

- Chân 7: DO (Data Output) hay chân MISO của chuẩn SPI, chân này được nối vớichân MISO trên chip điều khiển (MSP430)

- Chân 8, 9: Các chân dữ liệu của mode SD/MMC nên không quan trọng khi giaotiếp ở mode SPI

2.5.2.Cấu trúc phân vùng dữ liệu trong thẻ nhớ SD card :

Hầu hết tất cả các ổ đĩa cứng đều có định dạng tương tự nhau: mỗi ổ đĩa được chiathành các phân vùng ( partition), số lượng phân vùng tùy vào dung lượng của ổ đĩa,tối đa là 4 phân vùng Mỗi phân vùng chứa nhiều Cluster, mỗi Cluster chứa nhiềuSector Khi một file được lưu vào ổ đĩa thì nó sẽ được lưu vào các Cluster, nếu mộtCluster đã dùng để lưu một file nào đó thì nó không thể dùng để lưu 1 file khác mặt

dù có thể file đó vẫn chưa chiếm hết Cluster đó, điều này gây ra lãng phí bộ nhớ

Sector đầu tiên của ổ đĩa là MBR, nó chứa Executable Code và thông tin của 4

phân vùng (partition)như bên dưới:

Ch ương 2: Cơ sở lý thuyết ng 2: C s lý thuy t ơng 2: Cơ sở lý thuyết ở lý thuyết ết

000h Executable Code (Boots Computer) 446 bytes

Bảng 2.5: Mark Boot Record.

Thông tin của mỗi phân vùng được chứa trong 16 bytes , bao gồm các trường:

00h Current State of Partition (00h=Inactive,1 Byte

02h Beginning of Partition - Cylinder/Sector (See Below)2 Bytes

04h Type of Partition (See List Below) 1 Byte

06h End of Partition - Cylinder/Sector 2 Bytes

0Ch Number of Sectors in the Partition 4 Bytes

Bảng 2.6: Thông tin của một phân vùng.

Thông tin quan trọng ở đây là Starting sector of the partition, nó cũng chính là địa

chỉ của Boot Sector của mỗi phân vùng Muốn giao tiếp được với SD Card cần tìm

và đọc được Sector này

Cấu trúc file của mỗi phân vùng: Phân vùng là nơi mà ta cần tìm ra để có thể giao tiếp đọc-ghi file lên SD card Mỗi phân vùng có cấu trúc lưu trữ thông tin chungnhư bên dưới:

MoreReservedSector(optional)

FileAllocationTable #1

FileAllocationTable #2

RootDirectory(FAT16/12Only)

Data region(directoriesand file)