Đối với thế giới, Smarthome đã được phát triển từ lâu, chúng đã được đưa vào ứng dụng trong mọi căn nhà và hiện đang được phát triển mạnh hơn. Đối với những nước đang phát triển như Việt Nam, Smarthome có lẽ là một cụm từ khá lạ đối với mọi người nhưng khá quen thuộc cho những người thuộc lĩnh vực cơ khí – công nghệ. Hiện nay, có nhiều nước trên thế giới hay một số hãng điện tử lớn như SAMSUNG đã chế tạo thành công bộ điều khiển cho ngôi nhà thông minh. Trong đề tài này tổng hợp các tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau nhằm hệ thống một cách khái quát, chi tiết về cảm biến, module sim900, cụ thể là cấu tạo, nguyên lý, nguyên tắc hoạt động và các ứng dụng quan trọng của nó.
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN
CHO MÔ HÌNH NGÔI NHÀ THÔNG MINH
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN LÊ HOÀNG THÔNG
Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khoá: 2011-2015
Tp Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2015
Trang 2THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO MÔ HÌNH NGÔI NHÀ THÔNG MINH
TÁC GIẢ
NGUYỄN LÊ HOÀNG THÔNG
Khóa luận được trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư chuyên ngành
Cơ Điện Tử
Giảng viên hướng dẫn:
Thạc sĩ NGUYỄN TẤN PHÚC
Tháng 06 năm 2015
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Thời gian gần đây, cụm từ smarthome (ngôi nhà thông minh) được nhắc đếnnhiều không chỉ trong giới công nghệ mà còn trong lĩnh vực kiến trúc, thiết kế nhà ở.Đúng như cái tên của nó, ngôi nhà thông minh có thể mang đến cho người sử dụngnhững tính năng hữu ích, tiện dụng và hiện đại nhất nhờ việc kết hợp giữa kiến trúc vàcông nghệ cảm biến trong nhà ở dân dụng
Đối với thế giới, Smarthome đã được phát triển từ lâu, chúng đã được đưa vàoứng dụng trong mọi căn nhà và hiện đang được phát triển mạnh hơn Đối với nhữngnước đang phát triển như Việt Nam, Smarthome có lẽ là một cụm từ khá lạ đối với mọingười nhưng khá quen thuộc cho những người thuộc lĩnh vực cơ khí – công nghệ.Hiện nay, có nhiều nước trên thế giới hay một số hãng điện tử lớn nhưSAMSUNG đã chế tạo thành công bộ điều khiển cho ngôi nhà thông minh
Trong đề tài này tổng hợp các tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau nhằm hệ thốngmột cách khái quát, chi tiết về cảm biến, module sim900, cụ thể là cấu tạo, nguyên lý,nguyên tắc hoạt động và các ứng dụng quan trọng của nó
Đề tài này bao gồm 5 chương:
Chương 1: TỔNG QUAN
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chương 3: MÔ PHỎNG VÀ MÔ HÌNH HÓA
Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO NGHIỆM
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Do đề tài được thực hiện trong thời gian ngắn, kiến thức và điều kiện về mặt tàichính còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận đượcđóng góp ý kiến từ thầy (cô) và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Trải qua 4 năm học (2011 – 2015) tại Trường đại học Nông Lâm thành phố HồChí Minh, với sự giúp đỡ của quý Thầy Cô và giáo viên hướng dẫn về mọi mặt từnhiều phía và nhất là trong thời gian thực hiện đề tài
Được sự đồng ý của Khoa cơ khí – công nghệ, Trường đại học Nông Lâm thànhphố Hồ Chí Minh, và thầy giáo viên hướng dẫn Thạc sĩ Nguyễn Tấn Phúc, em đã thựchiện được đề tài “Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển cho ngôi nhà thông minh”
Em xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy Cô trong bộ môn Cơ Điện Tử cũng nhưnhững thầy cô thuộc các bộ môn khác đã giảng dạy những kiến thức chuyên môn làm
cơ sở để thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp và đã tạo điều kiện thuận lợi cho em thực hiệnhoàn tất khóa học
Xin chân thành cảm ơn thầy Th.s Nguyễn Tấn Phúc đã tận tình hướng dẫn, cho
em những ý kiến, những lời chỉ dạy giúp em theo đúng định hướng khi thực hiện đềtài Đồng thời, xin cảm ơn tất cả các bạn đã ủng hộ và giúp đỡ mình trong suốt thờigian làm đề tài
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 06 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Lê Hoàng Thông
Trang 5MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC HÌNH vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ix
Chương 1 1
TỔNG QUAN 1
1.1/ Mục tiêu của đề tài 1
1.2/ Lý do chọn đề tài 1
1.3/ Nội dung đề tài 2
* Một số chỉ tiêu kỹ thuật cho nhà thông minh: 3
1.4/ Vật dụng cần thiết trong quá trình thực hiện đề tài 4
4.1/ Phần cứng 4
4.2/ Phần mềm 4
1.5/ Ý nghĩa khoa học 4
Chương 2 6
CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6
2.1/ Cảm biến nhiệt độ LM35 6
2.1.1/ Giới thiệu 6
2.1.2/ Đặc điểm kỹ thuật 6
2.1.4/ Tính toán nhiệt độ và sai số hệ thống 8
* Tính toán nhiệt độ 8
2.1.5/ Ứng dụng 8
2.2/ Module cảm biến mưa 9
2.2.1/ Giới thiệu 9
2.2.2/ Đặc điểm kỹ thuật 9
2.2.3/ Sơ đồ nối chân 9
2.2.4/ Ứng dụng 10
2.2.5/ Ưu và nhược điểm 10
2.3/ Cảm biến chuyển động PIR HC-SR501 10
2.3.1/ Giới thiệu 10
2.3.2/ Đặc điểm kỹ thuật 12
2.3.3/ Sơ đồ chân 12
2.3.4/ Nguyên lý làm việc của đầu dò PIR 13
Trang 62.3.5/ Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt 13
2.3.6/ Ứng dụng 13
2.4/ Arduino 14
2.4.1/ Giới thiệu 14
2.4.2/ Vi điều khiển trên board Arduino 15
2.5/ GSM Module Sim900 và AT command 16
2.5.1/ Giới thệu GSM Module Sim900 16
2.5.2/ Đặc điểm kỹ thuật GSM Module Sim900 17
2.5.3/ Ứng dụng của GSM Module Sim900 19
2.5.4/ Sơ lược về SMS 21
a/ Giới thiệu về SMS 21
b/ Các tiêu chuẩn của SMS 21
c/ Cấu trúc của một tin nhắn 22
d/ SMS gateway 23
e/ Những ưu điểm của SMS để cạnh tranh với những ứng dụng tin nhắn OTT đang phát triển hiện nay (Xem thêm phụ lục) 23
f/ Những khó khăn của SMS trong thời hiện đại (Xem thêm phụ lục) 23
2.5.5/ GSM/GPRS modem 23
a/ Giới thiệu về GSM/GPRS modem 23
b/ Gửi và nhận tin nhắn SMS 24
2.5.6/ Tập lệnh AT 24
a/ Giới thiệu về tập lệnh AT 24
b/ Một vài chức năng của tập lệnh AT có thể thực hiện với GSM/GPRS modem 25
c/ Các thuật ngữ 25
d/ Cú pháp lệnh AT 25
e/ Một số lệnh thường dùng 27
2.6/ Màn hình LCD 1602 28
2.6.1/ Giới thiệu màn hình LCD 1602 28
2.6.2/ Chức năng các chân 28
2.6.3/ Khởi tạo LCD 29
Chương 3 30
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30
3.1/ Sơ đồ khối tổng quát 30
Trang 73.1.1/ Khối nguồn 31
a/ Vi điều khiển Arduino 32
b/ Kết nối LCD 1602 với Arduino UNO 33
3.1.3/ Khối cảm biến 33
a/ Cảm biến nhiệt độ LM35 33
b/ Module cảm biến mưa 35
c/ Cảm biến chyển động PIR HC-SR501 36
d/ Module sim900 36
3.2/ Thiết kế chương trình 38
3.2.1/ Lưu đồ giải thuật 38
3.2.2/ Viết chương trình cho vi điều khiển Arduino 38
Chương 4 39
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO NGHIỆM 39
4.1.1/ Mô hình mô phỏng 39
4.1.2/ Mô hình thực tế 40
4.2/ Phần cứng 40
4.2.1/ Cấu tạo 40
4.2.2/ Nguyên tắc hoạt động 43
Chương 5 46
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 46
5.1/ Kết luận 46
5.2/ Đề nghị 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO 48
CHƯƠNG TRÌNH CODE CHO BÀI LUẬN VĂN 49
Trang 8DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1.1 Cảm biến nhiệt độ 6
Hình 2.1.3 Sơ đồ nguyên lý cảm biến nhiệt độ 7
Hình 2.1.4 Sơ đồ tính toán và sai số hệ thống của LM35 8
Hình 2.2.1 Module cảm biến mưa 9
Hình 2.3.1a Cảm biến chuyển động HC-SR501 11
Hình 2.3.1b Giới thiệu cảm biến chuyển động HC-SR501 12
Hình 2.3.4 Nguyên lý hoạt động của đầu dò PIR 13
Hình 2.4.1 Một số board Arduino 14
Hình 2.4.2a Sơ đồ các chân board Arduino UNO R3 15
Hình 2.4.2b Sơ đồ các chân board Arduino UNO R3 15
Hình 2.5.1 Một số hình ảnh về Module Sim900 17
Hình 2.5.3 Chức năng của Module Sim900 19
Hình 2.5.3a Khởi động Module Sim900 19
Hình 2.5.3b Test kiểm tra đường truyền Module Sim900 20
Hình 2.5.3c Test nhận cuộc gọi từ Module Sim900 20
Hình 2.5.3d Test nhận tin nhắn SMS Module Sim900 20
Hình 2.5.3e Test gọi điện thoại Module Sim900 21
Hình 2.5.3f Test tin nhắn Module Sim900 21
Hình 2.5.4c Cấu trúc của một tin nhắn 22
Hình 2.5.4d SMS gateway 23
Hinh 2.6.1a Màn hình LCD 1602 28
Hình 2.6.1b Sơ đồ và tên các chân màn hình LCD 1602 28
Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quát 30
Trang 9Hình 3.1.1a Khối nguồn 31
Hình 3.1.1b Sơ đồ ổn áp 32
Hình 3.1.2 Vi điều khiển Arduino 32
Hình 3.1.3a Cảm biến nhiệt độ LM35 34
Hình 3.1.3b Module cảm biến mưa 35
Hình 3.1.3c Cảm biến chuyển động PIR HC-SR501 36
Hình 3.1.3d Arduino 37
Hình 3.2.1 Lưu đồ giải thuật 38
Hình 4.1.1 Mô hình mô phỏng 39
Hình 4.1.2 Mô hình thực tế 40
Hình 4.2.1a Cảm biến mưa trên mô hình 41
Hình 4.2.1b Cảm biến chuyển động HC-SR501 và động cơ Servo trên mô hình41 Hình 4.2.1c Module Sim900 trên mô hình 42
Hình 4.2.1d Arduino, bộ nguồn, LM35 trên mô hình 42
Hình 4.2.2a Hoạt động của cảm biến chuyển động PIR và động cơ servo 43
Hình 4.2.2b Hoạt động của Module cảm biến mưa và động cơ servo 43
Hình 4.2.2c Cảm biến chuyển động PIR và module cảm biến mưa cùng hoạt động 44 Hình 4.2a Cú pháp soạn tin nhắn 44
Hình 4.2b Có chuyển động thân nhiệt 45
Hình 4.2c Khi trời có mưa 45
Hình 4.2d Khi có chuyển động thân nhiệt và trời mưa 45
Hình 4.2e Khi ở nhà không có hiện tượng gì 45
Trang 10DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.4.3 Bảng đặc điểm kỹ thuật của Arduino UNO R3 16
Bảng 2.5.2 Bảng mô tả chức năng các chân Module Sim900 18
Bảng 2.5.6a Cú pháp mở rộng ở chế độ lệnh AT 27
Bảng 2.5.6b Một số lệnh thường dùng của tập lệnh AT 27
Bảng 2.6.2 Chức năng các chân màn hình LCD 1602 28-29 Bảng 4.2.2 Cú pháp gửi tin nhắn đến Module Sim900 44
Trang 11Chương 1
TỔNG QUAN1.1/ Mục tiêu của đề tài
Phát triển và ứng dụng các cảm biến, vi điều khiển, hệ thống hóa các thiết bị tựđộng vào ngôi nhà thông thường, hạn chế những việc thủ công mà con người hàngngày làm: đóng/mở công tắc điện, quạt; điều hòa nhiệt độ phù hợp theo ý muốn củachủ nhà
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ điều khiển dành cho ngôi nhà thông minh với chiphí thấp nhưng đảm bảo phát huy được hết tính năng của bộ điều khiển cũng như theoyêu cầu của người sử dụng nó
Tạo điều kiện cho sinh viên nắm các khái niệm cơ bản về kỹ thuật đo lường cảmbiến, giúp sinh viên có khả năng tự làm những mạch cảm biến cơ bản Kỹ năng này sẽ
hỗ trợ các sinh viên trong việc thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp…
Khảo sát tính chính xác của các cảm biến thông dụng và nghiên cứu sâu hơn về lập
trình cho Arduino đọc tín hiệu từ các thiết bị khác, phát huy tối đa chức năng của nócùng với các loại cảm biến và module Sim900
Tìm hiểu, nghiên cứu và lập trình chi tiết các đoạn chương trình cụ thể trên nềntảng vi điều khiển board Arduino Uno R3 để có thể đọc về các dữ liệu của một số loạicảm biến và hiển thị chúng lên các thiết bị điện tử số thông thường như LCD, cùng vớimodule Sim900
Phát huy thế mạnh của vi điều khiển Arduino vào trong thực tế
1.2/ Lý do chọn đề tài
Từ lâu cảm biến đã được phát triển theo sự tiến bộ của khoa học – công nghệ Đặcbiệt là trong các thiết bị tự động hóa thì không thể nào thiếu các cảm biến Nó đượcứng dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực: đời sống hàng ngày, công nghiệp, quân sự,…Vậy cảm biến là gì mà đóng góp một phần không nhỏ trong sự phát triển ấy? Cảm biến
là một thiết bị điện tử cảm nhận những thay đổi từ môi trường bên ngoài và biến đổi
Trang 12thành các tín hiệu điện để điều khiển các thiết bị khác Nhờ đó, các kỹ sư đã sáng tạo
và tạo ra các dây chuyền đóng gói sản phẩm tự động, thang máy, robot thay thế chocon người,…
Một sự phát minh mang ý nghĩa rất thực tế mà chúng ta đang dùng hàng ngày, trởthành một phần không thể thiếu trong cuộc sống con người, đó là mạng di động.Nhưng để mọi người liên lạc với nhau thông qua mạng di động thì cần phải có bộmodule nhận tín hiệu, sau đó xử lý và gửi tín hiệu Để làm được như vậy thì các nhàkhoa học, kỹ sư đã nghiên cứu và cho ra bộ module Sim GSM
Chưa dừng lại tại đó, mỗi cảm biến đều có một ứng dụng riêng, mỗi thiết bị cũng
có ứng dụng riêng của nó nên các nhà khoa học, kỹ sư sáng tạo ra làm thế nào để cho
ra một bộ điều khiển mà ứng dụng được vào trong nhiều lĩnh vực, vào đời sống hàngngày để hạn chế được sức lao động con người Sự kết hợp giữa các loại cảm biến vàbộ module sim GSM cho ra một bộ điều khiển nhà thông minh, đây cũng là một môhình đang được phát triển mạnh trên toàn thế giới
Mô hình ngôi nhà thông minh đang được phát triển rộng rãi và phổ biến trong mộttương lai gần Đây là một ứng dụng những thiết bị khoa học – kỹ thuật hiện đại, tựđộng hóa vào cuộc sống hàng ngày của chúng ta Hạn chế công sức con người từnhững việc lớn cho đến việc nhỏ, từ những việc thủ công như: đóng/mở cửa sổ, bậtđèn khi có người vào, thông báo nhiệt độ trong ngôi nhà, điều chỉnh máy điều hòa phùhợp với nhiệt độ bên ngoài nhà, kéo sào phơi quần áo, cảnh báo trộm,…
Việc nghiên cứu đề tài này nhầm đóng góp một phần nhỏ trong sự phát triển vềkhoa học – kỹ thuật, nâng cao trình độ Việt Nam sánh đôi cùng các nước phát triểntrên thế giới Đây cũng là lý do để em có thể tìm hiểu rõ hơn các loại cảm biến,module sim GSM mà mọi sinh viên khối kỹ thuật, trên hết là sinh viên thuộc cácchuyên ngành Cơ – điện tử cần phải hiểu rõ hơn Do ảnh hưởng của nhiều yếu tố, quantrọng hơn là vấn đề về kinh tế chưa cho phép các trường đại học, cao đẳng ở Việt Namnói chung và trường đại học Nông Lâm TPHCM nói riêng, việc sinh viên tiếp xúc vớicác loại cảm biến, module sim GSM, làm các đề tài để tiếp xúc với thực tế… còn rấthạn chế ở mức điều kiện kinh tế cho phép ở từng trường Mặc dù đã được các thầy côtrong khoa chỉ dạy, hướng dẫn từng chi tiết trong suốt 4 năm học qua nhưng đó chỉ làmặt lý thuyết, còn việc áp dụng vào thực tế thì còn rất nhiều khó khăn khi kết hợp giữa
vi điều khiển và các cảm biến; đòi hỏi em phải tìm tòi, nghiên cứu nhiều hơn nữa đểthực hiện được đề tài “Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển cho nhà thông minh”
Trang 131.3/ Nội dung đề tài
Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển cho nhà thông minh Smarthome
Để thực thi một hệ thống ngôi nhà thông minh, điều khiển thiết bị từ xa thông quađiện thoại di động áp dụng cho một ngôi nhà hoàn chỉnh rất là phức tạp và tốn kém
Để đáp ứng được yêu cầu đó cần phải có một lượng thời gian và kiến thức nhất định,bên cạnh đó vấn đề tài chính cũng là một yếu tố không kém phần quan trọng khi thựchiện
Với những kiến thức em đã được học từ thầy cô trong 4 năm học và những hạn chế
về mặt kinh tế, em chỉ thực hiện và ứng dụng một phần của hệ thống ngôi nhà thôngminh hoàn chỉnh Cụ thể những việc sau: điểu khiển module sim900 thông báo nhiệtđộ nhà, trạng thái trời không mưa/mưa, có người hay không thông qua tin nhắn sms,đồng thời điều khiển động cơ đóng/mở cửa
Tra datasheet, sơ đồ nguyên lý hoạt động, đọc được tín hiệu từ cảm biến nhiệt độLM35, cảm biến mưa, cảm biến chuyển động PIR HC-SR501; kết nối, nhắn tin sms,gọi điện thoại voice call giữa Module Sim900 và điện thoại thông dụng được sử dụngrộng rãi trên thị trường
Hiện nay, board mạch Module Sim900 cũng hỗ trợ tất cả các mạng di động, cụ thểđã được phủ sóng tại Việt Nam: vinaphone, viettel, mobifone,…
* Một số chỉ tiêu kỹ thuật cho nhà thông minh:
a/ Chỉ tiêu về ánh sáng
Ánh sáng phải được đảm bảo trong khi sử dụng như chất lượng ánh sáng, tiết kiệmđiện, ánh sáng tại mỗi nơi đều như nhau, không được để nơi quá sáng và nơi quá tối.b/ Chỉ tiêu về nhiệt độ
Nhiệt độ phải được đảm bảo trong nhà luôn phù hợp với khí hậu với từng môitrường, tránh tình trạng khi ra/vào nhà với 2 nhiệt độ khác nhau, sẽ khó thích nghi vàảnh hưởng đến sức khỏe của người ở
Khi nhiệt độ quá cao thì hiển thị lên màn hình LCD và báo cho chủ nhà biết đểtránh những tình trạng xấu nhất cũng như thiệt hại về tài sản và an toàn tính mạng conngười
c/ Chỉ tiêu về mưa
Trang 14Khi mưa các cửa sổ được kéo xuống và hiển thị lên màn hình LCD mặc dù trờimưa to hay nhỏ.
1.4/ Vật dụng cần thiết trong quá trình thực hiện đề tài
4.1/ Phần cứng
- Vi điều khiển board Arduino Uno R3
- Các loại cảm biến:
+ Cảm biến chuyển động Pir HC-SR501: phát hiện thân nhiệt
+ Cảm biến nhiệt độ LM35: đo nhiệt độ
+ Cảm biến mưa: phát hiện trời đang mưa/ không mưa
- Màn hình LCD 1602: hiển thị thông số đo được từ cảm biến nhiệt độ, cảm biếnmưa, cảm biến chuyển động Pir
- Một số linh kiện điện từ khác như: dây cắm, biến trở 10K, led,…
- Dụng cụ hỗ trợ như: mỏ hàn điện, nhựa thông, chì hàn, bread board,…
Đề tài được giám sát thông qua thiết bị kết nối module SIM900a với các thuê baothiết bị di động khác và được điều khiển bằng gọi điện thoại trức tiếp, tin nhắn smscho chủ nhà; rất thích hợp với những kĩ sư ngành cơ điện tử khi muốn điều khiểnnhững hệ thống từ xa có quy mô lớn trong các nhà máy, xí nghiệp và các ngôi nhàthông thường đang ở
Trang 15Nhằm đánh giá cao sự phát triển khoa học – kỹ thuật của Việt Nam không thua gìcác nước phát triển trên thế giới Riêng tại trường đại học Nông Lâm TPHCM, môhình nhà thông minh không còn xa lạ đối với các thầy cô trong khoa cơ khí – côngnghệ và các thầy cô khác đang giảng dạy tại trường và còn rất mới đối với các sinhviên đang học tại trường Chính vì thế, đây là một cơ hội và cũng là nhà trường tạođiều kiện cho em nghiên cứu về một bộ điều khiển cho mô hình này để tạo đà pháttriển cho những lứa em các khóa sau thuộc chuyên ngành cơ – điện tử, điều khiển tựđộng hóa có cơ sở để nghiên cứu sâu hơn, phát triển hơn và quan trọng là có cơ hộiứng dụng mô hình vào thực tiễn, đời sống hàng ngày, trong các xí nghiệp, các cơ quannhà nước, v.v…
Trang 16Chương 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1/ Cảm biến nhiệt độ LM35
2.1.1/ Giới thiệu
Nhiệt độ là một trong những yếu tố không thể thiếu trong đời sống hàng ngày củamọi người; nó cũng chiếm một phần không nhỏ trong nên kinh tế quốc dân; việc đo vàgiám sát nhiệt độ cũng rất quan trọng trong việc sử dụng nhiệt độ trong các ngànhcông nghiệp, dây chuyền sản xuất
Cảm biến nhiệt độ LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao màđiện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius, không cầncân chỉnh ngoài khi sử dụng vì nó đã được cân chỉnh sẵn; LM35 được dùng để đonhiệt độ
LM35 là loại cảm biến nhiệt độ Analog
Thông qua giao tiếp với ADC của vi điều khiển, vi điều khiển nhận tín hiệu từLM35 sau đó xử lý tín hiệu đó và hiển thị ra nhiệt độ hiện tại cần đo
LM35 thay đổi nhiệt độ nhanh và chính xác; có hiệu năng cao
Hình 2.1.1: Cảm biến nhiệt độ
2.1.2/ Đặc điểm kỹ thuật
- Điện áp đầu vào: từ 4V đến 30V
Trang 17- Điện áp đầu ra: từ -1V đến 6V
- Dòng điện đầu ra: 10mA
- Độ phân giải điện áp đầu ra: 10mV/0C
- Độ chính xác cao ở 250C là 0.50C
- Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho tải 1mA
- Nhiệt tỏa ra trong không khí rất nhỏ khi hoạt động: 0.080C
- Dải nhiệt độ đo được: từ -550C đến 1500C
- Công suất tiêu thụ: 60µA
- Không tuyến tính chỉ +- ¼ 0C
Trang 182.1.3/ Sơ đồ nguyên lý
Hình 2.1.3: Sơ đồ nguyên lý cảm biến nhiệt độ
Trang 192.1.4/ Tính toán nhiệt độ và sai số hệ thống
* Tính toán nhiệt độ
Hình 2.1.4: Sơ đồ tính toán và sai số hệ thống của LM35
Từ hàm truyển trên ta có:
U = t K
K: là điện áp đầu ra của LM35; K = 10mV/0C
T: là nhiệt độ môi trường [K]
U = t 10mV/0C
Ta có: ADC = 11bit => n = 11
Dải đo: A = [0 – 5] V
Bước thay đổi: n = 5/2023 = 2.44 mV
Giá trị ADC đo được từ giá trị điện áp đầu vào:
t = ADC_Value * 2.44/10 (0C)
1.4.2/ Sai số hệ thống
Tại 00C, điện áp của LM35 là 10mV
Tại 1500C, điện áp của LM35 là 1.5V
=> Điện áp ADC biến đổi là: 1.5 – 0.01 = 1.49 V
ADC 11 bit nên bước thay đổi của ADC là: n = 2.44 mV
2.1.5/ Ứng dụng
Hiện nay, chúng ta đều bắt gặp rất nhiều cảm biến nhiệt độ ở 2 bên đường, trêncác tòa nhà cao tầng, trong các nhà máy xí nghiệp, … mà chúng ta không hề biết hay
để ý tới Chẳng hạn, nó được ứng dụng vào: lò sấy, các bảng hiệu led hiển thị nhiệt độ
và ngày giờ, cảm biến nhiệt độ để điều chỉnh điều hòa phù hợp với nhiệt độ môi
Trang 20trường trong tất cả ô tô, ngay cả trong laptop dùng hàng ngày mà mình không để ý tới,
…
Ngoài ra, cảm biến nhiệt độ LM35 còn được sử dụng dễ dàng như các IC tíchhợp khác Khi LM35 được gắn lên bề mặt các board mạch khác thì nhiệt độ chênh lệchgiữa nó và bề mặt board đó là 0.010C
2.2/ Module cảm biến mưa
- Đầu ra kỹ thuật số (0 và 1) và đầu ra tương tự điện áp A0
- Có đèn báo hiệu nguồn và đầu ra
- Đầu ra TTL, tín hiệu đầu ra TTL có giá trị thấp Có thể điều khiển trực tiếp relay,buzzer, một cái quạt nhỏ,…
- Led sáng lên khi không có mưa đầu ra cao, có mưa thì đầu ra thấp Led tắt
2.2.3/ Sơ đồ nối chân
- VCC: nguồn
Trang 21- GND: đất
- D0: đầu ra tín hiệu TTL chuyển đổi
- A0: đầu ra tín hiệu Analog
2.2.4/ Ứng dụng
Module cảm biến mưa được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày và trongcác lĩnh vực khác như: dùng dể phát hiện mưa trong ô tô để ngăn chặn thiệt hại khôngmong muốn cho xe, phát hiện rò rỉ nước, được đặt trong phòng tắm, phía dưới bồn rửachén; bên cạnh đó nó cũng được ứng dụng cho mát giặt, máy xả bồn tắm, đặt biệt làđặt cảm biến này ngoài trời phát hiện mưa và đóng các cửa sổ đang mở, kéo sào phơi
đồ vào nhà,…
2.2.5/ Ưu và nhược điểm
Ưu điểm: nhận biết được trời có mưa hay không, qua đó giúp ta kịp thời đóng/ mởcửa sổ và kéo sào phơi đồ vào tránh bị ướt quần áo
Nhược điểm: Module cảm biến mưa có 1 tấm dùng để nhận viết có nước haykhông, trên tấm đó có 2 cực dương và âm tách rời nhau, khi 2 cực đó được nối vớinhau thì cảm biến sẽ lên mức 1 (HIGH) hoặc ngắt nhau xuống mức 0 (LOW)
Nhưng nếu trời không mưa mà có 1 vật dẫn điện nào đó rơi trúng và nằm trên tấmnày thì module sẽ hiểu là trời đang mưa Đó là 1 hạn chế lớn khi sử dụng module cảmbiến này
Trang 22Pir là viết tắt trong tiếng anh của từ Passive InfraRed sensor (PIR sensor), là mộtloại cảm biến thụ động dùng nguồn kích là tia hồng ngoại Tia hồng ngoại (IR) nàychính là các tia phát ra từ các vật và từ cơ thể thân nhiệt (con người, động vật) Cảmbiến này là loại cảm biến thụ động vì nó không thể dùng nguồn nhiệt tự phát (làmnguồn tích cực, nguồn chủ động) mà phải phụ thuộc vào các nguồn nhiệt ở các vậtnóng khác như nguồn nhiệt từ: con người, con vật,…
Hình 2.3.1a: Cảm biến chuyển động HC-SR501
PIR HC-SR501 là cảm biến chuyển động điều chỉnh được độ nhạy bao gồm 2 biếntrở: 1 biến trở điều chỉnh độ nhạy của cảm biến (Sx), 1 cảm biến điều chỉnh thời gianđóng của cảm biến (Tx)
* Các điều chỉnh (vặn) biến trở để chỉnh độ nhạy cảm biến: vặn về bên phải sẽ làmtăng giá trị, vặn về bên trái sẽ làm giảm giá trị
HC-SR 501 đặc biệt ở chỗ nó có khả năng điều chỉnh được độ nhạy (không có tácdụng khi có con vật đi ngang qua cảm biến) Với cảm biến PIR không có biến trở điềuchỉnh được độ nhạy cảm biến thì khi có người và con vật hay bất kỳ vật có chuyệnđộng nhiệt xuất hiện ngang qua cảm biến thì sẽ vẫn có tác dụng cảm biến và làm vảmbiến đóng Hoặc nhất là khi chống trộm mà trong nhà chúng ta có nuôi con vật sẽ làmbáo động giả, gây phiền toái cho chúng ta
Về cảm biến PR HC-SR501, nhà sản xuất đã sử dụng IC cảm biến mới nhất có tênmã: BISS0001 A1326311.1 làm tăng khả năng chuyển động
Trang 23Hình 2.3.1b: Giới thiệu cảm biến chuyển động HC-SR501 2.3.2/ Đặc điểm kỹ thuật
- Phạm vi điện áp hoạt động: 4.5 - 20 (V)
- Dòng hoạt động ở trạng thái nghỉ: 5V và 50µA
- Dòng hoạt động ở trạng thái hoạt động: 5V và 300µA
- Chân ra OUT khi kích hoạt ở mức 3.3V (HIGH) và không bị kích hoạt ở mức 0V(LOW)
- Nhiệt độ hoạt động: -150 đến 700
- Khoảng cách cảm biến: góc đo mở rộng đến 1200 và tầm xa lên đến 7m
- Thời gian báo: 30(s) hoặc có thể điều chỉnh bằng biến trở
- Thời gian giữ mức cao: 0.5 – 200(s) (được điều chỉnh bằng biến trở Tx)
- Kích thước cảm biến: 32 x 24 x 24 (mm)
2.3.3/ Sơ đồ chân
- Chân VCC: nối với nguồn 5V hoặc 3.3V
- Chân GND: nối với đất
- Chân OUT: là chân tín hiệu nối với vi điều khiển (trong đề tài này chân OUT sẽđược nối với chân digital của Arduino UNO)
Trang 242.3.4/ Nguyên lý làm việc của đầu dò PIR
Các nguồn nhiệt (đối với người và con vật hoặc các vật phát ra nhiệt đều là nguồnthân nhiệt) đều phát ra tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kính lọc lấy tia hồngngoại, nó được tiêu tụ trên 2 cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò và tạo ra 2 điện ápđược khuếch đại với transistor FET Khi có vật thể nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biếnnày sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và chính tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biến độ
đủ cao và đưa vào mạch so áp đề tác động vào thiết bị điều khiển hay thiết bị báo độngtùy vào trường hợp mà ta cần
Hình 2.3.4: Nguyên lý hoạt động của đầu dò PIR 2.3.5/ Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt
Khi có vật thể nóng đi ngang qua, trên thân vật đó sẽ luôn phát ra tia nhiệt, nó đượctiêu thụ mạnh với kính Fresnel và rồi tiêu tụ trên PIR là cảm biến hồng ngoại Vậy khicon vật đi ngang, sẽ xuất hiện một tín hiệu và tín hiệu này sẽ được cho vào mạch xử lý
để tạo tác dụng điều khiển hay báo động
2.3.6/ Ứng dụng
Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta có rất nhiều các thiết bị hoạt động bằngthủ công thì module cảm biến PIR là một thiết bị kết hợp với các thiết bị như relay,transistor, vi điều khiển và nó có rất nhiều ứng dụng như:
- Hệ thống chiếu sáng tự động
- Hệ thống điều khiển quạt tự động
Trang 25- Hệ thống camera quan sát tự động
- Hệ thống chống trộm đơn giản
2.4/ Arduino
2.4.1/ Giới thiệu
Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với cácthiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác Đặc điểm nổi bậtcủa Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữlập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử vàlập trình Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chấtnguồn mở từ phần cứng tới phần mềm
Arduino có thể tương tác với môi trường xung quanh, nó có thể kết nối với:
- Hệ thống cảm biến đa dạng về chủng loại: cảm biến nhiệt độ, gia tốc, vận tốc,cường độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lưu lượng nước, phát hiện chuyển động, phát hiệnkim loại,…
- Các thiết bị hiển thị: màn hình LCD, đèn Led,…
- Các module chức năng (shield) hỗ trợ kết nối có dây với các thiết bị khác hặc cáckết nối không dây thông dụng như: 3G, GPRS, Wifi, Bluetooth, 315/433MHz,2.4GHz,…
- Định vị GPS, GSM Module Sim900, nhắn tin SMS,…
Trong đề tài này, em sẽ dùng vi điều khiển Arduino UNO R3 – một loại Arduinorất quen thuộc mà ai cũng có thể làm được, đặc biệt là đối với những người mới bắtđầu làm quen với môi trường Arduino
Hình 2.4.1: Một số board Arduino
Trang 262.4.2/ Vi điều khiển trên board Arduino
Arduino UNO R3 có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,ATmega168, ATmega328 Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điềukhiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đonhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,…
Trên board Arduino UNO R3 sử dụng vi điều khiển Atmega328 ATmega328 cótên đầy đủ là ATmega328P-PU ATmega328 được xem là linh hồn, sức mạnh về phầncứng của board Arduino UNO Nếu hạn chế về mặt kinh tế, chúng ta không cần phảimua một board Arduino mà chỉ với một VĐK Atmega328 và những linh kiện nhỏkhác thì chúng ta đã có một mạch tương tự như một board Arduino
Sơ đồ chân vi điều khiển Atmega328
Hình 2.4.2a Sơ đồ chân Arduino UNO R3
Hình 2.4.2b: Sơ đồ các chân board Arduino UNO R3
2.4.3/ Đặc điểm kỹ thuật
Trang 27Bảng 2.4.3: Bảng đặc điểm kỹ thuật của Arduino UNO R3
Vi điều khiển Atmega328 (họ 8bit)
Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)Tần số hoạt động 16MHz
Dòng điện tiêu thụ 30mA
Điện áp khuyên dùng 7 – 12V DC
Điện áp giới hạn 6 – 20V DC
Số chân Digital I/O 14 (6 chân PWM)
Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30mA
Dòng ra tối đa (5V) 500mA
Dòng ra tối đa (3.3V) 50mA
Bộ nhớ Flash 32 KB (Atmega328) với 0.5K dùng bởi
bootloader)SRAM 2 KB (Atmega328)
EEPROM 1 KB (Atmega328)
Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu và 6 chân analog
Có 2 mức điện áp là 3.3V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA Ở mỗichân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328
2.5/ GSM Module Sim900 và AT command
2.5.1/ Giới thệu GSM Module Sim900
Module Sim900 là một module GSM/GPRS nhỏ gọn, được thiết kế phù hợp vớitất cả thị trường trên toàn thế giới
Module này được xem như là 1 điện thoại chỉ có chức năng gọi, nhắn tin; Sim900hoạt động được ở 4 băng tần GSM 850MHz, EGSM 900MHz, DCS 1800MHz và PCS1900MHz như là một thiết bị đầu cuối với một chip xử lý đơn nhân rất mạnh dựa trênnền tảng vi xử lý ARM926EJ-S, đáp ứng được những yêu cầu về không gian trong cácứng dụng M2M
M2M (machine – to – machine) là công nghệ cho phép các thiết bị có thể trao đổivới nhau thông qua mạng vô tuyến hoặc hữu tuyến, nó được xem là một thành phầncủa Internet Một số ứng dụng của M2M:
- Enviromental monitoring (Giám sát môi trường)
Trang 28- Sapply chain management (SCM) (Quản lý chuỗi xử lý)
- Energy and utility distribution industry (small grid) (Phân bổ năng lượng và chứcnăng trong công nghiệp)
- Intelligent Transport Systems (ITSs) (Hệ thống truyền dẫn thông minh)
- Healthcare (Chăm sóc sức khỏe)
- Automation of building (Tự động hóa các ngôi nhà)
- Militay applications (Ứng dụng trong quân sự)
- Agriculture (Nông nghiệp)
…
Hỗ trợ khá đầy đủ các ngõ ra như: RS232, Audio, ADC, VRTC, PWM, I2C,… Rất
dễ dàng kết nối với các vi điều khiển như: Arduino, PIC, AVR, ARM để điều khiển vàgiám sát qua môi trường mạng GSM, GPRS; lập trình cho Module Sim900 thông quatập lệnh AT COMMAND – một tập lệnh rất quen thuộc và thường dùng của các kỹ sưkhối ngành kỹ thuật, đặc biệt là chuyên ngành Cơ – điện tử
Một số hình ảnh về Module sim900
Hình 2.5.1: Một số hình ảnh về Module Sim900 2.5.2/ Đặc điểm kỹ thuật GSM Module Sim900
- Module GSM/GPRS SIM900:
+ Điều khiển thông qua tập lệnh AT COMMAND
- Điện áp hoạt động:
+ Nguồn xung dùng IC LM2596 cho dòng tải 3A, tần số đáp ứng 150Khz
Trang 29+ Điện áp ngõ vào: 4.2 - 4.8V DC Nếu cấp nguồn 5V thì cần thông qua Diode1N4007 và mắc thêm tụ 2000µF song song với nguồn của sim900.
+ Dòng ở chế độ chờ: 10mA
+ Dòng khi hoạt động: 100mA – 2A
- Giao tiếp với máy tính:
+ Thông qua cổng USB 2.0
+ Sử dụng IC FT232RL chuyển đổi USB TO UART
- Đế gắn SIM được tích hợp trên board
- Tích hợp ngõ ra Speaker, MIC
- Header RS232, ADC, VRTC, I2C, PWM- Kích thước module sim900: 2.5 x 3.1(cm)
Bảng 2.5.2: Bảng mô tả chức năng các chân Module Sim900
2.5.3/ Ứng dụng của GSM Module Sim900
Trang 30GSM Module Sim900 cho phép chúng ta triển khai các ứng dụng giám sát/điềukhiển dựa trên tin nhắn SMS, hoặc công nghệ GPRS cho phép giám sát ngay trên nềnweb.
Hình 2.5.3: Chức năng của Module Sim900
Module này dùng để điều khiển các thiết bị dân dụng trong nhà như: đèn, quạt, cácthiết bị điện 220V, máy tính, điều chỉnh nhiệt độ của máy điều hòa,… Ngoài ra,Module sim900 cũng liên kết và giám sát các thiết bị bằng các cảm biến thông qua cácmạch vi điều khiển, chẳng hạn như vi điều khiển Arduino
* Các bước test GSM module sim900
Khi test thì chúng ta sẽ dùng phần mềm Terminal, giao tiếp với máy tính quacổng USB thông qua bộ USB UART hoặc CP2102 (bộ giao tiếp module sim900 vớimáy tính)
Bước 1: Khởi động SIM900
Sau khi bấm nút boost khởi động SIM900 thì ra sẽ nhìn thấy trên màn hình
Hình 2.5.3a: Khởi động Module Sim900
Khi màn hình xuất hiện như trên nghĩa là Module sim900 đã được khởi độngthành công
Trang 31Bước 2: Test kiểm tra đường truyền
Để kiểm tra đường truyền ta gởi lệnh AT cho sim ta sẽ dùng tập lệnh AT và nhấnEnter
Hình 2.5.3b: Test kiểm tra đường truyền Module Sim900
Nếu nhận được thông báo OK nghĩa là đường truyền tốt
Bước 3: Test nhận cuộc gọi:
Sau khi test gửi lệnh AT thành công thì ta dủng một điện thoại khác và thực hiệncuộc gọi vào số thuê bao gắn trên Module sim900 để test nhận cuộc gọi Nếu Sim900hoạt động tốt thì trên màn hình sẽ hiện các dòng sau:
Hình 2.5.3c: Test nhận cuộc gọi từ Module Sim900
Bước 4: Test nhận tin nhắn SMS:
Việc đầu tiên là ta phải cấu hình tin nhắn của Sim900 với định dạng là kiểu tect.Cấu trúc lệnh AT là: AT+CMGS=1 và gõ Enter
Tiếp đó, ta sẽ dùng một điện thoại khác để gửi một tin nhắn vào Sim900 NếuSim900 hoạt động tốt thì sẽ nhận được chuỗi sau:
Hình 2.5.3d: Test nhận tin nhắn SMS Module Sim900
Bước 5: Test gọi điện thoại:
Trang 32Để thực hiện cuộc gọi từ Sim900 ta dùng lệnh: ATDxxxxxxxxxx và gõ Enter(với xxxxxxxxxx: là số được gọi đến từ Sim900).
Nếu muốn kết thúc cuộc gọi thì dùng lệnh ATH Cú pháp: ATH và gõ EnterTrên màn hình sẽ xuất hiện sau:
Hình 2.5.3e: Test gọi điện thoại Module Sim900
Bước 6: Test tin nhắn:
Để test tin nhắn ta dùng lệnh: AT+CMGS=”xxxxxxxxxx” (với xxxxxxxxxx: làsố thuê bao cần nhắn tin) >nội dung tin nhắn Sau đó ta nhấn tổ hợp phím Ctrl+z đểSim900 hiểu và gửi tin nhắn đi Màn hình sẽ hiện:
Hình 2.5.3f: Test tin nhắn Module Sim900
Nếu Sim900 trả về OK thì tức là tin nhắn đã được gửi thành công
2.5.4/ Sơ lược về SMS
a/ Giới thiệu về SMS
SMS (Short Messaging Service) là một dịch vụ tin nhắn ngắn, một giao thức đểgửi tin nhắn qua mạng không dây, công nghệ cho phép gửi các tin nhắn giữa các điệnthoại với nhau SMS ra đời vào năm 1992 ở châu Âu, người sáng lập ra là FriedhelmHillebrand, một người đã quan sát và thử nghiệm rất nhiều tin nhắn, kết hợp với mộtsố thỏa hiệp về băng thông mạng có sẵn ở thời gian đó Tin nhắn SMS cho phép gửimột một văn bản có chiều dài 160 ký tự (gồm chữ cái, số và các ký tự khác)
b/ Các tiêu chuẩn của SMS
Nội dung được truyền tải bằng SMS rất giới hạn Một tin nhắn SMS có thể chứanhiều nhất 140 byte (1120 bit) dữ liệu, vì vậy một tin nhắn SMS có thể chứa tới:
Trang 33- 160 ký tự nếu dùng chế độ 7-bit ký tự (phù hợp với các ký tự Latin như bảngchữ cái Tiếng Anh)
- 70 ký tự nếu dùng chế độ ký tự Unicode UCS2 16-bit (những ký tự không phảiLatin như tiếng Trung Quốc dùng chế độ mã hóa này)
Tin nhắn SMS hỗ trợ các ngôn ngữ chuẩn Unicode, bao gồm Ả rập, Trung Quốc,Nhật Bản, Hàn Quốc Ngoài ra, SMS còn có thể mang dữ liệu dạng nhị phân Nó cóthể gửi nhạc chuông, hình ảnh, logo mạng, hình nền và cấu hình WAP cho một máyđiện thoại
Một lợi ích chính của SMS là nó được hỗ trợ bởi 100% các máy điện thoại GSM.Các thuê bao di động hiện nay đều được cài đặt dịch vụ SMS
Các tiêu chuẩn của tin nhắn SMS xác định những thông tin nào được gửi trongmột tin nhắn, các bit của mã nhị phân tạo nên một lá thư Chi tiết tin nhắn được mô tả
từ các đơn vị giao thức PDU (Protocol Description Unit) Hệ thập lúc phân là một hệđếm có 16 ký tự, từ 0 đến 9 và từ A đến F (đại diện cho từ 10 đến 15)
Đối với một tin nhắn, chiều dài là 160 ký tự, được xác định bởi 7 bits bảng chữcái GSM Mỗi bit là kết quả trong 128 ký tự có sẵn, và các dấu chấm câu VÍ dụ,46856C6C6F trong bảng chữ cái GSM sẽ tương đương với từ “Hello”
c/ Cấu trúc của một tin nhắn
Nội dung của một tin nhắn được chia làm 5 thành phần:
Hình 2.5.4c: Cấu trúc của một tin nhắn Instructions to air interface: chỉ thị dữ liệu kết nối với air interface.
Instructions to SMSC: chỉ thị dữ liệu kết nối với trung tâm tin nhắn SMSC Instructions to handset: chỉ tị dữ liệu kết nối bắt tay.
Instructions to SIM: chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM.
Instructions body: nội dung tin nhắn SMS.
c/ Trung tâm SMS (SMS centre/SMSC)
Trang 34Trung tâm SMS là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt động liên quan đếnSMS khi một tin nhắn SMS được gửi đi từ một điện thoại di động thì trước tiên nó sẽđược gửi tới một trung tâm SMS Sau đó trung tâm này sẽ gửi tin nhắn tới ngườinhận.Nhiệm vụ duy nhất của một SMSC là luân chuyển các tin nhắn SMS và điềuchỉnh quá trình này cho đúng với quy trình của nó.
d/ SMS gateway
Một khó khăn của SMS là các SMSC được phát triển, xây dựng bởi các công ty
sử dụng giao thức truyền thong riêng của họ.để giải quyết vấ đề nay, một SMSgateway được đặt giữa hai giao thức SMSC khác nhau Gateway này hoạt động ở haisong mạng khác nhau để có thể gửi SMS cho nhau
a/ Giới thiệu về GSM/GPRS modem
GSM/GPRS modem là một modem không dây làm việc với các mạng GSMkhông dây Modem này làm việc tương tự như một modem quay số Sự khác Sự khácbiệt chính là modem quay số gửi và nhận dữ liệu thông qua đường dây cáp điện thoạibằng đồng, trong khi modem không dây gửi và nhận dữ liệu thông qua sóng vô tuyến.GSM/GPRS modem có thể là một thiết bị ngoài hoặc một card mở rộng, card PCMCIA… Thông thường, GSM/GPRS modem được kết nối với máy tính thông qua một cáp tuần tự hoặc cáp USB Giống như điện thoại di động, GSM modem cũng cần một thẻ SIM của một nhà mạng để hoạt động Cả GSM modem và modem quay số đềudùng hỗ trợ một số lệnh chuẩn thông thường trong tập lệnh AT GSM modem có thể được dùng như một modem quay số
Bên cạnh những lệnh AT chuẩn, GSM modem còn hỗ trợ một số lệnh AT mởrộng Những lệnh mở rộng này được định nghĩa trong chuẩn GSM Với những lệnhnày, chúng ta có thể:
Trang 35- Đọc, viết và xóa tin nhắn SMS
- Gửi tin nhắn SMS
- Theo dõi tình trạng tín hiệu
- Theo dõi tình trạng sạc và mức độ sạc của pin
- Đọc, ghi và tìm kiếm danh bạ
Số tin nhắn SMS có thể được thực thi bởi một module SMS trên 1 phút thì rấtthấp, nó chỉ khoảng 6-10 tin nhắn SMS trong vòng 1 phút
b/ Gửi và nhận tin nhắn SMS
Đặc tính SMS đã định nghĩa một cách để máy tính có thể gửi tin nhắn SMSthông qua máy điện thoại di động hoặc GSM/GPRS modem GSM/GPRS modem làmột loại modem không dây có thể làm việc với các mạng điện thoại GSM/GPRS Nócũng tương tự như một modem quay số thông thường Sự khác biệt chính là modemkhông dây này truyền tải dữ liệu thông qua mạng không dây trong khi modem quay sốtruyền tải dữ liệu thông qua cáp điện thoại bằng đồng Phần lớn các điện thoại di độngđều có thể sử dụng như một modem không dây Tuy vậy, cũng có một số điện thoại cóvài giới hạn so với GSM/GPRS modem
Để gửi, nhận tin nhắn SMS, đầu tiên ta cần gắn một thẻ SIM có thể dùng được(không bị khóa 1 chiều, 2 chiều, còn tiền trong tài khoản và hạn sử dụng…) vào GSM/GPRS modem, sau đó kết nối modem này với máy tính thông qua cổng tuần tự, USB,hoặc hồng ngoại, bluetooth… Ở đây chúng ta chỉ đề cập đến việc kết nối qua cổngtuần tự RS-232
Sau khi đã kết nối GSM/GPRS modem với máy tính, chúng ta có thể điều khiểnGSM/GPRS modem gửi, nhận tin nhắn bằng cách gửi lệnh cho nó Những lệnh đượcdùng điều khiển GSM/GPRS modem được gọi là tập lệnh AT (AT cũng được dùng đểđiều khiển modem quay số với điện thoại có dây) Các modem quay số, GSM/GPRSmodem đều hỗ trợ một số lệnh chuẩn thông thường của tập lệnh AT, và một số lệnh
mở rộng khác