ðIỀU KHIỂN THIẾT bị ðiện TRONG GIA ðÌNH BẰNG TIN NHẮN SMS

Như chúng ta cũng ñã biết, gần như các thiết bị trong ñời sống của các gia ñình ngày nay ñều hoạt ñộng ñộc lập với nhau, mỗi thiết bị có một quy trình sử dụng khác nhau tuỳ thuộc vào sự

TRƯỜNG ðẠI HỌC ðIỆN LỰC

KHOA ðIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Chuyên ngành : ðIỆN TỬ-VIỄN THÔNG Khóa : 2010 - 2015

HÀ NỘI – 12/2014

Trong những năm gần ựây, sự phát triển bùng nổ của công nghệ di ựộng ựã khiến công nghệ di ựộng không còn ựơn thuần chỉ dùng ựể liên lạc ựàm thoại, nó ựã ựược ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau như: an ninh, giải trắ, giao thông vận tảiẦ Do những ưu việt của ựiện thoại di ựộng, các hệ thống ựiều khiển qua ựiện thoại

di ựộng ựã ựược nhiều hãng sản xuất thiết bị trên thế giới ứng dụng đi kèm với ựó là nhu cầu sử dụng các hệ thống, thiết bị tự ựộng của người dân ngày càng tăng đồng thời mạng ựiện thoại di ựộng phát triển rộng khắp và các thiết bị ựiện thoại di ựộng ngày càng có mức giá phù hợp với người dân đó mà những mặt thuận lợi của việc hình thành ý tưởng ựiều khiển các thiết bị bằng cách sử dụng các tin nhắn SMS Hệ thống ựiều khiển thiết bị qua tin nhắn nhằm tạo khả năng ựiều khiển các thiết bị ựiện dân dụng qua ựiện thoại di ựộng Nếu có thể tắch hợp khả năng tắt, mở các thiết bị dân dụng qua ựiện thoại di ựộng sẽ tạo cho con người khả năng quan sát ựiều khiển các thiết bị trong gia ựình ở bất cứ nơi ựâu Tiện ắch này có thể góp phần hạn chế lãng phắ ựiện Vắ dụ ựể có nước nóng chúng ta chỉ cần dùng ựiện thoại di ựộng bật ựiện bình nóng lạnh trước 15 phút thay vì bật liên tục Xuất phát từ ý tưởng trên em ựã quyết

ựịnh thực hiện ựề tài Ộ điều khiển thiết bị trong gia ựình bằng tin nhắn SMSỢ Em

hi vọng với ựề tài này em có thể phát triển và hoàn thiện dần kỹ năng về chuyên ngành của mình hơn nữa

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quãng thời gian học tại trường ðại học ðiện lực ñã giúp cho em trưởng thành hơn cả trong kiến thức chuyên môn lẫn trong suy nghĩ ðược học tập và rèn luyện dưới mái trường là một niềm vinh dự lớn lao ñối với em Em xin gửi lời cảm

ơn tới tập thể nhà trường, nơi ñã dìu dắt, dạy dỗ và cho em những kiến thức bổ ích Tất

cả những ñiều ñó sẽ trở thành hành trang giúp em vững bước trên con ñường sự nghiệp sau này

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo Nguyễn Thị Thủy, người ñã trực tiếp hướng dẫn, lựa chọn ñề tài và hỗ trợ em từ khi bắt ñầu ñồ án cho tới khi hoàn thành ñồ án

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy cô giáo trong khoa ðiện tử-Viễn thông vì ñã truyền thụ cho em nhiều kiến thức chuyên môn quý báu Bên cạnh ñó còn luôn tạo ñiều kiện hết sức thuận lợi ñể chúng em có ñược môi trường học tập tốt nhất Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới các bạn cùng lớp ñã giúp ñỡ, ñóng góp ý kiến giúp cho ñồ án của mình hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà nội, ngày tháng năm 20

(Của giáo viên hướng dẫn)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hà nội, ngày tháng năm 20

Giáo viên hướng dẫn

(Của giáo viên phản biện)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hà nội, ngày tháng năm 20 Giáo viên phản biện

Hình 2.1: Cấu trúc của mạng GSM……….……5

Hình 2.2: Các thành phần mạng GSM……… 6

Hình 2.3: Cấu trúc của một tin nhắn SMS……… 8

Hình 2.4: SMS gateway……….……11

Hình 3.1: Mô-ñun SIM900A……….……12

Hình 3.2: Sơ ñồ khối của Mô-ñun SIM……….………13

Hình 3.3: Sơ ñồ chân của Mô-ñun SIM900A……… ………14

Hình 3.4: Kiến trúc của vi ñiều khiển ATmega 32……….… 17

Hình 3.5: Thanh ghi trạng thái……… 18

Hình 3.6: Thanh ghi chức năng……….………18

Hình 3.7: Con trỏ ngăn xếp……….…… 19

Hình 3.8: Sơ ñồ khối của vi ñiều khiển ATmega 32……….……21

Hình 3.9: Sơ ñồ chân của vi ñiều khiển ATmega 32……….……22

Hình 3.10: Text LCD (LCD 16x2)……….… 24

Hình 3.11: Chức năng các chân LCD……….… 24

Hình 4.1: Sơ ñồ khối nguồn……….…….25

Hình 4.2: Nguồn DC 5V 2A 5.5x2.5MM( Adapter)……….……26

Hình 4.3 : Sơ ñồ khối hiển thị LCD……….….26

Hình 4.4 : Sơ ñồ khối xử lý……….… 27

Hình 4.5 : Sơ ñồ nguyên lý……… … 28

Hình 4.6 : Sơ ñồ mạch in……… …….29

Hình 4.7: Lưu ñồ chương trình chính……… … 30

Hình 4.8: Lưu ñồ chương trình xử lí tin nhắn……… …….31

Hình 4.9: Lưu ñồ chương trình ñiều khiển thiết bị……… …… 32

Hình 4.10: Mạch demo sản phẩm…… ……… 32

Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt

AUC Authentication Center Trung tâm nhận thức BSC Base Station Controler Bộ ñiều khiển trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc CSPDN CircuitSwitchedPublic DataNetwork Mạng số liệu công cộng

chuyển mạch kênh EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị HLR Home Location Register Bộ ghi ñịnh vị thường trú ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số dịch vụ tích hợp

MSC Mobile Service Switching Center Trung tâm chuyển mạch các

dịch vụ mạng NSS Network and Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch OMC Operations and Maintenance Trung tâm khai thác và bảo

dưỡng OSS Operation Subsystem Phân hệ khai thác bảo dưỡng PLMN Public Land Mobile Network Mạng di ñộng mặt ñất PSPDN Packet Switched Public Data Network Mạng số liệu công cộng

chuyển mạch gói PSTN Public Switched Telephone Network Mạng ñiện thoại chuyển

mạch công cộng ULR Uniform Resource Locator Bộ ghi ñịnh vị tạm trú

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1

1.1 ðặt vấn ñề: 1

1.2 Ý nghĩa 2

1.3 Mục ñích nghiên cứu: 2

1.4 Giới hạn nghiên cứu: 3

1.5 Kết quả nghiên cứu của ñề tài: 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ðỘNG GSM VÀ TIN NHẮN SMS 4

2.1 Tổng quát về hệ thống thông tin di ñộng GSM: 4

2.1.1 Giới thiệu: 4

2.1.2 ðặc ñiểm của công nghệ GSM: 5

2.1.3 Cấu trúc của mạng GSM: 5

2.1.4 Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam: 7

2.2 Tổng quát về SMS: 7

2.2.1: Giới thiệu về SMS: 7

2.2.2 Cấu trúc một tin nhắn SMS: 8

2.2.3 Ưu ñiểm của SMS: 9

2.2.4 Tin nhắn SMS chuỗi/tin nhắn SMS dài: 9

2.2.5 SMS center/SMSC: 9

2.2.6 SMS quốc tế: 10

2.2.7 SMS gateway: 11

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG 12

3.1 Mô-ñun SIM900A: 12

3.1.1 Giới thiệu chung: 12

3.1.2 Sơ ñồ khối: 13

3.1.3 Sơ ñồ chân: 14

3.1.3 Các lệnh cơ bản của mô-ñun SIM900A: 14

3.2 Vi ñiều khiển ATmega32: 16

3.2.1 Giới thiệu chung: 16

3.2.2 Sơ ñồ khối 21

3.2.3 Sơ ñồ chân: 22

3.3 Khối nguồn: 23

3.4 Khối hiển thị LCD: 23

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 25

4.1 Thiết kế và thi công phần cứng mạch chính: 25

4.1.1 Sơ ñồ khối: 25

4.1.2 Chức năng và nhiệm vụ của từng khối: 25

4.1.3 Sơ ñồ nguyên lý: 28

4.1.4 Thiết kế mạch in: 29

4.2 Thiết kế phần mềm: 30

4.2.1 Xây dựng lưu ñồ giải thuật: 30

4.3 Sản phẩm sau khi hoàn thành: 32

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ðỀ TÀI 33

Kết luận: 33

Hướng phát triển ñề tài: 33

PHỤ LỤC 35

Code chương trình ñiều khiển thiết bị 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 ðặt vấn ñề:

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật ñiện tử mà trong ñó là kỹ thuật tự ñộng ñiều khiển ñóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp thông tin

Như chúng ta cũng ñã biết, gần như các thiết bị trong ñời sống của các gia ñình ngày nay ñều hoạt ñộng ñộc lập với nhau, mỗi thiết bị có một quy trình sử dụng khác nhau tuỳ thuộc vào sự thiết lập, cài ñặt của người sử dụng Chúng chưa có một sự liên kết nào với nhau về mặt dữ liệu Một vấn ñề nữa ñược ñặt ra là làm sao có thể ñiều khiển ñược những thiết bị này một cách hoàn hảo nhất, làm thế nào ñể ñiều khiển các thiết bị trong môi trường nguy hiểm mà không cần sự hiện diện của con người Các hình thức trước ñây như ñiều khiển trực tiếp, ñiều khiển thông qua remote, thông qua mạng có dây ñã ra ñời song còn nhiều hạn chế như cần người thao tác trực tiếp, hạn chế về mặt khoảng cách ñịa lý, tính cơ ñộng, chi phí cao, người giám sát hệ thống chưa thực sự làm chủ hệ thống Nhưng ñối với hệ thống ñiều khiển thiết bị từ xa bằng tin nhắn SMS thì lại khác Ở ñây, các thiết bị ñiều khiển tự ñộng ñược kết nối với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnh qua một một thiết bị trung tâm và có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu

ðiển hình của một hệ thống ñiều khiển thiết bị trong nhà từ xa bằng tin nhắn SMS gồm có các thiết bị ñơn giản như bóng ñèn, quạt máy, lò sưởi ñến các thiết bị tinh vi, phức tạp như tivi, máy giặt, hệ thống báo ñộng … Nó hoạt ñộng như một ngôi nhà thông minh Chẳng hạn như việc tắt quạt, ñèn ñiện … khi người chủ nhà quên chưa tắt trước khi ra khỏi nhà Hay chỉ với một tin nhắn SMS, người chủ nhà có thể bật máy ñiều hòa ñể làm mát phòng trước khi về nhà trong một khoảng thời gian nhất ñịnh

Từ những yêu cầu thực tế, những ñòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di ñộng nên em ñã chọn ñề tài “ ðiều khiển thiết bị ñiện trong gia ñình bằng tin nhắn SMS” ñể ñáp ứng ñược nhu cầu ngày càng cao của con người và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện ñại của nước nhà

1.2 Ý nghĩa

Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị ñiện tử ra ñời ngày càng nhiều về chủng loại cũng như tính năng sử dụng Bên cạnh ñó nhu cầu sử dụng các khoa học của ñề tài thiết bị một cách tự ñộng ngày càng cao, con người ngày càng muốn có nhiều thiết bị giải trí cũng như các thiết bị sinh hoạt với kỹ thuật

và công nghệ ngày càng cao Có thể ở Việt nam chưa phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này nhưng hiện nay ở trên thế giới, nhất là các quốc gia thuộc Châu Âu hay Mĩ thì mô hình ngôi nhà tự ñộng ñược ñiều khiển từ xa ñã phát triển rất mạnh mẽ

Từ những nhu cầu thực tế ñó, em muốn ñưa một phần những kỹ thuật hiện ñại của thế giới áp dụng vào ñiều kiện thực tế trong nước ñể có thể tạo ra một hệ thống ñiều khiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua tin nhắn SMS nhằm ñáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người ðề tài lấy cơ sở là tin nhắn SMS ñể ñiều khiển thiết bị Việc sử dụng tin nhắn SMS ñể ñiều khiển thiết bị có thuận lợi là tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh và cơ ñộng cao (nghĩa là ở chỗ nào có phủ sóng mạng ñiện thoại di ñộng ta cũng có thể ñiều khiển thiết bị ñược) Ngoài ra, sản phẩm của ñề tài này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều ñối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như trong công nghiệp

Sau quá trình thực hiện ñồ án, em ñã học ñược các kiến thức và kỹ năng quan trọng trong việc tiếp cận, thiết kế và xây dựng một hệ thống bất kỳ, khả năng thiết kế-lập trình ñiều khiển các thiết bị ðiều này sẽ hỗ trợ rất nhiều cho quá trình hoạt ñộng trong các lĩnh vực chuyên ngành sau này

1.3 Mục ñích nghiên cứu:

ðồ án ñược nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục ñích áp dụng những kiến thức ñã ñược học trong nhà trường ñể thiết kế, tạo ra một hệ thống “ðiều khiển tự ñộng từ xa bằng ñiện thoại di ñộng” hoàn chỉnh Hệ thống tích hợp module nhận tin nhắn, module xử lý dữ liệu, module công suất cho các thiết bị trong nhà Qua xử lí, dữ liệu sẽ ñược gửi về thiết bị ñầu cuối (mobile) của người ñiều khiển ñể báo cho biết trạng thái của các thiết bị ñược ñiều khiển

Hệ thống ựiều khiển thiết bị từ xa bằng ựiện thoại di ựộng dùng tin nhắn SMS

có chức năng như sau:

Có thể kiểm tra trạng thái của thiết bị trước khi ựiều khiển

Từ kết quả kiểm tra trạng thái, người sử dụng có thể dùng lệnh bằng tin nhắn

Tự ựộng gửi tin nhắn ngược trở lại cho người ựiều khiển, với nội dung tin nhắn chứa thông tin hoạt ựộng của thiết bị (on/off)

1.4 Giới hạn nghiên cứu:

để thực thi một hệ thống ựiều khiển thiết bị từ xa thông qua mạng tin nhắn SMS áp dụng cho một ngôi nhà hoàn chỉnh như nói trên là rất phức tạp và tốn kém để ựáp ứng việc ựiều khiển toàn bộ các thiết bị này ựòi hỏi phải có một lượng thời gian, kiến thức nhất ựịnh Bên cạnh ựó còn là vấn ựề tài chắnh Với lượng thời gian và kiến thức có hạn, trong ựề tài này em chỉ thực hiện một phần của hệ thống hoàn chỉnh ựó

đó là ựiều khiển ựóng mở ựèn, quạt

1.5 Kết quả nghiên cứu của ựề tài:

Với những mục tiêu và kế hoạch ựã ựề ra, cùng với sự nỗ lực nghiên cứu, tìm tòi em ựã ựạt ựược những kết quả nhất ựịnh sau:

Thiết kế thành công mạch ựiều khiển giao tiếp bằng tin nhắn SMS

Giao tiếp thành công với module SIM900, nhận và gửi tin nhắn thành công, thực hiện ựiều khiển các thiết bị qua tin nhắn SMS

Ngoài ra mạch ựiều khiển còn ựược thiết kế sẵn sàng cho việc tắch hợp thêm các ngoại vi trong tương lai

CHƯƠNG 2: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ðỘNG

GSM VÀ TIN NHẮN SMS

2.1 Tổng quát về hệ thống thông tin di ñộng GSM:

2.1.1 Giới thiệu:

GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thông tin di ñộng

số toàn cầu, là công nghệ không dây thuộc thế hệ 2G (second generation) có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao dữ liệu chất lượng cao với các băng tần khác nhau: 400Mhz, 900Mhz, 1800Mhz và 1900Mhz, ñược tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy ñịnh

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

Do nó hầu như có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch

vụ thực hiện việc ký kết roaming với nhau nhờ ñó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng

sử dụng máy ñiện thoại GSM của mình bất cứ nơi ñâu

Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chất lượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn ñó là tin nhắn SMS Ngoài ra ñể tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệ GSM ñược xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau

Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ ñưa ra tính năng roaming cho thuê bao của mình với các mạng khác trên toàn thế giới Và công nghệ GSM cũng phát triển thêm các tính năng truyền dữ liệu như GPRS và sau này truyền với tốc ñộ cao hơn sử dụng EDGE

GSM hiện chiếm 85% thị trường di ñộng với 2,5 tỷ thuê bao tại 218 quốc gia

và vùng lãnh thổ Các mạng thông tin di ñộng GSM cho phép có thể roaming với nhau

do ñó những máy ñiện thoại di ñộng GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng ñược nhiều nơi trên thế giới

2.1.2 ðặc ñiểm của công nghệ GSM:

Cho phép gửi và nhận những mẫu tin nhắn văn bản bằng kí tự dài ñến 126 kí tự

Cho phép chuyển giao và nhận dữ liệu, FAX giữa các mạng GSM với tốc ñộ hiện hành lên ñến 9.600 bps

Tính phủ sóng cao: Công nghệ GSM không chỉ cho phép chuyển giao trong toàn mạng mà còn chuyển giao giữa các mạng GSM trên toàn cầu mà không có một sự thay ñổi, ñiều chỉnh nào ðây là một tính năng nổi bật nhất của công nghệ GSM(dịch vụ roaming)

Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time division multiplexing ) ñể chia ra 8 kênh full rate hay 16 kênh haft rate

Công suất phát ủa máy ñiện thoại ñược giới hạn tối ña là 2 watts ñối với băng tần GSM 850/900Mhz và tối ña là 1 watts ñối với băng tần GSM 1800/1900Mhz

Mạng GSM sử dụng 2 kiểu mã hoá âm thanh ñể nén tín hiệu âm thanh 3,1 khz

ñó là mã hoá 6 và 13kbps gọi là full rate (13kbps) và haft rate (6kbps)

2.1.3 Cấu trúc của mạng GSM:

2.1.3.1 Cấu trúc tổng quát:

Hình 2 1:Cấu trúc của mạng GSM

Hệ thống GSM ñược chia thành nhiều hệ thống con như sau:

Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem)

Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)

Phân hệ bảo dưỡng và khai thác OSS (Operation Subsystem)

- EIR : Bộ ghi nhận dạng thiết bị

- MSC : Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ mạng

- BSC : Bộ ñiều khiển trạm gốc

- BTS : Trạm thu phát gốc

- NSS : Phân hệ chuyển mạch

- BSS : Phân hệ trạm gốc

- MS :Trạm di ñộng

- OSS : Phân hệ khai thác bảo dưỡng

- PSPDN : Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói

- CSPDN : Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh

- PSTN : Mạng ñiện thoại chuyển mạch công cộng

- PLMN : Mạng di ñộng mặt ñất

- ISDN : Mạng số dịch vụ tích hợp

- OMC : Trung tâm khai thác và bảo dưỡng

2.1.4 Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam:

Công nghệ GSM ñã vào Việt Nam từ năm 1993 Hiện nay, ba nhà cung cấp di ñộng công nghệ GSM lớn nhất của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel Mobile, cũng là những nhà cung cấp chiếm thị phần nhiều nhất trên thị trường với số lượng thuê bao mới tăng chóng mặt trong thời gian vừa qua

Hiện nay có ñến hơn 85% người dùng hiện nay ñang là khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ theo công nghệ GSM

Cho tới thời ñiểm này, thị trường thông tin di ñộng của Việt Nam ñã có khoảng70 triệu thuê bao di ñộng Khi mà ba “ñại gia” di ñộng của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel ñều tăng trưởng rất nóng với số lượng thuê bao mỗi ngày phát triển ñược lên tới hàng trăm ngàn thuê bao

wireless như CDMA và TDMA Các chuẩn GSM và SMS có nguồn gốc phát triển bởi ETSI (European Telecommunication Standards Institute) Ngày nay 3GPP (Third Generation Partnership Project) ñang giữ vai trò kiểm soát về sự phát triển và duy trì các chuẩn GSM và SMS

Như chính tên ñầy ñủ của SMS là Short Message Service, dữ liệu có thể ñược lưu giữ bởi một SMS là rất giới hạn Một SMS có thể chứa tối ña là 140 byte (1120 bit) dữ liệu Vì vậy, một SMS có thể chứa:

- 160 ký tự nếu mã hóa ký tự 7 bit ñược sử dụng (phù hợp với mã hóa các ký tự latin như alphatet của tiếng Anh)

- 70 ký tự nếu như mã hóa ký tự 16 bit Unicode UCS2 ñược sử dụng (dùng cho các

ký tự không phải mã latin như chữ Trung Quốc…)

SMS dạng text hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau Nó có thể hoạt ñộng tốt với nhiều ngôn ngữ mà có hỗ trợ mã Unicode, bao gồm Arabic, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc… Bên cạnh gửi tin nhắn dạng text thì tin nhắn còn có thể mang dữ liệu dạng binary Nó cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác tới ñiện thoại khác

2.2.2 Cấu trúc một tin nhắn SMS:

Nội dung của 1 tin nhắn SMS khi ñược gửi ñi chia làm 5 ph ần như sau:

Hình 2 3:Cấu trúc của một tin nhắn SMS

- Instructions to air interface: chỉ thị dữ liệu kết nối với air interface (giao diện không khí)

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

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

- Instructions to SIM (optional): chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM

- Message body: nội dung tin nhắn SMS

2.2.3 Ưu ñiểm của SMS:

- Tin nhắn có thể ñược gửi và ñọc tại bất kỳ thời ñiểm nào

- Tin nhắn SMS có thể ñược gửi tới các ñiện thoại dù chúng ñang bị tắt nguồn

- Ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với người khác

- ðược sử dụng trên các ñiện thoại di ñộng khác nhau và có thể gửi cùng mạng hoặc khác mạng ñều ñược

- Phù hợp với các ứng dụng wireless sử dụng cùng với nó như: chức năng SMS ñược hỗ trợ 100% bởi các ñiện thoại sử dụng công nghệ GSM có thể gửi nhạc chuông, hình ảnh…, hỗ trợ chi trả các dịch vụ trực tuyến download nhạc chuông…

2.2.4 Tin nhắn SMS chuỗi/tin nhắn SMS dài:

ðể khắc phục khuyết ñiểm mang lượng giới hạn dữ liệu, một mở rộng mới ra ñời ñó là SMS chuỗi (SMS dài) Một SMS dạng text dài có thể chứa nhiều hơn 160 ký

tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh SMS chuỗi có cơ cấu hoạt ñộng như sau: ñiện thoại di ñộng sẽ chia tin nhắn dài ra thành nhiều phần nhỏ và sau ñó gửi các phần nhỏ này như tin nhắn SMS ñơn Khi các tin nhắn SMS này ñã ñược gửi tới ñích hoàn toàn thì nó sẽ ñược kết hợp lại với nhau trên máy di ñộng của người nhận

Khó khăn của SMS chuỗi là nó ít ñược hỗ trợ nhiều so với SMS ở các thiết bị

có sử dụng sóng wireless

2.2.5 SMS center/SMSC:

Một SMS Center (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt ñộng liên quan tới SMS của một mạng wireless Khi một tin nhắn SMS ñược gửi ñi từ một ñiện thoại di ñộng thì trước tiên nó sẽ ñược gửi tới một trung tâm SMS Sau ñó, trung tâm SMS này sẽ chuyển tin nhắn này tới ñích (người nhận) Một tin nhắn SMS có thể phải ñi qua nhiều hơn một thực thể mạng (netwok) (chẳng hạn như SMSC và SMS gateway) trước khi ñi tới ñích thực sự của nó Nhiệm vụ duy nhất của một SMSC là

luân chuyển các tin nhắn SMS và ñiều chỉnh quá trình này cho ñúng với chu trình của

nó Nếu như máy ñiện thoại của người nhận không ở trạng thái nhận (bật nguồn) trong lúc gửi thì SMSC sẽ lưu trữ tin nhắn này Và khi máy ñiện thoại của người nhận mở nguồn thì nó sẽ gửi tin nhắn này tới người nhận

Thường thì một SMSC sẽ họat ñộng một cách chuyên dụng ñể chuyển lưu thông SMS của một mạng wireless Hệ thống vận hành mạng luôn luôn quản lí SMSC của riêng nó và ví trí của chúng bên trong hệ thống mạng wireless Tuy nhiên hệ thống vận hành mạng sẽ sử dụng một SMSC thứ ba có vị trí bên ngoài của hệ thống mạng wireless

Bạn phải biết ñịa chỉ SMSC của hệthống vận hành mạng wireless ñể sử dụng, tinh chỉnh chức năng tin nhắn SMS trên ñiện thoại của bạn ðiển hình một ñịa chỉ SMSC là một số ñiện thoại thông thường ở hình thức, khuôn mẫu quốc tế Một ñiện thoại nên có một thực ñơn chọn lựa ñể cấu hình ñịa chỉ SMSC Thông thường thì ñịa chỉ ñược ñiều chỉnh lại trong thẻ SIM bởi hệ thống mạng wireless ðiều này có nghĩa

là bạn không cần phải làm bất cứ thay ñổi nào cả

2.2.6 SMS quốc tế:

Các tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành ñược chia ra làm hai hạng mục gồm tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành cục bộ và tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành quốc tế với nhau Tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành cục bộ là tin nh ắn mà ñược gửi giữa các nhà ñiều hành trong cùng một quốc gia còn tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành quốc tế là tin nhắn SMS ñược gửi giữa các nhà ñiều hành mạng wireless ở những quốc gia khác nhau

Thường thì chi phí ñể gửi một tin nhắn SMS quốc tế thì cao hơn so với gửi trong nước Và chi phí gửi tin nhắn trong nội ạng thì ít hơn so với gửi cho mạng khác trong cùng một quốc gia <= chi phí cho việc gửi tin nhắn SMS quốc tế

Khả năng kết hợp của tin nhắn SMS giữa hai mạng wireless cục bộ hay thậm chí là quốc tế là một nhân tố chính góp phần tới sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống SMS toàn cầu

2.2.7 SMS gateway:

Một khó khăn của SMS là các SMSC ñược phát triển, xây dựng bởi các công ty

sử dụng giao thức truyền thông riêng của họ và hầu hết các giao thức này thuộc quyền

sở hữu riêng Ví dụ như Nokia có một giao thức SMSC là CIMD, nhà ñiều hành CMG lại có giao thức SMSC là EMI Chúng ta không thể kết nối hai SMSC nếu chúng không có cùng giao thức SMSC ðể giải quyết vấn ñề này, một SMS gateway ñược ñặt giữa hai giao thức SMSC khác nhau Gateway này hoạt ñộng ở hai sóng mang khác nhau ñể có thể gửi SMS cho nhau mà không gặp bất kỳ trở ngại nào

Hình 2 4:SMS gateway

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG

- Thông số:

Băng thông: SIM900A: Dual-band GSM/GPRS 900/1800MHz

Giao diện giao tiếp UART (hỗ trợ cả 3.3V và 5V)

ðiều khiển thông qua tập lệnh AT chuẩn (GSM 07.07 ,07.05) và các lệnh nâng cấp của SIMCOM

Nguồn cấp: các nguồn có thể dùng

• Adapter 5-12VDC, 2-3A Jack cắm tròn 5mm

• Pin Lipo 1-cell (3.7V)

3.1.3 Sơ ñồ chân:

Hình 3 3:Sơ ñồ chân của Mô-ñun SIM900A

3.1.3 Các lệnh cơ bản của mô-ñun SIM900A:

ATD

Lệnh ATD dùng ñể thực hiện cuộc gọi Cú pháp ATD[số ñiện thoại]; Chú ý là có ký

tự dấu chấm phẩy ở cuối Khi SIM900(A) trả lời OK thì cuộc gọi thực hiện thành công, ñang chờ ñầu dây bên kia trả lời Nếu không hãy kiểm tra lại việc lắp SIM Card, Anten

Trong ñó <mr> (Message Reference) là một số

3.2 Vi ñiều khiển ATmega32:

3.2.1 Giới thiệu chung:

ATmega32 là vi ñiều khiển 8 bit dựa trên kiến trúc RISC Nhân AVR kết hợp tập lệnh ñầy ñủ với 32 thanh ghi ña năng Tất cả các thanh ghi liên kết trực tiếp với khối xử lý số học và logic (ALU) cho phép 2 thanh ghi ñộc lập ñược truy cập trong một lệnh ñơn trong 1 chu kỳ ñồng hồ

ATmega32 có các ñặc ñiểm sau: 32KB bộ nhớ Flash với khả năng ñọc trong khi ghi, 1024 bytes bộ nhớ EEPROM, 2KB bộ nhớ SRAM, 32 thanh ghi chức năng chung,

32 ñường vào ra chung, 3 bộ ñịnh thời/bộ ñếm, ngắt nội và ngắt ngoại, USART, giao tiếp nối tiếp 2 dây, 8 kênh ADC 10 bit, ATmega 32 hỗ trợ ñầy ñủ các chương trình

và công cụ phát triển hệ thống như: trình dịch C, macro assemblers, chương trình mô phỏng/sửa lỗi, kit thử nghiệm,

 Cấu trúc nhân AVR

CPU của AVR có chức năng bảo ñảm sự hoạt ñộng chính xác của các chương trình

Do ñó nó phải có khả năng truy cập bộ nhớ, thực hiện các quá trình tính toán, ñiều khiển các thiết bị ngoại vi và quản lý ngắt

Cấu trúc tổng quát

AVR sử dụng cấu trúc Harvard, tách riêng bộ nhớ và các bus cho chương trình và dữ liệu Các lệnh ñược thực hiện chỉ trong một chu kỳ xung clock Bộ nhớ chương trình ñược lưu trong bộ nhớ Flash

Hình 3 4:Kiến trúc của vi ñiều khiển ATmega 32

ALU

ALU làm việc trực tiếp với các thanh ghi chức năng chung Các phép toán ñược thực hiện trong một chu kỳ xung clock Hoạt ñộng của ALU ñược chia làm 3 loại: ñại số, logic và theo bit

Thanh ghi trạng thái

ðây là thanh ghi trạng thái có 8 bit lưu trữ trạng thái của ALU sau các phép tính số học và logic

Hình 3 5:Thanh ghi trạng thái

C: Carry Flag ;cờ nhớ (Nếu phép toán có nhớ cờ sẽ ñược thiết lập)

Z: Zero Flag ;Cờ zero (Nếu kết q21uả phép toán bằng 0)

N: Negative Flag (Nếu kết quả của phép toán là âm)

V: Two’s complement overflow indicator (Cờ này ñược thiết lập khi tràn số bù 2)V, For signed tests (S=N XOR V) S: N

H: Half Carry Flag (ðược sử dụng trong một số toán hạng sẽ ñược chỉ rõ sau)

T: Transfer bit used by BLD and BST instructions(ðược sử dụng làm nơi chung gian trong các lệnh BLD,BST)

I: Global Interrupt Enable/Disable Flag (ðây là bit cho phép toàn cục ngắt Nếu bit này

ở trạng thái logic 0 thì không có một ngắt nào ñược phục vụ.)

Các thanh ghi chức năng chung

Hình 3 6:Thanh ghi chức năng

Con trỏ ngăn xếp (SP)

Là một thanh ghi 16 bit nhưng cũng có thể ñược xem như hai thanh ghi chức năng ñặc biệt 8 bit Có ñịa chỉ trong các thanh ghi chức năng ñặc biệt là $3E (Trong bộ nhớ RAM là $5E) Có nhiệm vụ trỏ tới vùng nhớ trong RAM chứa ngăn xếp

Hình 3 7:Con trỏ ngăn xếp

Khi chương trình phục vu ngắt hoặc chương trình con thì con trỏ PC ñược lưu vào ngăn xếp trong khi con trỏ ngăn xếp giảm hai vị trí Và con trỏ ngăn xếp sẽ giảm 1 khi thực hiện lệnh push Ngược lại khi thực hiện lệnh POP thì con trỏ ngăn xếp

sẽ tăng 1 và khi thực hiện lệnh RET hoặc RETI thì con trỏ ngăn xếp sẽ tăng 2 Như vậy con trỏ ngăn xếp cần ñược chương trình ñặt trước giá trị khởi tạo ngăn xếp trước khi một chương trình con ñược gọi hoặc các ngắt ñược cho phép phục vụ Và giá trị ngăn xếp ít nhất cũng phải lớn hơn hoặc bằng 60H (0x60) vì 5FH trỏ lại là vùng các thanh ghi

Quản lý ngắt

Ngắt là một cơ chế cho phép thiết bị ngoại vi báo cho CPU biết về tình trạng sẵn sxàng cho ñổi dữ liệu của mình.Ví dụ:Khi bộ truyền nhận UART nhận ñược một byte nó sẽ báo cho CPU biết thông qua cờ RXC,hợc khi nó ñã truyền ñược một byte thì cờ TX ñược thiết lập…Khi có tín hiệu báo ngắt CPU sẽ tạm dừng công việc ñạng thực hiện lại và lưu vị trí ñang thực hiện chương trình (con trỏ PC) vào ngăn xếp sau

ñó trỏ tới vector phuc vụ ngắt và thức hiện chương trình phục vụ ngắt ñó chơ tới khi gặp lệnh RETI (return from interrup) thì CPU lại lấy PC từ ngăn xếp ra và tiếp tục thực hiện chương trình mà trước khi có ngăt nó ñang thực hiện Trong trường hợp mà

có nhiều ngắt yêu cầu cùng một lúc thì CPU sẽ lưu các cờ báo ngắt ñó lại và thực hiện lần lượt các ngắt theo mức ưu tiên Trong khi ñang thực hiện ngắt mà xuất hiện ngắt mới thì sẽ xảy ra hai trường hợp Trường hớp ngắt này có mức ưu tiên cao hơn thì nó

sẽ ñược phục vụ Còn nó mà có mức ưu tiên thấp hơn thì nó sẽ bị bỏ qua.Bộ nhớ ngăn xếp là vùng bất kì trong SRAM từ ñịa chỉ 0x60 trở lên ðể truy nhập vào SRAM thông thường thì ta dùng con trỏ X,Y,Z và ñể truy nhập vào SRAM theo kiểu ngăn xếp thì ta dùng con trỏ SP Con trỏ này là một thanh ghi 16 bit và ñược truy nhập như hai thanh ghi 8 bit chung có ñịa chỉ :SPL :0x3D/0x5D(IO/SRAM) và SPH:0x3E/0x5E.Khi chương trình phục vụ ngắt hoặc chương trình con thì con trỏ PC ñược lưu vào ngăn xếp trong khi con trỏ ngăn xếp giảm hai vị trí.Và con trỏ ngăn xếp sẽ giảm 1 khi thực hiện lệnh push Ngược lại khi thực hiện lệnh POP thì con trỏ ngăn xếp sẽ tăng 1 và khi thực hiện lệnh RET hoặc RETI thì con trỏ ngăn xếp sẽ tăng 2 Như vậy con trỏ ngăn xếp cần ñược chương trình ñặt trước giá trị khởi tạo ngăn xếp trước khi một chương trình con ñược gọi hoặc các ngắt ñược cho phép phục vụ Và giá trị ngăn xếp ít nhất cũng phải lớn hơn 60H (0x60) vì 5FH trỏ lại là vùng các thanh ghi

3.2.2 Sơ ñồ khối

Hình 3 8:Sơ ñồ khối của vi ñiều khiển ATmega32

Chân GND:Chân số11 và chân số 31 nối GND(hay nối Mass) Khi thiết kế cần

sử dụng một mạch ổn áp ñể bảo vệ cho Vi ñiều khiển, cách ñơn giản là sử dụng

Port D (PD): Port D gồm 8 chân (từ chân 14 ñến 21):chức năng xuất nhập

Chân RESET(RST): Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset dùng ñể thiết lập trạng thái ban ñầu cho vi ñiều khiển Hệ thống sẽ ñược thiết lập lại các giá trị ban ñầu nếu ngõ này ở mức 1 tối thiểu 2 chu kì máy

Chân XTAL1 và XTAL2 : Hai chân này có vị trí chân là 12 và 13 ñược sử dụng

ñể nhận nguồn xung clock từ bên ngoài ñể hoạt ñộng, thường ñược ghép nối với thạch anh và các tụ ñể tạo nguồn xung clock ổn ñịnh

Chân AVCC : Nguồn cấp cho cổng A và bộ chuyển ñổi ADC , chân này nên ñược nối với nguồn cấp VCC bên ngoài , ngay cả khi bộ chuyển ñổi ADC không ñược sử dụng Nếu bộ chuyển ñổi ADC không ñược sử dụng , chân AVCC nên ñược nối với nguồn qua bộ lọc

Chân AREF : AREF là chân chuẩn analog cho bộ chuyển ñổi ADC

3.3 Khối nguồn:

ðây là khối cung cấp nguồn cho toàn hệ thống mạch Nguồn cung cấp ổn ñịnh

5, tận dụng nguồn cắm sạc ñiện thoại di ñộng Nguồn ñầu vào là dòng ñiện lưới xoay chiều 220V

3.4 Khối hiển thị LCD:

Text LCD là các loại màn hình tinh thể lỏng nhỏ dùng ñể hiển thị các dòng chữ hoặc số trong bảng mã ASCII Không giống các loại LCD lớn, Text LCD ñược chia sẵn thành từng ô và ứng với mỗi ô chỉ có thể hiển thị một ký tự ASCII Cũng vì lý do chỉ hiện thị ñược ký tự ASCII nên loại LCD này ñược gọi là Text LCD (ñể phân biệt với Graphic LCD có thể hiển thị hình ảnh) Mỗi ô của Text LCD bao gồm các “chấm” tinh thể lỏng, việc kết hợp “ẩn” và “hiện” các chấm này sẽ tạo thành một ký tự cần hiển thị Trong các Text LCD, các mẫu ký tự ñược ñịnh nghĩa sẵn Kích thước của Text LCD ñược ñịnh nghĩa bằng số ký tự có thể hiển thị trên 1 dòng và tổng số dòng

mà LCD có Ví dụ LCD 16x2 là loại có 2 dòng và mỗi dòng có thể hiển thị tối ña 16

ký tự Một số kích thước Text LCD thông thường gồm 16x1, 16x2, 16x4, 20x2, 20x4…Hình 1 là một ví dụ Text LCD 16x2